CN104624429A - 一种船体表面喷涂机器人 - Google Patents

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李学威
冯亚磊
曲道奎
徐方
何伟全
边弘晔
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Shenyang Siasun Robot and Automation Co Ltd
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0431—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to 3D-surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/60—Arrangements for mounting, supporting or holding spraying apparatus
    • B05B15/68—Arrangements for adjusting the position of spray heads

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  • Robotics (AREA)
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  • Spray Control Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开了一种船体表面喷涂机器人，包括底盘、大型手臂、小型手臂及末端执行器，其中，末端执行器包括有喷枪安装座、至少一个喷枪和至少一台用于控制所述末端执行器位姿的激光位移传感器。使用该船体表面喷涂机器人，可以不受喷涂中有害气体的影响，重复进行相同的操作动作而不厌其烦，适合在船体喷涂这样的高污染、高强度的工作中代替人工进行作业。采用船体智能喷涂机器人完成喷涂工作能够减少喷漆过程中污染、节省能源、提高工作效率。

Description

一种船体表面喷涂机器人
技术领域
本发明涉及船舶的自动化装备制造领域，具体涉及一种船体表面喷涂机器人。
背景技术
涂装作业是船舶制造的三大工艺技术之一，在船舶制造过程中起着举足轻重的作用。长期以来船舶涂装由于船舶体积大，结构复杂，现有厂房结构有局限，一般采用人工作业。但是人工喷涂较为困难，漆膜质量难以保证，存在生产效率低、质量不稳定等问题。另外，在此过程中产生的大量苯、醛类等有害气体造成环境污染，影响到操作工人的身体健康及劳动情绪，并且喷涂质量受员工的技术水平、情绪等因素影响较大，噪声喷涂工序的返喷率较高，制约了生产能力。因此船舶涂装作业迫切需要研发适应船舶结构特点、厂房空间的特种机器人，以实现船舶涂装的自动化。
发明内容
本发明旨在解决以上技术问题，提供一种可以提高工作效率、减少劳动力投入、喷涂均匀性好并且重复精确度高的船体喷涂机器人。
本发明的技术方案为一种船体表面喷涂机器人，，包括底盘、大型手臂、小型手臂及末端执行器，末端执行器包括有喷枪安装座、至少一个喷枪和至少一台用于控制所述末端执行器位姿的激光位移传感器。
优选地，所述小型手臂包括五个转动关节和一个移动关节，第一转动关节安装在所述大型手臂的末端，第二转动关节与所述第一转动关节串联，所述移动关节与所述第二转动关节串联，第三转动关节、第四转动关节及第五转动关节分别依次与所述移动关节串联。
优选地，所述大型手臂采用极坐标的形式，由串联的回转关节、变幅关节及伸缩关节组成。
优选地，所述伸缩关节由至少三节臂构成。
采用上述方案后，应用机器人进行自动喷涂一方面可实现模拟高技术水平工人的技能操作，做到减少劳动力投入，提高效率的同时也节约了人工成本。机器人可连续24小时作业，克服了人工受体力限制的状况，缩短宝贵的施工周期；另一方面，使用机器人进行喷涂均匀性好，重复精确度远高于人工，因此避免了手工喷涂人员因技术、情绪、体力等因素造成的产品质量缺陷，使工件喷涂质量有了根本性的保障，减少了后续返工作业带来的人力工时的浪费。通过设定合适的参数，做到待喷涂物件表面涂层膜厚均匀，避免了了涂层超厚的现象，减低尤其消耗系数，节约涂料。保守测算，自动喷漆机器人将降低油漆消耗5%。
附图说明
图1示出本发明船体表面喷涂机器人总体结构示意图；
图2示出本发明喷涂机器人的机构简图；
图3示出本发明喷涂机器人小型手臂构成图；
图4示出本发明喷涂机器人工作示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1和图2，图1示出本发明船体表面喷涂机器人总体结构示意图，图2示出本发明喷涂机器人的机构简图。
如图所示，船体表面喷涂机器人包括底盘1、大型手臂2、小型手臂3及末端执行器4，大型手臂2活动连接在底盘1上，小型手臂3串联于大型手臂3的末端，末端执行器4固定链接于小型手臂3的末端。其中，大型手臂2采用极坐标的形式，具有三个自由度。由串联的回转关节、变幅关节及伸缩关节组成（图中未示出），回转关节用于实现大型手臂整体相对于底盘的回转运动，变幅关节则主要由液压油缸或其他类型驱动器件的驱动下实现手臂的俯仰运动，伸缩关节用于实现手臂的伸缩运动，一般由三至四节臂组成。
值得说明的是，该小型手臂具有至少三个自由度，图3示出了喷涂机器人的小型手臂3的结构示意图，该小型手臂为六自由度手臂，该小型手臂3包括5个转动关节、移动关节7组成，所述5个转动关节分别为:第一转动关节5、第二转动关节6、第三转动关节8、第四转动关节9以及第五转动关节10。第一转动关节5安装在大型手臂2的末端，第二转动关节6与第一转动关节5串联，移动关节7与第二转动关节6串联，第三转动关节8、第四转动关节9及第五转动关节10分别依次与移动关节7串联。
第五转动关节10的末端与末端执行器4连接，末端执行器4包括有：喷枪安装座12、至少一个喷枪11（图中示出4个）和至少一台用于控制末端执行器4位姿的激光位移传感器13。所述激光位移传感器13用于实时测量小型手臂3到船体外表面的距离。由此，可以避免末端执行器与传播之间的相互干涉；另一方面，可以为小型手臂3的姿态控制提供测量信息。
结合图1、图3和图4,说明该喷涂机器人的工作原理：当机器人开始喷涂作业后，由机器人底盘1沿移动轨迹使机器人移动至与要喷涂的船体外表面相应位置。此处机器人的移动可根据船坞的具体环境选择激光导航、磁导航、视觉导航等方式来实现。底盘1制动后，由大型手臂2将小型手臂3定位至喷涂区域起始点，然后由小型手臂3进行作业循环，完成在其工作区域范围内的小范围喷涂作业，再由大型手臂2在其工作区域范围内移动至另一位置，重复小型手臂3的作业循环，直至使小型手臂3的作业覆盖大型手臂2的工作区域；然后移动底盘1至下一工作区域重复上一动作，直至完成整船外表面的喷涂。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种船体表面喷涂机器人，包括底盘、大型手臂、小型手臂及末端执行器，其特征在于：所述末端执行器包括有喷枪安装座、至少一个喷枪和至少一台用于控制所述末端执行器位姿的激光位移传感器。
2.如权利要求1所述的一种船体表面喷涂机器人，其特征在于：
所述小型手臂包括五个转动关节和一个移动关节，第一转动关节安装在所述大型手臂的末端，第二转动关节与所述第一转动关节串联，所述移动关节与所述第二转动关节串联，第三转动关节、第四转动关节及第五转动关节分别依次与所述移动关节串联。
3.如权利要求1所述的一种船体表面喷涂机器人，其特征在于：所述大型手臂采用极坐标的形式，由串联的回转关节、变幅关节及伸缩关节组成。
4.如权利要求3所述的一种船体表面喷涂机器人，其特征在于：所述伸缩关节由至少三节臂构成。
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