CN110949636B - 一种船体除漆爬壁机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环保除漆技术领域的一种船体除漆爬壁机器人系统，包括受远程控制在船体壁面上自动爬行的机器人主体，以及吊住机器人主体的起吊部件；机器人主体包括：机器人框架；两对分别转动设置在机器人框架左右侧的行走轮；安装在机器人框架上的行走驱动机构，用于驱使两对行走轮在船体壁面上滚动；安装在机器人框架上的喷洗机构，用于冲刷船体壁面上的旧漆；以及设置在机器人框架上的、用于回收污水的污水回收机构；其中，污水回收机构的污水排出端接通有相对于机器人主体独立设置的污水回收容器。采用相对环保的方式快速去除船体壁面的旧漆，为船体能够快速涂装节约了时间，提高了效率，为操作人员提供了安全保障。

Description

一种船体除漆爬壁机器人系统

技术领域

本发明涉及环保除漆技术领域，具体来说，是船体除漆爬壁机器人系统。

背景技术

传统的船体除漆方式是采用喷砂抛丸处理，但是由于喷砂抛丸会造成空气中弥漫着微细砂粒，一方面会污染环境，另一方面会对操作工人呼吸道造成伤害。这一传统方式已被国际禁止，现在普遍采用的方式是采用高压水进行除漆，操作工人扛着高压水枪，水枪里喷出高压水柱打击破坏船体表面的旧漆，以使船体更换新的涂装，保护船体不受海洋微生物损坏。由于高压水枪在操作时，有很大的反作用力，操作工人不能持久工作，效率低下，而且工人在操作高压水枪时，存在被高压水射伤的危险性。

发明内容

本发明的目的是提供一种船体除漆爬壁机器人系统，采用相对环保的方式快速去除船体壁面的旧漆，为船体能够快速涂装节约了时间，提高了效率，为操作人员提供了安全保障。

本发明的目的是这样实现的：一种船体除漆爬壁机器人系统，包括受远程控制在船体壁面上自动爬行的机器人主体，以及吊住机器人主体的起吊部件；

所述机器人主体包括：

机器人框架；

两对分别转动设置在机器人框架左右侧的行走轮；

安装在机器人框架上的行走驱动机构，用于驱使两对行走轮在船体壁面上滚动；

安装在机器人框架上的喷洗机构，用于冲刷船体壁面上的旧漆；以及

设置在机器人框架上的、用于回收污水的污水回收机构；

其中，所述污水回收机构的污水排出端接通有相对于机器人主体独立设置的污水回收容器。

进一步地，所述起吊部件包括卷扬机、牵引绳缆、定滑轮、吊耳，所述定滑轮、卷扬机均设有一对，每个定滑轮均配套设有滑轮支座，所述滑轮支座固定设置，所述定滑轮转动连接滑轮支座，所述吊耳固定安装在机器人框架上，所述牵引绳缆两端分别缠绕在两卷扬机上，所述牵引绳缆缠绕两定滑轮，所述牵引绳缆穿装吊耳并吊住吊耳。

进一步地，还包括高压水泵机组、高压水软管，所述高压水泵机组相对于机器人主体独立设置，所述高压水泵机组通过高压水软管与喷洗机构的进水端接通。

进一步地，还包括真空泵机组、污水回收软管，所述真空泵机组相对于机器人主体独立设置，所述真空泵机组与污水回收容器接通并用于对污水回收容器进行抽真空处理，所述污水回收容器通过污水回收软管与污水回收机构接通，所述污水回收软管设置为透明的软管。

进一步地，还包括压缩空气机组、压缩空气软管、控制阀组电控箱，所述压缩空气机组、控制阀组电控箱均相对于机器人主体独立设置，所述机器人框架上安装有由若干电磁阀组成的压缩空气进气阀组，所述压缩空气机组通过压缩空气软管与压缩空气进气阀组连接并向压缩空气进气阀组供气，所述控制阀组电控箱通过线缆与压缩空气进气阀组电连接并用于控制压缩空气进气阀组的连通线路，所述控制阀组电控箱受遥控器控制或自主控制；所述行走驱动机构设有一对并分别对应两对行走轮，每个行走驱动机构包括行走驱动马达、减速器、减速器带轮、行走传动带、张紧轮、行走轮带轮，所述行走驱动马达、减速器均安装在机器人框架上，所述行走驱动马达与减速器配套设置，所述行走驱动马达设置为气动马达并受控制阀组电控箱控制，所述减速器带轮套装在减速器的输出轴上，每个行走轮的轮轴均套装行走轮带轮，所述行走传动带套装同侧的减速器带轮和行走轮带轮，所述张紧轮转动连接机器人框架，所述张紧轮的圆周侧抵靠行走传动带。

