CN113753191A - 一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，包括机器人本体，所述机器人本体正面的顶部固定安装有固定板，固定板的底部固定连接有越障组件，本发明涉及智能制造技术领域。该用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，通过越障组件使得爬壁机器人具备越过障碍物的性能，利用高度调节组件控制爬壁机器人腹部的永磁体与壁面的间隙，从而调节磁力，使爬壁机器人可以在不同工况下有不同的吸附力，实现吸附的安全性和高效性，永磁体安装在爬壁机器人腹部，相比于市面上弧形的永磁体，提高了磁力的利用率，增加爬壁机器人移动的灵活性，适用范围广，自动化性能和安全性能较高，可大大减少工人的劳动强度，提高除锈喷漆的效率和质量。

Description

一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，具体为一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人。

背景技术

工业生产中充斥着大量高空作业的场景，如大型船舶的清洗、除锈和喷涂，火电锅炉的检测、探伤和维修等。传统的解决方案是工人利用脚手架、吊篮等完成作业任务，操作危险，效率较低且质量难以保证。针对上述工业生产中的高空作业需求及难点，市面上出现了多种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，通过磁吸附原理，结合固定在机器人本体的除锈和喷漆装置，完成对大型船舶和火电锅炉等的除锈喷漆功能。

利用爬壁机器人对船舶或者火电锅炉进行除锈喷漆，难点在于机器人在作业过程中吸附的稳定性以保证现场作业的安全，并且需要机器人有一定的越障能力以克服船舶或者火电锅炉等凹凸的壁面，现有的爬壁机器人，如中信重工和史河科技研发的爬壁机器人，将永磁体与车轮集成，可以实现稳定吸附，但该方案存在以下缺点：一、没有安装越障的装置以适应不同壁面；二、无法调节磁力大小；三、弧形永磁体与车轮集成，导致部分永磁体的吸附力没有利用上，磁力利用率低，为此，特提出一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，在从动轮安装弹簧以实现浮动越障功能，并且在爬壁机器人腹板安装可调节间隙的永磁体以实现磁力可调，并且永磁体安装在腹部可以提高磁力的利用率；同时搭载用于除锈喷漆的摆杆作业装置，实现爬壁机器人在船舶或者火电锅炉等凹凸的壁面能稳定吸附和越过障碍，并且进行除锈喷漆等功能。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，解决了上述的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，包括机器人本体，所述机器人本体正面的顶部固定安装有固定板，所述固定板的底部固定连接有越障组件，所述越障组件具体包括车轮架、从动轮、伸缩轴承、弹簧和两个辅助永磁体，所述从动轮转动安装在车轮架的内部，两个所述辅助永磁体分别固定安装在车轮架位于从动轮两侧的底部表面，其中伸缩轴承固定安装在车轮架和固定板之间，所述弹簧套设在伸缩轴承外表面上，所述机器人本体左右两侧的底部均贯穿并转动连接有主动轮，所述机器人本体内腔底部的左右两侧均固定连接有与两个主动轮配合使用的动力组件，所述机器人本体内腔的前侧固定安装有支架，所述支架的底部固定连接有高度调节组件，所述高度调节组件的底端贯穿机器人本体并固定连接有第一主要永磁体，所述机器人本体内腔的顶部固定连接有旋转组件，所述旋转组件的输出端贯穿机器人本体并固定连接有摆杆，且摆杆远离旋转组件的一端固定连接有工作盘。

通过采用上述技术方案，通过磁吸附原理和角度可调的摆臂，将浮动越障系统安装在从动轮，让从动轮根据凹凸壁面上下浮动从而越过障碍物，利用高度调节组件控制爬壁机器人腹部的永磁体与壁面的间隙，从而调节磁力，使爬壁机器人可以在不同工况下有不同的吸附力，实现吸附的安全性和高效性，永磁体安装在爬壁机器人腹部，相比于市面上弧形的永磁体，提高了磁力的利用率，在同等磁力要求情况下，减小永磁体的体积与重量，增加爬壁机器人移动的灵活性，适用范围广，自动化性能和安全性能较高，可大大减少工人的劳动强度，提高除锈喷漆的效率和质量。

