CN103201164A - 移动设备及其操作方法 - Google Patents

Abstract

公开一种移动设备及其操作方法。根据本发明的一种实施方案，该移动设备包括引导作业机器人的导轨、使移动设备移动的移动装置驱动单元以及给移动装置驱动单元供电的蓄电池。

Description

移动设备及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种移动设备以及操作这种移动设备的方法。

背景技术

因为轮船非常大并且在规模上比一般的建筑物更复杂，所以轮船通过使用大量构件、工具和材料建造块体单元(block unit)并将块体单元组装的工艺过程来被制造。多种自动化设备需要用于进行焊接、喷涂和检测操作以建造船体(hull block)和复杂结构，该复杂结构安装在船体中用来加强船壳的结构刚度、频繁地中断自动化设备的作业流程。已开发了一种独立的移动设备，其通过使用线来自由地上下左右移动以避开障碍物。

由于电源电缆和各种通信电缆被连接在独立的移动设备中以驱动和控制该设备，电缆干涉安装在移动设备上的作业机器人的作业和移动设备的移动。另外，由于电缆和喷涂表面互相接触，可能会产生喷涂表面和电缆本身被损害的问题。

公开内容

技术问题

本发明致力于提供一种移动设备以及操作该移动设备的方法，该移动设备可以自由地移动并且不受实际的作业空间的限制。

技术解决方案

本发明的示例性实施方案提供了一种移动设备，包括：设置为引导作业机器人的导轨；设置为使移动设备移动的移动装置驱动单元；以及设置为给移动装置驱动单元供电的蓄电池。

移动设备可以耦合到作业机器人，并且还包括插头模块，该插头模块设置为从作业机器人处被供电并把电供给到处于耦合到作业机器人的状态中的蓄电池，并且作业机器人可连接到电线上并且从外界通过该电线被供电。

插头模块可以将来自作业机器人的电供给到处于耦合到作业机器人的状态中的移动装置驱动单元，并且蓄电池可以停止对移动装置驱动单元供电。

蓄电池可以被远程地打开/关闭。

移动设备可包括主体和旋转单元，主体包括移动装置驱动单元和插头模块，旋转单元包括在其中的蓄电池并且设置为相对于主体可旋转。

主体可具有平整的且互相平行的上表面和下表面，导轨可设置在上表面和下表面的全部处，并且插头模块可以依次分别地设置在主体的上表面和下表面处。

主体还可包括旋转单元驱动单元，此旋转单元驱动单元耦合到旋转单元以使旋转单元旋转。

旋转单元驱动单元可包括旋转单元驱动电机和设置为将旋转单元驱动电机的转矩传递到旋转单元的减速器。

移动设备可包括控制单元，该控制单元设置为依据外部无线信号来控制移动装置驱动单元、旋转单元驱动单元和插头模块。

移动设备还可包括对接单元，该对接单元耦合到主体并且设置为将移动设备对接到另一个移动设备。

移动装置驱动单元可包括设置为将线缠绕的绞盘和设置为使绞盘旋转的绞盘驱动电机，其中线的一端被固定到作业空间的一侧。

线可以以多根形成。

作业空间可以在船体的内部或外部。

本发明的另一个示例性实施方案提供了一种操作移动设备的方法，包括：通过在作业空间安装带有蓄电池的移动设备来进行初始化；通过使用蓄电池的电将移动设备移动至作业机器人；将作业机器人安装到移动设备上；以及通过使其上安装有作业机器人的移动设备移动而在作业空间进行作业。

操作移动设备的方法还可包括通过安装在移动设备上的作业机器人来为蓄电池充电。

在作业空间进行作业还可以通过直接使用借助作业机器人提供的电而不允许电经过蓄电池来执行。

在作业空间进行作业可包括将作业机器人定位在移动设备的上表面上；通过使用定位在移动设备的上表面上的作业机器人同时移动移动设备而对作业空间的上侧进行作业；通过使用蓄电池的电将作业机器人从移动设备的上表面移至下表面；以及通过使用定位在移动设备的下表面上的作业机器人同时移动移动设备而对作业空间的下侧进行作业。

