CN208810381U - 一种基于机器人的喷涂装置 - Google Patents

Abstract

一种基于机器人的喷涂装置，机器人本体的四个独立电机驱动机构车轮外侧端分别套有一只环形永久磁铁，还包括蓄电池、充电插座、电源开关、喷漆控制机构、控制电路，喷漆控制机构包括电机减速设备、主动齿轮、导向设备，导向设备包括连接杆、导向板、矩形套管，导向板套在两只矩形套管内，两只矩形套管安装在机器人本体的外壳上右部前后两侧，主动齿轮套在电机减速设备的动力输出轴右侧，电机减速设备安装在机器人本体的外壳上中部，两只连接杆分别安装在油漆喷枪的进漆管下前后两端，油漆喷涂设备安装在机器人本体外壳上左部后侧，蓄电池、充电插座、电源开关、控制电路安装在机器人本体的外壳内并经导线和电机减速设备、电机驱动机构车轮连接。

Description

一种基于机器人的喷涂装置

技术领域

本实用新型涉及工业自动机器人领域，特别是一种基于机器人的喷涂装置。

背景技术

在工业领域喷涂作业中，现有的模式一般是人工进行操作，还没有一种应用于具有大面积平坦表面（比如轮船甲板表面、大型桥梁模具表面等等）的设备、可以进行自动行进喷涂的机器人。举例来说，比如对轮船甲板表面、大型桥梁模具表面等等，需要大面积喷涂油漆的表面进行喷漆时，由于喷涂作业区域大，因此需要人工操作喷头，反复在甲板或其他需要大面积喷涂油漆的设备表面上行进，从而进行喷涂作业；由于是人工作业，不但存在费时费力、作业效率不高的问题，而且喷涂油漆产生的有害气体会对工人健康造成影响。

基于上述，提供一种特别在具有大面积平坦表面（比如轮船甲板表面、大型桥梁模具表面等等）设备上进行喷漆作业时，可以取代人工能自动行进喷涂的机器人显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有技术中，没有一种适用于具有大面积平坦表面（比如轮船甲板表面、大型桥梁模具表面等等）的设备、可以进行自动行进喷涂的机器人，人工进行喷涂作业带来的费时费力、作业效率不高，喷涂油漆产生的有害气体会对工人健康造成影响的弊端，本实用新型提供了具有自动行走能力的机器人本体以及喷漆控制机构、控制电路等部件，在工作中，机器人本体的磁性车轮能有效保证和需喷漆设备表面的附着力，不但可以进行沿需喷漆设备水平方向平坦表面的喷涂作业，还能进行需喷漆设备倾斜方向平坦表面的喷涂作业，由此达到喷漆速度快、作业效率高，并克服了有害气体对工人身体健康造成影响的一种基于机器人的喷涂装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于机器人的喷涂装置，包括具有四个独立电机驱动机构车轮的机器人本体、油漆喷枪、油漆喷涂设备，油漆喷枪具有三个喷头，油漆喷枪的进漆管连接有一根软管，软管另一端套在油漆喷涂设备的出漆管外侧，油漆喷涂设备的压缩空气进气端和压缩机的排气端通过软管连接，其特征在于机器人本体的四个独立电机驱动机构车轮外侧端分别套有一只环形永久磁铁，车轮外侧端和环形永久磁铁之间处于紧密接触状态，车轮运动时，环形永久磁铁处于随动状态，还包括蓄电池、充电插座、电源开关、喷漆控制机构、控制电路，喷漆控制机构包括电机减速设备、主动齿轮、导向设备，导向设备包括连接杆、导向板、矩形套管，导向板套在两只矩形套管内，两只矩形套管纵向分别焊接在机器人本体的外壳上右部前后两侧，导向板上端由前至后具有直齿，主动齿轮套在电机减速设备的动力输出轴右侧，电机减速设备的壳体通过螺杆螺母横向安装在机器人本体的外壳上中部，主动齿轮和直齿啮合，两只连接杆右侧分别焊接在油漆喷枪的进漆管下前后两端，油漆喷涂设备的下端通过螺杆螺母安装在机器人本体的外壳上左部后侧，蓄电池、充电插座、电源开关、控制电路安装在机器人本体的外壳内，充电插座的插孔、电源开关的操作手柄位于机器人本体的外壳左端外侧，控制电路安装在电路板上，蓄电池正极和电源开关一端经导线连接，电源开关另一端和控制电路正极电源输入端、机器人本体四个车轮的电机驱动机构正极电源输入端经导线连接，蓄电池负极和控制电路负极电源输入端、机器人本体四个车轮的电机驱动机构负极电源输入端经导线连接，控制电路的正负两极电源输出端和喷漆控制机构的电机减速设备正负两极电源输入端分别经导线连接，控制电路的负正两极电源输出端和喷漆控制机构的电机减速设备负正两极电源输入端分别经导线连接。

