一种用于船体外表面施工的机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种用于船体外表面施工的机器人，能够对船体外表面锈蚀部位先进行除锈打磨，待船体外表面达到一定粗糙度，停止除锈作业，再对船体外表面进行喷涂操作，可以实现自动对大型船体外表面同步进行喷涂与打磨除锈的功能，无需再进行操作人员的轮流交替化作业，大大提高工作效率，节省人力物力，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于船体外表面施工的机器人
本专利技术涉及船体施工
，尤其涉及一种用于船体外表面施工的机器人。
技术介绍
我国的船舶涂装技术的发展始于20世纪80年代初期，当时，我国船舶工业开始承造出口船舶，较系统地引进了国外先进造船工艺、方法和标准，使船舶涂装
发生了极大变化，在短短的几年时间里，先进的涂装技术和管理模式就替代了落后的生产方式。近20年来，我国船舶涂装技术获得了较快的发展，达到了一定的水平。我们制定了一系列的除锈涂装技术标准，完善了标准体系；已经成功掌握高性能涂料施工工艺和化学品。目前，腐蚀是船舶行业中影响船舶及海上设施寿命的最大因素之一，因此需在船体表面采取喷涂防腐蚀涂料的形式来防腐蚀，同时也能兼顾美观的作用。在大型船体上对于已有的锈迹除锈现在主流的方法是采用喷砂除锈，将沙丸等喷料高速喷到处理工件的表面使得工件外表面发生变化，同时由于磨料对工件表面的切削和冲击作用使得工件表面获得一定的粗糙度，机械性能得到改善，为下一步的喷涂做好准备。然而在大多数造船企业中，由于船舶建造工期越来越短，船舶涂装经常不被重视，仅把它看成“船舶的化妆”过程。由于人们受传统思想的左右，对“油漆工”的理解还不到位，涂装作业条件艰苦，涂装工作人员缺乏相应待遇，造成涂装队伍不稳定。以外包工为主的涂装作业队伍整体技术素质较低，涂装质量难以保证。同时在喷涂的同时还会产生大量污染以及浪费。虽然近几年的机器人在国内大火，但是船体涂装行业上目前还是采用的人工喷涂分段涂装的形式且除锈工作与喷涂工作由不同工人分时段完成。传统的人工喷涂方式和除锈效率低，有较大的安全隐患且难以保证喷涂及除锈质量，而且工作环境较为的恶劣。耗费大量的人力物力却又不能达到理想的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于船体外表面施工的机器人，能够完全代替传统人工船体喷涂及除锈工作，提高了工作效率并且成本很低。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于船体外表面施工的机器人，用于对一船体外表面进行除锈及涂装，包括：移动小车模块，用于沿着设定路线移动，所述移动小车模块上设置有喷砂物料供应单元、喷漆物料供应单元及废料收集单元；多关节机械臂升降模块，设置于所述移动小车模块上且具有多个自由度；喷头模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，包括与所述喷砂物料供应单元连接的喷砂单元及与所述喷漆物料供应单元连接的喷漆单元，并分别完成喷砂作用及喷漆作业；距离检测模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，并用于检测所述喷漆单元与所述船体外表面的距离，并根据检测结果调整所述喷漆单元相对所述船体外表面的位置；砂屑收集模块，套设于所述多关节机械臂升降模块的执行端外并与所述废料收集单元连通，用于吸取施工过程中的砂屑并将所述砂屑收集在所述废料收集单元中；图像检测模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，用于实时检测所述船体外表面的施工情况。可选的，所述移动小车模块包括车架、第一伺服电机及推力滚子轴承；所述推力滚子轴承、喷砂物料供应单元、喷漆物料供应单元及废料收集单元均设置于所述车架上，并且，所述喷砂物料供应单元及所述喷漆物料供应单元设置于所述车架的一端，所述废料收集单元设置于所述车架的另一端，所述推力滚子轴承设置于所述车架的中心；所述第一伺服电机设置于所述车架内，所述多关节机械臂升降模块设置于所述推力滚子轴承上，且所述第一伺服电机的输出端穿过所述推力滚子轴承后与所述多关节机械臂升降模块连接，所述第一伺服电机开启时带动所述多关节机械臂升降模块旋转。