CN110936395B - 一种自动化的特种机器人装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化的特种机器人装置及其操作方法，属于自动控制技术领域；包括作业部、位移调整部、定位部；通过对执行部件在三个自由度上的灵活调整，准确调节操作基面的准确性和修复作业喷涂量的控制；实现大型机械的探伤、修复等作业的高效率完成。

Description

一种自动化的特种机器人装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种自动化的特种机器人装置技术领域，尤其涉及一种用于军工设备表面探伤、修复的自动机器人装置。

背景技术

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。机器人可接受人类指挥，也可以执行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人执行的是取代或是协助人类工作的工作，例如制造业、建筑业，或是危险的工作。

机器人可以是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学甚至军事等领域中均有重要用途。

欧美国家认为：机器人应该是由计算机控制的通过编排程序具有可以变更的多功能的自动机械，但是日本不同意这种说法。日本人认为“机器人就是任何高级的自动机械”，这就把那种尚需一个人操纵的机械手包括进去了。因此，很多日本人概念中的机器人，并不是欧美人所定义的。

国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”

机器人能力的评价标准包括：智能，指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能，指变通性、通用性或空间占有性等；物理能，指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。因此，可以说机器人是具有生物功能的空间三维坐标机器。

特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。

按照服务范围和用途的不同，特种机器人可以分为民用和军用两大类。其中民用机器人又可分为：家务机器人、医用机器人、娱乐机器人、机器人化机器等。军用机器人又可分为：排爆机器人、侦察机器人、战场机器人、扫雷机器人、空中机器人、水下机器人，探伤修复机器人。

在军工设备的使用中，对于反隐涂层、加强涂层的损耗是不可避免的；由于军工设备的体积较大，因而具有较大的待修复涂层表面；采用传统的人力修复，无法对体积较大的军工设备表面进行高效修复和精确修复；人力涂刷还造成涂层表面不均匀，影响设备使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中由于探伤设备体积较大，探伤、修复过程中效率低；喷涂量不好准确控制的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自动化的特种机器人装置，包括作业部件、位移调整部、定位部，其特征在于：

作业部件包括一个作业板，作业板竖直放置，作业板靠近作业表面的一侧连接有工作部，工作部上设置有作业部件件；作业部件件与作业表面接触实现作业；作业板上端设置有探测传感器，用于探测作业表面的涂层厚度；作业板上还设置有移动组件，移动组件上设置有滚轮；作业板的下端设置有位置传感器，位置传感器用于检测作业与地面间的距离。

作业板上端通过一个具有吊钩的吊绳与定位部连接；定位部包括摆臂，摆臂可转动地连接于位移调整部上，摆臂通过摆动调整横向位移；摆臂上还设置有吊绳收放部件，吊绳收放部件用于调整竖向位移；

