CN108188897A - 机器人除锈设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人除锈设备，脐带装置以电缆连接操作装置和水下机体；水下机体包含密封在常压仓内的水下计算机、控制模块，和与各执行机构对应的驱动模块，及固定在机架上的平衡水柜和执行机构适配的泵阀件；操作装置采用显示界面和操作手柄，经过脐带装置连接到水下机器人本体，再由操作指令具体操作行走装置及固定机械手和清刷机械手运动或者给出轨迹让机器人自动完成除锈作业，机器人会根据自身的检测装置来定位轨迹及反馈各项数据和视屏等。本发明实现了自动悬浮、智能检测、报警、紧急上浮、自动轨迹和避障功能，克服了传统坞内除锈和水下人工除锈存在的弊端，使船舶除锈作业高效安全。

Description

机器人除锈设备
技术领域
本发明涉及一种机器人除锈设备。
背景技术
随着中国经济的发展，海运越来越繁忙，船舶在长时间航行和停泊的过程中，船舶表面会产生氧化锈蚀现象，因此对其必须进行定期的除锈喷漆维护，以确保船舶运行的安全性以及耐用性。
原有除锈主要分为坞内除锈和水下人工除锈两类，坞内除锈要把船停进船坞，再把船坞水排干，由人工加机器清刷，弊端在于增加了船舶的停航损失，费用高，易造成环境污染。现有的水下除锈依靠潜水员借助工具完成，需要专业潜水员，存在时间长且劳动强度大、风险高等缺点。
发明内容
为了克服坞内除锈和水下人工除锈存在的速度慢、费用高、易污染、劳动强度大和风险高等问题，本发明提供一种能解决上述缺陷的机器人除锈设备，可以水陆两用，尤其适用于水下除锈。
为了达到上述目的，本发明的技术方案在于提供一种机器人除锈设备，其包含：
操作装置、水下机体，及通过电缆将所述操作装置和水下机体信号连接的脐带装置；
若干执行机构，至少含有除锈部件，并以电缆与所述水下机体信号连接；
所述水下机体包含密封在常压仓内且相互信号连接的水下计算机、控制模块和若干驱动模块，以及固定在机架上的平衡水柜和执行机构适配的泵阀件；
所述操作装置提供手动控制或自动控制的操作指令给水下计算机，由水下计算机向控制模块及驱动模块提供相应的控制信息；每个驱动模块从控制模块处获得动力输出，对与该驱动模块相应连接的执行机构进行驱动，并将除锈操作中获得的数据向水下计算机反馈，进而通过所述水下计算机反馈给操作装置。
优选地，所述操作装置包含以电缆连接的主控箱和操作显示箱；所述主控箱内安装有电控元件和工业计算机，所述操作显示箱内安装有操作手柄、按钮及显示屏。
优选地，所述脐带装置，包含可自动放线的电缆收放架，及缠绕在电缆收放架上的零浮力电缆。
优选地，所述执行机构，进一步包含：
清污机械手，其设有安装在水下机体前端的电动或液动机械臂、安装在电动或液动机械臂前端的破碎装置，以及作为动力源的回转马达；所述破碎装置包含回转钢刷和多喷嘴射流喷杆；
固定机械手，其设有安装在水下机体后端的多关节机械手臂，安装在多关节机械手臂前端的电磁或真空吸盘。
优选地，所述执行机构进一步包含设有多种传感器的检测装置；所述检测装置包含在水下机体四周安装有主动和被动声纳、超声波、温度传感器、水深传感器，以及在常压仓内安装的漏水检测传感器。
优选地，所述执行机构进一步包含行走装置，其在水下机体底部安装有固定支架、导向轮和吸盘，通过与固定机械手配合使机器人除锈设备实现前后左右运动。
优选地，所述执行机构进一步包含视觉分析装置，其设有配备照明光及云台的两台水下摄像机，以视屏电缆连接到所述水下计算机；两台水下摄像机前后分布，且高低间隔地安装至水下机体。
优选地，所述执行机构进一步包含推进装置，其设有：
水平安装至水下机体的两台推进器，使机器人除锈设备实现上浮和下潜；
竖直安装至水下机体后部的另两台推进器，使机器人除锈设备实现前进、后退、转向。
