一种船舶外板双机爬壁拖涂全覆盖无碾压轨迹作业方法，属于船舶与海洋工程中的智能装备制造领域。包括步骤：1）选择爬壁拖涂机器人配合台数和初始路线方案；2）船两舷单侧的两台爬壁拖涂机器人上板方法；3）两台爬壁拖涂机器人双机对开作业的广域大面积蛇形轨迹全覆盖无碾压的喷涂方法；4）两台机器人对开进入补涂区域的作业方法；5）两台机器人对开进入补涂区域的作业方法。本发明专利技术很好地解决了大尺度船舶表面接触式爬壁喷涂的涂层全覆盖、已涂无碾压、已涂重叠少、补涂区域小、机器人下船高度低、双机有效配合不干涉的难题，具有安全、可靠和高效等优点，极具工程应用价值。
【技术实现步骤摘要】
一种船舶外板双机爬壁拖涂全覆盖无碾压轨迹作业方法
本专利技术涉及一种船舶外板双机爬壁拖涂全覆盖无碾压轨迹作业方法，属于船舶与海洋工程中的智能装备制造领域。
技术介绍
船舶智能制造是中国制造2025的国家战略布局的重要组成部分，人类不断利用自动化的新技术提升船舶建造的质量和扩大建造产能，使用于船舶建造的机器人技术科研投入不断加大，各种船舶工业机器人技术研究都取得了进展。船舶外板的坞内防污漆涂装是船舶建造环节的重要组成部分，一种船舶外板坞内喷涂机器人，代替了人工手持喷枪近距离点喷涂作业，避免了人体与有毒有害物质的接触，是作业者远离作业点，提高了生产效率，节省了经济效益，提高了喷涂质量。由于船舶外板在坞内需要作业的直底、水线、干舷等部位区域非常大，以大型VLCC为例，统喷面积可达2.4万平米，以前用人工喷涂时，干舷部分需要4台车8个人喷4-6小时，水线和直底部分需要4台车8个人喷8-10个小时。目前，一种船舶外板坞内喷涂机器人属于爬壁作业设备，机器人的自身重量和负载都不能很大，所搭载喷涂设备数量有限，行进速度不能很快，喷涂作业区域有限，因此，作为大型船舶的坞内防污漆涂装效率较低，单台机器人作业效率要进一步提升的难度大。需考虑采用多台机联合作业以提高作业效率。而且，由于采用爬壁接触式作业，机器人行走机构与船舶外板表面接触，需要避免机器人误入已涂区域，以免行走机构破坏已涂漆膜，还要避免机器人喷涂行走“画地为牢”，自己将自己的本体封锁在已涂路线区域内，造成机器人走不出去，或者难以返回直底部分的最低点下船，同时，还要避免机器人喷涂作业出现漏涂盲区。如果是多台机作业，特别是单侧采用双机联合作业，这对机器人的轨迹要求非常高，需要详细计算规划机器人的喷涂轨迹，单机既要避免漏涂还要避免碾压，还要兼顾机器人方便在船直底部上下船舶外板，还要考虑双机相会对接时的避免相助碾压和漏涂。并且当前，人工手持喷枪，开高架车横扫喷涂作业，横扫距离约1m/s，高架车蛇形作业，机器人轨迹要尽量与人工手持喷枪的蛇形作业轨迹相似，才能更好代替人工作业。
技术实现思路
本专利技术提供一种船舶外板双机爬壁拖涂全覆盖无碾压轨迹作业方法，该方法充分考虑了工程实际应用要求及经济性，简单新颖，功能完善，操作方便，效率高，很好地解决了大尺度船舶表面接触式爬壁喷涂的涂层全覆盖、已涂无碾压、已涂重叠少、补涂区域小、机器人下船高度低、双机有效配合不干涉的难题，具有安全、可靠和高效等优点，极具工程应用价值。本专利技术采用的技术方案是：一种船舶外板双机爬壁拖涂全覆盖无碾压轨迹作业方法，所述作业方法包括以下步骤：步骤一选择爬壁拖涂机器人配合台数和初始路线(a)采用喷枪搭载后置于驱动轮的拖涂式喷涂；(b)采用每船体左右两舷四台机器人共同作业，每舷侧两台机器人对开作业；(c)两台对开机器人对接处，需要人工作业补涂；(d)单台机器人从自下而上再到自上而下的蛇形往复无碾压全覆盖作业；(e)干舷部的喷涂全覆盖无碾压情况与水线部作业轨迹全覆盖无碾压原理一致；(f)直底部作业空间低，人工直接补涂；步骤二船两舷单侧的两台爬壁拖涂机器人上板(a)调节吸附力单元，做好机器人附壁准备；(b)机器人甲上船板；(c)同时，机器人乙上船板；步骤三两台爬壁拖涂机器人双机对开作业的广域大面积蛇形轨迹全覆盖无碾压的喷涂(a)机器人甲在机器人甲作业起始点处喷涂准备完毕，船艏起点进入通电、供料、回收的准备状态，开枪喷漆，机器人喷枪在机器人喷枪横移丝杠的作用下左右横移，并自下而上垂直水线喷涂，沿着机器人甲船艏行进轨迹线行进；(b)当机器人甲行进水线部最高