对作业空间的上侧进行作业和对作业空间的下侧进行作业可以通过使用借助作业机器人提供的电来执行。

初始化可包括通过使移动设备在作业空间中移动来识别环境，并且在识别环境时，移动设备可以通过使用蓄电池的电来移动。

移动设备通过多根线是可移动的，所述多根线被连接到作业空间的一侧。

作业空间可位于船体的内部或外部。

有利的效果

根据本发明的示例性实施方案，移动设备可以在作业空间自由移动，并且实际的作业空间可以被扩大。

附图说明

图1和图2是说明依据本发明的示例性实施方案的移动设备和作业机器人的透视图。

图3是示意地说明移动设备的一部分的内部结构的透视图。

图4是示意地说明移动设备的主体和旋转单元的内部结构的局部横截面图。

图5是示意地说明安装在船体中的移动设备和作业机器人的视图。

图6至图11是按顺序说明依据本示例性实施方案的移动设备的操作的示意图。

图12是示意地阐述移动设备之间对接过程的前视图。

图13是示意地说明移动设备的上表面处的插头模块和作业机器人互相耦合时所处状态的前视图。

图14是说明作业机器人安装在移动设备的旋转单元上时所处状态的前视图。

图15至图17是阐述移动设备的旋转单元的旋转的示意性侧视图。

图18是示意地说明移动设备的下表面处的插头模块和作业机器人互相耦合时所处状态的前视图。

实施发明的方式

在下文中将会参考示出本发明的示例性实施方案的附图更充分地描述本发明。如本领域的技术人员所想到的，所描述的实施方案可以以各种不同的方式修改，都不会脱离本发明的精神或范围。附图和描述将被视为在本质上是说明性的而不是限制性的。贯穿整个说明书相同的参考数字指代相同的元件。

首先，将会参照图1至图5详细地描述依据本发明的示例性实施方案的移动设备。

图1和图2是说明依据本发明的示例性实施方案的移动设备和作业机器人的透视图，图3是示意地说明移动设备的一部分的内部结构的透视图，图4是示意地说明移动设备的主体和旋转单元的内部结构的透视图，图5是示意地说明安装在船体中的移动设备和作业机器人的视图。

如图1和图2所示，依据本示例性实施方案的移动设备100指的是这样一种设备，该设备在其上具有作业机器人200并且移动到作业空间中的指定位置以允许作业机器人200在指定位置处进行作业。

在这里，移动设备100的作业空间例如可以在船体的内部或外部。然而，移动设备的作业空间并不局限于那里。在本示例性实施方案中，说明性地描述了移动设备100在船体内部进行作业的实例。

同时，作业机器人所进行的作业是需要在作业空间内进行的作业，并且包括可能被机器人进行的各种类型的作业。在本示例性实施方案中，说明性地描述了作业机器人进行喷涂船体内部的作业过程。

本示例性实施方案的移动设备100包括主体110、对接单元120和旋转单元130。

主体110具有近似矩形柱形状的外形，并且对接单元120和旋转单元130耦合到主体110的两侧。

对接单元120的上表面是平的并且与主体110的上表面连接在同一表面上。

如图1所示，旋转单元130的上表面也是平的并且与主体110的上表面连接在同一表面上。

然而，如图1和图2所示，旋转单元130可以绕主体110的在纵向方向上的中心轴线旋转，并且旋转单元130的上表面在旋转180°后与主体110的下表面连接在同一表面上。

然而，主体110、对接单元120和旋转单元130的外形也可以不同于图1和图2中所示的那样。

彼此面对的一对导轨140形成在主体110的上表面和下表面上以及对接单元120和旋转单元130的上表面上，并且辅助固定构件150设置在一个导轨140上。

作业机器人200沿着导轨140在移动设备100的上表面或下表面上移动，并且必要时通过固定构件210而被固定到移动设备100的上表面或下表面的特定位置上。

通过连接到作业机器人200上的电线(图中未示出)从外界给作业机器人200供电，并且通过无线控制或使用通信电缆(图中未示出)的外部有线控制来对作业机器人200进行操作。

辅助固定构件150被设置用于辅助固定构件210以便当固定构件210固定在导轨140上时固定构件210的位置不会改变，并且辅助固定构件150由刚毛(bristle)或类似物形成。

