CN111633565A - 一种用于船体外表面施工的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于船体外表面施工的机器人，能够对船体外表面锈蚀部位先进行除锈打磨，待船体外表面达到一定粗糙度，停止除锈作业，再对船体外表面进行喷涂操作，可以实现自动对大型船体外表面同步进行喷涂与打磨除锈的功能，无需再进行操作人员的轮流交替化作业，大大提高工作效率，节省人力物力，降低了成本。

Description

一种用于船体外表面施工的机器人

技术领域

本发明涉及船体施工技术领域，尤其涉及一种用于船体外表面施工的机器人。

背景技术

我国的船舶涂装技术的发展始于20世纪80年代初期，当时，我国船舶工业开始承造出口船舶，较系统地引进了国外先进造船工艺、方法和标准，使船舶涂装技术领域发生了极大变化，在短短的几年时间里，先进的涂装技术和管理模式就替代了落后的生产方式。近20年来，我国船舶涂装技术获得了较快的发展，达到了一定的水平。我们制定了一系列的除锈涂装技术标准，完善了标准体系；已经成功掌握高性能涂料施工工艺和化学品。

目前，腐蚀是船舶行业中影响船舶及海上设施寿命的最大因素之一，因此需在船体表面采取喷涂防腐蚀涂料的形式来防腐蚀，同时也能兼顾美观的作用。在大型船体上对于已有的锈迹除锈现在主流的方法是采用喷砂除锈，将沙丸等喷料高速喷到处理工件的表面使得工件外表面发生变化，同时由于磨料对工件表面的切削和冲击作用使得工件表面获得一定的粗糙度，机械性能得到改善，为下一步的喷涂做好准备。

然而在大多数造船企业中，由于船舶建造工期越来越短，船舶涂装经常不被重视，仅把它看成“船舶的化妆”过程。由于人们受传统思想的左右，对“油漆工”的理解还不到位，涂装作业条件艰苦，涂装工作人员缺乏相应待遇，造成涂装队伍不稳定。以外包工为主的涂装作业队伍整体技术素质较低，涂装质量难以保证。同时在喷涂的同时还会产生大量污染以及浪费。

虽然近几年的机器人在国内大火，但是船体涂装行业上目前还是采用的人工喷涂分段涂装的形式且除锈工作与喷涂工作由不同工人分时段完成。传统的人工喷涂方式和除锈效率低，有较大的安全隐患且难以保证喷涂及除锈质量，而且工作环境较为的恶劣。耗费大量的人力物力却又不能达到理想的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于船体外表面施工的机器人，能够完全代替传统人工船体喷涂及除锈工作，提高了工作效率并且成本很低。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于船体外表面施工的机器人，用于对一船体外表面进行除锈及涂装，包括：

移动小车模块，用于沿着设定路线移动，所述移动小车模块上设置有喷砂物料供应单元、喷漆物料供应单元及废料收集单元；

多关节机械臂升降模块，设置于所述移动小车模块上且具有多个自由度；

喷头模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，包括与所述喷砂物料供应单元连接的喷砂单元及与所述喷漆物料供应单元连接的喷漆单元，并分别完成喷砂作用及喷漆作业；

距离检测模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，并用于检测所述喷漆单元与所述船体外表面的距离，并根据检测结果调整所述喷漆单元相对所述船体外表面的位置；

砂屑收集模块，套设于所述多关节机械臂升降模块的执行端外并与所述废料收集单元连通，用于吸取施工过程中的砂屑并将所述砂屑收集在所述废料收集单元中；

图像检测模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，用于实时检测所述船体外表面的施工情况。

可选的，所述移动小车模块包括车架、第一伺服电机及推力滚子轴承；

所述推力滚子轴承、喷砂物料供应单元、喷漆物料供应单元及废料收集单元均设置于所述车架上，并且，所述喷砂物料供应单元及所述喷漆物料供应单元设置于所述车架的一端，所述废料收集单元设置于所述车架的另一端，所述推力滚子轴承设置于所述车架的中心；

