CN108942897A - 一种船体外表面绳牵引并联喷涂机器人 - Google Patents
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Abstract
一种船体外表面绳牵引并联喷涂机器人，包括有两相对设置在船体侧面的上导轨和下导轨，下导轨上滑动设置有下底座，上导轨上滑动设置有上底座，下底座和上底座均沿垂直于下导轨延伸方向设置有支撑架组，支撑架组包括有两平行设置的支撑杆，支撑杆上设置有滑道以及滑动设置在滑道上的滑块；滑块上设置有滚轮，滚轮上套设有绳索，绳索的一端固定连接有执行件，另一端连接有长度调节装置；执行件上通过滑块上的绳索与两支撑架组连接；执行件包括有用于喷射油漆的喷头；支撑杆上还设置有用于控制滑块的调节装置，它使用钢丝绳作为传动元件，将驱动器的运动和力传递到喷枪；通过控制喷枪在喷涂面内的快速移动能力，实现船体两侧大面积壁面地高效喷涂。
Description
技术领域
本发明涉及大型船体外表面喷涂领域，具体涉及一种船体外表面绳牵引并联喷涂机器人。
背景技术
在大型货轮的造船及清理中，外表面喷漆是一项必不可少的工作流程。高空壁面作业和喷涂作业面积大等背景因素是喷涂施工必须克服的困难。通常情况下，这些喷漆工作都是由工人拿着喷枪来完成的。人工喷涂方式存在诸多问题：工人工作强度大；工人高空作业相对危险；涂料对工人身体的伤害大。
基于上述原因，在保障喷涂质量的前提下，利用喷涂机器人替代人工劳动，不仅能把工人从繁重、长时间的劳动中解放出来，而且还能减少喷漆对人体造成的伤害。因此，应用喷涂机器人对货轮外表面进行喷漆作业，具有重要的社会及经济价值。
船体外表面喷涂的主要技术难点在于：机器人如何进行壁面攀爬。爬壁机器人是一种可以在垂直壁面攀爬并完成作业的自动化机器人，它集合了机械、电子、计算机、控制、传感和人工智能等多学科理论与技术。根据爬壁作业需求的不同(如货轮外表面喷涂)，爬壁机器人需具备相关作业功能(如喷涂)。因此，爬壁喷涂机器人是一种可以在垂直壁面上攀爬，并进行连续自动喷涂的机器人。
现有船体喷涂爬壁机器人，主要有电磁吸附式爬壁机器人、真空吸附式爬壁机器人等。电磁吸附式爬壁机器人主要有电磁体吸附和永磁体吸附，其缺陷在于：永磁体吸附导致机器人自重加大，降低了附壁能力与重量比，移动速度慢；而电磁体吸附需要电能维持吸附能力，且结构较大。真空吸附式爬壁机器人的缺陷在于：对吸附表面的要求较高，真空吸附效果不易控制，存在真空掉电的风险，且移动速度同样较慢,现有技术存在改进之处。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种绳牵引并联喷涂机器人，它使用钢丝绳作为传动元件，将驱动器的运动和力传递到喷枪；通过控制喷枪在喷涂面内的快速移动能力，实现船体两侧大面积壁面地高效喷涂。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种船体外表面绳牵引并联喷涂机器人，包括有两相对设置在船体侧面的上导轨和下导轨，所述下导轨上滑动设置有下底座，所述上导轨上滑动设置有上底座，所述下底座和上底座均沿垂直于所述下导轨延伸方向设置有支撑架组，所述支撑架组包括有两平行设置的支撑杆，所述支撑杆上设置有调距滑道以及滑动设置在所述调距滑道上的第一滑块；所述第一滑块上水平设置有第一滚轮，所述第一滚轮的轴线方向垂直于所述支撑杆的长度方向，所述第一滚轮上套设有绳索，所述绳索的一端固定连接有执行件，另一端连接有绳长调节装置；所述执行件通过所述第一滑块上的绳索与两所述支撑架组连接；所述执行件包括有用于喷射油漆的喷头；所述支撑杆上还设置有供所述第一滑块滑动的限位滑道以及用于调节第一滑块位置的调节装置。
进一步的，所述上导轨或所述下导轨上延伸有平行于所述支撑杆的调节杆，所述调节杆沿自身长度方向分别设置有调节滑道，所述调节滑道上滑动设置有第二滑块，所述第二滑块通过调节装置滑动设置在所述调节滑道上；所述执行器与所述第二滑块之间设置有调节绳组，所述调节绳组包括有两根与所述执行器连接的调节绳；所述第二滑块上转动设置有两相互平行的第二滚轮且所述第二滚轮平行于所述第一滚轮，所述调节绳的一端固定设置在所述执行件上，另一端与长度调节装置连接，所述执行件与两所述调节绳的固定点沿所述调节杆长度方向间隔设置，所述调节杆的两侧分别设置有调节所述调节绳长度的调节所述调节绳远离所述执行件的一端与所述调节装置连接。