优选地，所述水下机体是使用九轴罗盘的可自动悬浮的机体；
所述检测装置包含安装至水下机体的GPS定位模块，以反馈机器人除锈设备的运行轨迹。
优选地，所述机器人除锈设备是水陆两用的。
本发明的机器人除锈设备中，操作装置采用显示界面和操作手柄，经过脐带装置连接到水下机器人本体，再由操作指令具体操作行走装置及固定机械手和清刷机械手运动或者给出轨迹让机器人自动完成除锈作业，机器人会根据自身的检测装置来定位轨迹及反馈各项数据和视屏等。
本发明的有益技术效果在于：机器人除锈采用可视化及双机械手操作，使操作直观可靠，劳动强度低，能水陆两用，为用户带来极大的效益。其中，使用了前后两个云台高清水下摄像头，大屏显示器，使操作一目了然；使用了主动被动声呐，数据化显示，并且加入GPS定位，运行轨迹安全可靠；使用仿形操作手柄、操作简单、劳动强度低；可编程运行轨迹，让除锈清污变得更简单；采用了自动悬浮机体设计，并且使用了九轴罗盘，使控制变得简单可靠并且能耗低；采用了温度、水深传感器，并且加入多处漏水检测，当超过水深、温度及漏水，发出报警并自动上浮；采用了推进器和爬行机构，推进器保证机器人在水下自由潜行工作，爬行机构使用电磁铁或吸盘吸附在船体表面行走作业；脐带装置使用了自动放线机构和零浮力电缆，使脐带对机器人行动影响到最少；机器人水下部分大量使用铝合金和工程塑料，有体积小、重量轻、易防腐、温度范围宽等优点，大大提高了使用寿命。
附图说明
图1是本发明所述机器人除锈设备的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种机器人除锈设备，包含：操作装置1、脐带装置2、水下机体3、清污机械手4、固定机械手5、检测装置6、行走装置7、视觉分析装置8、推进装置9。
其中，所述操作装置1包含主控箱11和操作显示箱12，用电缆相互连接。主控箱11内安装电控元件和工业计算机等，操作显示箱12内安装操作手柄和按钮及显示屏等。
所述脐带装置2包含电缆收放架（含自动放线机构）、零浮力电缆，使脐带电缆缠绕在电缆架上，通过电缆来连接所述操作装置1和水下机体3。
所述水下机体3包含平衡水柜、水下计算机31、控制模块32、驱动模块33、泵阀件、机架等，将水下计算机31、控制模块32、驱动模块33等电气元件密封在常压仓内，平衡水柜和泵阀件固定在机架上。平衡水柜用作浮力平衡用；水下计算机31的COM口与控制模块32连接，I/O口与各驱动模块33连接；控制模块32的动力输出与各个驱动模块33连接，所述驱动模块33还连接各自相应的执行机构，然后将数据反馈给水下计算机31。
所述清污机械手4设有机械手臂、回转马达、破碎装置等，由电缆与水下机体3连接。具体方式是在水下机体3前端安装电动或液动机械臂，机械臂前端安装的破碎装置包含回转钢刷和多喷嘴射流喷杆。所述回转马达为动力源。与多喷嘴射流喷杆相适配的泵阀件，例如是加压泵和阀件等，将海水加压后，通过阀件控制流量，再由喷嘴除污。
所述固定机械手5设有机械手臂、电磁或真空吸盘，由电缆与水下机体3连接。具体方式是在水下机体3后端安装多关节机械手，手臂前端安装吸盘。
所述检测装置6设有多种传感器，由电缆与水下机体3连接，数据反馈给水下计算机31。例如，在水下机体3四周安装主动和被动声纳、超声波、温度传感器、水深传感器，在常压仓内安装漏水检测的传感器等。
所述行走装置7设有固定支架、导向轮、吸盘，由电缆与水下机体3连接：具体在水下机体3底部安装固定支架、导向轮和吸盘，再配合固定机械手5作前后左右运动。
所述视觉分析装置8设有两台水下摄像机，由视屏电缆连接到水下计算机31。摄像机一前一后，一高一低安装在水下机体3上部，带有强光照明和云台控制。