可选的，所述移动小车模块还包括超声波单元，所述超声波单元设置于所述车架上以检测所述移动小车模块在所述设定路线上的障碍物。可选的，所述多关节机械臂升降模块包括基座、第一臂、第二臂、第三臂、第一铰接部件、第二铰接部件及固定平台，所述基座、第一铰接部件和第二铰接部件均具有多个铰接点；所述第一臂包括第一机械臂杆、第一液压机构及第二液压机构，所述第一机械臂杆相对的两侧均具有铰接点，所述第一液压机构的一端及所述第一机械臂杆的一端均与所述基座上的铰接点铰接，所述第二液压机构的一端及所述第一机械臂杆的另一端均与所述第一铰接部件上的铰接点铰接，所述第一液压机构的另一端及所述第二液压机构的另一端分别与所述第一机械臂杆两侧上的铰接点铰接；所述第二臂包括第二机械臂杆、第三液压机构及第四液压机构，所述第二机械臂杆相对的两侧均具有铰接点，所述第三液压机构的一端及所述第二机械臂杆的一端均与所述第一铰接部件上的铰接点铰接，所述第四液压机构的一端及所述第二机械臂杆的另一端均与所述第二铰接部件上的铰接点铰接，所述第三液压机构的另一端及所述第四液压机构的另一端分别与所述第二机械臂杆两侧上的铰接点铰接；所述第三臂包括第三机械臂杆及第五液压机构，所述第二机械臂杆的一侧具有铰接点，所述第五液压机构的一端及所述第三机械臂杆的一端均与所述第二铰接部件上的铰接点铰接，所述第五液压机构的另一端与所述第二机械臂杆上的铰接点铰接，所述第三机械臂杆的另一端与所述固定平台连接，所述固定平台作为所述多关节机械臂升降模块的执行端。可选的，所述喷砂单元包括旋转平台、第二伺服电机、舵机、喷砂平台及喷砂喷枪；所述喷砂喷枪设置于所述喷砂平台上，且通过导管与所述喷砂物料供应单元连接；所述喷砂平台设置于所述舵机上，通过所述舵机控制所述喷砂平台转动，从而改变所述喷砂喷枪与所述船体外表面的角度；所述旋转平台设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端上，所述第二伺服电机驱动所述旋转平台相对所述多关节机械臂升降模块的执行端旋转。可选的，所述喷砂单元还包括锥状保护罩，所述锥状保护罩套设于所述喷砂喷枪外。可选的，所述喷漆单元包括齿轮齿条传动结构、第三伺服电机、喷漆平台及喷漆喷枪；所述喷漆喷枪设置于所述喷漆平台上，且通过导管与所述喷漆物料供应单元连接；所述喷漆平台通过所述齿轮齿条传动结构设置于所述喷砂单元上，所述第三伺服电机驱动所述齿轮齿条传动结构传动，以改变所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离。可选的，所述距离检测模块设置于所述喷漆喷枪上并实时检测所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离，通过所述距离检测模块的检测结果控制所述第三伺服电机的开闭以调节所述喷漆喷枪与所述船体外表面的距离。可选的，所述图像检测模块包括视觉反馈仪及保护盖，所述视觉反馈仪与所述距离检测模块等高设置，所述保护盖设置于所述视觉反馈仪的镜头外，并能够通过转动以遮盖或露出所述视觉反馈仪的镜头。可选的，所述砂屑收集模块包括砂屑回收平台及吸力单元，所述砂屑回收平台上具有一深凹结构，所述深凹结构的底部通过导管与所述废料收集单元连通，所述吸力单元用于将所述深凹结构内的所述砂屑吸入所述废料收集单元中。本专利技术提供的一种用于船体外表面施工的机器人能够对船体外表面锈蚀部位先进行除锈打磨，待船体外表面达到一定粗糙度，停止除锈作业，再对船体外表面进行喷涂操作，可以实现自动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于船体外表面施工的机器人，用于对一船体外表面进行除锈及涂装，其特征在于，包括：/n移动小车模块，用于沿着设定路线移动，所述移动小车模块上设置有喷砂物料供应单元、喷漆物料供应单元及废料收集单元；/n多关节机械臂升降模块，设置于所述移动小车模块上且具有多个自由度；/n喷头模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