本发明进一步设置为：所述第一主要永磁体的左右两侧均通过转动块转动连接有第二主要永磁体，所述高度调节组件的伸缩端且位于机器人本体内部的表面套设并滑动连接有套环，所述套环的左右两侧均通过转动块转动连接有套杆，所述套杆远离套环一端的内表面贯穿并滑动连接有顶杆，所述顶杆的一端通过转动块与第二主要永磁体的顶部转动连接，且机器人本体的底部开设有与套杆和顶杆相适配的活动槽口。

通过采用上述技术方案，第二主要永磁体的设置，在套杆、顶杆和套环的配合设置下，可以进行角度变化，从而更好地适配于不同的爬坡面，即在爬坡面具有一定弧度的情况下，可以保证爬壁机器人与爬坡面之间的有效贴合。

本发明进一步设置为：所述高度调节组件包括永磁电机和电动推杆，所述永磁电机和电动推杆均通过螺栓固定安装在支架的底部，所述永磁电机的输出轴贯穿电动推杆并与电动推杆的输入端固定连接。

本发明进一步设置为：所述动力组件包括主动轮伺服电机、行星减速器和减速器固定架，所述主动轮伺服电机通过螺栓固定安装在行星减速器的外表面，且主动轮伺服电机的输出端与行星减速器的输入端连接，所述行星减速器通过减速器固定架固定安装在机器人本体的内部，且行星减速器的输出端与主动轮转轴的一端固定连接。

本发明进一步设置为：所述旋转组件包括摆杆伺服电机、谐波减速器和法兰盘，所述摆杆伺服电机通过螺栓固定安装在谐波减速器的外表面，且摆杆伺服电机的输出端与谐波减速器的输入端连接，所述谐波减速器通过螺栓固定安装在法兰盘的外表面，且法兰盘焊接固定在机器人本体内腔的顶部，所述谐波减速器的输出轴贯穿机器人本体并与摆杆的一端固定连接。

本发明进一步设置为：所述支架的顶部固定安装有抽风机，所述工作盘外表面的一侧固定安装有吸尘头，所述吸尘头的顶部和抽风机的进风口之间通过柔性连接管连通，所述机器人本体内腔底部的前部固定安装有过滤箱，所述抽风机的出风口通过硬质管道与过滤箱的进风口连通。

本发明进一步设置为：所述过滤箱的右侧滑动安装有承接罩，承接罩内腔底部开设有与收集箱、隔离网板和导风吸附板相适配放置槽口，所述承接罩内腔底部的左侧放置有与过滤箱进风口相适配的收集箱，收集箱顶部设置铰接门，且铰接门上开设有进风口，所述承接罩内腔底部的右侧放置有隔离网板，所述承接罩内腔的底部且位于收集箱和隔离网板之间交错放置有导风吸附板。

本发明进一步设置为：所述机器人本体的右侧开设有与过滤箱相适配的检修门，且检修门的表面开设有出风网罩。

通过采用上述技术方案，利用抽风机作为动力，对工作盘处产生的烟尘废气进行抽取，经过过滤吸附后排出，保证工作环境的整洁，进一步地降低工作环境对人员的危害。

（三）有益效果

本发明提供了一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人。具备以下有益效果：

（1）该用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，通过磁吸附原理和角度可调的摆臂，将浮动越障系统安装在从动轮，让从动轮根据凹凸壁面上下浮动从而越过障碍物。

（2）该用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，通过利用高度调节组件控制爬壁机器人腹部的永磁体与壁面的间隙，从而调节磁力，使爬壁机器人可以在不同工况下有不同的吸附力，实现吸附的安全性和高效性。

（3）该用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，通过永磁体安装在爬壁机器人腹部，相比于市面上弧形的永磁体，提高了磁力的利用率，在同等磁力要求情况下，减小永磁体的体积与重量，增加爬壁机器人移动的灵活性。

（4）该用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，适用范围广，自动化性能和安全性能较高，可大大减少工人的劳动强度，提高除锈喷漆的效率和质量。

（5）该用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，通过第二主要永磁体的设置，在套杆、顶杆和套环的配合设置下，可以进行角度变化，从而更好地适配于不同的爬坡面，即在爬坡面具有一定弧度的情况下，可以保证爬壁机器人与爬坡面之间的有效贴合。