所述第一伺服电机设置于所述车架内，所述多关节机械臂升降模块设置于所述推力滚子轴承上，且所述第一伺服电机的输出端穿过所述推力滚子轴承后与所述多关节机械臂升降模块连接，所述第一伺服电机开启时带动所述多关节机械臂升降模块旋转。

可选的，所述移动小车模块还包括超声波单元，所述超声波单元设置于所述车架上以检测所述移动小车模块在所述设定路线上的障碍物。

可选的，所述多关节机械臂升降模块包括基座、第一臂、第二臂、第三臂、第一铰接部件、第二铰接部件及固定平台，所述基座、第一铰接部件和第二铰接部件均具有多个铰接点；

所述第一臂包括第一机械臂杆、第一液压机构及第二液压机构，所述第一机械臂杆相对的两侧均具有铰接点，所述第一液压机构的一端及所述第一机械臂杆的一端均与所述基座上的铰接点铰接，所述第二液压机构的一端及所述第一机械臂杆的另一端均与所述第一铰接部件上的铰接点铰接，所述第一液压机构的另一端及所述第二液压机构的另一端分别与所述第一机械臂杆两侧上的铰接点铰接；

所述第二臂包括第二机械臂杆、第三液压机构及第四液压机构，所述第二机械臂杆相对的两侧均具有铰接点，所述第三液压机构的一端及所述第二机械臂杆的一端均与所述第一铰接部件上的铰接点铰接，所述第四液压机构的一端及所述第二机械臂杆的另一端均与所述第二铰接部件上的铰接点铰接，所述第三液压机构的另一端及所述第四液压机构的另一端分别与所述第二机械臂杆两侧上的铰接点铰接；

所述第三臂包括第三机械臂杆及第五液压机构，所述第二机械臂杆的一侧具有铰接点，所述第五液压机构的一端及所述第三机械臂杆的一端均与所述第二铰接部件上的铰接点铰接，所述第五液压机构的另一端与所述第二机械臂杆上的铰接点铰接，所述第三机械臂杆的另一端与所述固定平台连接，所述固定平台作为所述多关节机械臂升降模块的执行端。

可选的，所述喷砂单元包括旋转平台、第二伺服电机、舵机、喷砂平台及喷砂喷枪；

所述喷砂喷枪设置于所述喷砂平台上，且通过导管与所述喷砂物料供应单元连接；

所述喷砂平台设置于所述舵机上，通过所述舵机控制所述喷砂平台转动，从而改变所述喷砂喷枪与所述船体外表面的角度；

所述旋转平台设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端上，所述第二伺服电机驱动所述旋转平台相对所述多关节机械臂升降模块的执行端旋转。

可选的，所述喷砂单元还包括锥状保护罩，所述锥状保护罩套设于所述喷砂喷枪外。

可选的，所述喷漆单元包括齿轮齿条传动结构、第三伺服电机、喷漆平台及喷漆喷枪；

所述喷漆喷枪设置于所述喷漆平台上，且通过导管与所述喷漆物料供应单元连接；

所述喷漆平台通过所述齿轮齿条传动结构设置于所述喷砂单元上，所述第三伺服电机驱动所述齿轮齿条传动结构传动，以改变所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离。

可选的，所述距离检测模块设置于所述喷漆喷枪上并实时检测所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离，通过所述距离检测模块的检测结果控制所述第三伺服电机的开闭以调节所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离。

可选的，所述图像检测模块包括视觉反馈仪及保护盖，所述视觉反馈仪与所述距离检测模块等高设置，所述保护盖设置于所述视觉反馈仪的镜头外，并能够通过转动以遮盖或露出所述视觉反馈仪的镜头。

可选的，所述砂屑收集模块包括砂屑回收平台及吸力单元，所述砂屑回收平台上具有一深凹结构，所述深凹结构的底部通过导管与所述废料收集单元连通，所述吸力单元用于将所述深凹结构内的所述砂屑吸入所述废料收集单元中。

