CN114700206A - 一种磁吸附爬壁喷涂机器人及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁吸附爬壁喷涂机器人，涉及爬壁机器人技术领域，包括上部支架和下部支架，所述上部支架与下部支架之间连接有气动升降机构，所述上部支架和下部支架背面分别连接有上吸附组件和下吸附组件，所述上部支架和下部支架正面分别固定安装有上安装架和下安装架。本发明通过气动升降机构、存储箱、喷涂箱、导通管、活动杆、活塞柱和喷涂组件之间的相互配合，气动升降机构工作带动该机器人攀爬，在存储箱通过活动杆拉动活塞柱上移时，喷涂液进入喷涂箱内，在喷涂箱上移时，喷涂组件进行喷涂作业，在机器人攀爬过程中实现间歇的喷涂作业，既可提高作业效率，也可减少喷涂液的浪费，整体结构简单，设计灵活，实用性强。

Description

一种磁吸附爬壁喷涂机器人及其使用方法

技术领域

本发明涉及爬壁机器人技术领域，尤其涉及一种磁吸附爬壁喷涂机器人及其使用方法。

背景技术

机器人是现代较为常见的一种具有自动执行工作能力的自动化机器装置，随着现代科技的发展，机器人的种类、样式日益繁多，其中，在针对一些表面大多为仰视的平面和大面积的侧面的结构，如管道内部、船舶表面以及大型钢构桥梁等结构，其在日常维护过程中，常需要完成防护漆等喷涂作业。

目前最常采用的还是传统的吊篮系人的方式完成喷涂作业，在喷涂过程中，存在一定的安全隐患，检修时需要采用吊篮等大型机器，对作业位置要求多，检修成本的，而现有的一些具有喷涂功能的爬壁机器人，其结构繁琐，生产制造成本大，且在使用时，喷涂作业的进行与机器人的爬行多为独立控制，即需要在机器人稳定后，才能开始喷涂作业，或随着机器人的爬行，持续进行喷涂作业，前者会导致喷涂效率降低，后者则会造成大量喷涂液的浪费，无法满足现代使用需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的攀爬机器人结构繁琐复杂，制造成本大，且在喷涂时，会导致喷涂效率降低或造成大量喷涂液浪费的问题，而提出的一种磁吸附爬壁喷涂机器人及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种磁吸附爬壁喷涂机器人，包括上部支架和下部支架，上部支架与下部支架之间连接有气动升降机构，上部支架和下部支架背面分别连接有上吸附组件和下吸附组件，上部支架和下部支架正面分别固定安装有上安装架和下安装架，上安装架和下安装架正面分别固定连接有存储箱和喷涂箱，存储箱侧壁连接有喷涂组件，存储箱和喷涂箱之间连接有导通管，导通管上连接有控制阀，存储箱底部固定连接有活动杆，活动杆底部贯穿喷涂箱并连接有活塞柱，活塞柱滑动连接在喷涂箱内壁且其上设有导气组件；存储箱顶部连接有加料泵，加料泵出液口通过出液管与存储箱连接，加料泵进液口连接有长补液管。

作为上述技术方案的进一步描述：

气动升降机构包括分别固定连接在上部支架和下部支架侧壁的两个安装板，两个所述安装板之间固定连接有两个升降气缸。

作为上述技术方案的进一步描述：

上部支架和下部支架均呈“工”字型设置且两侧竖直端均呈矩形管状，所述上部支架底部滑动连接有两根导向杆，导向杆底部滑动连接在下部支架内侧壁上。

作为上述技术方案的进一步描述：

上吸附组件和下吸附组件分别包含两个上电磁吸盘和两个下电磁吸盘，两个所述上电磁吸盘通过两个上安装气缸连接有两个上安装套，两个所述下电磁吸盘通过两个下安装气缸连接有两个下安装套，所述上安装套与下安装套分别固定套接在上部支架和下部支架上，两个所述上安装套和两个所述下安装套之间均固定连接有同步连接杆。

作为上述技术方案的进一步描述：

喷涂组件包括与喷涂箱连接的导出管，导出管远离喷涂箱一端连接有横管，横管背面可拆卸连接有多根分管，分管背面均固定连接有多个喷头。

作为上述技术方案的进一步描述：

导气组件包括贯穿喷涂箱并与喷涂箱固定连接的导气管，活塞柱滑动套设在导气管上，导气管上连接有单向阀。

作为上述技术方案的进一步描述：

上安装架侧壁通过支撑杆连接有伺服电机，伺服电机输出端固定连接有收卷架，长补液管包括与加料泵进液口连接有硬质导管和与硬质导管连接的长软导管，长软导管顶端缠绕连接在收卷架外表面。