位移调整部内部具有中控装置，位移调整部下部设置有滚轮用于调整纵向位移；

特种机器人装置设置在一个台阶面上，台阶面的凹陷部分设置有一个定位装置，用于定位设备工件进而定位作业表面；定位装置竖直方向上的高度大于移动组件竖直方向上的高度。

优选的，所述作业部件件包括涂料喷涂装置和烘干装置。

优选的，所述作业部件件包括涂料喷涂装置和刮擦装置。

优选的，摆臂的尾端与位移调整部铰接，摆臂可沿着铰接点转动，摆臂上端通过连接装置连接有吊绳；摆臂上还设置有吊绳收放部件用于调整吊绳的长度。

优选的，摆臂的中部与一个驱动液压缸的活塞杆连接，通过活塞杆的伸缩带动摆臂（的转动。

优选的，位移调整部上还设置有一个辅助调整臂，辅助调整臂上设置有涂料输送管用于向作业部件补充涂料。

优选的，所述的工作部内部具有涂料存储箱，喷涂料可控制的涂料喷头，驱动电机。

优选的，所述的位置传感器和所述的探测传感器将探测信号传递给中控装置。

优选的，移动组件的内具有蓄能电池和动力组件。

优选的，所述的中控装置具有信号接收部、运算部和信号发出部。

与现有技术相比，本发明提供了一种自动化的特种机器人装置，具备以下有益效果：

1.通过作业部件、位移调整部、定位部精确控制作业部件件的位移，实现对作业表面的精确探伤、精确喷涂；

2.通过自动化机器人取代人工，降低了操作风险，提升了作业效率。

附图说明

图1是本发明提出的一种自动化的特种机器人装置的结构示意图；

图2是本发明实施例二中作业板的结构示意图；

弧面2、作业板4、工作部6、作业部件件3、探测传感器28、移动组件26、滚轮10、位置传感器27、摆臂11、调整部15、中控装置5、特种机器人装置30、连接结构14、铰接结构21。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一：

参照图1，一种自动化的特种机器人装置，包括作业部件、位移调整部、定位部，其特征在于：作业部件包括一个作业板4，作业板4竖直放置，作业板4靠近作业表面的一侧连接有工作部6，工作部6上设置有作业部件件3；作业部件件3与作业表面接触实现作业；作业板4上端设置有探测传感器28，用于探测作业表面的涂层厚度；作业板4上还设置有移动组件26，移动组件26上设置有滚轮10；作业板4的下端设置有位置传感器27，位置传感器27用于检测作业板4与地面间的距离。

作业板4上端通过一个具有吊钩的吊绳与定位部连接；定位部包括摆臂11，摆臂11可转动地连接于位移调整部15上，摆臂通过摆动调整横向位移；摆臂上还设置有吊绳收放部件，吊绳收放部件用于调整竖向位移；

位移调整部15内部具有中控装置5，位移调整部15下部设置有滚轮用于调整纵向位移；

在本实施例中，作业表面是一个平面，所以调整部件15只需沿着纵向位移就可以实现滚轮10沿着作业表面运动；

特种机器人装置30设置在一个台阶面上，台阶面的凹陷部分设置有一个定位装置，用于定位设备工件进而定位作业表面；定位装置竖直方向上的高度大于移动组件竖直方向上的高度。

优选的，所述作业部件件3包括涂料喷涂装置和烘干装置。

优选的，所述作业部件件3包括涂料喷涂装置和刮擦装置。

优选的，摆臂11的尾端与位移调整部15铰接，摆臂可沿着铰接点转动，摆臂上端通过连接装置连接有吊绳；摆臂上还设置有吊绳收放部件用于调整吊绳的长度。

优选的，摆臂11的中部与一个驱动液压缸的活塞杆连接，通过活塞杆的伸缩带动摆臂11的转动。

优选的，位移调整部15上还设置有一个辅助调整臂13，辅助调整臂上设置有涂料输送管12用于向作业部件3补充涂料。

优选的，所述的工作部6内部具有涂料存储箱，喷涂料可控制的涂料喷头，驱动电机。

优选的，所述的位置传感器27和所述的探测传感器28将探测信号传递给中控装置5。

优选的，探测传感器28可以选择涡流法、电容法、光谱法和超声法进行探测；

其中涡流法使通过传感器探头与被测试件间涂层厚度变化导致的提离效应进行测厚；电容法使根据电磁理论建立模型进行多层测厚，光谱法是利用满足相干条件的两束光在空间区域相互并叠干涉，利用干涉条纹实现测后；超声法是根据各层结构内传播声时与相对声速进行厚度检测。

以超声膜厚传感器为例，其包括声波探头，用于发射脉冲信号，声波接收模块，用于回收信号；探伤电路，用于计量声波的回波时间，供电电路，用于为系统提供稳压，信号转化装置，用于将信号转化为厚度数据发送至中控装置。

优选的，移动组件26的内具有蓄能电池和动力组件。

优选的，所述的中控装置5具有信号接收部、运算部和信号发出部。

所述的自动化特种机器人装置操作方法如下：

第一步：根据军工设备的尺寸，在台阶面的凹面上放置定位装置；

第二步：将军工设备安放在定位装置上，使军工设备的弧面2与定位装置的上表面接触，确保军工设备的作业表面与定位装置的侧面在同一条基准线上；

第三步：定位完成后，紧固军工设备；

第四步：将特种机器人装置30放置在台阶面的凸面上，通过摆臂11的移动调整作业板4与作业面之间的距离，当距离减小到预设阈值时，放缓摆臂11的调整速度，直至滚轮10与工作表面稳定接触；

