CN112478078A - 一种新型船舶除锈机器人 - Google Patents

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王喜亮
蔺荣基
安炳艳
柴婷
张晖旺
李懋才
段红燕
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    • B63B59/06—Cleaning devices for hulls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种新型船舶除锈机器人，包括机器主体框架、除锈及喷漆装置、行进装置、减速齿轮箱装置、拟曲面爬壁装置以及除锈模块更换装置；其中永磁式电磁吸附履带：采用了以橡胶材质的履带，在履带表面镶嵌有一个方形孔型电磁铁，并且采用铆钉进行固定，一节履带可镶嵌50个电磁铁，单个电磁铁可负载50kg的重物。多除锈模块包括机械除锈、高压水枪除锈、激光除锈。采用三种除锈模块，极大的解决了除锈的区域性，并且不同的除锈场合只需要通过一个更换装置即可对除锈模块进行更换。拟曲面爬壁装置通过一个铰链可以实时改变履带与壁面的贴合角度，能够适应多种曲面壁面。

Description

一种新型船舶除锈机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种新型船舶除锈机器人。
背景技术
伴随着国家经济进入转型期，现有的人工除锈作业受到低效率、高费用、高风险的影响，其作业形式渐渐无法满足经济、洁净、高效的现实需求。此外，与人工作业相配套的设施工具，也出现自动化程度低、工艺调试难度大、功能实用性不高等问题。所以，如何设计一种高质量船舶除锈设备，成为我们当前要解决的问题。除锈机器人的研发，有利于实现船舶除锈行业的低污染低能耗高效率发展；有利于推动国家智能化自动化造船业的高质量发展，同时也促进了我国经济的高速发展；有利于保障清洁工作人员的人身安全问题；有利于保护海洋环境，维持生态环境的平衡，为生态环境做出贡献，具有很高的现实意义和研究价值。
目前船舶除锈国内大约有五个发明专利，其中专利号为CN207931951U虽然提出了一种履带式行进装置，但它们的设计是将永磁铁安装在支架上，履带只是提供行进动力装置，但可能存在吸附力不足的缺点，而且履带很有可能会在光滑的船体表面打滑，另外专利号为CN110901786A提出了使用永磁铁组的概念，但使用永磁铁由于自身重量的限制，该款机器人总体来讲较为笨重，不太适合在船舶表面进行工作。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种新型船舶除锈机器人。
本发明的具体技术方案如下：
一种新型船舶除锈机器人，包括机器主体框架、除锈及喷漆装置、行进装置、减速齿轮箱装置、拟曲面爬壁装置以及除锈模块更换装置；
其中永磁式电磁吸附履带：采用了以橡胶材质的履带，在履带表面镶嵌有一个方形孔型电磁铁，并且采用铆钉进行固定，一节履带可镶嵌50个电磁铁，单个电磁铁可负载50kg的重物。多除锈模块包括机械除锈、高压水枪除锈、激光除锈。采用三种除锈模块，极大的解决了除锈的区域性，并且不同的除锈场合只需要通过一个更换装置即可对除锈模块进行更换。拟曲面爬壁装置通过一个铰链可以实时改变履带与壁面的贴合角度，能够适应多种曲面壁面。
具体的，所述除锈或喷漆装置包括机械臂和安装在所述机器主体框架底部的钢丝滚刷，所述机械臂由舵机通过锥齿轮和皮带轮带动下工作，在所述机械臂末端设置一除锈盘和/或喷漆盘；
所述行进装置包括履带、电磁铁、驱动轮和导向轮，每一节履带的两侧各设置一个所述电磁铁，所述驱动轮和所述导向轮分别安装在所述履带的内侧两端，所述驱动轮连接一减速齿轮箱的输出端，
所述拟曲面爬壁装置与两侧的履带相连接，所述拟曲面爬壁装置是一个铰链机构，用于实时进行一定角度的旋转，进而实现履带式电磁吸附装置与曲面的爬壁拟合；
所述除锈模块更换装置通过四个螺钉固定在机器主体框架上，所述除锈模块更换装置包括装置本体，在装置本体内设置一个滑轨，在装置本体上方设置钉死螺栓，用于将除锈或喷漆装置进行卡死。
作为优选的技术方案，所述机器主体框架主要由高强度碳纤维板制造而成。
作为优选的技术方案，所述机器主体框架长宽高分别为545mm*450mm*216mm。
作为优选的技术方案，所述除锈及喷漆装置还包括高压水枪除锈装置，所述高压水枪除锈装置主要是由若干根高压水枪并排组成。
作为优选的技术方案，所述高压水枪除锈装置主要是由7根高压水枪并排组成。
作为优选的技术方案，所述机械臂为四自由度机械臂。
作为优选的技术方案，减速齿轮箱主要是由三个外径不一的直齿轮和锥齿轮组成。
作为优选的技术方案，所述除锈模块更换装置通过四个螺钉固定在机器主体框架上
作为优选的技术方案，所述钉死螺栓设置为4个。
有益效果在于：
本发明采用履带式电磁吸附装置，因为电磁铁重量较轻，能够极大的减轻整体的重量，而且还可以提供大于自身重量几十倍的吸附力，多除锈模块更是极大的提高了本发明的使用场景，拟曲面爬壁装置解决了曲面除锈的障碍提高了机器的灵活性，是一款使用简单且高效的船舶除锈机器人。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明实施例中的新型船舶除锈机器人的整体结构图；
图2是本发明实施例中的新型船舶除锈机器人的主视图；
图3是本发明实施例中的新型船舶除锈机器人的除锈及喷漆装置结构图；
图4是本发明实施例中的新型船舶除锈机器人的除锈盘的立体图；