一种磁吸附爬壁喷涂机器人的使用方法，包括以下步骤：

S1、首先将该机器人移动至需要攀爬处，将长软导管远离硬质导管的一端***涂料内，启动加料泵，涂料经长补液管和出液管进入存储箱内存储，存储箱进料结束后，关闭加料泵，启动伺服电机，伺服电机带动收卷架转动，将长软导管部分缠绕收卷至收卷架上；

S2、启动下安装气缸，使得下电磁吸盘与攀爬面接触，而后关闭下安装气缸，下电磁吸盘通电并紧密吸附在攀爬面，启动升降气缸，升降气缸活塞端伸出并通过安装板带动上部支架向上移动；

S3、上部支架移动结束后，关闭升降气缸，启动上安装气缸，上安装气缸带动上电磁吸盘与攀爬面接触，在上电磁吸盘通电后吸附在攀爬面上，而后下电磁吸盘断电，下安装气缸带动下电磁吸盘与攀爬面分离，再启动升降气缸，升降气缸活塞端收缩带动下部支架整体上移，下部支架上移结束后，下安装气缸带动下电磁吸盘与攀爬面接触，下电磁吸盘通电与攀爬面吸合，完成一次攀爬作业；

S4、重复步骤S2-S3，使得上部支架攀爬至待喷涂位置的下方，打开导通管上的控制阀，在升降气缸再次启动并带动上部支架整体上移时，存储箱通过活动杆带动活塞柱向上移动，在活塞柱与导通管错位后，存储箱内涂料经导通管进入喷涂箱内；

S5、在升降气缸启动带动下部支架上移动时，下部支架带动下安装架整体上移，此时喷涂箱上移，活塞柱挤压喷涂箱并隔断导通管，从而使得喷涂箱内喷涂液经导出管、横管、分管和喷头向外喷出，开始喷涂作业；

S6、重复步骤S4-S5，依次在攀爬面上完成喷涂作业，需要往位于高处的存储箱内补充喷涂液时，启动伺服电机，伺服电机输出端带动收卷架反向转动，长软导管底端在重力作用下下移，移动长软导管至其底部***涂液内，启动加料泵，加料泵将喷涂液抽入存储箱内存储；

S7、一次补充喷涂液作业结束后，关闭加料泵，启动伺服电机，伺服电机带动收卷架转动对长软导管再次收卷；

S8、机器人使用结束后，在上电磁吸盘与攀爬面吸合状态下，启动升降气缸，升降气缸活塞端伸出并通过对应的安装板推动下部支架整体下移，而后下安装气缸启动并带动下电磁吸盘与攀爬面接触，下电磁吸盘通电与攀爬面吸合，而后上电磁吸盘断电，上安装气缸带动上电磁吸盘与攀爬面分离，而后升降气缸活塞端收缩带动上部支架下移；

S9、上部支架下移结束后，上安装气缸带动上电磁吸盘与攀爬面接触，上电磁吸盘通电与攀爬面吸合，重复步骤S8，至机器人移动至攀爬面底部，最后，在上电磁吸盘和下电磁吸盘均断电情况下可将机器人取下，完成一轮喷涂作业。

本发明具有如下有益效果：

1、通过气动升降机构、存储箱、喷涂箱、导通管、活动杆、活塞柱和喷涂组件之间的相互配合，气动升降机构工作带动该机器人攀爬，在存储箱通过活动杆拉动活塞柱上移时，喷涂液进入喷涂箱内，在喷涂箱上移时，喷涂组件进行喷涂作业，在机器人攀爬过程中实现间歇的喷涂作业，既可提高作业效率，也可减少喷涂液的浪费，整体结构简单，设计灵活，实用性强。

2、通过上部支架、下部支架、升降气缸、上电磁吸盘、下电磁吸盘、上安装气缸和下安装气缸之间的相互配合，利用升降气缸带动上部支架和下部支架依次移动，而上电磁吸盘和下电磁吸盘配合，保证了该机器人与攀爬面间的稳定，可有效维持该机器人的平衡，使其不易晃动。

3、通过存储箱、加料泵、出液管、长补液管、伺服电机和收卷架之间的相互配合，在存储箱位于高处时，伺服电机带动收卷架反转，可使得长补液管端部下移至底部，加料泵启动后，无需向下调整存储箱位置也可实现喷涂液的补充，给加料提供便利，进一步保证了高效地喷涂作业。