所述喷漆控制机构电机减速设备的导向板套在两只矩形套管内，两只连接杆右侧分别焊接在油漆喷枪的进漆管下前后两端后，两只矩形套管的外侧和两只连接杆内侧之间间隔一定距离，保证导向板在两只矩形套管内的前后运动余量。

所述喷漆控制机构的电机减速设备是直流电机齿轮减速器成品，工作电压直流12V，功率是100W，品牌是正科，其壳体右端内具有多级齿轮减速机构，工作时，多级齿轮减速机构能将直流电机转轴输出的动力降低转速、增加扭矩后从右端的动力输出轴输出。

所述蓄电池是锂蓄电池，规格是12V/40AH。

所述充电插座是同轴电源插座，电源开关是拨动电源开关。

所述控制电路包括单片机模块、继电器，其间通过电路板布线连接，单片机模块的主控芯片型号是STM32F103C8T6，单片机模块具有两个电源输入端、两路电源输出端，单片机模块得电工作后，在其内部主控芯片作用下，第一路电源输出端和第二路电源输出端会间隔一定时间，循环输出正极电源，单片机模块的正极电源输入端和两只继电器的正极控制电源输入端连接，单片机模块的负极电源输入端和两只继电器的负极控制电源输入端、两只继电器的负极电源输入端连接，单片机模块的两个正极电源输出端分别和两只继电器的正极电源输入端连接。

本实用新型有益效果是：本实用新型使用时，由于，油漆喷枪的进漆管连接有一根软管，软管另一端套在油漆喷涂设备的出漆管外侧，油漆喷涂设备的压缩空气进气端和压缩机的排气端通过软管连接，油漆喷涂设备的压缩空气进气端和压缩机的排气端之间的软管长度留有较长余量，所以不会对机器人本体的前进造成影响。打开油漆喷涂设备上端的盖后，往油漆喷涂设备内加入油漆就可进入喷涂作业。当机器人本体工作后，四个独立电机驱动机构车轮带动机器人本体前进，油漆喷涂设备工作后，压缩机输出的压缩空气进入油漆喷涂设备内，具有压力的漆液从油漆喷枪的三个喷头向下雾状喷出，同时机器人本体向前运动，位于机器人本体后端的油漆喷枪的三个喷头就能对需喷漆设备水平方向平坦表面进行喷涂作业。由于，机器人本体车轮外侧的环形永久磁铁能有效保证和需喷漆设备表面的附着力，所以，机器人本体行走不会发生偏向，而且还能进行需喷漆设备（钢铁材质）倾斜方向平坦表面的喷涂作业使用，在喷漆控制机构及控制电路作用下，油漆喷枪的三个喷头会前后摆动，从而喷漆的效果更好。本新型不但可以进行需喷漆设备水平方向平坦表面的喷涂作业，还能进行需喷漆设备倾斜方向平坦表面的喷涂作业，喷漆速度快、作业效率高，并克服了有害气体对工人身体健康造成影响。基于上述，所以本实用新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1中所示，一种基于机器人的喷涂装置，包括具有四个独立电机驱动机构车轮1的机器人本体2、油漆喷枪3、油漆喷涂设备4，油漆喷枪具有三个喷头3-1，油漆喷枪的进漆管连接有一根软管3-2，软管3-2另一端套在油漆喷涂设备4的出漆管外侧，油漆喷涂设备4的压缩空气进气端和压缩机的排气端通过软管4-1连接，机器人本体的四个独立电机驱动机构车轮外侧端分别套有一只环形永久磁铁1-1，车轮外侧端和环形永久磁铁1-1之间处于紧密接触状态，车轮运动时，环形永久磁铁1-1处于随动状态，还包括蓄电池5、充电插座6、电源开关7、喷漆控制机构8、控制电路9，喷漆控制机构8包括电机减速设备8-1、主动齿轮8-2、导向设备8-3，导向设备包括连接杆8-31、导向板8-32、矩形套管8-33，导向板8-32套在两只矩形套管8-33内，两只矩形套管8-33纵向分别焊接在机器人本体1的外壳上右部前后两侧，导向板8-32上端由前至后具有直齿8-4，主动齿轮8-2套在电机减速设备8-1的动力输出轴右侧，电机减速设备8-1的壳体通过螺杆螺母横向安装在机器人本体1的外壳上中部，主动齿轮8-2和直齿8-4啮合，两只连接杆8-31右侧分别焊接在油漆喷枪3的进漆管下前后两端，油漆喷涂设备4的下端通过螺杆螺母安装在机器人本体1的外壳上左部后侧，蓄电池5、充电插座6、电源开关7、控制电路9安装在机器人本体1的外壳内，充电插座6的插孔、电源开关7的操作手柄位于机器人本体1的外壳左端外侧，控制电路9安装在电路板上。

