CN105437241B - 一种大型水箱外壁维护机器人 - Google Patents

一种大型水箱外壁维护机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型水箱外壁维护机器人，包括车架和设置于车架底部用于和外壁表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在外壁表面的磁吸附部件；所述车架上设有检测筒，所述检测筒包括筒体外壳和设置在筒体外壳内的喷涂组件和摄像组件，所述检测筒与车架转动连接，所述车架上还设有驱动检测筒往复转动的转动电机。通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到外壁表面，对已经出现了问题的水箱钢板外壁表面进行喷涂操作，防止外壁表面深度腐蚀。

Description

一种大型水箱外壁维护机器人
技术领域
本发明涉及一种大型水箱外壁维护机器人。
背景技术
众所周知，现有的工业储水设备一般采用大型的水箱，水箱一般通过钢板焊接拼装而成，在水箱的外壁上设置有防腐蚀的涂层。水箱钢板除了起到承受水压的作用之外，在户外设置的大型水箱还会受到恶劣天气的侵蚀，大风、酸雨等天气会对水箱外壁上的防腐蚀层造成损坏。为了延长水箱的使用寿命，需要定期对水箱的外壁进行维护。在维护过程中，需要对水箱钢板外壁的表面进行检测，对于外壁表面上的防腐蚀层已经脱落的，需要补喷防腐蚀液。由于水箱庞大，操作比较困难。现有技术急需一种能方便对外壁表面进行维护的大型水箱外壁维护机器人。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能方便对外壁表面进行维护的大型水箱外壁维护机器人。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种大型水箱外壁维护机器人，包括车架和设置于车架底部用于和外壁表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在外壁表面的磁吸附部件；所述车架上设有检测筒，所述检测筒包括筒体外壳和设置在筒体外壳内的喷涂组件和摄像组件，所述检测筒与车架转动连接，所述车架上还设有驱动检测筒往复转动的转动电机。通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到外壁表面，对已经出现了问题的水箱钢板外壁表面进行喷涂操作，防止外壁表面深度腐蚀。
作为优选的，所述检测筒为柱形，所述柱形的检测筒一侧设有圆弧形表面，另外一侧为平整表面，所述摄像组件包括低像素摄像头和高像素摄像头，所述低像素摄像头和高像素摄像头均与图像处理器连接，所述图像处理器与信号发射器连接；所述低像素摄像头和高像素摄像头均嵌入圆弧形表面，所述图像处理器和信号发射器固定于平整表面上；所述圆弧形表面朝向车架底部。这样的设计将摄像组件整合在检测筒上，利于通过检测筒的转动来实现低像素摄像头和高像素摄像头之间的切换。同时利于操作者对摄像头进行选择，先用低像素摄像头检测对外壁进行初步检测，然后于疑似有问题的水箱外壁用高像素摄像头进行仔细观察，然后再决定是否补充喷涂；摄像头所采集的图像信息通过图像处理器处理之后通过信号发射器向外部终端发出，便于外部遥控者操控。
作为优选的，所述车架上设有连接板，所述检测筒两端设有与连接板连接的转轴，所述转轴与转动电机驱动连接，所述转动电机为伺服电机。这样的设计利于通过转动电机驱动检测筒转动，将摄像组件和喷涂组件切换至待处理的外壁表面。
作为优选的，所述喷涂组件包括喷涂组件外壳和密闭在喷涂组件外壳内的喷涂液，所述喷涂液压力存储于喷涂液储存袋内，所述喷涂组件外壳底部设有喷头，所述喷头通过导液管与喷涂液储存袋内部连通，所述导液管上设有控制阀体。通过将喷涂液压力存储于喷涂液储存袋内可以通过车架将喷涂组件运输至外壁表面，开启控制阀体，喷涂液从喷涂液储存袋内被压出，喷涂在外壁表面。
