一种用于大型储罐外壁喷涂作业的立面移动机械臂系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于大型储罐外壁喷涂作业的立面移动机械臂系统，其技术特点是：包括七轴机械臂、履带式爬壁平台、视觉检测装置、喷涂装置及控制系统；履带式爬壁平台包括密闭箱体和履带模块，在履带模块外表面安装有履带磁块，七轴机械臂安装在密闭箱体上，喷涂装置安装在七轴机械臂的前端实现喷涂功能，视觉检测装置安装在七轴机械臂的前端外侧实现储罐的环境检测功能，控制系统安装在密闭箱体内并与履带模块、七轴机械臂、视觉检测装置、喷涂装置电连接。本发明专利技术设计合理、结构紧凑、质量较轻、易于安装、姿态调整灵活、越障能力好、机电一体化水平高、工作空间符合动力学设计，具有出色精确度和高灵敏度，满足喷涂作业的相关标准。满足喷涂作业的相关标准。满足喷涂作业的相关标准。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大型储罐外壁喷涂作业的立面移动机械臂系统


[0001]本专利技术属于机器人
，涉及立面移动机器人，尤其是一种用于大型储罐外壁喷涂作业的立面移动机械臂系统。

技术介绍

[0002]化学燃料是当今世界的主要能源，化学燃料开采后的燃料储蓄是一个非常重要的环节。化学燃料通常采用大型储罐进行储蓄，为了防止大型储罐生锈腐蚀，就需要在储罐表面定期进行喷涂油漆保护储罐表层，以免生锈腐蚀。为了大型储罐的长期使用和安全考虑，喷涂作业就显得尤为重要了。
[0003]在实际工作中，对大型储罐通常采用人工喷涂和机器喷涂方法进行。人工喷涂方法常常伴随着喷涂效率低，罐体零件连接处难以喷涂，储罐高处难以清理等问题，并且人工喷涂不仅喷涂效果差，更多的是给喷涂工人带来巨大的安全隐患。机器喷涂方法大部分用于平面作业，不适合进行立面作业，更不能对大型储罐进行喷涂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于大型储罐外壁喷涂作业的立面移动机械臂系统，解决大型储罐外壁喷涂效果差、效率低、立面作业难以实现以及安全隐患的问题。
[0005]本专利技术解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0006]一种用于大型储罐外壁喷涂作业的立面移动机械臂系统，包括七轴机械臂、履带式爬壁平台、视觉检测装置、喷涂装置及控制系统；所述履带式爬壁平台包括密闭箱体及对称安装在其两端的履带模块，在履带模块外表面安装有履带磁块，履带式爬壁平台通过磁力吸附在储罐外壁上移动，所述七轴机械臂安装在密闭箱体上，所述喷涂装置安装在七轴机械臂的前端实现喷涂功能，所述视觉检测装置安装在七轴机械臂的前端外侧实现储罐的环境检测功能，所述控制系统安装在密闭箱体内并与履带模块、七轴机械臂、视觉检测装置、喷涂装置电连接实现系统整体检测控制功能。
[0007]进一步，所述七轴机械臂通过机械臂一轴、机械臂二轴、机械臂三轴、机械臂四轴、机械臂五轴、机械臂六轴、机械臂七轴依次连接构成，所述机械臂一轴底部安装在密闭箱体上，所述机械臂七轴上安装视觉检测装置、喷涂装置，在各个机械臂轴上均装有扭矩传感器进行扭矩检测，各个扭矩传感器均与控制系统相连接并将检测到的扭矩传送给控制系统。
[0008]进一步，所述机械臂一轴通过底部的法兰及车臂连接件将七轴机械臂固装在密闭箱体上表面的车臂连接处。
[0009]进一步，所述七轴机械臂采用高强度铝材料制成。
[0010]进一步，所述履带模块包括履带磁块、履带内板、传动轴、链轮、链条、履带外板、从动轴和履带支杆；所述履带内板、履带支杆和履带外板依次连接构成履带模块的基本框架；所述履带内板通过主动履带连接件和从动履带连接件与密闭箱体相连；所述传动轴和从动
轴上均套装有两组键连接的链轮，所述链轮通过轴套定位在传动轴和从动轴上，链条与链轮啮合传动，在链条外表面设有若干平行设置的呈横条状结构的履带磁块。
[0011]进一步，所述履带磁块包括橡胶层、铝块、磁铁块和轭铁，所述橡胶层、铝块和轭铁自外至内依次由螺钉连接，所述磁铁块嵌装在轭铁的凹槽内。
[0012]进一步，所述控制系统由微处理器模块构成，该微处理器模块与视觉检测相连接用于检测储罐的外部环境并做出相应的决策，该微处理器模块与喷涂装置相连接进行喷涂控制，该微处理器与履带式爬壁平台相连接实现系统驱动功能，该微处理器与七轴机械臂相连接，通过扭矩传感器检测机械臂各轴之间的扭力并对机械臂进行控制；所述微控制器模块还连接有无线接收模块，该无线接收模块与无线遥控器进行通信，并由无线遥控器对立面移动机械臂系统进行控制。
[0013]本专利技术的优点和积极效果是：
[0014]1、本专利技术将七轴机械臂、履带式爬壁平台、喷涂模块和视觉检测模块有效地结合在一起，可以轻松到达储罐外壁高处进行喷涂作业，通过视觉检测与移动机械臂作业，避免了现有技术存在的人工喷涂作业效率低、立面工作难且存在安全隐患等问题，为大型储罐外壁喷涂、延长其使用寿命提供了一种高效可行的解决方案。
[0015]2、本专利技术在履带式爬壁平台的履带安装磁块，使移动机械臂系统可以在储罐外壁进行爬壁作业，具备良好的越障能力和防倾覆能力，吸附能力稳定，对地形适应能力强，保证了移动机械臂进行立面喷涂作业的安全性。
[0016]3、本专利技术通过视觉检测装置、喷涂装置与机械臂系统相结合，通过控制系统完成检测到规划作业行程到喷涂作业的过程，实现了智能化喷涂功能，满足了不同喷涂需求，极大程度地提高了喷涂作业的喷涂效果和喷涂质量，具备灵活的喷涂作业模式。
[0017]4、本专利技术集视觉检测技术与移动机械臂技术为一体，通过视觉检测装置实现满足检测喷涂状况等需求，整个立面移动机械臂系统结构紧凑，体积小且质量轻，操作简单，还可通过无线遥控终端控制移动机械臂系统的运动和喷涂作业，可控性的实时性强且简单易操作。
[0018]5、本专利技术采用模块化设计，系统各个功能均采用模块化设计，整个系统拆装方便，可根据现场需求更换不同喷头完成各种喷涂作业，同时还可以快速更换履带平台的履带模块，满足不同的运动要求。