，包括与所述喷砂物料供应单元连接的喷砂单元及与所述喷漆物料供应单元连接的喷漆单元，并分别完成喷砂作用及喷漆作业；/n距离检测模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，并用于检测所述喷漆单元与所述船体外表面的距离，并根据检测结果调整所述喷漆单元相对所述船体外表面的位置；/n砂屑收集模块，套设于所述多关节机械臂升降模块的执行端外并与所述废料收集单元连通，用于吸取施工过程中的砂屑并将所述砂屑收集在所述废料收集单元中；/n图像检测模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，用于实时检测所述船体外表面的施工情况。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于船体外表面施工的机器人，用于对一船体外表面进行除锈及涂装，其特征在于，包括：
移动小车模块，用于沿着设定路线移动，所述移动小车模块上设置有喷砂物料供应单元、喷漆物料供应单元及废料收集单元；
多关节机械臂升降模块，设置于所述移动小车模块上且具有多个自由度；
喷头模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，包括与所述喷砂物料供应单元连接的喷砂单元及与所述喷漆物料供应单元连接的喷漆单元，并分别完成喷砂作用及喷漆作业；
距离检测模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，并用于检测所述喷漆单元与所述船体外表面的距离，并根据检测结果调整所述喷漆单元相对所述船体外表面的位置；
砂屑收集模块，套设于所述多关节机械臂升降模块的执行端外并与所述废料收集单元连通，用于吸取施工过程中的砂屑并将所述砂屑收集在所述废料收集单元中；
图像检测模块，设置于所述多关节机械臂升降模块的执行端，用于实时检测所述船体外表面的施工情况。


2.如权利要求1所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述移动小车模块包括车架、第一伺服电机及推力滚子轴承；
所述推力滚子轴承、喷砂物料供应单元、喷漆物料供应单元及废料收集单元均设置于所述车架上，并且，所述喷砂物料供应单元及所述喷漆物料供应单元设置于所述车架的一端，所述废料收集单元设置于所述车架的另一端，所述推力滚子轴承设置于所述车架的中心；
所述第一伺服电机设置于所述车架内，所述多关节机械臂升降模块设置于所述推力滚子轴承上，且所述第一伺服电机的输出端穿过所述推力滚子轴承后与所述多关节机械臂升降模块连接，所述第一伺服电机开启时带动所述多关节机械臂升降模块旋转。


3.如权利要求2所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述移动小车模块还包括超声波单元，所述超声波单元设置于所述车架上以检测所述移动小车模块在所述设定路线上的障碍物。


4.如权利要求1所述的用于船体外表面施工的机器人，其特征在于，所述多关节机械臂升降模块包括基座、第一臂、第二臂、第三臂、第一铰接部件、第二铰接部件及固定平台，所述基座、第一铰接部件和第二铰接部件均具有多个铰接点；
所述第一臂包括第一机械臂杆、第一液压机构及第二液压机构，所述第一机械臂杆相对的两侧均具有铰接点，所述第一液压机构的一端及所述第一机械臂杆的一端均与所述基座上的铰接点铰接，所述第二液压机构的一端及所述第一机械臂杆的另一端均与所述第一铰接部件上的铰接点铰接，所述第一液压机构的另一端及所述第二液压机构的另一端分别与所述第一机械臂杆两侧上的铰接点铰接；
所述第二臂包括第二机械臂杆、第三液压机构及第四液压机构，所述第二机械臂杆相对的两侧均具有铰接点，所述第三液压机构的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：范纪华，陈立威，姜旭，谷通顺，杨宇金，李云鹏，刘进，方海峰，吴群彪，
申请(专利权)人：张家港江苏科技大学产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32