用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人，包括机架、用于带动机架移动的移动装置、用于吸附船舶外板的吸附装置、用于喷涂船舶外板的喷涂装置和用于感知周围环境和确定喷涂装置作业高度的检测反馈装置，其中移动装置与机架固连，吸附装置、喷涂装置和检测反馈装置均位于机架上，可随着机架一同移动，作业时吸附装置提供吸附力吸附船舶外板，移动装置带动机架及其上吸附装置、喷涂装置和检测反馈装置一同沿船舶外板移动。本发明专利技术的移动装置、吸附装置、喷涂装置和检测反馈装置单独从机架上安装或拆卸，从而方便更换和维修。

Compound Adsorption Wall Climbing Robot for Ship Outer Plate Spraying

【技术实现步骤摘要】
用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人
本专利技术涉及爬壁机器人，尤其涉及一种用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人。
技术介绍
由于工作环境等因素影响，船舶外板普遍受到海水及海洋大气等腐蚀，不仅增加了船舶维护的成本，而且缩短了船舶的使用寿命。鉴于此，船舶涂装对船体防腐、防锈能力的提升具有重要意义。目前，船舶涂装岗位仍大量采用人工喷涂的作业方式，喷涂质量取决于工人的喷涂操作水平，尤其外板喷涂时，工人需站在几十米的高架车上，手持喷枪进行近距离喷涂作业，工人作业负荷大且油漆中存在的挥发性溶剂、漆料等会造成爆炸或工人中毒的危险。针对以上问题，一种船舶外板喷涂爬壁机器人有望解决上述风险，该机器人可替代工人进行船舶外板涂装，在提高喷涂质量和效率的同时极大程度降低涂装的危险性。目前爬壁机器人通常采用在履带中嵌入磁铁的吸附方式，但该方式对磁铁的挤压力大、磨损大且磁吸附力不可调节，导致使用环境受限。同时，爬壁机器人本身不具备喷涂模块，使其无法满足船舶外板涂装作业的需要。因此，亟待解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种可解决现有技术中爬壁机器人吸附结构不合理和缺少喷涂功能的等问题的用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人。技术方案：为实现以上目的，本专利技术公开了一种用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人，其特征在于：包括机架、用于带动机架移动的移动装置、用于吸附船舶外板的吸附装置、用于喷涂船舶外板的喷涂装置和用于感知周围环境和确定喷涂装置作业高度的检测反馈装置，其中移动装置与机架固连，吸附装置、喷涂装置和检测反馈装置均位于机架上，可随着机架一同移动，作业时吸附装置提供吸附力吸附船舶外板，移动装置带动机架及其上吸附装置、喷涂装置和检测反馈装置一同沿船舶外板移动。其中，所述移动装置包括对称设置于机架两侧的履带组件和位于机架上为履带组件移动提供驱动力的气动马达，该气动马达的两侧输出轴通过齿轮组件驱动履带组件移动，通过控制气动马达两侧输出轴的转速差控制履带组件的直行和转向。本专利技术通过履带组件带动机架及其上装置一同移动，同时通过控制气动马达两侧输出轴的转速差控制履带组件的直行和转向，实现爬壁机器人沿船舶外板平稳移动。再者，所述履带组件包括平行设置的主动轴和承载轴、对称设置在主动轴和承载轴两侧的固定板、穿设在主动轴和承载轴上的链轮以及啮合于链轮上用于传动的驱动链和履带。优选的，所述齿轮组件包括设于气动马达输出轴上的大齿轮和设于履带组件主动轴上的小齿轮，且大齿轮和小齿轮相互啮合传动。进一步，所述吸附装置包括与船舶外板相距一可调间隙的永磁吸附装置和真空吸附装置，其中永磁吸附装置对称设置于履带组件两侧，真空吸附装置位于机架中间朝向船舶外板一侧。