附图说明

图1为本发明提出的一种磁吸附爬壁喷涂机器人的第一视角结构示意图；

图2为本发明提出的一种磁吸附爬壁喷涂机器人的第二视角结构示意图；

图3为本发明提出的一种磁吸附爬壁喷涂机器人的攀爬状态结构示意图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为本发明提出的一种磁吸附爬壁喷涂机器人中上部支架、下部支架和气动升降机构的连接结构示意图；

图6为本发明提出的一种磁吸附爬壁喷涂机器人中存储箱与喷涂箱的结构示意图；

图7为本发明提出的一种磁吸附爬壁喷涂机器人的正视图；

图8为本发明提出的一种磁吸附爬壁喷涂机器人的侧视图。

图例说明：

1、上部支架；2、下部支架；3、上安装架；4、下安装架；5、存储箱；6、喷涂箱；7、导通管；8、活动杆；9、活塞柱；10、加料泵；11、出液管；12、长补液管；121、硬质导管；122、长软导管；13、安装板；14、升降气缸；15、导向杆；16、上电磁吸盘；17、下电磁吸盘；18、上安装气缸；19、上安装套；20、下安装气缸；21、下安装套；22、导出管；23、横管；24、分管；25、喷头；26、导气管；27、单向阀；28、支撑杆；29、伺服电机；30、收卷架；31、同步连接杆。

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。

参照图1-图8，本发明提供的一种磁吸附爬壁喷涂机器人：包括上部支架1和下部支架2，上部支架1与下部支架2之间连接有气动升降机构，气动升降机构包括分别固定连接在上部支架1和下部支架2侧壁的两个安装板13，两个安装板13之间固定连接有两个升降气缸14，上部支架1和下部支架2均呈“工”字型设置且两侧竖直端均呈矩形管状，上部支架1底部滑动连接有两根导向杆15，导向杆15底部滑动连接在下部支架2内侧壁上，其中，两个升降气缸14的安装方向相反，如图5所示，在下电磁吸盘17与攀爬面固定时，上部支架1需要上移，此时活塞端朝上的升降气缸14推动对应的安装板13上移，从而带动上部支架1上移，同时活塞端朝下的升降气缸14活塞端相应伸出，由于此时下部支架2位置固定不会下移，在反作用力推动下同样使得上部支架1上移，从而达到稳定调整机器人上下位置的目的。

上部支架1和下部支架2背面分别连接有上吸附组件和下吸附组件，上吸附组件和下吸附组件分别包含两个上电磁吸盘16和两个下电磁吸盘17，两个上电磁吸盘16通过两个上安装气缸18连接有两个上安装套19，两个下电磁吸盘17通过两个下安装气缸20连接有两个下安装套21，上安装套19与下安装套21分别固定套接在上部支架1和下部支架2上，两个上安装套19和两个下安装套21之间均固定连接有同步连接杆31，利用同步连接杆31可保证两侧的同步性，从而使得上部支架1和下部支架2的移动更稳定。

其中，上部支架1和下部支架2正面分别固定安装有上安装架3和下安装架4，上安装架3和下安装架4正面分别固定连接有存储箱5和喷涂箱6，存储箱5侧壁连接有喷涂组件，喷涂组件包括与喷涂箱6连接的导出管22，导出管22远离喷涂箱6一端连接有横管23，横管23背面可拆卸连接有多根分管24，分管24背面均固定连接有多个喷头25，存储箱5和喷涂箱6之间连接有导通管7，导通管7上连接有控制阀，其中导通管7的中段为软管，使得存储箱5和喷涂箱6移动时不会相互牵扯。

存储箱5底部固定连接有活动杆8，活动杆8底部贯穿喷涂箱6并连接有活塞柱9，活塞柱9滑动连接在喷涂箱6内壁且其上设有导气组件；导气组件包括贯穿喷涂箱6并与喷涂箱6固定连接的导气管26，活塞柱9滑动套设在导气管26上，导气管26上连接有单向阀27，利用单向阀27控制外界气体只能经导气管26进入喷涂箱6内，而喷涂箱6内气体则不会经导气管26向外排出，从而可保证喷涂箱6内压强的稳定。

其中，存储箱5顶部连接有加料泵10，加料泵10出液口通过出液管11与存储箱5连接，加料泵10进液口连接有长补液管12，上安装架3侧壁通过支撑杆28连接有伺服电机29，伺服电机29输出端固定连接有收卷架30，长补液管12包括与加料泵10进液口连接有硬质导管121和与硬质导管121连接的长软导管122，长软导管122顶端缠绕连接在收卷架30外表面，利用收卷架30收卷长软导管122，使得长软导管122更为整齐，避免长软导管122缠绕而影响机器人的爬行。