参照图3至图5，主体110包括外壳111、移动装置驱动单元112、插头模块114、旋转单元驱动单元115和控制单元118。

移动装置驱动单元112被设置用于驱动使移动设备100移动的移动装置，并且参照图5，依据本示例性实施方案的移动设备100的移动装置是多根线300。

参照图3，移动装置驱动单元112固定到外壳111或外壳111中的框架(图中未示出)，并且可包括使线300缠绕在其上的绞盘和使绞盘旋转的电机。

如图5所示，连接到移动装置驱动单元112的线300的另一端穿过形成在外壳111中的通孔113固定到船体1。

安装在船体中的线300的数量需等于或多于6根，以便使移动设备100在船体中上下左右移动，并且移动装置驱动单元112的数量和通孔113的数量与线300的数量相等。

特别地，线300的数量可以等于或多于8根，以允许移动设备100移动到船体1内部的每个位置同时保持与船体1的底部平行。

通孔113的位置可根据通孔113的数量、船体1的大小或者移动设备100的大小而变化，并且例如，当移动设备100的主体110的外形是长方体并且通孔113的数量是6的时候，通孔113可以分别地形成在主体110的6个表面处。

如图所示，当通孔113的数量是8的时候，可以在主体110的4个侧表面中的在纵向方向上的两个侧表面处分别地形成4个通孔113，并且这4个通孔113可以分别地依次形成在侧表面的4个角的附近。

移动设备100的位置可通过使用移动装置驱动单元112缠绕或松开每根线300来控制。

每个移动装置驱动单元112可定位在邻近对应的通孔113的位置处。

参照图4，旋转单元驱动单元115固定到外壳111或外壳111中的框架，并且包括电机116以及与电机116相连的减速器117。

减速器117包括轴线互相平行且相互啮合的多个齿轮，并且耦合到旋转单元130上，以把电机116的转矩传递到旋转单元130从而使旋转单元130旋转。

参照图3，插头模块114依次设置在邻近主体110的上表面和下表面的中心位置附近，并且耦合到作业机器人200的插座模块(图中未示出)，以用来接收来自作业机器人200的电并将电供给移动设备100。

首先，耦合到作业机器人200的插头模块114在移动设备100的上表面或下表面上随作业机器人200一起移动。上述提到的操作可以通过围绕诸如具有回复力的弹簧这样的构件来缠绕插头模块114的电线的方式来实现。

当作业机器人200移离插头模块114的初始位置时，电线被松开，并且当作业机器人200再次移到接近插头模块114的初始位置时，电线通过回复力再次被缠绕。

当安装在旋转单元130上的作业机器人200随旋转单元130一起旋转时，插头模块114与作业机器人200分离，并且当完成操作的作业机器人200定位于移动设备100的相反的表面上时，位于相反的表面上的插头模块114耦合到作业机器人200。

控制单元118可安装在外壳111的内部或外部，并且主体110中的驱动设备，比如移动装置驱动单元112、旋转单元驱动单元115和插头模块114，均通过外部无线信号被控制。

参照图1和图3，对接单元120的一个侧表面耦合到主体110，并且对接构件123形成在另一个侧表面处。如图1所示，对接构件123是阳凸出部分，但也可以是可容纳凸出部分的阴凹进部分或沟槽。

参照图3和图4，旋转单元130包括外壳131、框架132、蓄电池135、对接构件133和多个辅助旋转构件139。

框架132定位于如图3所示的外壳131中，并且耦合到主体110的减速器117，以能够绕轴线9旋转。

蓄电池135固定到框架132并连接到主体110的控制单元118和每一个驱动设备，即移动装置驱动单元112、插头模块114和旋转单元驱动单元115，以为上述的部件供电。

蓄电池135可以通过下述方式来充电，即通过处于插头模块114与作业机器人200互相耦合状态中的作业机器人200和插头模块114而被供应外部电。

在这种状态下，控制单元118和每个驱动设备112、114和115也可以通过作业机器人200和插头模块114为其供应外部电来被驱动，并且这时，蓄电池135中断对控制单元118和每个驱动设备112、114和115供电。

当移动设备100处于未被移动的备用状态时，电源可以被远程地开/关以防止蓄电池135放电。

蓄电池135可以不安装在旋转单元130处，而是安装在主体110或对接单元120处，但是当蓄电池135安装在旋转单元130处时，对蓄电池135的安装、附接和拆卸是有利的。

