CN105499027B - 一种开放式钢体表面维护机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开放式钢体表面维护机器人，包括车架和设置在车架底部用于和钢体表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在钢体表面的磁吸附部件；所述车架中部设置有一个回转环，所述回转环外缘通过回转轴承与车架转动连接；所述回转环的内缘均布有多个用于连接维护组件的连接头；所述车架上还设有转动电机，所述转动电机通过传动轮驱动回转环转动。通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到钢体表面，对已经出现了问题的表面进行维护操作，防止钢体表面深度腐蚀。通过在车架上设置回转环可以通过连接头连接不同功能的维护组件，利于喷涂组件，摄像组件、超声波探伤组件等等。
Description
技术领域
本发明涉及一种开放式钢体表面维护机器人。
背景技术
众所周知，在现代的工业生产和工程建设中常常会使用到钢制的设备，例如化工行业中的钢制反应罐，压力容器，储水箱；高压电站的钢制塔架，风力发电机上的基座；各种大型的输送管道等等。这样钢制的设备为了防止腐蚀，常常在钢体的表面涂覆有防腐蚀涂层，但是户外的设备暴露空气中后，防腐蚀涂层会随着时间的推移慢慢脱落失效。对钢体本身造成安全隐患。现有的钢制设备体积庞大，人工维护起来比较困难。现有技术急需一种能方便对钢体表面进行维护的开放式钢体表面维护机器人。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能方便对钢体表面进行维护的开放式钢体表面维护机器人。
为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种开放式钢体表面维护机器人，包括车架和设置在车架底部用于和钢体表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在钢体表面的磁吸附部件；所述车架中部设置有一个回转环，所述回转环外缘通过回转轴承与车架转动连接；所述回转环的内缘均布有多个用于连接维护组件的连接头；所述车架上还设有转动电机，所述转动电机通过传动轮驱动回转环转动。通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到钢体表面，对已经出现了问题的表面进行维护操作，防止钢体表面深度腐蚀。通过在车架上设置回转环可以通过连接头连接不同功能的维护组件，利于喷涂组件，摄像组件、超声波探伤组件等等。
作为优选的，所述连接头通过可拆卸连接与维护组件连接。这样的设计便于根据需要对维护组件进行更换，扩大机器人的使用范围。
作为优选的，所述维护组件包括喷涂组件和清洗组件。这样的设计是对方案的一种优化。
作为优选的，所述清洗组件包括清洗组件外壳和密闭在清洗组件外壳内的高压气体，所述清洗组件外壳底部设有喷嘴，所述喷嘴与喷涂组件外壳内部连通，所述喷嘴上设有清洗阀门。这样的设计通过高压气体来对钢体表面进行气流清洗，操作简单。
作为优选的，所述清洗组件外壳为压力容器，所述清洗组件外壳内通过压力设备压入氮气，清洗阀门开启时，高压氮气从喷嘴喷出对钢体表面进行气流清洗。这样的设计通过高压氮气对钢体表面进行气流清洗，防止其氧化，提高工作效率。
作为优选的，所述磁吸附部件为磁力座，所述磁力座包括外部的软磁材料外壳和旋转连接在软磁材料外壳内的恒磁磁铁，所述恒磁磁铁旋转外缘设有一对黄铜隔磁板。这样的设计可以通过快速的旋转恒磁磁铁实现对钢体表面的吸附和分离。
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钢体表面，开启控制阀体，喷涂液从喷涂液储存袋内被压出，喷涂在钢体表面。
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，所述磁块用于和钢体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，磁块距离钢体表面较远，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，而磁块距离钢体表面逐步靠近，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。
作为优选的，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，所述滚轮与驱动电机驱动连接，且滚轮与转向机构连接。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钢体表面；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钢体表面较近的位置，利于磁块与钢体表面吸附力的形成；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钢体表面较近的位置，利于磁块与钢体表面吸附力的形成。
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额耐磨性。
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钢体表面，对已经出现了问题的表面进行维护操作，防止钢体表面深度腐蚀。通过在车架上设置回转环可以通过连接头连接不同功能的维护组件，利于喷涂组件，摄像组件、超声波探伤组件等等。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明俯视结构示意图；
图3为清洗组件内部结构示意图；
图4为喷涂组件内部结构示意图。