本专利技术以永磁吸附为主，真空吸附为辅的复合吸附方式，可根据作业壁面钢板厚度、机器人负载大小和行进速度调整磁隙高度，进而改变磁吸附力大小。再者，所述永磁吸附装置包括与机架可活动连接的永磁体架和嵌入永磁体架内的永磁体，通过调节永磁体架可调节永磁吸附装置与船舶外板之间的间隙大小；永磁体形成磁场通过间隙和船舶外板产生磁力线回路提供吸附力。本专利技术通过调节永磁体架与机架的连接，通过永磁吸附装置与船舶外板的间隙大小，从而改变永磁吸附装置的吸附力大小。优选的，所述真空吸附装置包括真空吸附腔和与船舶外板相贴合的柔性裙边，真空吸附腔通过管道与外设气缸相连接，并由气缸提供吸附力。进一步，所述喷涂装置包括机械臂、用于支撑机械臂与机架连接的支撑架、用于驱动机械臂运动的驱动装置以及设置在机械臂上的喷枪。再者，所述机械臂包括两对称设置的单自由度平行四边形机构以及用于驱动平行四边形机构运动的驱动轴，所述驱动装置包括相互连接的步进电机和涡轮蜗杆减速机，涡轮蜗杆减速机的输出轴与驱动轴相连接；步进电机启动，涡轮蜗杆减速机带动驱动轴驱动平行四边形机构运动。优选的，所述检测反馈装置包括位于机架朝向船舶外板一侧上的摄像头和设于步进电机输出轴处的编码器，距离船舶外板高度h的计算公式为h＝l×cosα，其中l为平行四边形机构中第一连杆长度，β为平行四边形机构中第一连杆与机架平面的初始夹角，θ为编码器读取步进电机输出轴转动角度，i为涡轮蜗杆减速机的传动比。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：(1)、本专利技术通过履带组件带动机架及其上装置一同移动，同时通过控制气动马达两侧输出轴的转速差控制履带组件的直行和转向，实现爬壁机器人沿船舶外板平稳移动；(2)本专利技术以永磁吸附为主，真空吸附为辅的复合吸附方式，可根据作业壁面钢板厚度、机器人负载大小和行进速度调整磁隙高度，进而改变磁吸附力大小；(3)、本专利技术通过调节永磁体架与机架的连接，通过永磁吸附装置与船舶外板的间隙大小，从而改变永磁吸附装置的吸附力大小；(4)、本专利技术的喷涂装置的机械臂采用平行四边形机构，结构简单、控制方便，可保证机械臂在运动过程中喷枪始终与船舶外板垂直；(5)本专利技术的移动装置、吸附装置、喷涂装置和检测反馈装置单独从机架上安装或拆卸，从而方便更换和维修。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中移动装置的结构示意图；图3为本专利技术中齿轮组件的结构示意图；图4为本专利技术中吸附装置的结构示意图；图5为本专利技术中永磁吸附装置的结构示意图；图6为本专利技术中喷涂装置的结构示意图；图7为本专利技术中喷涂装置的侧视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。如图1所示，本专利技术一种用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人，包括机架1、移动装置2、吸附装置3、喷涂装置4和检测反馈装置5，其中移动装置2可带动机架1移动，吸附装置3可吸附在船舶外板上，喷涂装置4用于喷涂船舶外板，检测反馈装置用于感知周围环境和确定喷涂装置作业高度的。机架1为爬壁机器人的载体，移动装置2与机架1固连，吸附装置3、喷涂装置4和检测反馈装置5均位于机架1上，可随着机架1一同移动，作业时吸附装置3提供吸附力吸附船舶外板，移动装置2带动机架1及其上吸附装置3、喷涂装置4和检测反馈装置5一同沿船舶外板移动。本专利技术的移动装置、吸附装置、喷涂装置和检测反馈装置单独从机架上安装或拆卸，从而方便更换和维修。如图2和图3所示，本专利技术的移动装置2包括履带组件、气动马达201和齿轮组件。履带组件对称设置于机架两侧，履带组件包括平行设置的主动轴202和承载轴203、对称设置在主动轴202和承载轴203两侧的固定板204、分别穿设在主动轴202和承载轴203上的链轮205以及啮合于链轮205上用于传动的驱动链206和履带207，履带207外壁设有花纹。