美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员成功地利用机器人辅助制造风力涡轮机叶片，从而消除了人类的困难工作条件，并有可能提高产品的一致性。

虽然风能行业已经使用机器人来油漆和抛光刀片，但自动化并没有被广泛采用。实验室的研究证明了机器人修剪、研磨和磨砂刀片的能力。这些必要的步骤发生后，双方的叶片是用模具制成，然后粘在一起。

“我认为这是一个成功，”NREL的机器人工程师亨特·胡特(Hunter Huth)说，他是一篇新发表的详细介绍这项工作的论文的主要作者。“并不是每件事都像我们希望的那样顺利，但我们吸取了所有的教训，我们认为我们需要让它达到或超出我们的预期。”

这篇题为“自动风力涡轮机叶片精加工的刀具路径生成”的论文发表在《风能》杂志上。合著者都来自NREL，他们是Casey Nichols, Scott Lambert, peter Sindler, Derek Berry, David Barnes, Ryan Beach和David Snowberg。

制造风力涡轮机叶片的成型后操作需要工人坐在脚手架上，穿着包括呼吸设备在内的防护服。研究人员指出，自动化将提高员工的安全和福祉，并帮助制造商留住熟练劳动力。

NREL国家风能技术中心主任Daniel Laird说:“这项工作对于在美国为国内风力涡轮机市场制造重要的叶片至关重要。”“虽然这可能不明显，但自动化刀片制造中的一些劳动力可以为美国带来更多的就业机会，因为它提高了国产刀片相对于进口刀片的经济性。”

胡特说:“这项研究的动机是开发自动化方法，使国内制造的叶片在全球范围内具有成本竞争力。”“由于劳动力成本高，目前海上叶片不在美国生产。精加工过程是非常劳动密集型的，由于工作性质的苛刻，具有很高的人员流动率。通过自动化加工过程，国内离岸叶片制造可以变得更加经济可行。”

这项研究是在NREL Flatirons校区的复合材料制造教育与技术(CoMET)设施进行的。机器人在一个5米长的叶片上工作。风力涡轮机的叶片要长得多，但由于它们在自身重量的作用下会弯曲和偏转，因此机器人必须通过编程，一节一节地在更大的叶片上工作。

研究人员使用一系列扫描来创建叶片位置的3D表示，并精确识别翼型的前后部分-一种特殊形状的叶片，有助于空气在叶片上顺畅流动。在此基础上，该团队对机器人进行编程，让其执行一系列任务，然后对其准确性和速度进行评判。研究人员发现了一些需要改进的地方，尤其是在磨牙方面。机器人在叶片的某些部分磨得太多，而在其他部分磨得不够。

胡特说:“当我们进行这项研究时，我们一直在改变这个系统需要做些什么才能有效。”

并没有将机器人与人类执行相同功能的方式进行比较。

胡特说，自动化系统将提供刀片制造的一致性，这在人类完成所有工作时是不可能的。他还表示，机器人将能够使用比人类所能忍受的“更坚硬、更具攻击性的磨料”。

作者：美国能源部/国家可再生能源实验室

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240502141231.htm

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