作为优选的，所述喷涂组件外壳设置在检测筒内，所述喷头从圆弧形表面的中部伸出；所述低像素摄像头和高像素摄像头分别设置在喷头的两侧。这样的设计利于将喷涂组件和摄像组件较为集中的设置在检测筒的圆弧形表面上，减小检测筒通过转动电机来回驱动切换的行程，减低损耗。
作为优选的，所述车架底部设有与低像素摄像头和高像素摄像头配合使用的LED照明灯。这样的设计利于摄像头在光照条件不是很好的条件下也能通过LED 照明灯的辅助照明进行作业。
作为优选的，所述喷涂液储存袋为弹性乳胶袋，所述喷涂液通过外压灌入弹性乳胶袋内且迫使喷涂液储存袋在喷涂组件外壳内部呈膨胀状态，当控制阀体处于开启状态下，喷涂液依靠喷涂液储存袋收缩力将喷涂液挤压出喷头。这样的设计是依靠弹性乳胶袋的收缩力来实现喷涂液的喷涂，丰富了设计方案。
作为优选的，所述磁吸附部件为永磁磁铁。这样的设计可以使得车架或者一种较为稳定的磁吸附力。
作为优选地，所述喷涂组件外壳内部还设有沿喷涂组件外壳上下滑行的磁块，所述磁块设置在喷涂液储存袋与喷涂组件外壳顶部之间，所述磁块用于和外壁表面吸附以加强对喷涂液储存袋的挤压；所述喷涂组件外壳为非铁件。这样的设计使得喷涂液可以依靠喷涂液储存袋的收缩力和磁块的压力的共同作用而实现喷涂；同时涂液储存袋和磁块的配合有利于喷涂压力趋于一个较为稳定的状态，开始状态下，磁块距离外壁表面较远，压力较小，而喷涂液储存袋的弹性变量较大，收缩力较强，随着喷涂液储存袋的逐步收缩，弹性变量减小，而磁块距离外壁表面逐步靠近，吸引力加强，压力加大，这样在整个对喷涂液挤压的过程中，喷涂液储存袋的收缩力和磁块压力之间可以相互弥补，总和趋于一个较为稳定的状态，有利于喷涂效果的实现。同时省去了外部用于将强喷涂压力的压力泵，简化了结构达到了同样的技术效果。
作为优选地，所述喷涂组件外壳与检测筒插接固定。这样的设计喷涂组件与检测筒连接牢固，且在喷涂组件内的喷涂液使用完毕时，可以将喷涂组件拆卸后换一个新的喷涂组件，提高作业时间。
作为优选地，所述滚轮与驱动电机驱动连接，且滚轮与转向机构连接，所述驱动电机、转向机构与电池供电连接。通过上述结构实现车体的运行和转向，将喷涂组件运输至需要维护的外壁表面；本申请的滚轮控制方式为遥控，动力驱动结构和转向结构为现有的遥控汽车中通用的机构，不在此赘述。
作为优选地，所述喷涂组件外壳上开设有透气孔。这样的设计利于磁块在喷涂组件外壳内滑动和喷涂液储存袋在喷涂组件外壳内膨胀或者收缩变形时气体的吸入和排出。
作为优选地，所述弹性乳胶袋内部还设有一个乳胶气囊，所述乳胶气囊与弹性乳胶袋顶部连接；所述弹性乳胶袋厚度为0.5~3mm;所述乳胶气囊厚度为0.1~1mm。这样的设计利于在弹性乳胶袋内的喷涂液快要喷涂完时，避免磁块对弹性乳胶袋过度挤压；在弹性乳胶袋恢复原状后，如果对其进行挤压，容易在挤压处形成折叠和折痕，降低乳胶的弹性性能，将乳胶气囊设置在弹性乳胶袋内，可以通过乳胶气囊对弹性乳胶袋实现支撑，防止其形成折叠和折痕。在弹性乳胶袋内的乳胶气囊会随着内部喷涂液使用量的减少而逐步体积增大，有利于实现支撑，再次灌入喷涂液之后，由于弹性乳胶袋内的压强增大，乳胶气囊体积会缩小，这样的设计既能实现乳胶气囊对弹性乳胶袋的保护，又不会因为乳胶气囊体积过大而导致占用弹性乳胶袋内空间，导致喷涂液储存空间不足。
作为优选地，所述磁块与喷涂液储存袋接触位置通过粘结剂粘接。这样的设计利于喷涂液储存袋在膨胀和收缩时可以带动磁块一起运动；在喷涂组件外壳呈水平，磁块需要克服一定的摩擦力，这样的设计可以通过喷涂液储存袋收缩将磁块拉拽至距离外壁表面较近的位置，利于磁块与外壁表面吸附力的形成；喷涂组件外壳的喷头朝上时，磁块需要克服自身重力，这样的设计可以通过喷涂液储存袋收缩将磁块拉拽至距离外壁表面较近的位置，利于磁块与外壁表面吸附力的形成。
作为优选地，所述磁块与喷涂组件外壳顶部之间还设有黄铜隔磁部件。这样的设计可以隔绝喷涂组件外壳顶部外界对磁块的吸引力，避免其他铁制部件不必要的干涉。