所述推进装置9设有四台推进器，由电缆与水下机体3连接。其中，两台推进器水平安装在机体上，负责上浮和下潜，另外两台推进器竖直安装在机体后部，并能控制旋转一定角度，负责前进、后退、转向。
本发明所述机器人除锈设备的控制过程，分为手动控制和自动控制：手动控制是由操作装置1发送指令给水下计算机31，水下计算机31根据指令要求，控制各部件作相应运动，然后将各项数据反馈回来；自动控制是由操作人员根据船舶和水力参数，设定好数据和轨迹，发送给水下计算机31，水下计算机31根据要求，自动完成相关作业，并实时传回各项数据。
本发明的机器人除锈设备，实现了自动悬浮、智能检测、报警、紧急上浮、自动轨迹和避障功能等，使船舶除锈作业高效安全，开放式模块化设计，让维护简单便捷，全面的防腐处理，提高了机器人的使用寿命。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种机器人除锈设备，其特征在于，包含：
操作装置、水下机体，及通过电缆将所述操作装置和水下机体信号连接的脐带装置；
若干执行机构，至少含有除锈部件，并以电缆与所述水下机体信号连接；
所述水下机体包含密封在常压仓内且相互信号连接的水下计算机、控制模块和若干驱动模块，以及固定在机架上的平衡水柜和执行机构适配的泵阀件；
所述操作装置提供手动控制或自动控制的操作指令给水下计算机，由水下计算机向控制模块及驱动模块提供相应的控制信息；每个驱动模块从控制模块处获得动力输出，对与该驱动模块相应连接的执行机构进行驱动，并将除锈操作中获得的数据向水下计算机反馈，进而通过所述水下计算机反馈给操作装置。
2.如权利要求1所述的机器人除锈设备，其特征在于，
所述操作装置包含以电缆连接的主控箱和操作显示箱；所述主控箱内安装有电控元件和工业计算机，所述操作显示箱内安装有操作手柄、按钮及显示屏。
3.如权利要求1所述的机器人除锈设备，其特征在于，
所述脐带装置，包含可自动放线的电缆收放架，及缠绕在电缆收放架上的零浮力电缆。
4.如权利要求1所述的机器人除锈设备，其特征在于，
所述执行机构，进一步包含：
清污机械手，其设有安装在水下机体前端的电动或液动机械臂、安装在电动或液动机械臂前端的破碎装置，以及作为动力源的回转马达；所述破碎装置包含回转钢刷和多喷嘴射流喷杆；
固定机械手，其设有安装在水下机体后端的多关节机械手臂，安装在多关节机械手臂前端的电磁或真空吸盘。
5.如权利要求4所述的机器人除锈设备，其特征在于，
所述执行机构进一步包含设有多种传感器的检测装置；所述检测装置包含在水下机体四周安装有主动和被动声纳、超声波、温度传感器、水深传感器，以及在常压仓内安装的漏水检测传感器。
6.如权利要求4所述的机器人除锈设备，其特征在于，
所述执行机构进一步包含行走装置，其在水下机体底部安装有固定支架、导向轮和吸盘，通过与固定机械手配合使机器人除锈设备实现前后左右运动。
7.如权利要求4所述的机器人除锈设备，其特征在于，
所述执行机构进一步包含视觉分析装置，其设有配备照明光及云台的两台水下摄像机，以视屏电缆连接到所述水下计算机；两台水下摄像机前后分布，且高低间隔地安装至水下机体。
8.如权利要求4所述的机器人除锈设备，其特征在于，
所述执行机构进一步包含推进装置，其设有：
水平安装至水下机体的两台推进器，使机器人除锈设备实现上浮和下潜；
竖直安装至水下机体后部的另两台推进器，使机器人除锈设备实现前进、后退、转向。
9.如权利要求5所述的机器人除锈设备，其特征在于，
所述水下机体是使用九轴罗盘的可自动悬浮的机体；
所述检测装置包含安装至水下机体的GPS定位模块，以反馈机器人除锈设备的运行轨迹。
10.如权利要求1~9中任意一项所述的机器人除锈设备，其特征在于，
所述机器人除锈设备是水陆两用的。
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