气动马达201通过气动马达固定板210固定于机架1上，齿轮组件包括设于气动马达输出轴上的大齿轮208和设于履带组件主动轴202上的小齿轮209，且大齿轮208和小齿轮209相互啮合传动。气动马达201的两侧输出轴通过相互啮合的大齿轮208和小齿轮209传动从而驱动履带组件的主动轴202转动，从而带动移动装置2移动，通过控制气动马达201两侧输出轴的转速差控制履带组件的直行和转向。本专利技术通过履带组件带动机架及其上装置一同移动，同时通过控制气动马达两侧输出轴的转速差控制履带组件的直行和转向，实现爬壁机器人沿船舶外板平稳移动。如图4和图5所示，本专利技术的吸附装置3包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人，其特征在于：包括机架(1)、用于带动机架(1)移动的移动装置(2)、用于吸附船舶外板的吸附装置(3)、用于喷涂船舶外板的喷涂装置(4)和用于感知周围环境和确定喷涂装置作业高度的检测反馈装置(5)，其中移动装置(2)与机架固连，吸附装置(3)、喷涂装置(4)和检测反馈装置(5)均位于机架(1)上，可随着机架(1)一同移动，作业时吸附装置(3)提供吸附力吸附船舶外板，移动装置(2)带动机架(1)及其上吸附装置(3)、喷涂装置(4)和检测反馈装置(5)一同沿船舶外板移动。

【技术特征摘要】
1.一种用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人，其特征在于：包括机架(1)、用于带动机架(1)移动的移动装置(2)、用于吸附船舶外板的吸附装置(3)、用于喷涂船舶外板的喷涂装置(4)和用于感知周围环境和确定喷涂装置作业高度的检测反馈装置(5)，其中移动装置(2)与机架固连，吸附装置(3)、喷涂装置(4)和检测反馈装置(5)均位于机架(1)上，可随着机架(1)一同移动，作业时吸附装置(3)提供吸附力吸附船舶外板，移动装置(2)带动机架(1)及其上吸附装置(3)、喷涂装置(4)和检测反馈装置(5)一同沿船舶外板移动。2.根据权利要求1所述的用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人，其特征在于：所述移动装置(2)包括对称设置于机架两侧的履带组件和位于机架上为履带组件移动提供驱动力的气动马达(201)，该气动马达(201)的两侧输出轴通过齿轮组件驱动履带组件移动，通过控制气动马达(201)两侧输出轴的转速差控制履带组件的直行和转向。3.根据权利要求2所述的用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人，其特征在于：所述履带组件包括平行设置的主动轴(202)和承载轴(203)、对称设置在主动轴(202)和承载轴(203)两侧的固定板(204)、穿设在主动轴(202)和承载轴(203)上的链轮(205)以及啮合于链轮(205)上用于传动的驱动链(206)和履带(207)。4.根据权利要求3所述的用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人，其特征在于：所述齿轮组件包括设于气动马达输出轴上的大齿轮(208)和设于履带组件主动轴(202)上的小齿轮(209)，且大齿轮(208)和小齿轮(209)相互啮合传动。5.根据权利要求1所述的用于船舶外板喷涂的复合吸附方式爬壁机器人，其特征在于：所述吸附装置(3)包括与船舶外板相距一可调间隙的永磁吸附装置和真空吸附装置，其中永磁吸附装置对称设置于履带组件两侧，真空吸附装置位...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜赫男，韩子延，叶鹏飞，陈梦雨，刘金锋，李磊，周宏根，景旭文，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32