[0019]6、本专利技术采用的机械臂为七自由度机械臂，工作空间符合动力学设计，七轴均配备扭矩传感器可达13位分辨率，具有高灵敏度和出色的精确度，可以满足完成各种角度要求的喷涂作业。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0021]图2为本专利技术的七轴机械臂结构示意图；
[0022]图3为本专利技术的履带式爬壁平台结构示意图；
[0023]图4为履带模块的主视图；
[0024]图5为履带模块的内部连接结构的主视图；
[0025]图6为履带模块的俯视图；
[0026]图7为履带磁块的结构示意图；
[0027]图8为大型储罐示意图；
[0028]图中1
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七轴机械臂，2
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履带式爬壁平台，3
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视觉检测装置，4
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喷涂装置，5
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车臂连接件，6
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机械臂一轴，7
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机械臂二轴，8
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机械臂三轴，9
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机械臂四轴，10
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机械臂五轴，11
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机械臂六轴，12
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机械臂七轴，13
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履带模块，14
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平台车臂连接处，15
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密闭箱体，201
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履带磁块，501
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铝块，502
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磁铁块，503
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轭铁，504
‑
橡胶层，202
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主动履带连接件，203
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履带内板，204
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从动履带连接件，205
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链轮，206
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链条，207
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履带外板，208...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大型储罐外壁喷涂作业的立面移动机械臂系统，其特征在于：包括七轴机械臂、履带式爬壁平台、视觉检测装置、喷涂装置及控制系统；所述履带式爬壁平台包括密闭箱体及对称安装在其两端的履带模块，在履带模块外表面安装有履带磁块，履带式爬壁平台通过磁力吸附在储罐外壁上移动，所述七轴机械臂安装在密闭箱体上，所述喷涂装置安装在七轴机械臂的前端实现喷涂功能，所述视觉检测装置安装在七轴机械臂的前端外侧实现储罐的环境检测功能，所述控制系统安装在密闭箱体内并与履带模块、七轴机械臂、视觉检测装置、喷涂装置电连接实现系统整体检测控制功能。2.根据权利要求1所述的一种用于大型储罐外壁喷涂作业的立面移动机械臂系统，其特征在于：所述七轴机械臂通过机械臂一轴、机械臂二轴、机械臂三轴、机械臂四轴、机械臂五轴、机械臂六轴、机械臂七轴依次连接构成，所述机械臂一轴底部安装在密闭箱体上，所述机械臂七轴上安装视觉检测装置、喷涂装置，在各个机械臂轴上均装有扭矩传感器进行扭矩检测，各个扭矩传感器均与控制系统相连接并将检测到的扭矩传送给控制系统。3.根据权利要求2所述的一种用于大型储罐外壁喷涂作业的立面移动机械臂系统，其特征在于：所述机械臂一轴通过底部的法兰及车臂连接件将七轴机械臂固装在密闭箱体上表面的车臂连接处。4.根据权利要求1所述的一种用于大型储罐外壁喷涂作业的立面移动机械臂系统，其特征在于：所述七轴机械臂采用高强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凌宇，张志文，贾计东，孙家上，李明龙，梅峥，张胜淼，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：