本发明提供的一种用于船体外表面施工的机器人能够对船体外表面锈蚀部位先进行除锈打磨，待船体外表面达到一定粗糙度，停止除锈作业，再对船体外表面进行喷涂操作，可以实现自动对大型船体外表面同步进行喷涂与打磨除锈的功能，无需再进行操作人员的轮流交替化作业，大大提高工作效率，节省人力物力，降低了成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的主视图；

图3为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的左视图；

图4为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的俯视图；

图5为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的移动小车模块的装配图；

图6为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的移动小车模块的爆炸图；

图7为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的移动小车模块的推力滚子轴承示意图；

图8为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的多关节机械臂升降模块的装配图；

图9为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的多关节机械臂升降模块的爆炸图；

图10为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的喷头模块的第一装配图；

图11为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的喷头模块的第二装配图；

图12为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的喷头模块的第三装配图；

图13为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的距离检测模块的装配图；

图14为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的图像检测模块的装配图；

图15为本发明实施例提供的一种用于船体外表面施工的机器人的砂屑收集模块的装配图；

其中，附图标记为：

100-移动小车模块；200-多关节机械臂升降模块；300-喷头模块；400-距离检测模块；500-图像检测模块；600-砂屑收集模块；

101-车架；102-喷漆物料供应单元；103-喷砂物料供应单元；104-第一伺服电机；105-废料收集单元；106-超声波单元；107-推力滚子轴承；108-车轮；109-中央处理器；110、111、114-固定螺钉；112-超声波安装支架；113-废料导管接口；

201-基座；202-第一机械臂杆；203-第二机械臂杆；204-第三机械臂杆；205-固定平台；206-第一液压挺杆；207-第一液压缸；208-第二液压挺杆；209-第二液压缸；210-第三液压挺杆；211-第三液压缸；212-第四液压挺杆；213-第四液压缸；214-第五液压挺杆；215-第五液压缸；216-第一铰接部件；217-第二铰接部件；218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、228、229、230、231、232-连接螺栓；233-双固定螺栓；234-第二伺服电机；235-液压电磁阀控制器；

301-旋转平台；302-喷砂平台；303-喷砂喷枪导管；304-锥状保护罩；305-喷漆平台；306-喷漆喷枪导管；307-第三伺服电机；308-齿轮；309-齿条；310-舵机；

401-红外测距仪；402-红外测距仪安装支架；501-视觉反馈仪；502-保护盖；503-视觉反馈仪安装支架；601-回收平台；602-回收导管；603-吸力单元。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1-图15所示，本实施例提供了一种用于船体外表面施工的机器人，用于对一船体外表面进行除锈及涂装，包括：

移动小车模块100，用于沿着设定路线移动，所述移动小车模块100上设置有喷砂物料供应单元103、喷漆物料供应单元102及废料收集单元105；

多关节机械臂升降模块200，设置于所述移动小车模块100上且具有多个自由度；

喷头模块300，设置于所述多关节机械臂升降模块200的执行端，包括与所述喷砂物料供应单元103连接的喷砂单元及与所述喷漆物料供应单元102连接的喷漆单元，并分别完成喷砂作用及喷漆作业；

距离检测模块400，设置于所述多关节机械臂升降模块200的执行端，并用于检测所述喷漆单元与所述船体外表面的距离，并根据检测结果调整所述喷漆单元相对所述船体外表面的位置；

砂屑收集模块600，套设于所述多关节机械臂升降模块200的执行端外并与所述废料收集单元105连通，用于吸取施工过程中的砂屑并将所述砂屑收集在所述废料收集单元105中；

图像检测模块500，设置于所述多关节机械臂升降模块200的执行端，用于实时检测所述船体外表面的施工情况。

具体的，如图5-图7所示，所述移动小车模块100包括车架101、第一伺服电机104及推力滚子轴承107，车架101下方安装有车轮108。所述推力滚子轴承107、喷砂物料供应单元103、喷漆物料供应单元102及废料收集单元105均设置于所述车架101上，并且，所述喷砂物料供应单元103及所述喷漆物料供应单元102通过固定螺钉111固定在所述车架101的一端，所述废料收集单元105可拆卸设置于所述车架101的另一端，所述推力滚子轴承107设置于所述车架101的中心。所述第一伺服电机104通过固定螺钉110固定在所述车架101内，所述多关节机械臂升降模块200设置于所述推力滚子轴承107上，且所述第一伺服电机104的输出端穿过所述推力滚子轴承107后与所述多关节机械臂升降模块200连接，所述第一伺服电机104开启时带动所述多关节机械臂升降模块200旋转，以为所述多关节机械臂升降模块200的旋转提供动力。本实施例中，所述第一伺服电机104为立式电机，采用立式伺服电机可大大减少卧式电机所需要的传动部件，节约成本。