图1中所示，喷漆控制机构电机减速设备的导向板8-32套在两只矩形套管8-33内，两只连接杆8-31右侧分别焊接在油漆喷枪3的管道下前后两端后，两只矩形套管8-33的外侧和两只连接杆8-31内侧之间间隔30cm左右，保证导向板8-32在两只矩形套管8-33内的前后运动余量。喷漆控制机构的电机减速设备8-1是直流电机齿轮减速器成品，工作电压直流12V，功率是100W，品牌是正科，其壳体右端内具有多级齿轮减速机构，工作时，多级齿轮减速机构能将直流电机转轴输出的动力降低转速、增加扭矩后从右端的动力输出轴输出。

图1中所示，由于，油漆喷枪3的进漆管连接有一根软管3-2，软管3-2另一端套在油漆喷涂设备4的出漆管外侧，油漆喷涂设备4的压缩空气进气端和压缩机的排气端通过软管4-1连接，油漆喷涂设备的压缩空气进气端和压缩机的排气端之间的软管4-1长度留有较长余量，所以不会对机器人本体1的前进造成影响。打开油漆喷涂设备4上端的盖后，往油漆喷涂设备4内加入油漆就可进入喷涂作业。喷涂时，把机器人本体2放在需喷漆设备（比如轮船甲板、大型桥梁模板等等）的平坦表面就可进行喷涂作业。打开电源开关7后，机器人本体具有四个独立电机驱动机构的车轮1带动机器人本体前进，油漆喷涂设备4的控制阀打开、并且压缩机工作后， 压缩机输出的压缩空气进入油漆喷涂设备4内，于是，具有压力的漆液从油漆喷枪的三个喷头3-1向下雾状喷出，同时机器人本体1向前运动，位于机器人本体后端的油漆喷枪的三个喷头3-1就能对需喷漆设备水平方向平坦表面进行喷涂作业，由于，机器人本体的环形永久磁铁1-1能有效保证和需喷漆设备（钢铁材质）表面的附着力，所以，机器人本体2行走不会发生偏向，而且还能进行需喷漆设备倾斜方向平坦表面的喷涂作业使用，在控制电路9作用下，控制电路9会每间隔5秒钟输出正负两极电源、负正两极电源进入喷漆控制机构的电机减速设备8-1的电源输入端，电机减速设备8-1得电工作后，其电机转轴会循环先顺时针转动5秒钟、然后逆时针转动5秒钟，于是，电机减速设备8-1多级齿轮减速机构将电机减速设备8-1的直流电机转轴输出的动力降低转速、增加扭矩后从右端的动力输出轴输出，动力输出轴会带动主动齿轮8-2循环以先顺时针转动5秒钟、然后逆时针转动5秒钟的转动方式运转下去，主动齿轮8-2于是带动矩形套管的上端直齿8-4左右运动，进而，导向板8-32在两只矩形套管8-33内前后运动，并经两只连接杆8-31带动油漆喷枪的三个喷头3-1前后摆动，这样，喷涂作业时，喷涂的覆盖面更均匀，喷漆的效果更好。本新型不但可以进行需喷漆设备水平方向平坦表面的喷涂作业，还能进行需喷漆设备倾斜方向平坦表面的喷涂作业，喷漆速度快、作业效率高，并克服了有害气体对工人身体健康造成影响。基于上述，所以本实用新型具有好的应用前景。