进一步的，所述调节装置包括有位于所述传动丝杆的两端的调节电机和固定块，所述传动丝杆与所述固定块转动连接，所述固定块与所述调节电机成对设置在所述支撑杆和所述调节杆上，所述固定块固定设置在所述支撑杆和调节杆上；所述第一滑块和所述第二滑块均与自身对应的所述传动丝杆螺纹连接。
进一步的，所述长度调节装置包括有牵引滚筒和牵引电机，所述绳索固定于所述牵引滚筒上，所述牵引滚筒轴线方向与所述牵引电机的主轴轴线方向重合并固定于所述牵引电机的主轴上。
进一步的，所述调节杆的两端分别设置有两所述调节装置，所述调节杆上的两所述调节绳分别与两调节装置连接
进一步的，所述调节滑道设置在所述下底座上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为一种船体外表面绳牵引并联喷涂机器人的整体结构示意图；
图2为下底座的整体结构示意图；
图3为喷涂机器人喷涂弧形表面的工作状态示意图；
图4为喷涂机器人喷涂弧形表面的侧面状态示意图；
图5为喷涂机器人喷涂弧形表面上部的侧面状态示意图；
图6为喷涂机器人喷涂弧形表面下部的侧面状态示意图。
图中：1、上导轨；2、下导轨；3、下底座；4、上底座；5、支撑架组；51、支撑杆；6、执行件；61、喷头；7、绳索；8、调节杆；9、调节绳；10、丝杆；11、电机；12、第一滑块；121、第一滚轮；13、第二滑块；131、第二滚轮；14、长度调节器；141、牵引电机；142、牵引滚筒；15、船体表面；16、固定块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，一种船体外表面绳牵引并联喷涂机器人，包括有两相对设置在船体侧面的上导轨1和下导轨2，下导轨2上滑动设置有下底座3，上导轨1上滑动设置有上底座4，下底座3和上底座4均沿垂直于下导轨2延伸方向设置有支撑架5组，支撑架5组包括有两平行设置的支撑杆51，支撑杆51上设置有调距滑道以及滑动设置在调距滑道上的第一滑块12；第一滑块12上水平设置有第一滚轮121，第一滚轮121的轴线方向垂直于支撑杆51的长度方向，第一滚轮121上套设有绳索7，绳索7的一端固定连接有执行件6，另一端连接有绳长调节装置；执行件6通过第一滑块12上的绳索7与两支撑架5组连接；执行件6包括有用于喷射油漆的喷头61；支撑杆51上还设置有供第一滑块12滑动的限位滑道以及用于调节第一滑块12位置的调节装置。
上导轨1或下导轨2上延伸有平行于支撑杆51的调节杆8，调节杆8沿自身长度方向分别设置有调节滑道，调节滑道上滑动设置有第二滑块13，第二滑块13通过调节装置滑动设置在调节滑道上；执行器与第二滑块13之间设置有调节绳9组，调节绳9组包括有两根与执行器连接的调节绳9；第二滑块13上转动设置有两相互平行的第二滚轮131且第二滚轮131平行于第一滚轮121，调节绳9的一端固定设置在执行件6上，另一端与长度调节装置连接，执行件6与两调节绳9的固定点沿调节杆8长度方向间隔设置，调节杆8的两侧分别设置有调节调节绳9长度的调节调节绳9远离执行件6的一端与调节装置连接。
进一步的，调节装置包括有位于传动丝杆10的两端的调节电机11和固定块16，传动丝杆10与固定块16转动连接，固定块16与调节电机11成对设置在支撑杆51和调节杆8上，固定块16固定设置在支撑杆51和调节杆8上；第一滑块12和第二滑块13均与自身对应的传动丝杆10螺纹连接。
进一步的，长度调节装置包括有牵引滚筒142和牵引电机14111，绳索7固定于牵引滚筒142上，牵引滚筒142轴线方向与牵引电机14111的主轴轴线方向重合并固定于牵引电机14111的主轴上。
进一步的，调节杆8的两端分别设置有两调节装置，调节杆8上的两调节绳9分别与两调节装置连接
进一步的，调节滑道设置在下底座3上。
具体实施过程：
结合图3和图4所示，喷涂平整表面时电机11带动丝杆10旋转，第一滑块121即可在丝杆10上作直线运动；第一滑块121通过绳索7与执行件6连接，通过上底座4上的两个连接点和下底座3上的两个连接点形成了平面上的四个点，执行件6在上底座4与下底座3之间的固定且通过第一滑块121的滑动实现喷头61与船体表面15之间距离的调节；在实际使用过程中通过分别调整各个电机11的运动参数，即可使执行件6能够快速运动到平面内的任意位置。