作为优选地，所述磁块侧壁与喷涂组件外壳内壁接触位置设置有聚四氟乙烯耐磨层。这样的设计利于减小磁块与喷涂组件外壳内壁之间的摩擦力，同时增强了磁块外壁的耐磨性。
作为优选地，所述喷涂组件外壳内壁上涂覆有润滑油。这样的设计利于较小喷涂组件外壳内壁的摩擦力，利于磁块在喷涂组件外壳内滑动，利于喷涂液储存袋在喷涂组件外壳内膨胀或者收缩变形时与喷涂组件外壳内摩擦而少受损伤。
作为优选地，所述喷头与导液管连接处密封设置，所述导液管与喷涂液储存袋连接处密封设置。这样的设计使得喷头与导液管既能连通，由在连接处形成高压密封连接，避免喷涂时应为压力过大而漏液；这样的设计使得导液管与喷涂液储存袋既能连通，由在连接处形成高压密封连接，避免喷涂时应为压力过大而漏液。所述喷涂液位防腐蚀的喷涂液，例如油漆，环氧树脂类涂料等液态涂料。
本发明的优点和有益效果在于：通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到外壁表面，对已经出现了问题的水箱钢板外壁表面进行喷涂操作，防止外壁表面深度腐蚀。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为检测筒内部结构示意图。
图中：1、喷涂组件外壳；2、喷涂液；3、喷头；4、导液管；5、控制阀体 ；6、弹性乳胶袋；7、磁块；8、外壁表面；9、黄铜隔磁部件；10、聚四氟乙烯耐磨层；11、透气孔；12、乳胶气囊；13、滚轮；16、圆弧形表面；17、平整表面；18、LED 照明灯；19、车架；20、检测筒；21、筒体外壳；22、信号发射器；23、转动电机；24、低像素摄像头；25、高像素摄像头；26、连接板；27、转轴；28、图像处理器；29、永磁磁铁。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-图2所示，一种大型水箱外壁维护机器人，包括车架19和设置于车架19底部用于和外壁表面8配合的滚轮13，所述车架19四角设有用于将车架19吸附压紧在外壁表面8的磁吸附部件；所述车架19上设有检测筒20，所述检测筒20包括筒体外壳21和设置在筒体外壳21内的喷涂组件和摄像组件，所述检测筒20与车架19转动连接，所述车架19上还设有驱动检测筒20往复转动的转动电机23。
所述检测筒20为柱形，所述柱形的检测筒20一侧设有圆弧形表面16，另外一侧为平整表面17，所述摄像组件包括低像素摄像头24和高像素摄像头25，所述低像素摄像头24和高像素摄像头25均与图像处理器28连接，所述图像处理器28与信号发射器22连接；所述低像素摄像头24和高像素摄像头25均嵌入圆弧形表面16，所述图像处理器28和信号发射器22固定于平整表面17上；所述圆弧形表面16朝向车架19底部。
所述车架19上设有连接板26，所述检测筒20两端设有与连接板26连接的转轴27，所述转轴27与转动电机23驱动连接，所述转动电机23为伺服电机。
所述喷涂组件包括喷涂组件外壳1和密闭在喷涂组件外壳1内的喷涂液2，所述喷涂液2压力存储于喷涂液2储存袋内，所述喷涂组件外壳1底部设有喷头3，所述喷头3通过导液管4与喷涂液2储存袋内部连通，所述导液管4上设有控制阀体5。
所述喷涂组件外壳1设置在检测筒20内，所述喷头3从圆弧形表面16的中部伸出；所述低像素摄像头24和高像素摄像头25分别设置在喷头3的两侧。
所述车架19底部设有与低像素摄像头24和高像素摄像头25配合使用的LED 照明灯18。
所述喷涂液2储存袋为弹性乳胶袋6，所述喷涂液2通过外压灌入弹性乳胶袋6内且迫使喷涂液2储存袋在喷涂组件外壳1内部呈膨胀状态，当控制阀体5处于开启状态下，喷涂液2依靠喷涂液2储存袋收缩力将喷涂液2挤压出喷头3。
所述磁吸附部件为永磁磁铁29。
所述喷涂组件外壳1内部还设有沿喷涂组件外壳1上下滑行的磁块7，所述磁块7设置在喷涂液2储存袋与喷涂组件外壳1顶部之间，所述磁块7用于和外壁表面8吸附以加强对喷涂液2储存袋的挤压；所述喷涂组件外壳1为非铁件。磁块7优选永磁铁。