所述移动小车模块100为底部的四轮小车，由其内部一个大电机提供动力，驱动小车向不同方向移动，扩大喷涂面积。所述车架101进行加大设计同时搭载两个物料供应单元及废料收集单元105，在防止侧翻的同时，也增加其便利性，在喷漆或喷砂时可以直接使用这两个物料箱，从而不必再连接相应的导管。

所述第一伺服电机104与所述多关节机械臂升降模块200相连接，其具体连接方式可以为：所述第一伺服电机104的输出轴上方设置十字结构，所述多关节机械臂升降模块200下方设置十字槽，将所述第一伺服电机104的十字结构放置于所述多关节机械臂升降模块200的十字槽中，使得所述第一伺服电机104与所述多关节机械臂升降模块200卡住，不产生相对滑动，通过十字槽使得所述第一伺服电机104可以带动所述多关节机械臂升降模块200做旋转运动。

如图7所示，所述推力滚子轴承107下方设置有四个插销式结构，插销插入所述车架101上的插销孔内，所述推力滚子轴承107上方为一圆台，通过固定螺钉114使得所述推力滚子轴承107上部分与所述多关节机械臂升降模块200底部相固定，所述推力滚子轴承107可以减少所述多关节机械臂升降模块200在旋转时的摩擦力。需说明的是，所述多关节机械臂升降模块200的重量并非全部由所述第一伺服电机104的输出轴承担，其主要重量由所述推力滚子轴承107承担，所以制造所述推力滚子轴承107的材料需能承受较大重量且不易发生损坏。当所述第一伺服电机104开始转动时，通过所述推力滚子轴承107的转动实现所述多关节机械臂升降模块200的整体转动。控制所述第一伺服电机104的转角、转速及转向等参数可将所述多关节机械臂升降模块200快速调整至适合喷涂和除锈打磨位置。

所述移动小车模块100可以为自动化小车，可由操作人员通过编程对所述移动小车模块100的设定路线进行控制。在对船体外表面进行喷涂作业时，设定所述移动小车模块100合理的行走速度、所述第一伺服电机104随所述移动小车模块100行走的转角和转向等参数，使得在所述移动小车模块100绕船体一周的过程中所述多关节机械臂升降模块200的喷头模块300与船体的外表面始终保持在合理的距离，所述移动小车模块100在完成绕船体行进一圈后，船体外表面的喷涂工作也一同完成，实现喷涂作业自动化。

进一步，所述移动小车模块100还包括超声波单元106，所述超声波单元106设置于所述车架101上前方的超声波安装支架112上以检测所述移动小车模块100在所述设定路线上的障碍物。通过设置所述移动小车模块100与障碍物之间的最短安全距离后，在所述移动小车模块100围绕船体工作时，若所述设定路线前方有工作人员，则所述移动小车模块100会停止前进，保护工作人员安全，待工作人员通过后再进行作业。

请参阅图8和图9，所述多关节机械臂升降模块200包括基座201、第一臂、第二臂、第三臂、第一铰接部件216、第二铰接部件217及固定平台205，所述基座201、第一铰接部件216和第二铰接部件217均具有多个铰接点。其中：