一种磁吸附爬壁喷涂机器人的使用方法，包括以下步骤：

S1、首先将该机器人移动至需要攀爬处，将长软导管122远离硬质导管121的一端***涂料内，启动加料泵10，涂料经长补液管12和出液管11进入存储箱5内存储，存储箱5进料结束后，关闭加料泵10，启动伺服电机29，伺服电机29带动收卷架30转动，将长软导管122部分缠绕收卷至收卷架30上；

S2、启动下安装气缸20，使得下电磁吸盘17与攀爬面接触，而后关闭下安装气缸20，下电磁吸盘17通电并紧密吸附在攀爬面，启动升降气缸14，升降气缸14活塞端伸出并通过安装板13带动上部支架1向上移动；

S3、上部支架1移动结束后，关闭升降气缸14，启动上安装气缸18，上安装气缸18带动上电磁吸盘16与攀爬面接触，在上电磁吸盘16通电后吸附在攀爬面上，而后下电磁吸盘17断电，下安装气缸20带动下电磁吸盘17与攀爬面分离，再启动升降气缸14，升降气缸14活塞端收缩带动下部支架2整体上移，下部支架2上移结束后，下安装气缸20带动下电磁吸盘17与攀爬面接触，下电磁吸盘17通电与攀爬面吸合，完成一次攀爬作业；

S4、重复步骤S2-S3，使得上部支架1攀爬至待喷涂位置的下方，打开导通管7上的控制阀，在升降气缸14再次启动并带动上部支架1整体上移时，存储箱5通过活动杆8带动活塞柱9向上移动，在活塞柱9与导通管7错位后，存储箱5内涂料经导通管7进入喷涂箱6内；

S5、在升降气缸14启动带动下部支架2上移动时，下部支架2带动下安装架4整体上移，此时喷涂箱6上移，活塞柱9挤压喷涂箱6并隔断导通管7，从而使得喷涂箱6内喷涂液经导出管22、横管23、分管24和喷头25向外喷出，开始喷涂作业；

S6、重复步骤S4-S5，依次在攀爬面上完成喷涂作业，需要往位于高处的存储箱5内补充喷涂液时，启动伺服电机29，伺服电机29输出端带动收卷架30反向转动，长软导管122底端在重力作用下下移，移动长软导管122至其底部***涂液内，启动加料泵10，加料泵10将喷涂液抽入存储箱5内存储；

S7、一次补充喷涂液作业结束后，关闭加料泵10，启动伺服电机29，伺服电机29带动收卷架30转动对长软导管122再次收卷；

S8、机器人使用结束后，在上电磁吸盘16与攀爬面吸合状态下，启动升降气缸14，升降气缸14活塞端伸出并通过对应的安装板13推动下部支架2整体下移，而后下安装气缸20启动并带动下电磁吸盘17与攀爬面接触，下电磁吸盘17通电与攀爬面吸合，而后上电磁吸盘16断电，上安装气缸18带动上电磁吸盘16与攀爬面分离，而后升降气缸14活塞端收缩带动上部支架1下移；

S9、上部支架1下移结束后，上安装气缸18带动上电磁吸盘16与攀爬面接触，上电磁吸盘16通电与攀爬面吸合，重复步骤S8，至机器人移动至攀爬面底部，最后，在上电磁吸盘16和下电磁吸盘17均断电情况下可将机器人取下，完成一轮喷涂作业。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种磁吸附爬壁喷涂机器人，包括上部支架和下部支架，其特征在于：上部支架与下部支架之间连接有气动升降机构，上部支架和下部支架背面分别连接有上吸附组件和下吸附组件，上部支架和下部支架正面分别固定安装有上安装架和下安装架；

上安装架和下安装架正面分别固定连接有存储箱和喷涂箱，存储箱侧壁连接有喷涂组件，存储箱和喷涂箱之间连接有导通管，导通管上连接有控制阀，存储箱底部固定连接有活动杆)，活动杆底部贯穿喷涂箱并连接有活塞柱，活塞柱滑动连接在喷涂箱内壁且其上设有导气组件；

存储箱顶部连接有加料泵，加料泵出液口通过出液管与存储箱连接，所述加料泵进液口连接有长补液管。

2.根据权利要求1所述的一种磁吸附爬壁喷涂机器人，其特征在于：气动升降机构包括分别固定连接在上部支架和下部支架侧壁的两个安装板，两个所述安装板之间固定连接有两个升降气缸。