图5是本发明实施例中的新型船舶除锈机器人的高压水枪除锈装置结构图；
图6是本发明实施例中的新型船舶除锈机器人的行进装置的结构图；
图7是本发明实施例中的新型船舶除锈机器人的减速齿轮箱结构图；
图8是本发明实施例中的新型船舶除锈机器人的拟曲面爬壁装置示意图；
图9是本发明实施例中的新型船舶除锈机器人的除锈模块更换装置示意图。
具体实施方式
下面将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的一部分实施例，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。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
现在结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
请参阅图1与图2，本发明是一种适用于船舶等铁制设备的除锈喷漆机器人，包括机器主体框架1、除锈及喷漆装置2、行进装置3、减速齿轮箱装置4、拟曲面爬壁装置12以及除锈模块更换装置。
机器主体框架1主要由高强度的碳纤维板构成，进行合理的尺寸设计及定位，将各大装置进行组装，本发明实施例，整体尺寸为545mm*450mm*216mm。
请继续参考图3和图4所示，除锈及喷漆装置2中的除锈装置是主要由四自由度机械臂5和底部的钢丝滚刷相互配合除锈，机械臂为360°旋转的仿生活动关节，机械臂活动关节通过舵机带动锥齿轮7和皮带轮8进而进行工作，在机械臂末端提供一个除锈盘6，通过四自由度机械臂5的往复周摆运动和除锈盘6的自转进行除锈，还有除锈机器底部配有钢丝滚刷进行辅助除锈，进一步保证了除锈效果，喷漆装置只需将除锈盘更换为喷漆喷头即可进行喷漆工作。
请参考图5所示，除锈及喷漆装置2还包括高压水枪除锈装置7。高压水枪除锈装置7主要是由七根高压水枪701并排组成，通过调节水压的大小，进而完成除锈工作，采用线性面积化除锈，能够最大限度的提高除锈和喷漆效率。
请参考图6所示，行进装置3主要为履带式电磁吸附行进装置，履带式电磁吸附装置主要是由定制履带，25*15*5的电磁铁9、驱动轮10和导向轮11构成，单节履带的两侧各安装一块25mm*15mm*5mm的吸盘式电磁铁9，在移动过程中，通过实时进行通断电来进行控制吸附力，在履带移动的过程中始终保持履带与壁面相互接触的磁铁保持通电状态进而提供吸附力，一整条履带大计共有50个磁铁，共计100多个电磁铁提供吸力，单个电磁铁可以承重50kg的重物。
请参考图7所示，减速齿轮箱主要是由三个外径不一的直齿轮14、15、16和锥齿轮构成，用来降低转速和增大转矩，能够保证除锈机器人平稳安全的行进。
请参考图8所示，拟曲面爬壁装置12。该装置是通过一个铰链机构，进而解决轮船以及平常铁制品不一定是平面的问题，当在曲面上行进时，该装置可以实时进行一定角度的旋转，进而实现履带式电磁吸附装置与曲面的爬壁拟合，极大的扩大了该款机器人的作业环境。
请参考图9所示，除锈模块更换装置。该装置主要是通过四个螺钉17固定在机器人上板面，里面为一个滑轨18，三种除锈模块可以通过这个滑轨进行更换，在装置上方有四个钉死螺栓19，可以将除锈装置进行卡死，以便在工作时能够保证不会掉落。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种新型船舶除锈机器人，其特征在于：包括机器主体框架、除锈及喷漆装置、行进装置、减速齿轮箱装置、拟曲面爬壁装置以及除锈模块更换装置；
所述除锈或喷漆装置包括机械臂和安装在所述机器主体框架底部的钢丝滚刷，所述机械臂由舵机通过锥齿轮和皮带轮带动下工作，在所述机械臂末端设置一除锈盘和/或喷漆盘；
所述行进装置包括履带、电磁铁、驱动轮和导向轮，每一节履带的两侧各设置一个所述电磁铁，所述驱动轮和所述导向轮分别安装在所述履带的内侧两端，所述驱动轮连接一减速齿轮箱的输出端，
所述拟曲面爬壁装置与两侧的履带相连接，所述拟曲面爬壁装置是一个铰链机构，用于实时进行一定角度的旋转，进而实现履带式电磁吸附装置与曲面的爬壁拟合；
所述除锈模块更换装置通过四个螺钉固定在机器主体框架上，所述除锈模块更换装置包括装置本体，在装置本体内设置一个滑轨，在装置本体上方设置钉死螺栓，用于将除锈或喷漆装置进行卡死。
2.根据权利要求1所述的一种新型船舶除锈机器人，其特征在于：所述机器主体框架主要由高强度碳纤维板制造而成。
3.根据权利要求1所述的一种新型船舶除锈机器人，其特征在于：所述机器主体框架长宽高分别为545mm*450mm*216mm。
4.根据权利要求1所述的一种新型船舶除锈机器人，其特征在于，所述除锈及喷漆装置还包括高压水枪除锈装置，所述高压水枪除锈装置主要是由若干根高压水枪并排组成。
5.根据权利要求4所述的一种新型船舶除锈机器人，其特征在于：所述高压水枪除锈装置主要是由7根高压水枪并排组成。
6.根据权利要求1所述的一种新型船舶除锈机器人，其特征在于：所述机械臂为四自由度机械臂。
7.根据权利要求1所述的一种新型船舶除锈机器人，其特征在于：减速齿轮箱主要是由三个外径不一的直齿轮和锥齿轮组成。
8.据权利要求1所述的一种新型船舶除锈机器人，其特征在于：所述除锈模块更换装置通过四个螺钉固定在机器主体框架上。
9.据权利要求1所述的一种新型船舶除锈机器人，其特征在于：所述钉死螺栓设置为4个。
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