（6）该用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，通过利用抽风机作为动力，对工作盘处产生的烟尘废气进行抽取，经过过滤吸附后排出，保证工作环境的整洁，进一步地降低工作环境对人员的危害。

附图说明

图1为本发明的外部结构示意图；

图2为本发明内部结构的右视图；

图3为本发明内部结构的俯视图；

图4为本发明第一主要永磁体、第二主要永磁体、套环、套杆和顶杆结构的连接示意图；

图5为本发明承接罩、收集箱、隔离网板和导风吸附板结构的连接示意图；

图6为本发明承接罩的结构示意图；

图7为本发明收集箱、隔离网板和导风吸附板结构示意图；

图8为本发明收集箱的结构示意图。

图中，1、机器人本体；2、固定板；3、越障组件；4、车轮架；5、从动轮；6、伸缩轴承；7、弹簧；8、辅助永磁体；9、主动轮；10、动力组件；11、支架；12、高度调节组件；13、第一主要永磁体；14、旋转组件；15、摆杆；16、工作盘；17、第二主要永磁体；18、套环；19、套杆；20、顶杆；21、永磁电机；22、电动推杆；23、主动轮伺服电机；24、行星减速器；25、减速器固定架；26、摆杆伺服电机；27、谐波减速器；28、法兰盘；29、抽风机；30、吸尘头；31、过滤箱；32、承接罩；33、收集箱；34、隔离网板；35、导风吸附板；36、检修门；37、出风网罩。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明实施例提供一种技术方案：一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，包括机器人本体1，机器人本体1正面的顶部固定安装有固定板2，固定板2的底部固定连接有越障组件3，越障组件3具体包括车轮架4、从动轮5、伸缩轴承6、弹簧7和两个辅助永磁体8，从动轮5转动安装在车轮架4的内部，两个辅助永磁体8分别固定安装在车轮架4位于从动轮5两侧的底部表面，其中伸缩轴承6固定安装在车轮架4和固定板2之间，弹簧7套设在伸缩轴承6外表面上，需要说明的是，当从动轮5经过船舶或锅炉外壁凹凸不平的壁面时，弹簧7会上下伸缩从而伸缩轴承6也随之伸缩，从而使从动轮5可以上下浮动越过障碍物。

作为优选方案，机器人本体1左右两侧的底部均贯穿并转动连接有主动轮9，机器人本体1内腔底部的左右两侧均固定连接有与两个主动轮9配合使用的动力组件10，具体的，动力组件10包括主动轮伺服电机23、行星减速器24和减速器固定架25，主动轮伺服电机23通过螺栓固定安装在行星减速器24的外表面，且主动轮伺服电机23的输出端与行星减速器24的输入端连接，行星减速器24通过减速器固定架25固定安装在机器人本体1的内部，且行星减速器24的输出端与主动轮9转轴的一端固定连接，需要说明的是，爬壁机器人有左右两个主动轮9，分别用伺服电机驱动，两个伺服电机可以实现正转、反转和差速转动，从而实现爬壁机器人的前进后退和转弯。

机器人本体1内腔的前侧固定安装有支架11，支架11的底部固定连接有高度调节组件12，高度调节组件12的底端贯穿机器人本体1并固定连接有第一主要永磁体13，具体的，高度调节组件12包括永磁电机21和电动推杆22，永磁电机21和电动推杆22均通过螺栓固定安装在支架11的底部，永磁电机21的输出轴贯穿电动推杆22并与电动推杆22的输入端固定连接，需要说明的是，永磁电机21是24V直流永磁电机，该电机减速器集成在电动推杆22内部，当永磁电机21正转或者反转，可以实现电动推杆22的伸长和缩短，从而使第一主要永磁体13上下运动，改变了第一主要永磁体13与工作壁面的间隙，最终实现了磁力调节，当爬壁机器人在壁面移动时，适当增加第一主要永磁体13与工作壁面的间隙，减小磁吸附力，这降低了爬壁机器人运动阻力，使运动更加灵活快速；但爬壁机器人在除锈或者喷漆作业时，此时需要减少主要永磁体与工作壁面的间隙，增大磁吸附力，以保证爬壁机器人除锈或者喷漆作业过程中磁吸附的可靠性和安全性。