进一步地，所述机器人框架上安装有橡胶制成的真空罩，所述真空罩具有始终贴合船体壁面的端口，所述真空罩内壁的贴合船体壁面的部分设有波纹状的波纹区域，所述波纹区域由若干环形槽组成；所述喷洗机构的出水端处于真空罩之内并正对船体壁面；所述污水回收机构包括安装在机器人框架上的抽真空接管，所述抽真空接管一端穿入真空罩之内并设有抽真空口，所述抽真空接管另一端通过污水回收软管与污水回收容器接通。

进一步地，所述机器人框架上安装有进气管，所述进气管一端穿入真空罩之内并具有空气流通口，所述进气管另一端处于真空罩之外并设有进气阀，所述进气阀设置为单向阀结构并用于向真空罩内腔引入外界空气。

进一步地，所述喷洗机构包括安装在机器人框架上的高压水连接管、高压水喷管，所述高压水喷管包括喷头定部、喷头旋转部，所述喷头定部固定安装在机器人框架上，所述喷头定部进水端通过高压水连接管与高压水软管接通，所述喷头定部出水端旋转连接喷头旋转部并与喷头旋转部同轴接通，所述机器人框架上安装有用于驱使喷头旋转部围绕喷头定部的轴线自转的喷头旋转驱动组件，所述喷头旋转部的出水端固定安装有与其接通的旋转管，所述旋转管的轴线垂直于高压水喷管的轴线，所述旋转管上接通有若干沿其轴向等间距分布的喷嘴，所述喷嘴的出水端正对船体壁面，所述旋转管和喷嘴均处于真空罩内腔中。

进一步地，所述喷头旋转驱动组件包括喷头旋转马达、驱动带轮、喷头传动皮带、从动带轮，所述喷头旋转马达安装在机器人框架上，所述驱动带轮套装在喷头旋转马达的输出轴上，所述从动带轮套装在喷头旋转部上，所述喷头传动皮带套装驱动带轮和从动带轮。

进一步地，所述机器人框架上安装有阀组保护外罩，所述阀组保护外罩罩住压缩空气进气阀组。

本发明的有益效果在于：

1)采用喷水的方式去除船体壁面的旧漆，使得整个除漆过程非常环保，而且高压水泵机组相对于机器人主体独立设置，可以减轻机器人主体自身的负载，以便机器人主体能够相对轻松地在船体壁面上爬行；

2)采用抽真空的方式回收除漆过程中产生的污水，使得整个除漆过程非常环保，而且真空泵机组、污水回收容器相对于机器人主体独立设置，可以减轻机器人主体自身的负载，以便机器人主体能够相对轻松地在船体壁面上爬行；

3)考虑到船体壁面往往非常陡峭，因此设置了吊住机器人主体的起吊部件，防止机器人主体因故障突然掉落，彻底杜绝了安全事故的发生；

4)采用相对环保的方式快速去除船体表面的旧漆，为船体能够快速涂装节约了时间，提高了效率，为操作人员提供了安全保障。

附图说明

图1是本发明的工作状态示意图。

图2是本发明的控制关系示意图。

图3是机器人主体的主视图。

图4是图3中的I-I剖视图。

图5是图3中的H-H剖视图。

图6是行走驱动机构的设置示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-6和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1-6所示，一种船体除漆爬壁机器人系统，包括受远程控制在船体壁面15上自动爬行的机器人主体1，以及吊住机器人主体1的起吊部件。