3.根据权利要求1所述的一种磁吸附爬壁喷涂机器人，其特征在于：上部支架和下部支架均呈“工”字型设置且两侧竖直端均呈矩形管状，上部支架底部滑动连接有两根导向杆，导向杆底部滑动连接在下部支架内侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种磁吸附爬壁喷涂机器人，其特征在于：上吸附组件和下吸附组件分别包含两个上电磁吸盘和两个下电磁吸盘，两个上电磁吸盘通过两个上安装气缸连接有两个上安装套，两个下电磁吸盘通过两个下安装气缸连接有两个下安装套，上安装套与下安装套分别固定套接在上部支架和下部支架上，两个上安装套和两个下安装套之间均固定连接有同步连接杆。

5.根据权利要求1所述的一种磁吸附爬壁喷涂机器人，其特征在于：所述喷涂组件包括与喷涂箱连接的导出管，导出管远离喷涂箱一端连接有横管，横管背面可拆卸连接有多根分管，分管背面均固定连接有多个喷头。

6.根据权利要求1所述的一种磁吸附爬壁喷涂机器人，其特征在于：导气组件包括贯穿喷涂箱并与喷涂箱固定连接的导气管，活塞柱滑动套设在导气管上，导气管上连接有单向阀。

7.根据权利要求1所述的一种磁吸附爬壁喷涂机器人，其特征在于：上安装架侧壁通过支撑杆连接有伺服电机，伺服电机输出端固定连接有收卷架，长补液管包括与加料泵进液口连接有硬质导管和与硬质导管连接的长软导管，长软导管顶端缠绕连接在收卷架外表面。

8.一种磁吸附爬壁喷涂机器人的使用方法，采用如权利要求1-7任一所述的一种磁吸附爬壁喷涂机器人,其特征在于：包括以下步骤：

S1、首先将该机器人移动至需要攀爬处，将长软导管远离硬质导管的一端***涂料内，启动加料泵，涂料经长补液管和出液管进入存储箱内存储，存储箱进料结束后，关闭加料泵，启动伺服电机，伺服电机带动收卷架转动，将长软导管部分缠绕收卷至收卷架上；

S2、启动下安装气缸，使得下电磁吸盘与攀爬面接触，而后关闭下安装气缸，下电磁吸盘通电并紧密吸附在攀爬面，启动升降气缸，升降气缸活塞端伸出并通过安装板带动上部支架向上移动；

S3、上部支架移动结束后，关闭升降气缸，启动上安装气缸，上安装气缸带动上电磁吸盘与攀爬面接触，在上电磁吸盘通电后吸附在攀爬面上，而后下电磁吸盘断电，下安装气缸带动下电磁吸盘与攀爬面分离，再启动升降气缸，升降气缸活塞端收缩带动下部支架整体上移，下部支架上移结束后，下安装气缸带动下电磁吸盘与攀爬面接触，下电磁吸盘通电与攀爬面吸合，完成一次攀爬作业；

S4、重复步骤S2-S3，使得上部支架攀爬至待喷涂位置的下方，打开导通管上的控制阀，在升降气缸再次启动并带动上部支架整体上移时，存储箱通过活动杆带动活塞柱向上移动，在活塞柱与导通管错位后，存储箱内涂料经导通管进入喷涂箱内；

S5、在升降气缸启动带动下部支架上移动时，下部支架带动下安装架整体上移，此时喷涂箱上移，活塞柱挤压喷涂箱并隔断导通管，从而使得喷涂箱内喷涂液经导出管、横管、分管和喷头向外喷出，开始喷涂作业；

S6、重复步骤S4-S5，依次在攀爬面上完成喷涂作业，需要往位于高处的存储箱内补充喷涂液时，启动伺服电机，伺服电机输出端带动收卷架反向转动，长软导管底端在重力作用下下移，移动长软导管至其底部***涂液内，启动加料泵，加料泵将喷涂液抽入存储箱内存储；

S7、一次补充喷涂液作业结束后，关闭加料泵，启动伺服电机，伺服电机带动收卷架转动对长软导管再次收卷；

S8、机器人使用结束后，在上电磁吸盘与攀爬面吸合状态下，启动升降气缸，升降气缸活塞端伸出并通过对应的安装板推动下部支架整体下移，而后下安装气缸启动并带动下电磁吸盘与攀爬面接触，下电磁吸盘通电与攀爬面吸合，而后上电磁吸盘断电，上安装气缸带动上电磁吸盘与攀爬面分离，而后升降气缸活塞端收缩带动上部支架下移；

S9、上部支架下移结束后，上安装气缸带动上电磁吸盘与攀爬面接触，上电磁吸盘通电与攀爬面吸合，重复步骤S8，至机器人移动至攀爬面底部，最后，在上电磁吸盘和下电磁吸盘均断电情况下可将机器人取下，完成一轮喷涂作业。

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