机器人本体1内腔的顶部固定连接有旋转组件14，旋转组件14的输出端贯穿机器人本体1并固定连接有摆杆15，摆杆15远离旋转组件14的一端固定连接有工作盘16，具体的，旋转组件14包括摆杆伺服电机26、谐波减速器27和法兰盘28，摆杆伺服电机26通过螺栓固定安装在谐波减速器27的外表面，且摆杆伺服电机26的输出端与谐波减速器27的输入端连接，谐波减速器27通过螺栓固定安装在法兰盘28的外表面，且法兰盘28焊接固定在机器人本体1内腔的顶部，谐波减速器27的输出轴贯穿机器人本体1并与摆杆15的一端固定连接，需要说明的是，摆杆15根据摆杆伺服电机26的驱动而左右摆动，工作盘16连接在摆杆15的末端，实现除锈或者喷漆作业，摆杆15安装在爬壁机器人主动轮9的另一侧，并且摆动幅度限制在±90度，以防止除锈或者喷漆作业过程中反作用力太大，使爬壁机器人发生侧翻或者倾覆。

作为优选方案，第一主要永磁体13的左右两侧均通过转动块转动连接有第二主要永磁体17，高度调节组件12的伸缩端且位于机器人本体1内部的表面套设并滑动连接有套环18，套环18的左右两侧均通过转动块转动连接有套杆19，套杆19远离套环18一端的内表面贯穿并滑动连接有顶杆20，顶杆20的一端通过转动块与第二主要永磁体17的顶部转动连接，且机器人本体1的底部开设有与套杆19和顶杆20相适配的活动槽口。

作为优选方案，支架11的顶部固定安装有抽风机29，工作盘16外表面的一侧固定安装有吸尘头30，吸尘头30的顶部和抽风机29的进风口之间通过柔性连接管连通，机器人本体1内腔底部的前部固定安装有过滤箱31，抽风机29的出风口通过硬质管道与过滤箱31的进风口连通，如附图5、6、7、8所示，过滤箱31的右侧滑动安装有承接罩32，承接罩32内腔底部的左侧放置有与过滤箱31进风口相适配的收集箱33，承接罩32内腔底部的右侧放置有隔离网板34，承接罩32内腔的底部且位于收集箱33和隔离网板34之间交错放置有导风吸附板35，导风吸附板35采用活性炭材料制作而成，机器人本体1的右侧开设有与过滤箱31相适配的检修门36，且检修门36的表面开设有出风网罩37。

使用时，永磁电机21正转或者反转，实现电动推杆22的伸长和缩短，从而使第一主要永磁体13上下运动，改变了第一主要永磁体13与工作壁面的间隙，最终实现了磁力调节，当爬壁机器人在壁面移动时，适当增加第一主要永磁体13与工作壁面的间隙，减小磁吸附力，这降低了爬壁机器人运动阻力，使运动更加灵活快速；但爬壁机器人在除锈或者喷漆作业时，此时需要减少主要永磁体与工作壁面的间隙，增大磁吸附力，过程中，当从动轮5经过船舶或锅炉外壁凹凸不平的壁面时，弹簧7会上下伸缩从而伸缩轴承6也随之伸缩，从而使从动轮5可以上下浮动越过障碍物，移动过程中，摆杆伺服电机26驱动摆杆15使得工作盘16左右摆动，进行除锈或者喷漆作业，摆动过程中，吸尘头30随着工作盘16左右摆动，抽风机29启动，将烟尘废气从吸尘头30处经过柔性连接管和硬质管道导入到过滤箱31中，直接落至收集箱33中，经过初步过滤后，沿着导风吸附板35依次流过隔离网板34和出风网罩37，进行二次过滤，过程中，导风吸附板35吸附废气中异味，保证排出空气的清洁。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，包括机器人本体（1），其特征在于：所述机器人本体（1）正面的顶部固定安装有固定板（2），所述固定板（2）的底部固定连接有越障组件（3），所述越障组件（3）具体包括车轮架（4）、从动轮（5）、伸缩轴承（6）、弹簧（7）和两个辅助永磁体（8），所述从动轮（5）转动安装在车轮架（4）的内部，两个所述辅助永磁体（8）分别固定安装在车轮架（4）位于从动轮（5）两侧的底部表面，其中伸缩轴承（6）固定安装在车轮架（4）和固定板（2）之间，所述弹簧（7）套设在伸缩轴承（6）外表面上，所述机器人本体（1）左右两侧的底部均贯穿并转动连接有主动轮（9），所述机器人本体（1）内腔底部的左右两侧均固定连接有与两个主动轮（9）配合使用的动力组件（10），所述机器人本体（1）内腔的前侧固定安装有支架（11），所述支架（11）的底部固定连接有高度调节组件（12），所述高度调节组件（12）的底端贯穿机器人本体（1）并固定连接有第一主要永磁体（13），所述机器人本体（1）内腔的顶部固定连接有旋转组件（14），所述旋转组件（14）的输出端贯穿机器人本体（1）并固定连接有摆杆（15），且摆杆（15）远离旋转组件（14）的一端固定连接有工作盘（16）。