所述第一臂包括第一机械臂杆202、第一液压机构及第二液压机构，所述第一机械臂杆202相对的两侧均具有铰接点，所述第一液压机构包括连接的第一液压挺杆206和第一液压缸207，所述第二液压机构包括连接的第二液压挺杆208和第二液压缸209。所述第一机械臂杆202的一端通过所述连接螺栓219与所述基座201上的铰接点连接，可相对转动；另一端通过连接螺栓222与所述第一铰接部件216上的铰接点连接，可相对转动。所述第一液压缸207的端部通过连接螺栓218与所述基座201上的铰接点连接，所述第一液压挺杆206的端部通过连接螺栓220与所述第一机械臂杆202一侧上的铰接点连接，所述第一液压挺杆206和第一液压缸207对所述第一机械臂杆202起支撑作用，驱动关节运动，使得所述第一机械臂杆202与所述第一铰接部件216可相对转动。所述第二液压缸209的端部通过连接螺栓221与第一机械臂杆202另一侧上的铰接点连接，所述第二液压挺杆208的端部通过连接螺栓223与所述第一铰接部件216上的铰接点连接，所述第二液压挺杆208和所述第二液压缸209起支撑与推动作用，驱动关节转动。

所述第二臂包括第二机械臂杆203、第三液压机构及第四液压机构，所述第二机械臂杆203相对的两侧均具有铰接点，所述第三液压机构包括连接的第三液压挺杆210和第三液压缸211，所述第四液压机构包括连接的第四液压挺杆212和第四液压缸213。所述第二机械臂杆203的一端通过所述连接螺栓225与所述第一铰接部件216上的铰接点连接，可相对转动，最大转角约为90°；另一端通过连接螺栓228与所述第二铰接部件217上的铰接点连接，可相对转动。所述第三液压缸211的端部通过连接螺栓224与所述第一铰接部件216上的铰接点连接，所述第三液压挺杆210的端部通过连接螺栓226与所述第二机械臂杆203一侧上的铰接点连接，所述第三液压挺杆210和第三液压缸211用于支撑和驱动所述第二机械臂杆203运动。所述第四液压缸213的端部通过连接螺栓227与所述第二机械臂杆203另一侧上的铰接点连接，所述第四液压挺杆212的端部通过连接螺栓229与所述第二铰接部件217上的铰接点连接，所述第四液压挺杆212和所述第四液压缸213为所述第二铰接部件217提供支撑和驱动关节运动。

所述第三臂包括第三机械臂杆204及第五液压机构，所述第二机械臂杆203的一侧具有铰接点，所述第五液压机构包括连接的第五液压挺杆214和第五液压缸215。所述第三机械臂杆204的一端通过所述连接螺栓231与所述第二铰接部件217上的铰接点连接，另一端与所述固定平台205连接，所述固定平台205作为所述多关节机械臂升降模块200的执行端。所述第五液压缸215的端部通过连接螺栓230与所述第二铰接部件217上的铰接点连接，所述第五液压挺杆214的端部通过连接螺栓232与所述第二机械臂杆203一侧上的铰接点连接，所述第五液压挺杆214和第五液压缸215用于支撑所述第三机械臂杆204和驱动关节运动。

本实施例中，各液压部件均连接电磁液压阀且通过液压油管与液压站连接，各部件协调运作，由此可实现所述多关节机械臂升降模块200的升降与折叠，大大提高所述多关节机械臂升降模块200在喷涂过程中的灵活性和空间利用率。所述第三机械臂杆204与其相连接的固定平台205通过双固定螺栓233固定连接。在所述基座201上设有一液压电磁阀控制器235，用于控制电磁液压阀阀口开合，达到控制所述多关节机械臂升降模块200升降目的，使得所述多关节机械臂升降模块200能够快速移动到达所需喷涂或者打磨除锈的初始位置，为打磨及除锈工作做准备。