上述机器人主体1包括：

机器人框架101；

两对分别转动设置在机器人框架101左右侧的行走轮110；

安装在机器人框架101上的行走驱动机构，用于驱使两对行走轮110在船体壁面15上滚动；

安装在机器人框架101上的喷洗机构，用于冲刷船体壁面15上的旧漆；以及

设置在机器人框架101上的、用于回收污水的污水回收机构。

其中，上述污水回收机构的污水排出端接通有相对于机器人主体1独立设置的污水回收容器10。

上述起吊部件包括卷扬机2、牵引绳缆3、定滑轮4、吊耳6，定滑轮4、卷扬机2均设有一对，每个定滑轮4均配套设有滑轮支座5，滑轮支座5固定设置，定滑轮4转动连接滑轮支座5，吊耳6固定安装在机器人框架101上，牵引绳缆3两端分别缠绕在两卷扬机2上，牵引绳缆3缠绕两定滑轮4，牵引绳缆3穿装吊耳6并吊住吊耳6。考虑到船体壁面15往往非常陡峭，因此设置了吊住机器人主体1的起吊部件，防止机器人主体1因故障突然掉落，彻底杜绝了安全事故的发生。机器人主体1在船体壁面15上爬行时，两卷扬机2可依据机器人主体1位置的变化卷放牵引绳缆3，两定滑轮4滚动支撑牵引绳缆3，以使得牵引绳缆3能够更好地起吊机器人主体1。

该机器人系统还包括高压水泵机组7、高压水软管8，高压水泵机组7相对于机器人主体1独立设置，高压水泵机组7通过高压水软管8与喷洗机构的进水端接通，以便将水源供给机器人主体1的喷洗机构。

该机器人系统还包括真空泵机组11、污水回收软管9，真空泵机组11相对于机器人主体1独立设置，真空泵机组11与污水回收容器10接通并用于对污水回收容器10进行抽真空处理，污水回收容器10通过污水回收软管9与污水回收机构接通，污水回收软管9设置为透明的软管，以便操作人员观察污水回收情况。

该机器人系统还包括压缩空气机组12、压缩空气软管13、控制阀组电控箱14，压缩空气机组12、控制阀组电控箱14均相对于机器人主体1独立设置，机器人框架101上安装有由若干电磁阀组成的压缩空气进气阀组102，机器人框架101上安装有阀组保护外罩103，阀组保护外罩103罩住压缩空气进气阀组102，压缩空气机组12通过压缩空气软管13与压缩空气进气阀组102连接并向压缩空气进气阀组102供气，控制阀组电控箱14通过线缆与压缩空气进气阀组102电连接并用于控制压缩空气进气阀组102的连通线路，控制阀组电控箱14受遥控器控制或自主控制。

上述行走驱动机构设有一对并分别对应两对行走轮110，每个行走驱动机构包括行走驱动马达104、减速器105、减速器带轮106、行走传动带107、张紧轮108、行走轮带轮109，行走驱动马达104、减速器105均安装在机器人框架101上，行走驱动马达104与减速器105配套设置，行走驱动马达104设置为气动马达受控制阀组电控箱14控制，减速器带轮106套装在减速器105的输出轴上，每个行走轮110的轮轴均套装行走轮带轮109，行走传动带107套装同侧的减速器带轮106和行走轮带轮109，张紧轮108转动连接机器人框架101，张紧轮108的圆周侧抵靠行走传动带107，张紧轮108可以对行走传动带107进行张紧，以免行走传动带107变松影响传动效率。

上述机器人框架101上安装有橡胶制成的真空罩122，真空罩122具有始终贴合船体壁面15的端口，真空罩122内壁的贴合船体壁面15的部分设有波纹状的波纹区域122a，波纹区域122a由若干环形槽组成；喷洗机构的出水端处于真空罩122之内并正对船体壁面15；污水回收机构包括安装在机器人框架101上的抽真空接管119，抽真空接管119一端穿入真空罩122之内并设有抽真空口119a，抽真空接管119另一端通过污水回收软管9与污水回收容器10接通。在真空罩122处于负压状态时，波纹区域122a的若干环形槽也处于负压状态，以加大真空罩122对船体壁面15的吸附力，从而提升真空罩122的密封效果，以免污水流出真空罩122，污水能够及时地被抽真空接管119中的负压气流吸走。

上述机器人框架101上安装有进气管120，进气管120一端穿入真空罩122之内并具有空气流通口120a，所述进气管120另一端处于真空罩122之外并设有进气阀121，进气阀121设置为单向阀结构并用于向真空罩122内腔引入外界空气。上述进气阀121包括阀芯121a、阀芯支撑板121b、紧固件121c，阀芯支撑板121b固定在进气管120的进气端口上，阀芯121a塞装在进气管120的管腔中并通过紧固件121c与阀芯支撑板121b固定连接。阀芯121a设置为圆锥台结构的橡胶体，阀芯121a的小端朝外，阀芯121a的大端边缘紧贴进气管120内壁，在真空罩122和进气管120产生负压时，外界空气就会挤开阀芯121a的大端边缘，增大阀芯121a的大端边缘与进气管120内壁之间的间隙，使得外界空气能够引入真空罩122内腔，以防真空罩122负压过大导致真空罩122固定在船体壁面15上，以免阻碍机器人主体1的爬壁过程。