处的机器人甲第一道作业最高点时，机器人喷枪关闭，机器人喷枪横移丝杠停止左右横移传动，根据丝杠电机自动限位并将喷枪定位在机器人中心，机器人右转90°，水平并向前即船艉方向行进至接近且小于一个喷枪横移距离L1的位置，取此行进距离为一个蛇形轨迹距离L2,使L2=L1-b，喷涂重叠程度b为20mm；(c)当机器人甲以机器人甲第一道右转行进状态，水平向右行进至一个蛇形轨迹距L2,到达机器人甲第二道作业最高点，再向右旋转90°，转到位置后，机器人喷枪，机器人喷枪横移丝杠带动机器人喷枪左右横移喷射，此时机器人前部向下，机器人驱动轮在前，机器人喷枪在后开始自上而下进行拖涂；(d)当机器人甲行进水线部低处的机器人甲第二道作业最低点，机器人喷枪关闭，机器人喷枪横移丝杠停止左右横移传动，丝杠电机自动限位将喷枪定位在机器人中心，机器人左转90°，以机器人甲第二道左转行进状态,水平并向前即船艉方向行进一个蛇形轨迹距L2，到达机器人甲第三道作业最低点，再向左旋转90°，转到位置后，机器人喷枪开枪，机器人喷枪横移丝杠带动机器人喷枪左右横移喷射，此时机器人前部向上，机器人驱动轮在前,机器人喷枪在后开始自下而上垂直水线进行拖涂，重复步骤三中(a)步骤，直至作业到与机器人乙交汇区的双机残余的人工补涂区；(e)对称地，机器人乙采用同样的蛇形方式，以水线底部为起点，自下而上作业，以蛇形轨迹距L2为蛇形距离，从船艉部向船艏方向行进，直至作业到与机器人甲的交汇区域的双机残余的人工补涂区；步骤四台机器人对开进入补涂区域的作业(a)进入理想补涂状态，即双机残余的人工补涂区最小；当机器人甲在近双机残余的人工补涂区结束作业时，机器人甲水线部末段行进轨迹线上的最后一道蛇形线为自上而下行驶，完成拖涂，在水线部与直底部交界处的机器人甲喷涂结束下船点处停车并下船；同理，机器人乙在双机残余的人工补涂区作业时，机器人乙作业末段行进轨迹线的最后一道也为自上而下行驶，机器人乙在理想状态机器人乙喷涂结束下船点结束涂装作业；此时，如机器人甲与机器人乙的结束点水平距离L小于一个喷枪横移距离L1,也即双机残余的人工补涂区宽度小于喷枪横移距离L1，则残留的空间不足以机器人再进行作业，残余的区域小于一个喷枪横移距离L1，使人工一次性手持喷枪横扫作业覆盖,则视为理想补涂状态；机器人乙按照机器人甲同样原理于船舶外板表面卸落,余下的部分小于一个喷枪横移距离L1,即为补涂区域a；(b)进入多数情况补涂状态，即当机器人乙的最后一道结束点水平距离L，即双机残余的人工补涂区宽度大于一个喷枪横移距离L1；如此时正常向上喷涂一道喷枪横移距离L1，会使机器人处于水线最高点，由于已经涂装，难以再向下爬行，是机器人处于20-30米的高度，难以安全卸落船板；此时，在机器人乙的最后一道结束点，与理想状态机器人乙喷涂结束下船点重合，将喷枪关闭，喷枪定位在中心，机器人乙向右旋转90°，水平向前及船艏方向行进一个蛇形轨迹距L2，机器人乙再向右旋转90°，此时机器人前方向上，机器人闭枪状态行进至水线最高点的机器人乙最后一道行进最高点时，机器人翻转180°，机器人前方向下，此时，喷枪开枪，左右横喷，此时机器人前部向下，完成最后一遍拖涂，直到机器人乙喷涂结束下船点；在该最低点，机器人乙按照步骤四中(a)机器人甲同样原理于船舶外板表面卸落；余下的部分小于一个喷枪横移距离L1,即为补涂区域a；步骤五两台机器人对开进入补涂区域的作业(a)步骤四中(a)和(b)的残余区域人工手持喷枪开高架车自上而下补涂；(b)直底部分的区域人工手持喷枪开高架车蛇形作业补涂；(c)船艉不规则部分人工手持喷枪开本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种船舶外板双机爬壁拖涂全覆盖无碾压轨迹作业方法，其特征在于：所述作业方法包括以下步骤：步骤一 选择爬壁拖涂机器人配合台数和初始路线(a)采用喷枪搭载后置于驱动轮的拖涂式喷涂；(b)采用每船体左右两舷四台机器人共同作业，每舷侧两台机器人对开作业；(c)两台对开机器人对接处，需要人工作业补涂；(d)单台机器人从自下而上再到自上而下的蛇形往复无碾压全覆盖作业；(e)干舷部的喷涂全覆盖无碾压情况与水线部作业轨迹全覆盖无碾压原理一致；(f)直底部作业空间低，人工直接补涂；步骤二 