采用多关节机械臂的结构，整个所述多关节机械臂升降模块200共有5个活动关节，较以往机械臂而言，其每一个活动关节的伸展度都是独立的，可控的，各关节均由独立的液压部件驱动，机械臂灵活度高，可折叠度大，工作时保证了机械臂的灵活性和精度。机械臂共有5个液压机构，在运行时能够有效解决喷漆面的完整性问题，多关节的设计也可使末端的喷漆单元及喷砂单元能够快速到达指定位置，提高喷涂及打磨除锈效率。独立多关节的设计使得其成为可折叠机械臂，可折叠式的设计也解决了其他大型船体喷涂机械臂占空间区域大的问题，提高空间利用率。并且移动性较强，所作业面积大大加大，喷涂效率大大提高，作业人员无需直接进入工作区域，通过对移动小车模块100的编程即可实现喷涂打磨自动化，代替传统的人工喷涂，节省人力；采用自动化的控制结构，减少了人工喷涂成本以及在喷涂时对工人身体造成的危害，更为安全经济，在不进行作业时，各液压挺杆伸长至最短长度，可以将机械臂折叠，以减少空间的占用。

如图10-图12所示，所述喷砂单元包括旋转平台301、第二伺服电机234、舵机310、喷砂平台302及喷砂喷枪。所述喷砂喷枪设置于所述喷砂平台302上且通过喷砂喷枪导管303与所述喷砂物料供应单元103连接，为所述喷砂喷枪的打磨除锈部分直接提供原料支持，保障除锈工作的正常进行。所述喷砂平台302设置于所述舵机310上，通过所述舵机310控制所述喷砂平台302转动，从而改变所述喷砂喷枪与所述船体外表面的角度；所述旋转平台301设置于所述多关节机械臂升降模块200的执行端上(具体位于固定平台205上)，所述旋转平台301与所述固定平台205可相对转动，由安装在所述固定平台205底部的所述第二伺服电机234控制其转向、转速、转角等。

所述喷漆单元包括齿轮齿条传动结构、第三伺服电机307、喷漆平台305及喷漆喷枪。所述喷漆喷枪设置于所述喷漆平台305上且为可更换式喷枪，在所述喷漆喷枪发生损坏时，操作人员可将所述喷漆喷枪直接卸下更换新的所述喷漆喷枪，无需在待机维修，耽误喷涂工作进行，提高了工作效率。所述喷漆喷枪通过喷漆喷枪导管306与所述喷漆物料供应单元102连接，所述喷漆物料供应单元102为所述喷漆喷枪提供漆料，以进行喷漆作业。

所述喷漆平台305通过所述齿轮齿条传动结构设置于所述喷砂单元上，所述齿轮齿条传动结构包括齿轮轴308及齿条309，齿条309放置于所述喷砂平台302的顶部，所述齿轮轴308设置于所述喷漆平台305下方，所述第三伺服电机307固定在所述喷漆平台305的侧面，所述第三伺服电机307与皮带轮相连接，通过皮带带动所述齿轮轴308上的皮带轮转动，从而带动齿轮轴308转动，齿轮与齿条啮合传动，带动所述喷漆平台305沿所述齿条309前后移动，从而改变所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离。

进一步，所述喷砂单元还包括锥状保护罩304，所述锥状保护罩304通过螺纹套设于所述喷砂喷枪外，防止在进行喷涂作业时喷漆喷枪所喷射出的喷漆阻碍喷砂喷枪的枪口。应理解，所述喷砂物料供应单元103、喷漆物料供应单元102底部可以设置压泵装置，将原料压入对应的喷枪导管内，在进行工作前，需人工将搅拌好的喷涂材料和喷砂放入两个物料箱中，两物料供应单元容量足够大，可允许绕一般船体外表面一周所需喷涂和打磨原料。

如图11及图13所示，所述距离检测模块400可以为红外测距仪401，红外测距仪401通过红外测距仪安装支架402设置于所述喷漆喷枪上并实时检测所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离，在进行船体外表面的曲面喷涂时，随着所述多关节机械臂升降模块200高度的降低或者升高，喷漆喷枪与工作面之间的距离或远或近，红外测距仪401将距离变化信息传递给中央处理器109，中央处理器109作出反应，驱动所述第三伺服电机307转动，调节喷漆喷枪与船体外表面之间的距离，自适应船体外表面形状，保证喷涂质量，达到对船体不同曲面进行喷涂的目的。