图2中所示，M是喷漆控制机构电机减速设备。喷漆控制机构的电机减速设备M是直流电机齿轮减速器成品，工作电压直流12V，功率是100W，品牌是正科。蓄电池G是锂蓄电池，规格是12V/40AH。充电插座CZ是同轴电源插座，电源开关SK是拨动电源开关。控制电路包括单片机模块U1、继电器K1及K2，其间通过电路板布线连接，单片机模块U1的主控芯片型号是STM32F103C8T6，单片机模块U1具有两个电源输入端VCC及GND、两路电源输出端1及2脚（单片机模块U1内部自身具有12V直流电源转5V直流电源模块，5V电源模块为主控芯片供电），单片机模块U1得电工作后，在其内部主控芯片作用下，第一路电源输出端1脚和第二路电源输出端2脚会间隔一定时间，循环输出正极电源，单片机模块U1的正极电源输入端VCC和两只继电器J1、J2的正极控制电源输入端连接，单片机模块U1的负极电源输入端GND和两只继电器J1、J2的负极控制电源输入端、两只继电器J1、J2的负极电源输入端连接，单片机模块U1的两个正极电源输出端1及2脚分别和两只继电器J1、J2的正极电源输入端连接。蓄电池G正极和电源开关SK一端经导线连接，电源开关SK另一端和控制电路单片机模块U1的正极电源输入端VCC、机器人本体四个车轮的电机驱动机构MN经导线连接，蓄电池G负极和控制电路单片机模块U1的负极电源输入端GND、机器人本体四个车轮的电机驱动机构MN的负极电源输入端经导线连接，控制电路的正负两极电源输出端继电器J1的两个常开触点端和喷漆控制机构的电机减速设备M正负两极电源输入端分别经导线连接，控制电路的负正两极电源出端继电器J2的两个常开触点端和喷漆控制机构的电机减速设备M负正两极电源输入端分别经导线连接。