船两舷单侧的两台爬壁拖涂机器人上板(a) 调节吸附力单元，做好机器人附壁准备；(b) 机器人甲上船板；(c) 同时，机器人乙上船板；步骤三 两台爬壁拖涂机器人双机对开作业的广域大面积蛇形轨迹全覆盖无碾压的喷涂(a) 机器人甲在机器人甲作业起始点(4a)处喷涂准备完毕，船艏起点进入通电、供料、回收的准备状态，开枪喷漆，机器人喷枪（12）在机器人喷枪横移丝杠（13）的作用下左右横移，并自下而上垂直水线喷涂，沿着机器人甲船艏行进轨迹线（5a）行进；(b)当机器人甲行进水线部最高处的机器人甲第一道作业最高点（4b）时，机器人喷枪（12）关闭，机器人喷枪横移丝杠（13）停止左右横移传动，根据丝杠电机（15）自动限位并将喷枪定位在机器人中心，机器人右转90°，水平并向前即船艉方向行进至接近且小于一个喷枪横移距离L1的位置，取此行进距离为一个蛇形轨迹距离L2,使L2=L1‑b，喷涂重叠程度b为20mm；(c) 当机器人甲以机器人甲第一道右转行进状态(4c)，水平向右行进至一个蛇形轨迹距L2,到达机器人甲第二道作业最高点(4d)，再向右旋转90°，转到位置后，机器人喷枪（12），机器人喷枪横移丝杠（13）带动机器人喷枪（12）左右横移喷射，此时机器人前部向下，机器人驱动轮（14）在前，机器人喷枪（12）在后开始自上而下进行拖涂；(d)当机器人甲行进水线部低处的机器人甲第二道作业最低点(4e)，机器人喷枪（12）关闭，机器人喷枪横移丝杠（13）停止左右横移传动，丝杠电机（15）自动限位将喷枪定位在机器人中心，机器人左转90°，以机器人甲第二道左转行进状态(4f),水平并向前即船艉方向行进一个蛇形轨迹距L2，到达机器人甲第三道作业最低点(4g)，再向左旋转90°，转到位置后，机器人喷枪（12）开枪，机器人喷枪横移丝杠（13）带动机器人喷枪（12）左右横移喷射，此时机器人前部向上，机器人驱动轮（14）在前, 机器人喷枪（12）在后开始自下而上垂直水线进行拖涂，重复步骤三中(a)步骤，直至作业到与机器人乙交汇区的双机残余的人工补涂区(11) ；(e)对称地，机器人乙采用同样的蛇形方式，以水线底部为起点，自下而上作业，以蛇形轨迹距L2为蛇形距离，从船艉部向船艏方向行进，直至作业到与机器人甲的交汇区域的双机残余的人工补涂区(11) ；步骤四 台机器人对开进入补涂区域的作业(a) 进入理想补涂状态，即双机残余的人工补涂区(11)最小；当机器人甲在近双机残余的人工补涂区(11)结束作业时，机器人甲水线部末段行进轨迹线（5c）上的最后一道蛇形线为自上而下行驶，完成拖涂，在水线部与直底部交界处的机器人甲喷涂结束下船点(6)处停车并下船；同理，机器人乙在双机残余的人工补涂区(11)作业时，机器人乙作业末段行进轨迹线（8）的最后一道也为自上而下行驶，机器人乙在理想状态机器人乙喷涂结束下船点（7a）结束涂装作业；此时，如机器人甲与机器人乙的结束点水平距离L小于一个喷枪横移距离L1,也即双机残余的人工补涂区(11)宽度小于喷枪横移距离L1，则残留的空间不足以机器人再进行作业，残余的区域小于一个喷枪横移距离L1，使人工一次性手持喷枪横扫作业覆盖,则视为理想补涂状态；机器人乙按照机器人甲同样原理于船舶外板表面卸落,余下的部分小于一个喷枪横移距离L1,即为补涂区域a；(b) 进入多数情况补涂状态，即当机器人乙的最后一道结束点水平距离L，即双机残余的人工补涂区(11)宽度大于一个喷枪横移距离L1；如此时正常向上喷涂一道喷枪横移距离L1，会使机器人处于水线最高点，由于已经涂装，难以再向下爬行，是机器人处于20‑30米的高度，难以安全卸落船板；此时，在机器人乙的最后一道结束点，与理想状态机器人乙喷涂结束下船点（7a）重合，将喷枪关闭，喷枪定位在中心，机器人乙向右旋转90°，水平向前及船艏方向行进一个蛇形轨迹距L2，机器人乙再向右旋转90°，此时机器人前方向上，机器人闭枪状态行进至水线最高点的机器人乙最后一道行进最高点（9b）时，机器人翻转180°，机器人前方向下，此时，喷枪开枪，左右横喷，此时机器人前部向下，完成最后一遍拖涂，直到机器人乙喷涂结束下船点（9a）；在该最低点，机器人乙按照步骤四中(a)机器人甲同样原理...