上述喷洗机构包括安装在机器人框架101上的高压水连接管111、高压水喷管112，高压水喷管112包括喷头定部112a、喷头旋转部112b，喷头定部112a固定安装在机器人框架101上，喷头定部112a进水端通过高压水连接管111与高压水软管8接通，喷头定部112a出水端旋转连接喷头旋转部112b并与喷头旋转部112b同轴接通，机器人框架101上安装有用于驱使喷头旋转部112b围绕喷头定部112a的轴线自转的喷头旋转驱动组件，喷头旋转部112b的出水端固定安装有与其接通的旋转管117，旋转管117的轴线垂直于高压水喷管112的轴线，旋转管117上接通有若干沿其轴向等间距分布的喷嘴118，喷嘴118的出水端正对船体壁面15，旋转管117和喷嘴118均处于真空罩122内腔中；上述喷头旋转驱动组件包括喷头旋转马达113、驱动带轮114、喷头传动皮带115、从动带轮116，喷头旋转马达113安装在机器人框架101上，驱动带轮114套装在喷头旋转马达113的输出轴上，从动带轮116套装在喷头旋转部112b上，喷头传动皮带115套装驱动带轮114和从动带轮116。喷头旋转马达113可以设置为气动马达，并受压缩空气进气阀组102控制。

在清洗时，高压水泵机组7通过高压水软管8向高压水连接管111输送高压水，然后高压水进入高压水喷管112中，进入旋转管117后从喷嘴118喷射而出，同时，喷头旋转马达113驱使喷头旋转部112b进行旋转，带动旋转管117进行旋转，以反复刷洗船体壁面15，使得旧漆在水流的冲击下脱落；同时，真空泵机组11造成污水回收容器10内负压，形成一股吸入气流，使得真空罩122内的污水依次通过抽真空接管119、污水回收软管9后进入污水回收容器10内，使得污水以及旧漆能够回收到污水回收容器10内。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种船体除漆爬壁机器人系统，其特征在于，包括受远程控制在船体壁面（15）上自动爬行的机器人主体（1），以及吊住机器人主体（1）的起吊部件；

所述机器人主体（1）包括：

机器人框架（101）；

两对分别转动设置在机器人框架（101）左右侧的行走轮（110）；

安装在机器人框架（101）上的行走驱动机构，用于驱使两对行走轮（110）在船体壁面（15）上滚动；

安装在机器人框架（101）上的喷洗机构，用于冲刷船体壁面（15）上的旧漆；以及

设置在机器人框架（101）上的、用于回收污水的污水回收机构；

其中，所述污水回收机构的污水排出端接通有相对于机器人主体（1）独立设置的污水回收容器（10）；

所述起吊部件包括卷扬机（2）、牵引绳缆（3）、定滑轮（4）、吊耳（6），所述定滑轮（4）、卷扬机（2）均设有一对，每个定滑轮（4）均配套设有滑轮支座（5），所述滑轮支座（5）固定设置，所述定滑轮（4）转动连接滑轮支座（5），所述吊耳（6）固定安装在机器人框架（101）上，所述牵引绳缆（3）两端分别缠绕在两卷扬机（2）上，所述牵引绳缆（3）缠绕两定滑轮（4），所述牵引绳缆（3）穿装吊耳（6）并吊住吊耳（6）；

该系统还包括高压水泵机组（7）、高压水软管（8），所述高压水泵机组（7）相对于机器人主体（1）独立设置，所述高压水泵机组（7）通过高压水软管（8）与喷洗机构的进水端接通；

该系统还包括真空泵机组（11）、污水回收软管（9），所述真空泵机组（11）相对于机器人主体（1）独立设置，所述真空泵机组（11）与污水回收容器（10）接通并用于对污水回收容器（10）进行抽真空处理，所述污水回收容器（10）通过污水回收软管（9）与污水回收机构接通，所述污水回收软管（9）设置为透明的软管；