喷涂组件外壳1和车架19可以为硬质的塑料件或者铝合金件，以便减轻系统的重量。
所述喷涂组件外壳1上开设有透气孔11。
所述弹性乳胶袋6内部还设有一个乳胶气囊12，所述乳胶气囊12与弹性乳胶袋6顶部连接；所述弹性乳胶袋6厚度为0.5~3mm;所述乳胶气囊12厚度为0.1~1mm。
所述磁块7与喷涂液2储存袋接触位置通过粘结剂粘接。
所述磁块7与喷涂组件外壳1顶部之间还设有黄铜隔磁部件9。可以是黄铜隔磁板或者有黄铜材质的喷涂层，可以设置在磁块7上也可以在喷涂组件外壳1顶部内壁上。
所述磁块7侧壁与喷涂组件外壳1内壁接触位置设置有聚四氟乙烯耐磨层10。
所述喷涂组件外壳1内壁上涂覆有润滑油。
所述喷头3与导液管4连接处密封设置，所述导液管4与喷涂液2储存袋连接处密封设置。
在进行维护操作时，首先将永磁磁铁29与外壁表面8形成磁吸附关系，这样依靠永磁磁铁29将车架19吸附压紧在钢制外壁表面8，无论是车架19底面朝向任何方向都能实现吸附连接；控制滚轮13转动，将车架19在水箱外壁上移动，将低像素摄像头24通过转动电机23驱动检测筒20转动至车架19最底端，通过低像素摄像头24对水箱外壁进行拍摄和检测，如果发现有不合格的位置，则同理通过转动电机23切换高像素摄像头25来仔细检测，确定需要补充喷涂的水箱外壁位置，摄像头对水箱外壁的质量检测可以通过智能芯片完成，或者通过图像处理器28与信号发射器22将图像信号采集之后发射出，操作者通过接收终端接收进行人工检测；
待喷涂位置确定之后，同理通过转动电机23将喷头3转动切换到位，使得喷头3朝向外壁表面8待喷涂位置方向；开启控制阀体5，喷涂液2依靠喷涂液2储存袋收缩力，和磁块7与外壁表面8吸附而对喷涂液2储存袋的挤压力将喷涂液2挤压出喷头3，从而实现喷涂操作。喷涂完毕后将控制阀关闭，如果需要进行下一个位置的喷涂操作可以循环上述操作；如果喷涂完毕，将车体遥控至较低位置，将车架19取下；
作为一种优选，通过喷涂液2储存袋和磁块7的配合，喷涂液2可以依靠喷涂液2储存袋的收缩力和磁块7的压力的共同作用而实现喷涂；同时涂液储存袋和磁块7的配合有利于喷涂压力趋于一个较为稳定的状态，开始状态下，磁块7距离外壁表面8较远，压力较小，而喷涂液2储存袋的弹性变量较大，收缩力较强，随着喷涂液2储存袋的逐步收缩，弹性变量减小，而磁块7距离外壁表面8逐步靠近，吸引力加强，压力加大，这样在整个对喷涂液2挤压的过程中，喷涂液2储存袋的收缩力和磁块7压力之间可以相互弥补，总和趋于一个较为稳定的状态，有利于喷涂效果的实现。同时省去了外部用于将强喷涂压力的压力泵，简化了结构达到了同样的技术效果；
在弹性乳胶袋6恢复原状后，乳胶气囊12设置在弹性乳胶袋6内，可以通过乳胶气囊12对弹性乳胶袋6实现支撑，防止磁块7挤压过度而形成折叠和折痕；此时通过外部设备向弹性乳胶袋6内再次充入喷涂液2，由于弹性乳胶袋6内的压强增大，乳胶气囊12体积会逐渐缩小。
在喷涂组件喷涂过程中，可以控制检测筒20小角度往复转动，这样可以提高喷涂覆盖的面积，提高喷涂的效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种大型水箱外壁维护机器人，其特征在于：包括车架和设置于车架底部用于和外壁表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在外壁表面的磁吸附部件；所述车架上设有检测筒，所述检测筒包括筒体外壳和设置在筒体外壳内的喷涂组件和摄像组件，所述检测筒与车架转动连接，所述车架上还设有驱动检测筒往复转动的转动电机；
所述检测筒为柱形，所述柱形的检测筒一侧设有圆弧形表面，另外一侧为平整表面，所述摄像组件包括低像素摄像头和高像素摄像头，所述低像素摄像头和高像素摄像头均与图像处理器连接，所述图像处理器与信号发射器连接；所述低像素摄像头和高像素摄像头均嵌入圆弧形表面，所述图像处理器和信号发射器固定于平整表面上；所述圆弧形表面朝向车架底部；