2.根据权利要求1所述的一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，其特征在于：所述第一主要永磁体（13）的左右两侧均通过转动块转动连接有第二主要永磁体（17），所述高度调节组件（12）的伸缩端且位于机器人本体（1）内部的表面套设并滑动连接有套环（18），所述套环（18）的左右两侧均通过转动块转动连接有套杆（19），所述套杆（19）远离套环（18）一端的内表面贯穿并滑动连接有顶杆（20），所述顶杆（20）的一端通过转动块与第二主要永磁体（17）的顶部转动连接，且机器人本体（1）的底部开设有与套杆（19）和顶杆（20）相适配的活动槽口。

3.根据权利要求1所述的一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，其特征在于：所述高度调节组件（12）包括永磁电机（21）和电动推杆（22），所述永磁电机（21）和电动推杆（22）均通过螺栓固定安装在支架（11）的底部，所述永磁电机（21）的输出轴贯穿电动推杆（22）并与电动推杆（22）的输入端固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，其特征在于：所述动力组件（10）包括主动轮伺服电机（23）、行星减速器（24）和减速器固定架（25），所述主动轮伺服电机（23）通过螺栓固定安装在行星减速器（24）的外表面，且主动轮伺服电机（23）的输出端与行星减速器（24）的输入端连接，所述行星减速器（24）通过减速器固定架（25）固定安装在机器人本体（1）的内部，且行星减速器（24）的输出端与主动轮（9）转轴的一端固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，其特征在于：所述旋转组件（14）包括摆杆伺服电机（26）、谐波减速器（27）和法兰盘（28），所述摆杆伺服电机（26）通过螺栓固定安装在谐波减速器（27）的外表面，且摆杆伺服电机（26）的输出端与谐波减速器（27）的输入端连接，所述谐波减速器（27）通过螺栓固定安装在法兰盘（28）的外表面，且法兰盘（28）焊接固定在机器人本体（1）内腔的顶部，所述谐波减速器（27）的输出轴贯穿机器人本体（1）并与摆杆（15）的一端固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，其特征在于：所述支架（11）的顶部固定安装有抽风机（29），所述工作盘（16）外表面的一侧固定安装有吸尘头（30），所述吸尘头（30）的顶部和抽风机（29）的进风口之间通过柔性连接管连通，所述机器人本体（1）内腔底部的前部固定安装有过滤箱（31），所述抽风机（29）的出风口通过硬质管道与过滤箱（31）的进风口连通。

7.根据权利要求6所述的一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，其特征在于：所述过滤箱（31）的右侧滑动安装有承接罩（32），所述承接罩（32）内腔底部的左侧放置有与过滤箱（31）进风口相适配的收集箱（33），所述承接罩（32）内腔底部的右侧放置有隔离网板（34），所述承接罩（32）内腔的底部且位于收集箱（33）和隔离网板（34）之间交错放置有导风吸附板（35）。

8.根据权利要求6所述的一种用于船舶除锈喷漆的爬壁机器人，其特征在于：所述机器人本体（1）的右侧开设有与过滤箱（31）相适配的检修门（36），且检修门（36）的表面开设有出风网罩（37）。

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