Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США успешно использовали роботизированную помощь в производстве лопастей ветряных турбин, что позволило устранить трудные условия труда для людей и потенциально улучшить консистенцию продукта.

Хотя в ветроэнергетической отрасли для окраски и полировки лопастей используются роботы, автоматизация не получила широкого распространения. Исследования в лаборатории демонстрируют способность робота обрезать, шлифовать и шлифовать лезвия. Эти необходимые шаги происходят после того, как две стороны лезвия изготовлены с использованием формы, а затем склеены вместе.

«Я считаю это успехом», — сказал Хантер Хут, инженер по робототехнике из NREL и ведущий автор недавно опубликованной статьи с подробным описанием работы. «Не все работало так, как нам хотелось, но мы усвоили все уроки, которые, по нашему мнению, нам нужны, чтобы все оправдало наши ожидания или превзошло их».

Статья « Создание траектории для автоматизированных операций отделки лопастей ветряных турбин » опубликована в журнале Wind Energy. Соавторами, все из NREL, являются Кейси Николс, Скотт Ламберт, Петр Синдлер, Дерек Берри, Дэвид Барнс, Райан Бич и Дэвид Сноуберг.

Операции по формованию лопастей ветряных турбин требуют от рабочих сидеть на строительных лесах и носить защитные костюмы, включая респираторы. Автоматизация, отмечают исследователи, повысит безопасность и благополучие сотрудников и поможет производителям сохранить квалифицированную рабочую силу.

«Эта работа имеет решающее значение для обеспечения возможности производства лопастей в США для внутреннего рынка ветряных турбин», — сказал Дэниел Лэрд, директор Национального центра ветровых технологий в NREL. «Хотя это может быть неочевидно, автоматизация некоторой части труда в производстве лезвий может привести к увеличению количества рабочих мест в США, поскольку это улучшает экономику отечественных лезвий по сравнению с импортными».

«Целью этого исследования была разработка методов автоматизации, которые можно было бы использовать для того, чтобы сделать лезвия отечественного производства конкурентоспособными по стоимости во всем мире», — сказал Хут. «В настоящее время оффшорные лопасти в США не производятся из-за высокой трудоемкости. Процесс отделки очень трудоемкий и имеет высокую текучесть кадров из-за тяжелого характера работы. За счет автоматизации процесса отделки отечественное производство оффшорных лопастей может стать более экономически жизнеспособным».

Исследование проводилось в Центре образования и технологий производства композитов (CoMET) в кампусе Flatirons NREL. Робот работал на сегменте лопасти длиной 5 метров. Лопасти ветряных турбин значительно длиннее, но поскольку они изгибаются и отклоняются под собственным весом, робота придется запрограммировать для работы с более крупными лопастями секция за секцией.

Исследователи использовали серию сканирований, чтобы создать трехмерное представление положения лопасти и точно идентифицировать переднюю и заднюю части аэродинамического профиля — особую форму лопасти, которая помогает воздуху плавно обтекать лопасть. После этого команда запрограммировала робота на выполнение ряда задач, после чего его оценили по точности и скорости.

Исследователи нашли области для улучшения, особенно когда дело касалось измельчения. Робот слишком сильно стачивает одни части лезвия и недостаточно — другие.

«Проводя это исследование, мы меняли ориентиры того, что должна делать эта система, чтобы быть эффективной», — сказал Хут.

Робот не сравнивался с тем, как человек будет выполнять те же функции.

Хут сказал, что автоматизированная система обеспечит единообразие в производстве лезвий, что невозможно, когда всю работу выполняют люди. Он также сказал, что робот сможет использовать «более жесткие и агрессивные абразивы», чем может вынести человек.