对接构件133设置在旋转单元130的外侧表面上，并且可以是阴凹进部分或沟槽，该阴凹进部分或沟槽可容纳图1所示的具有凸出部分形状的对接构件123。当对接单元120的对接构件123是凹形的时候，旋转单元130的对接构件133可以是凸形的。

虽然本示例性实施方案中所建议的对接装置包括一对凸出部分和凹进部分，但对接装置可以通过不同于上述方式的多种方式来制造。例如，可以采用多种方式，诸如这样一种方式，即一个对接构件通过锁铁而锁定到另一个对接构件或者一个对接构件通过弯成钩状而被另一个对接构件挂起。

辅助旋转构件139耦合到框架132以可旋转，并且可与主体110接触。

当旋转单元130被旋转时，辅助旋转构件139保持旋转单元130和主体110的面相对的表面互相分开预定的距离，并且防止面相对的表面互相接触，并且因此可以防止当面相对的表面互相接触时产生磨损的问题，并可以防止不完全的旋转。

同样地，因为依据本示例性实施方案的移动设备100通过使用安装在移动设备100中的蓄电池135来被驱动，所以根本不需要妨碍移动设备100移动的电线，移动设备100可移动的空间被大大扩展，并且移动设备100可以快速移动。另外，船体1的喷涂缺陷以及由于电线和喷涂表面互相接触而对电线造成的损伤可被避免。另外，当移动设备100以无线方式控制时，因为不需要通信电缆，所以上述提到的影响会被进一步改善。

下面参照图6至图18结合图1至图5详细描述依据本示例性实施方案的移动设备的操作。

图6至图11是按顺序解释依据本示例性实施方案的移动设备的操作的示意图。图12是示意地说明移动设备之间的对接过程的前视图。图13是示意地说明位于移动设备的上表面处的插头模块和作业机器人互相耦合时所处状态的前视图。图14是说明作业机器人安装在移动设备的旋转单元上时所处状态的前视图。图15至图17是解释移动设备旋转单元的旋转的示意性的侧视图。图18是示意地说明位于移动设备的下表面处的插头模块和作业机器人互相耦合时所处状态的前视图。

船体1被分割成多个室2和3，例如外室2和内室3，并且移动设备20和移动设备30安装在室2和室3中的一个中。

作业机器人10和移动设备20和移动设备30可穿过的孔5、6和7形成在船体1和外界之间以及室2和室3之间。

在移动设备20和移动设备30被安装在室2和室3之后，为了识别环境诸如室2和室3中的障碍物和线300(见图5)的端部位置，移动设备20和移动设备30在室2和室3中移动，在该起始步骤中，使用图4所示的蓄电池135充的电。

当环境识别完成时，连接到电线40的作业机器人10穿过孔5进入外室2并被安装在移动设备20上。为了这个目的，移动设备20需要移至孔5，并且这时移动设备20的蓄电池中充的电也会被使用。

在图6至图11中，参考数字50指的是使电线40平滑移动的滑轮。

在两个室2和3内部的作业通过使用作业机器人10来进行，并且例如，作业按照以下顺序来进行：内室3的上侧、内室3的下侧、外室2的上侧和外室2的下侧。

参照图6，为了进行有关内室3的作业，外室2中的其上安装有作业机器人10的移动设备20被移到两个室2和3之间的孔6，并且内室3中的移动设备30也被移到孔6。在这个过程中，移动设备20和移动设备30由蓄电池中充的电来驱动。然而，外室2中的移动设备20可以通过由作业机器人10供电来驱动，并且为了这个目的，移动设备20的插头模块(图中未示出)需要耦合到作业机器人10。

参照图7，两个室2和3中的移动设备20和移动设备30穿过孔6被对接。这时，如图12所示，由于被设置在外室2中的移动设备20处的阴对接构件25容纳被设置在内室3中的移动设备30处的阳对接构件35，所以两个移动设备20和30之间的对接成为可能。当对接完成时，作业机器人10被移至内室3中的移动设备30以被安装在移动设备30上。