第五步：横向距离调整完毕后，利用吊绳将作业板4放置台阶面的凹面底端；

第六步：利用吊绳将作业板4吊起，起吊过程中，探测传感器28开启工作，用于探测行进路程中作业面的涂料厚度；并将涂料厚度数据实时发送给中控装置5；

第七步：中控装置5根据传感器数据获得该作业面上的涂层损耗情况，并制定相应的喷涂修复策略；

第八步：中控装置控制吊绳系统再次下放作业板4；并控制作业部件3的喷涂量以精确修复喷涂厚度。

第九步：作业板4行至底端后，顺时针调整摆臂11使作业板4与作业面分离，调整位移调整部15的纵向位置；

第十步：重复第一步至第九步直至全部作业面被修复。

实施例二

作为一种优选的技术方案，当作业平面为一个弧面时，位移调整部15不再沿纵向运动调整位移，而是以弧面圆心为圆心圆周运动调整位移。

相应的，为保证滚轮10在作业面上的稳定滚动，将滚轮10通过连接结构14与铰接结构21建立连接，铰接结构21与作业板4连接；这样，在铰接结构21的调整下可以使滚轮10准确匹配作业弧面。

优选的，铰接结构上还具有一个锁止结构用于锁定角度调节完成后的连接结构14。

所述的自动化特种机器人装置操作方法如下：

第一步：根据军工设备的尺寸，在台阶面的凹面上放置定位装置；合理调整滚轮10之间的夹角以保证滚轮与待操作弧面的准确接合。

第二步：将军工设备安放在定位装置上，使其弧面2与定位装置的上表面接触，确保待作业表面与定位装置的侧面在同一条基准线上；

第三步：定位完成后，紧固军工设备；

第四步：将特种机器人装置30放置在台阶面的凸面上，通过摆臂11的移动调整作业板4与作业面之间的距离，当距离减小到预设阈值时，放缓摆臂11的调整速度，直至滚轮10与工作表面稳定接触；

第五步：横向距离调整完毕后，利用吊绳将作业板4放置台阶面的凹面底端；

第六步：利用吊绳将作业板4吊起，起吊过程中，探测传感器28开启工作，用于探测行进路程中作业面的涂料厚度；并将涂料厚度数据实时发送给中控装置5；

第七步：中控装置5根据传感器数据获得该作业面上的涂层损耗情况，并制定相应的喷涂修复策略；

第八步：中控装置控制吊绳系统再次下放作业板4；并控制作业部件3的喷涂量以精确修复喷涂厚度。

第九步：作业板4行至底端后，顺时针调整摆臂11使作业板4与作业面分离，调整位移调整部15的纵向位置；

第十步：重复第一步至第九步直至全部作业面被修复。

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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化的特种机器人装置的操作方法，所述自动化的特种机器人装置包括作业部、位移调整部、定位部，其特征在于：

作业部包括一个作业板（4），作业板（4）竖直放置，作业板（4）靠近作业表面的一侧连接有工作部（6），工作部（6）上设置有作业部件（3）；作业部件（3）与作业表面接触实现作业；作业板（4）上端设置有探测传感器（28），用于探测作业表面的涂层厚度；作业板（4）上还设置有移动组件（26），移动组件（26）上设置有滚轮（10）；作业板（4）的下端设置有位置传感器（27），位置传感器（27）用于检测作业板（4）与地面间的距离；

作业板（4）上端通过一个具有吊钩的吊绳与定位部连接；定位部包括摆臂（11），摆臂（11）可转动地连接于位移调整部（15）上，摆臂通过摆动调整横向位移；摆臂上还设置有吊绳收放部件，吊绳收放部件用于调整竖向位移；