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、钢体表面；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；14、喷涂组件；15、转动电机；16、软磁材料外壳；17、恒磁磁铁；18、黄铜隔磁板；19、车架；20、回转环；21、连接头；22、传动轮；23、清洗组件；24、清洗组件外壳；25、高压气体；26、喷嘴 ；27、清洗阀门。
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4所示，一种开放式钢体表面维护机器人，包括车架19和设置在车架19底部用于和钢体表面8配合的滚轮13，所述车架19四角设有用于将车架19吸附压紧在钢体表面8的磁吸附部件；所述车架19中部设置有一个回转环20，所述回转环20外缘通过回转轴承与车架19转动连接；所述回转环20的内缘均布有多个用于连接维护组件的连接头21；所述车架19上还设有转动电机15，所述转动电机15通过传动轮22驱动回转环20转动。
所述连接头21通过可拆卸连接与维护组件连接。
所述维护组件包括喷涂组件14和清洗组件23。
所述清洗组件23包括清洗组件外壳24和密闭在清洗组件外壳24内的高压气体25，所述清洗组件外壳24底部设有喷嘴26，所述喷嘴26与喷涂组件外壳1内部连通，所述喷嘴26上设有清洗阀门27。
所述清洗组件外壳24为压力容器，所述清洗组件外壳24内通过压力设备压入氮气，清洗阀门27开启时，高压氮气从喷嘴26喷出对钢体表面8进行气流清洗。
所述磁吸附部件为磁力座，所述磁力座包括外部的软磁材料外壳16和旋转连接在软磁材料外壳16内的恒磁磁铁17，所述恒磁磁铁17旋转外缘设有一对黄铜隔磁板18。
所述喷涂组件14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用于和钢体表面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。
所述喷涂组件外壳1上开设有透气孔11。
所述滚轮13与驱动电机驱动连接，且滚轮13与转向机构连接。
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，以便减轻的重量。
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18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。
在进行维护操纵时，首先旋转恒磁磁铁17，将软磁材料与钢体表面8形成磁吸附关系，这样依靠磁吸附部件将车架19吸附压紧在钢体表面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移动到钢体表面8出现毁损的位置；通过转动电机15（伺服电机）驱动回转环20转动将清洗组件23转动至毁损位置，将喷嘴26对准毁损位置，控制开启清洗阀门27，高压氮气从喷嘴26喷出对钢体表面8进行气流清洗；清洗完毕后关闭清洗阀门27；
清洗完毕之后，通过回转环20转动将喷涂组件14转动至刚清洗过的毁损位置；同时开启控制阀体5，喷涂液2依靠喷涂液2储存袋收缩力，和磁块7与钢体表面8表面吸附而对喷涂液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。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，将旋转恒磁磁铁17，将软磁材料与钢体表面8磁吸附关系消除，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距离钢体表面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距离钢体表面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。
本申请中所述的开放式，是指可以通过连接头21连接不同功能的维护组件，利于喷涂组件14，摄像组件、超声波探伤组件等等，达到机器人功能的多样性，连接头21与维护组件的连接可以通过螺栓连接，也可以通过卡接连接，吸附连接等等。
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)
1.一种开放式钢体表面维护机器人，其特征在于：包括车架和设置在车架底部用于和钢体表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在钢体表面的磁吸附部件；所述车架中部设置有一个回转环，所述回转环外缘通过回转轴承与车架转动连接；所述回转环的内缘均布有多个用于连接维护组件的连接头；所述车架上还设有转动电机，所述转动电机通过传动轮驱动回转环转动;
所述连接头通过可拆卸连接与维护组件连接;
所述维护组件包括喷涂组件和清洗组件;
所述清洗组件包括清洗组件外壳和密闭在清洗组件外壳内的高压气体，所述清洗组件外壳底部设有喷嘴，所述喷嘴与喷涂组件外壳内部连通，所述喷嘴上设有清洗阀门;
所述清洗组件外壳为压力容器，所述清洗组件外壳内通过压力设备压入氮气，清洗阀门开启时，高压氮气从喷嘴喷出对钢体表面进行气流清洗;
所述磁吸附部件为磁力座，所述磁力座包括外部的软磁材料外壳和旋转连接在软磁材料外壳内的恒磁磁铁，所述恒磁磁铁旋转外缘设有一对黄铜隔磁板;
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，所述磁块用于和钢体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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