所述车架上设有连接板，所述检测筒两端设有与连接板连接的转轴，所述转轴与转动电机驱动连接，所述转动电机为伺服电机；
所述喷涂组件包括喷涂组件外壳和密闭在喷涂组件外壳内的喷涂液，所述喷涂液压力存储于喷涂液储存袋内，所述喷涂组件外壳底部设有喷头，所述喷头通过导液管与喷涂液储存袋内部连通，所述导液管上设有控制阀体；
所述喷涂组件外壳设置在检测筒内，所述喷头从圆弧形表面的中部伸出；所述低像素摄像头和高像素摄像头分别设置在喷头的两侧；
所述车架底部设有与低像素摄像头和高像素摄像头配合使用的LED 照明灯；
所述喷涂液储存袋为弹性乳胶袋，所述喷涂液通过外压灌入弹性乳胶袋内且迫使喷涂液储存袋在喷涂组件外壳内部呈膨胀状态，当控制阀体处于开启状态下，喷涂液依靠喷涂液储存袋收缩力将喷涂液挤压出喷头；
所述磁吸附部件为永磁磁铁；
所述喷涂组件外壳内部还设有沿喷涂组件外壳上下滑行的磁块，所述磁块设置在喷涂液储存袋与喷涂组件外壳顶部之间，所述磁块用于和外壁表面吸附以加强对喷涂液储存袋的挤压；所述喷涂组件外壳为非铁件；
所述喷涂组件外壳与检测筒插接固定；
所述喷涂组件外壳上开设有透气孔；
所述弹性乳胶袋内部还设有一个乳胶气囊，所述乳胶气囊与弹性乳胶袋顶部连接；所述弹性乳胶袋厚度为0.5~3mm;所述乳胶气囊厚度为0.1~1mm；
所述磁块与喷涂液储存袋接触位置通过粘结剂粘接；
所述磁块与喷涂组件外壳顶部之间还设有黄铜隔磁部件；
所述磁块侧壁与喷涂组件外壳内壁接触位置设置有聚四氟乙烯耐磨层；
所述喷涂组件外壳内壁上涂覆有润滑油；
所述喷头与导液管连接处密封设置，所述导液管与喷涂液储存袋连接处密封设置。
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Address after: 450000 201, zone a, optical mechanical and Electrical Industrial Park, 55 Yulan street, high tech Industrial Development Zone, Zhengzhou City, Henan Province

Patentee after: Harbin University of technology robot group (Zhengzhou) Co.,Ltd.

Address before: 100176 Room 101, 1st floor, building 40, courtyard 109, Jinghai 3rd road, economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee before: BEIJING HIT ROBOT Co.,Ltd.

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Patentee after: Zhengzhou strict Intelligent Technology Co.,Ltd.

Address before: 450000 201, zone a, optical mechanical and Electrical Industrial Park, 55 Yulan street, high tech Industrial Development Zone, Zhengzhou City, Henan Province

Patentee before: Harbin University of technology robot group (Zhengzhou) Co.,Ltd.

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