结合图5和图6所示，喷涂弧形表面时，由于船体表面15并不是一个平面，而是一个带弧度的轮廓表面，为了保证喷涂质量，需要使喷头6始终与船体表面15一定距离；当在喷涂船壁顶部时，上底座4的电机11带动丝杆10转动，使上底座4上的第一滑块12向靠近船体表面15的方向运动，下底座3上的电机11带动丝杆10转动，使下底座3上的第一滑块12向远离船体避免15的方向运动；同时，在下底座3上的牵引电机141带动牵引滚筒142转动，通过牵引滚筒142上缠绕的调节绳9实现喷头61俯仰角的调节，确保了喷头61始终与船体表面15保持一定距离，保证了喷涂的质量，且绳索7和调节绳9均不与船身发生干涉。
喷涂弧形表面时，在船体表面15底部时，上底座4上的电机11带动丝杆10转动，带动上底座4上的第一滑块12朝向远离船体表面15的一侧运动，下底座3上的电机11带动丝杆10转动，带动下底座3上的第一滑块12朝向远离船体表面15的一侧运动同时，在下底座3上的牵引电机141带动牵引滚筒142转动，通过牵引滚筒142上缠绕的调节绳9实现喷头61俯仰角的调节，确保了喷头61始终与船体表面15保持一定距离，保证了喷涂的质量。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种船体外表面绳牵引并联喷涂机器人，其特征在于，包括有两相对设置在船体侧面的上导轨(1)和下导轨(2)，所述下导轨(2)上滑动设置有下底座(3)，所述上导轨(1)上滑动设置有上底座(4)，所述下底座(3)和上底座(4)均沿垂直于所述下导轨(2)延伸方向设置有支撑架组(5)，所述支撑架组(5)包括有两平行设置的支撑杆(51)，所述支撑杆(51)上设置有调距滑道以及滑动设置在所述调距滑道上的第一滑块(12)；所述第一滑块(12)上水平设置有第一滚轮(121)，所述第一滚轮(121)的轴线方向垂直于所述支撑杆(51)的长度方向，所述第一滚轮(121)上套设有绳索(7)，所述绳索(7)的一端固定连接有执行件(6)，另一端连接有绳长调节装置；所述执行件(6)通过所述第一滑块(12)上的绳索(7)与两所述支撑架组(5)连接；所述执行件(6)包括有用于喷射油漆的喷头(61)；所述支撑杆(51)上还设置有供所述第一滑块(12)滑动的限位滑道以及用于调节第一滑块(12)位置的调节装置。
2.根据权利要求1所述的一种船体外表面牵引并联喷涂机器人，其特征在于，所述上导轨(1)或所述下导轨(2)上延伸有平行于所述支撑杆(51)的调节杆(8)，所述调节杆(8)沿自身长度方向分别设置有调节滑道，所述调节滑道上滑动设置有第二滑块(13)，所述第二滑块(13)通过调节装置滑动设置在所述调节滑道上；所述执行器与所述第二滑块(13)之间设置有调节绳组，所述调节绳组包括有两根与所述执行器连接的调节绳(9)；所述第二滑块(13)上转动设置有两相互平行的第二滚轮(131)且所述第二滚轮(131)平行于所述第一滚轮(121)，所述调节绳(9)的一端固定设置在所述执行件(6)上，另一端与长度调节装置连接，所述执行件(6)与两所述调节绳(9)的固定点沿所述调节杆(8)长度方向间隔设置，所述调节杆(8)的两侧分别设置有调节所述调节绳(9)长度的调节所述调节绳(9)远离所述执行件(6)的一端与所述调节装置连接。
3.根据权利要求2所述的一种船体外表面牵引并联喷漆机器人，其特征在于，所述调节装置包括有位于所述传动丝杆(10)的两端的调节电机(11)和固定块(16)，所述传动丝杆(10)与所述固定块(16)转动连接，所述固定块(16)与所述调节电机(11)成对设置在所述支撑杆(51)和所述调节杆(8)上，所述固定块(16)固定设置在所述支撑杆(51)和调节杆(8)上；所述第一滑块(12)和所述第二滑块(13)均与自身对应的所述传动丝杆(10)螺纹连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种船体外表面牵引并联喷漆机器人，其特征在于，所述长度调节装置包括有牵引滚筒(142)和牵引电机(141)，所述绳索(7)固定于所述牵引滚筒(142)上，所述牵引滚筒(142)轴线方向与所述牵引电机(141)的主轴轴线方向重合并固定于所述牵引电机(141)的主轴上。
5.根据权利要求4所述的一种船体外表面牵引并联喷漆机器人，其特征在于，所述调节杆(8)的两端分别设置有两所述调节装置，所述调节杆(8)上的两所述调节绳(9)分别与两调节装置连接。
6.根据权利要求2或3所述的一种船体外表面牵引并联喷漆机器人，其特征在于，所述调节滑道设置在所述下底座(3)上。
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