如图11及图14所示，所述图像检测模块500包括视觉反馈仪501及保护盖502，所述视觉反馈仪501与所述距离检测模块400等高设置，且通过视觉反馈仪安装支架503安装在喷漆单元上，所述保护盖502设置于所述视觉反馈仪501的镜头外，在进行除锈或者喷涂作业时，所述保护盖502处于关闭状态，以保护视觉反馈仪501的镜头前端不受污，从而保证反馈图质量；在完成打磨除锈或喷涂工作后，视觉反馈仪501会打开保护盖502，将喷涂或打磨效果图反馈至工作人员的显示器上以供操作人员决定下一步操作内容。

如图12及15所示，所述砂屑收集模块600包括砂屑回收平台601及吸力单元603，所述砂屑回收平台601上具有一深凹结构，所述深凹结构的底部通过回收导管602与所述废料收集单元105上的废料导管接口113连接，在进行打磨除锈工作时，喷砂喷枪喷射出砂丸束，冲击船体锈蚀部分，砂丸混合铁屑向后方成抛物线状向下落，落入所述砂屑回收平台601中，所述吸力单元603内部具有电机与风扇相连，一方向外排出空气，为排气口，另一方则成为吸气口将落在所述砂屑回收平台601内的废料吸入通过回收导管602落入所述废料收集单元105中。需说明的是：回收导管602需为大口径，以保证废料不会堵住管道，正常落入所述废料收集单元105中，同时回收导管602安装时应避开所述超声波单元106，以防止回收导管602对超声波单元106产生干扰。所述废料收集单元105为拉取式结构，在围绕船体一圈完成打磨除锈工作后，人工将所述废料收集单元105拉出，处理废料。本发明可对打磨除锈产生的砂屑进行回收处理，用于处理在进行打磨除锈时产生的铁屑与砂丸，改善作业人员工作环境，防止砂丸、铁屑等对环境造成污染，保护环境。

综上，所述用于船体外表面施工的机器人的具体运作方式为：所述喷头模块300借助所述多关节机械臂升降模块200快速运行至所需喷涂及除锈位置，喷砂单元调整喷砂喷枪与船体外表面距离，对锈蚀部位先进行除锈操作，除锈工作完成后，对锈蚀部位继续进行喷砂操作，将锈蚀面打磨至喷漆所需的表面粗糙度，达到所需表面粗糙度后，喷漆平台305借助齿轮齿条传动，向已打磨好的船体外表面进行喷涂作业，所述多关节机械臂升降模块200向下降，所述距离检测模块400检测到喷漆喷枪与船体外表面之间距离发生变化，驱动喷漆平台305运作，将喷漆喷枪与船体外表面之间距离调整至合理范围，保证喷涂质量。此实施方式既完成了船体外表面的打磨除锈工作，也完成了喷漆工作，工作效率高。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于船体外表面施工的机器人，用于对一船体外表面进行除锈及涂装，其特征在于，包括：

移动小车模块，用于沿着设定路线移动，所述移动小车模块上设置有喷砂物料供应单元、喷漆物料供应单元及废料收集单元；

多关节机械臂升降模块，设置于所述移动小车模块上且具有多个自由度；

喷头模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，包括与所述喷砂物料供应单元连接的喷砂单元及与所述喷漆物料供应单元连接的喷漆单元，并分别完成喷砂作用及喷漆作业；

距离检测模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，并用于检测所述喷漆单元与所述船体外表面的距离，并根据检测结果调整所述喷漆单元相对所述船体外表面的位置；

砂屑收集模块，套设于所述多关节机械臂升降模块的执行端外并与所述废料收集单元连通，用于吸取施工过程中的砂屑并将所述砂屑收集在所述废料收集单元中；

图像检测模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，用于实时检测所述船体外表面的施工情况。

2.如权利要求1所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述移动小车模块包括车架、第一伺服电机及推力滚子轴承；

所述推力滚子轴承、喷砂物料供应单元、喷漆物料供应单元及废料收集单元均设置于所述车架上，并且，所述喷砂物料供应单元及所述喷漆物料供应单元设置于所述车架的一端，所述废料收集单元设置于所述车架的另一端，所述推力滚子轴承设置于所述车架的中心；