【技术特征摘要】
1.一种船舶外板双机爬壁拖涂全覆盖无碾压轨迹作业方法，其特征在于：所述作业方法包括以下步骤：步骤一选择爬壁拖涂机器人配合台数和初始路线(a)采用喷枪搭载后置于驱动轮的拖涂式喷涂；(b)采用每船体左右两舷四台机器人共同作业，每舷侧两台机器人对开作业；(c)两台对开机器人对接处，需要人工作业补涂；(d)单台机器人从自下而上再到自上而下的蛇形往复无碾压全覆盖作业；(e)干舷部的喷涂全覆盖无碾压情况与水线部作业轨迹全覆盖无碾压原理一致；(f)直底部作业空间低，人工直接补涂；步骤二船两舷单侧的两台爬壁拖涂机器人上板(a)调节吸附力单元，做好机器人附壁准备；(b)机器人甲上船板；(c)同时，机器人乙上船板；步骤三两台爬壁拖涂机器人双机对开作业的广域大面积蛇形轨迹全覆盖无碾压的喷涂(a)机器人甲在机器人甲作业起始点(4a)处喷涂准备完毕，船艏起点进入通电、供料、回收的准备状态，开枪喷漆，机器人喷枪（12）在机器人喷枪横移丝杠（13）的作用下左右横移，并自下而上垂直水线喷涂，沿着机器人甲船艏行进轨迹线（5a）行进；(b)当机器人甲行进水线部最高处的机器人甲第一道作业最高点（4b）时，机器人喷枪（12）关闭，机器人喷枪横移丝杠（13）停止左右横移传动，根据丝杠电机（15）自动限位并将喷枪定位在机器人中心，机器人右转90°，水平并向前即船艉方向行进至接近且小于一个喷枪横移距离L1的位置，取此行进距离为一个蛇形轨迹距离L2,使L2=L1-b，喷涂重叠程度b为20mm；(c)当机器人甲以机器人甲第一道右转行进状态(4c)，水平向右行进至一个蛇形轨迹距L2,到达机器人甲第二道作业最高点(4d)，再向右旋转90°，转到位置后，机器人喷枪（12），机器人喷枪横移丝杠（13）带动机器人喷枪（12）左右横移喷射，此时机器人前部向下，机器人驱动轮（14）在前，机器人喷枪（12）在后开始自上而下进行拖涂；(d)当机器人甲行进水线部低处的机器人甲第二道作业最低点(4e)，机器人喷枪（12）关闭，机器人喷枪横移丝杠（13）停止左右横移传动，丝杠电机（15）自动限位将喷枪定位在机器人中心，机器人左转90°，以机器人甲第二道左转行进状态(4f),水平并向前即船艉方向行进一个蛇形轨迹距L2，到达机器人甲第三道作业最低点(4g)，再向左旋转90°，转到位置后，机器人喷枪（12）开枪，机器人喷枪横移丝杠（13）带动机器人喷枪（12）左右横移喷射，此时机器人前部向上，机器人驱动轮（14）在前,机器人喷枪（12）在后开始自下而上垂直水线进行拖涂，重复...
【专利技术属性】
技术研发人员：林焰，衣正尧，李玉平，潘志远，裴斐，蒋晓宁，李冰，王春雷，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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