图2中所示，使用中，蓄电池G无电后，可通过外部电源充电器的充电插头插入充电插座CZ为蓄电池G充电。打开电源开关SK后，机器人本体的四个独立电机驱动机构MN带动车轮前进，同时控制电路得电工作。控制电路的单片机模块U1得电工作后，在其内部主控芯片作用下，单片机模块U1第一路电源输出端1脚和第二路电源输出端2脚会每间隔5秒钟循环输出正极电源，单片机模块U1第一路电源输出端1脚输出5秒钟电源时，此刻，继电器J1会得电吸合其两个控制电源输入端分别和两个常开触点端闭合，由于，单片机模块U1的正极电源输入端VCC和继电器J1的正极控制电源输入端连接，单片机模块U1的负极电源输入端GND和继电器J1的负极控制电源输入端连接，继电器J1的两个常开触点端和喷漆控制机构的电机减速设备M正负两极电源输入端分别经导线连接,所以，继电器J1得电吸合其两个控制电源输入端分别和两个常开触点端闭合的5秒钟时间内，电机减速设备M会得电工作，其转轴会顺时针转动5秒钟，并经主动齿轮、导向板上直齿带动导向板向后运动；单片机模块U1第一路电源输出端1脚输出5秒钟电源后，2脚会输出5秒钟电源，此刻，继电器J2会得电吸合其两个控制电源输入端分别和两个常开触点端闭合，由于，单片机模块U1的正极电源输入端VCC和继电器J2的正极控制电源输入端连接，单片机模块U1的负极电源输入端GND和继电器J2的负极控制电源输入端连接，继电器J2的两个常开触点端和喷漆控制机构的电机减速设备M负正两极电源输入端分别经导线连接,所以，继电器J2得电吸合其两个控制电源输入端分别和两个常开触点端闭合的5秒钟时间内，电机减速设备M会得电工作，其转轴会逆时针转动5秒钟，并经主动齿轮、导向板上直齿带动导向板向前运动。经过上述，由于，单片机模块U1的第一路电源输出端1脚和第二路电源输出端2脚会每间隔5秒钟输出电源，所以，在相关电路及电路作用下，两只连接杆会带动油漆喷枪的三个喷头前后摆动，这样，喷涂作业时，喷涂的覆盖面更均匀，喷漆的效果更好。

图2中所示，继电器J1、J2型号是松乐SLA-12VDC-SL，具有两个电源输入端，两个控制电源输入端、两个常闭触点端、两个常开触点端。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种基于机器人的喷涂装置，包括具有四个独立电机驱动机构车轮的机器人本体、油漆喷枪、油漆喷涂设备，油漆喷枪具有三个喷头，油漆喷枪的进漆管连接有一根软管，软管另一端套在油漆喷涂设备的出漆管外侧，油漆喷涂设备的压缩空气进气端和压缩机的排气端通过软管连接，其特征在于机器人本体的四个独立电机驱动机构车轮外侧端分别套有一只环形永久磁铁，还包括蓄电池、充电插座、电源开关、喷漆控制机构、控制电路，喷漆控制机构包括电机减速设备、主动齿轮、导向设备，导向设备包括连接杆、导向板、矩形套管，导向板套在两只矩形套管内，两只矩形套管纵向分别安装在机器人本体的外壳上右部前后两侧，导向板上端由前至后具有直齿，主动齿轮套在电机减速设备的动力输出轴右侧，电机减速设备的壳体安装在机器人本体的外壳上中部，主动齿轮和直齿啮合，两只连接杆右侧分别安装在油漆喷枪的进漆管下前后两端，油漆喷涂设备的下端安装在机器人本体的外壳上左部后侧，蓄电池、充电插座、电源开关、控制电路安装在机器人本体的外壳内，蓄电池正极和电源开关一端经导线连接，电源开关另一端和控制电路正极电源输入端、机器人本体四个车轮的电机驱动机构正极电源输入端经导线连接，蓄电池负极和控制电路负极电源输入端、机器人本体四个车轮的电机驱动机构负极电源输入端经导线连接，控制电路的正负两极电源输出端和喷漆控制机构的电机减速设备正负两极电源输入端分别经导线连接，控制电路的负正两极电源输出端和喷漆控制机构的电机减速设备负正两极电源输入端分别经导线连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器人的喷涂装置，其特征在于两只矩形套管的外侧和两只连接杆内侧之间间隔距离。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器人的喷涂装置，其特征在于喷漆控制机构的电机减速设备是直流电机齿轮减速器。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器人的喷涂装置，其特征在于控制电路包括单片机模块、继电器，其间通过电路板布线连接，单片机模块的主控芯片型号是STM32F103C8T6，单片机模块具有两个电源输入端、两路电源输出端，单片机模块得电工作后，在其内部主控芯片作用下，第一路电源输出端和第二路电源输出端会间隔时间，循环输出正极电源，单片机模块的正极电源输入端和两只继电器的正极控制电源输入端连接，单片机模块的负极电源输入端和两只继电器的负极控制电源输入端、两只继电器的负极电源输入端连接，单片机模块的两个正极电源输出端分别和两只继电器的正极电源输入端连接。