所述第一伺服电机设置于所述车架内，所述多关节机械臂升降模块设置于所述推力滚子轴承上，且所述第一伺服电机的输出端穿过所述推力滚子轴承后与所述多关节机械臂升降模块连接，所述第一伺服电机开启时带动所述多关节机械臂升降模块旋转。

3.如权利要求2所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述移动小车模块还包括超声波单元，所述超声波单元设置于所述车架上以检测所述移动小车模块在所述设定路线上的障碍物。

4.如权利要求1所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述多关节机械臂升降模块包括基座、第一臂、第二臂、第三臂、第一铰接部件、第二铰接部件及固定平台，所述基座、第一铰接部件和第二铰接部件均具有多个铰接点；

所述第一臂包括第一机械臂杆、第一液压机构及第二液压机构，所述第一机械臂杆相对的两侧均具有铰接点，所述第一液压机构的一端及所述第一机械臂杆的一端均与所述基座上的铰接点铰接，所述第二液压机构的一端及所述第一机械臂杆的另一端均与所述第一铰接部件上的铰接点铰接，所述第一液压机构的另一端及所述第二液压机构的另一端分别与所述第一机械臂杆两侧上的铰接点铰接；

所述第二臂包括第二机械臂杆、第三液压机构及第四液压机构，所述第二机械臂杆相对的两侧均具有铰接点，所述第三液压机构的一端及所述第二机械臂杆的一端均与所述第一铰接部件上的铰接点铰接，所述第四液压机构的一端及所述第二机械臂杆的另一端均与所述第二铰接部件上的铰接点铰接，所述第三液压机构的另一端及所述第四液压机构的另一端分别与所述第二机械臂杆两侧上的铰接点铰接；

所述第三臂包括第三机械臂杆及第五液压机构，所述第二机械臂杆的一侧具有铰接点，所述第五液压机构的一端及所述第三机械臂杆的一端均与所述第二铰接部件上的铰接点铰接，所述第五液压机构的另一端与所述第二机械臂杆上的铰接点铰接，所述第三机械臂杆的另一端与所述固定平台连接，所述固定平台作为所述多关节机械臂升降模块的执行端。

5.如权利要求1所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述喷砂单元包括旋转平台、第二伺服电机、舵机、喷砂平台及喷砂喷枪；

所述喷砂喷枪设置于所述喷砂平台上，且通过导管与所述喷砂物料供应单元连接；

所述喷砂平台设置于所述舵机上，通过所述舵机控制所述喷砂平台转动，从而改变所述喷砂喷枪与所述船体外表面的角度；

所述旋转平台设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端上，所述第二伺服电机驱动所述旋转平台相对所述多关节机械臂升降模块的执行端旋转。

6.如权利要求5所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述喷砂单元还包括锥状保护罩，所述锥状保护罩套设于所述喷砂喷枪外。

7.如权利要求1所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述喷漆单元包括齿轮齿条传动结构、第三伺服电机、喷漆平台及喷漆喷枪；

所述喷漆喷枪设置于所述喷漆平台上，且通过导管与所述喷漆物料供应单元连接；

所述喷漆平台通过所述齿轮齿条传动结构设置于所述喷砂单元上，所述第三伺服电机驱动所述齿轮齿条传动结构传动，以改变所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离。

8.如权利要求7所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述距离检测模块设置于所述喷漆喷枪上并实时检测所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离，通过所述距离检测模块的检测结果控制所述第三伺服电机的开闭以调节所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离。

9.如权利要求1或8所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述图像检测模块包括视觉反馈仪及保护盖，所述视觉反馈仪与所述距离检测模块等高设置，所述保护盖设置于所述视觉反馈仪的镜头外，并能够通过转动以遮盖或露出所述视觉反馈仪的镜头。

10.如权利要求1所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述砂屑收集模块包括砂屑回收平台及吸力单元，所述砂屑回收平台上具有一深凹结构，所述深凹结构的底部通过导管与所述废料收集单元连通，所述吸力单元用于将所述深凹结构内的所述砂屑吸入所述废料收集单元中。

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