此后，如图13所示，定位于内室3中的移动设备30的主体31的上表面37上的作业机器人10和插头模块33互相耦合。

接着，自作业机器人10至移动设备30的供电开始，并且同时，移动设备30的蓄电池开始被充电。图13中的参考数字33仅示出了插头模块的电线。

如上所述，当外室2中的移动设备20的插头模块和作业机器人10互相耦合时，作业机器人10需要在进行对接之前从插头模块释放，并且对外室中的移动设备20的蓄电池的充电被停止。

参照图8，通过使用内室3中的其上安装有作业机器人10的移动设备30同时移动作业机器人10到室3内部的所需位置来进行内部的作业。这时，移动设备30可以由作业机器人10供的电来驱动。

参照图9，通过将定位于移动设备30的上表面上的作业机器人10移动到移动设备30的下表面来对内室3下侧进行作业。

特别地，首先，如图14所示，在作业机器人10从定位于移动设备30的主体31的上表面37上的插头模块33释放之后，作业机器人10被移至移动设备30的旋转单元32。

参照图15至图17，其上安装有作业机器人10的旋转单元32被旋转180°以使作业机器人10向下翻转倒置，并且在这个过程中，储存在移动设备30中的蓄电池中的电被使用。

参照图18，作业机器人10被移至移动设备30的主体31的下表面38，并耦合到主体31的下表面38上的插头模块34上来为移动设备30供电。

最后，在移动移动设备30时对内室3的下侧进行作业。

当完成对内室3下侧的作业时，作业机器人10从定位于移动设备30的主体31的下表面38上的插头模块34上释放，并且再次被移至移动设备30的旋转单元32。

通过旋转其上安装有作业机器人10的旋转单元32使作业机器人10竖直站立，并且作业机器人10被移至主体31的上表面37。

下一步，内室3中的移动设备30被移至孔6以与外室2中的移动设备20对接，并且在移动过程中，移动设备30的蓄电池中储存的电被使用。

当然，在这个过程中，可以通过再次将作业机器人10耦合到定位于移动设备30的主体31的上表面37上的插头模块33来由作业机器人10供电，但是因为这种移动是在短距离内进行的，所以蓄电池中的电可以被使用。

参照图10，对接完成后，移动作业机器人10将其安装在外室2中的移动设备20上。

下一步，通过下述方式对室2的上侧进行作业：即移动室2内部的其上安装有作业机器人10的移动设备20，同时通过将作业机器人耦合到移动设备20的上表面上的插头模块(图中未示出)来为移动设备20供电。

参照图11，完成对外室2的上侧的作业的作业机器人10被移至移动设备20的下表面，并且对外室2的下侧进行作业。

因为作业过程与上文描述的对于内室3的作业过程基本相同，因此不再详述。

上述的各种操作通过外部控制来进行，并且由图3所示的控制单元118来进行控制。

同样地，因为依据本示例性实施方案的移动设备20和移动设备30通过使用安装在其中的蓄电池且无需使用跟外界相连的电线来驱动，所以移动设备可移动的空间可被大大扩展，并且移动设备可快速移动。

另外，船体1的喷涂缺陷以及由于电线和喷涂表面互相接触造成的对电线的损伤可被防止。

另外，当移动设备20和移动设备30用无线方式控制时，因为不需要用通信电缆，所以上述提到的影响会被进一步改善。

虽然本发明与目前被认为是实际的示例性实施方案相结合来阐述，应理解，本发明不局限于所公开的实施方案，相反地，而是旨在覆盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和同等的布置。

工业应用

依据本发明的示例性实施方案的移动设备是这样一种设备，该设备具有安装在其上的作业机器人，并且被移动到作业空间中的指定位置以允许作业机器人在指定位置处进行作业。依据本发明的示例性实施方案的移动设备可被用于喷涂船体的内部，但不限于此。依据本发明的示例性实施方案，移动设备可在作业空间中自由移动，并且实际的作业空间可被扩大。

Claims (22)