还包括压缩空气机组（12）、压缩空气软管（13）、控制阀组电控箱（14），所述压缩空气机组（12）、控制阀组电控箱（14）均相对于机器人主体（1）独立设置，所述机器人框架（101）上安装有由若干电磁阀组成的压缩空气进气阀组（102），所述压缩空气机组（12）通过压缩空气软管（13）与压缩空气进气阀组（102）连接并向压缩空气进气阀组（102）供气，所述控制阀组电控箱（14）通过线缆与压缩空气进气阀组（102）电连接并用于控制压缩空气进气阀组（102）的连通线路，所述控制阀组电控箱（14）受遥控器控制或自主控制；

所述行走驱动机构设有一对并分别对应两对行走轮（110），每个行走驱动机构包括行走驱动马达（104）、减速器（105）、减速器带轮（106）、行走传动带（107）、张紧轮（108）、行走轮带轮（109），所述行走驱动马达（104）、减速器（105）均安装在机器人框架（101）上，所述行走驱动马达（104）与减速器（105）配套设置，所述行走驱动马达（104）设置为气动马达并受控制阀组电控箱（14）控制，所述减速器带轮（106）套装在减速器（105）的输出轴上，每个行走轮（110）的轮轴均套装行走轮带轮（109），所述行走传动带（107）套装同侧的减速器带轮（106）和行走轮带轮（109），所述张紧轮（108）转动连接机器人框架（101），所述张紧轮（108）的圆周侧抵靠行走传动带（107）；

所述机器人框架（101）上安装有橡胶制成的真空罩（122），所述真空罩（122）具有始终贴合船体壁面（15）的端口，所述真空罩（122）内壁的贴合船体壁面（15）的部分设有波纹状的波纹区域（122a），所述波纹区域（122a）由若干环形槽组成；所述喷洗机构的出水端处于真空罩（122）之内并正对船体壁面（15）；所述污水回收机构包括安装在机器人框架（101）上的抽真空接管（119），所述抽真空接管（119）一端穿入真空罩（122）之内并设有抽真空口（119a），所述抽真空接管（119）另一端通过污水回收软管（9）与污水回收容器(10)接通。

2.根据权利要求1所述的一种船体除漆爬壁机器人系统，其特征在于：所述机器人框架（101）上安装有进气管（120），所述进气管（120）一端穿入真空罩（122）之内并具有空气流通口（120a），所述进气管（120）另一端处于真空罩（122）之外并设有进气阀（121），所述进气阀（121）设置为单向阀结构并用于向真空罩（122）内腔引入外界空气。

3.根据权利要求1所述的一种船体除漆爬壁机器人系统，其特征在于：所述喷洗机构包括安装在机器人框架（101）上的高压水连接管（111）、高压水喷管（112），所述高压水喷管（112）包括喷头定部（112a）、喷头旋转部（112b），所述喷头定部（112a）固定安装在机器人框架（101）上，所述喷头定部（112a）进水端通过高压水连接管（111）与高压水软管（8）接通，所述喷头定部（112a）出水端旋转连接喷头旋转部（112b）并与喷头旋转部（112b）同轴接通，所述机器人框架（101）上安装有用于驱使喷头旋转部（112b）围绕喷头定部（112a）的轴线自转的喷头旋转驱动组件，所述喷头旋转部（112b）的出水端固定安装有与其接通的旋转管（117），所述旋转管（117）的轴线垂直于高压水喷管（112）的轴线，所述旋转管（117）上接通有若干沿其轴向等间距分布的喷嘴（118），所述喷嘴（118）的出水端正对船体壁面（15），所述旋转管（117）和喷嘴（118）均处于真空罩（122）内腔中。

4.根据权利要求3所述的一种船体除漆爬壁机器人系统，其特征在于：所述喷头旋转驱动组件包括喷头旋转马达（113）、驱动带轮（114）、喷头传动皮带（115）、从动带轮（116），所述喷头旋转马达（113）安装在机器人框架（101）上，所述驱动带轮（114）套装在喷头旋转马达（113）的输出轴上，所述从动带轮（116）套装在喷头旋转部（112b）上，所述喷头传动皮带（115）套装驱动带轮（114）和从动带轮（116）。

5.根据权利要求1所述的一种船体除漆爬壁机器人系统，其特征在于：所述机器人框架（101）上安装有阀组保护外罩（103），所述阀组保护外罩（103）罩住压缩空气进气阀组（102）。

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