位移调整部（15）内部具有中控装置（5），位移调整部（15）下部设置有滚轮用于调整纵向位移；位移调整部（15）上还设置有辅助调整臂（13）；

特种机器人装置（30）设置在一个台阶面上，台阶面的凹面设置有一个定位装置，用于定位设备工件进而定位作业表面；定位装置竖直方向上的高度大于移动组件竖直方向上的高度；所述作业表面为弧面，移动组件（26）的滚轮（10）通过连接结构（14）与铰接结构（21）连接，铰接结构（21）与作业板（4）连接，在铰接结构（21）的调整下使移动组件（26）的滚轮（10）准确匹配所述弧面，保证移动组件（26）的滚轮（10）在所述弧面上的稳定滚动，铰接结构（21）上还具有一个锁止结构，当连接结构（14）的角度调节完成后，利用所述锁止结构对连接结构进行锁定；所述自动化的特种机器人装置的操作方法具体如下：

第一步：根据军工设备的尺寸，在台阶面的凹面上放置定位装置；

第二步：将军工设备安放在定位装置上，使军工设备的弧面（2）与定位装置的上表面接触，确保定位设备的作业表面与定位装置的侧面在同一条基准线上；

第三步：定位完成后，紧固军工设备；

第四步：将特种机器人装置（30）放置在台阶面的凸面上，通过摆臂（11）的移动调整作业板（4）与作业表面之间的距离，当距离减小到预设阈值时，放缓摆臂（11）的调整速度，直至移动组件（26）的滚轮（10）与作业表面稳定接触；

第五步：横向距离调整完毕后，利用吊绳将作业板（4）放置台阶面的凹面底端；

第六步：利用吊绳将作业板（4）吊起，起吊过程中，探测传感器（28）开启工作，用于探测行进路程中作业表面的涂层厚度；并将涂层厚度数据实时发送给中控装置（5）；

第七步：中控装置（5）根据涂层厚度数据获得该作业表面上的涂层损耗情况，并制定相应的喷涂修复策略；

第八步：中控装置控制吊绳收放部件再次下放作业板（4）；并控制作业部件（3）的喷涂量以精确修复喷涂厚度；

第九步：作业板（4）行至台阶面的凹面底端后，顺时针调整摆臂（11）使作业板（4）与作业表面分离，调整位移调整部（15）的纵向位置；

第十步：重复第一步至第九步直至全部作业表面被修复。

2.根据权利要求1所述的一种自动化的特种机器人装置的操作方法，其特征在于：所述作业部件（3）包括涂料喷涂装置和烘干装置。

3.根据权利要求1所述的一种自动化的特种机器人装置的操作方法，其特征在于：所述作业部件（3）包括涂料喷涂装置和刮擦装置。

4.根据权利要求1所述的一种自动化的特种机器人装置的操作方法，其特征在于：摆臂（11）的尾端与位移调整部（15）铰接，摆臂能够沿着铰接点转动，摆臂上端通过连接装置连接有吊绳；摆臂上还设置有吊绳收放部件用于调整吊绳的长度。

5.根据权利要求4所述的一种自动化的特种机器人装置的操作方法，其特征在于：摆臂（11）的中部与一个驱动液压缸的活塞杆连接，通过活塞杆的伸缩带动摆臂（11）的转动。

6.根据权利要求1所述的一种自动化的特种机器人装置的操作方法，其特征在于：位移调整部（15）上还设置有一个辅助调整臂（13），辅助调整臂上设置有涂料输送管（12）用于向作业部件（3）补充涂料。

7.根据权利要求1所述的一种自动化的特种机器人装置的操作方法，其特征在于：所述的工作部（6）内部具有涂料存储箱、喷涂料可控制的涂料喷头和驱动电机。

8.根据权利要求1所述的一种自动化的特种机器人装置的操作方法，其特征在于：所述的位置传感器（27）和所述的探测传感器（28）均将探测信号传递给中控装置（5）。

9.根据权利要求1所述的一种自动化的特种机器人装置的操作方法，其特征在于：移动组件（26）的内具有蓄能电池和动力组件。

10.根据权利要求1所述的一种自动化的特种机器人装置的操作方法，其特征在于：所述的中控装置（5）具有信号接收部、运算部和信号发出部。

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