1.一种移动设备，其上能够安装作业机器人，所述移动设备包括：

导轨，其设置为引导所述作业机器人；

移动装置驱动单元，其设置为使所述移动设备移动；以及

蓄电池，其设置成为所述移动装置驱动单元供电。

2.根据权利要求1所述的移动设备，其中：

所述移动设备能耦合到所述作业机器人，并且还包括插头模块，所述插头模块设置成从所述作业机器人处被供电并且为处于耦合到所述作业机器人的状态中的所述蓄电池供电，并且

所述作业机器人连接到电线并且从外界通过所述电线被供电。

3.根据权利要求2所述的移动设备，其中：

所述插头模块将来自所述作业机器人的电供应到处于耦合到所述作业机器人的状态中的所述移动装置驱动单元，并且所述蓄电池停止对所述移动装置驱动单元供电。

4.根据权利要求3所述的移动设备，其中：

所述蓄电池能被远程地打开/关闭。

5.根据权利要求2至权利要求4中任一项所述的移动设备，其中：

所述移动设备包括：

主体，其包括所述移动装置驱动单元和所述插头模块；以及

旋转单元，其包括在其中的所述蓄电池并且设置为相对于所述主体可旋转。

6.根据权利要求5所述的移动设备，其中：

所述主体具有平整的且互相平行的上表面和下表面，并且所述导轨设置在所述上表面和所述下表面的全部处。

7.根据权利要求6所述的移动设备，其中：

所述插头模块依次分别地设在所述主体的所述上表面和所述下表面处。

8.根据权利要求7所述的移动设备，其中：

所述主体还包括耦合到所述旋转单元以使所述旋转单元旋转的旋转单元驱动单元。

9.根据权利要求8所述的移动设备，其中：

所述旋转单元驱动单元包括：

旋转单元驱动电机，以及

减速器，其设置为将所述旋转单元驱动电机的转矩传递到所述旋转单元。

10.根据权利要求8所述的移动设备，还包括：

控制单元，其设置为根据外部无线信号来控制所述移动装置驱动单元、所述旋转单元驱动单元和所述插头模块。

11.根据权利要求5所述的移动设备，其中：

所述移动设备还包括对接单元，所述对接单元被耦合到所述主体并且被设置为将所述移动设备对接到另一个移动设备。

12.根据权利要求1所述的移动设备，其中：

所述移动装置驱动单元包括：

绞盘，其设置成将线缠绕，以及

绞盘驱动电机，其设置成旋转所述绞盘，并且

其中所述线的一端被固定到作业空间的一侧。

13.根据权利要求12所述的移动设备，其中：

所述线以多根形成。

14.根据权利要求12所述的移动设备，其中：

所述作业空间位于船体的内部或外部。

15.一种操作移动设备的方法，其包括：

通过在作业空间安装带有蓄电池的移动设备来进行初始化；

通过使用所述蓄电池的电将所述移动设备移动至作业机器人；

将所述作业机器人安装在所述移动设备上；以及

通过使其上安装有所述作业机器人的所述移动设备移动而在所述作业空间内进行作业。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

通过安装在所述移动设备上的所述作业机器人来为所述蓄电池充电。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

在所述作业空间内进行作业通过直接使用借助所述作业机器人提供的电而不允许电经过所述蓄电池来执行。

18.根据权利要求16所述的方法，其中：

在所述作业空间内进行作业包括：

将所述作业机器人定位在所述移动设备的上表面上；

通过使用被定位于所述移动设备的所述上表面上的所述作业机器人同时移动所述移动设备而对所述作业空间的上侧进行作业；

通过使用所述蓄电池的电将所述作业机器人从所述移动设备的所述上表面移至下表面；以及

通过使用被定位于所述移动设备的所述下表面上的所述作业机器人同时移动所述移动设备而对所述作业空间的下侧进行作业。

19.根据权利要求18所述的方法，其中：

对所述作业空间的所述上侧进行作业和对所述作业空间的所述下侧进行作业通过使用借助所述作业机器人提供的电来执行。

20.根据权利要求15至权利要求19中任一项所述的方法，其中：

所述初始化包括通过使所述移动设备在所述作业空间中移动来识别环境，以及

在识别所述环境时，所述移动设备通过使用所述蓄电池的电来移动。

21.根据权利要求15至权利要求19中任一项所述的方法，其中：

所述移动设备通过多根线是可移动的，所述多根线被连接到所述作业空间的一侧。

22.根据权利要求15至权利要求19中任一项所述的方法，其中：

所述作业空间位于船体的内部或外部。

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