军用墙体迷彩喷绘机器人的制作方法

本发明涉及一种喷绘机器人，尤其是涉及一种用于对军用墙体进行迷彩喷绘的机器人。

背景技术：

随着侦查技术的不断提高，有效的伪装技术成了军事目标防止被打击的关键技术之一。在现代军事建筑中以迷彩伪装为主。迷彩色是有几种不同的油漆涂料组成，油漆在喷涂过程中会散发出大量的苯、醛类等有害气体。传统的迷彩喷涂主要由人工完成，工人在喷涂过程中就会吸入大量的有害气体，会对人的呼吸系统以及眼睛造成伤害。除此之外，繁琐、枯燥的喷涂工作，会对工人的情绪造成影响，从而难以保证迷彩的喷绘效果。而且人工喷涂难以满足现代战争所要求的快速性和精度要求，为了更好地适应现代战争发展，墙体迷彩喷绘机器人应运而生。

现阶段，市场上的迷彩喷绘机器人主要应用于汽车行业，针对流水线式生产模式，其喷绘技术还未应用到户外的墙体喷绘工作中，所以军用墙体迷彩喷绘普遍采用人工方式，工人首先用胶带纸绘出不同迷彩图案的形状，然后分区域对图案进行填充，劳动强度大，并且散发出的有害气体会对呼吸系统造成伤害。

技术实现要素：

为了解决上述问题，发明一种军用墙体迷彩喷绘机器人，该机器人可以代替工人完成迷彩的喷绘工作，为喷绘工人的健康提供保障，可以保证喷绘的精度以及效率，提高迷彩喷绘效率。

本发明军用墙体迷彩喷绘机器人，包括：车体1、折叠式平面运动装置2、喷绘装置3和颜料供应系统4。车体1为机器人的移动部件、同时也是其他部件的支撑和连接部件。折叠式平面运动装置2通过螺栓连接固定在车体1上，喷绘装置3通过螺栓连接固定在折叠式平面运动装置2的末端。颜料供应系统4布置在车体1上。

车体1包括：车架1-1、麦克纳姆轮组1-2和底盘水平调整机构1-3。车架1-1是车体1的支撑和连接部件。麦克纳姆轮组1-2和多个底盘水平调整机构1-3均采用螺栓连接固定在车架1-1上。

车架1-1的材料为20方钢，为一体式框架结构。车架1-1的水平表面上布置一个倾角传感器，测量车架1-1的倾角，用于车体1的调平。车架1-1麦克纳姆轮组1-2的8轮布局方案中的b和d一侧的侧面水平平行布置两个激光测距传感器，测量车架1-1到军用墙体的距离，用于调节喷涂距离。

麦克纳姆轮组1-2采用8轮布局方案，其中a、b、c、d为驱动轮，e、f、g、h为辅助轮，该轮组的任意四个轮系布局均满足麦克纳姆轮布局条件，可以实现机器人的前进、后退以及平移运动。

驱动轮包括：驱动麦克纳姆轮1-2-1、驱动轮右支架1-2-2、驱动轮右轴承1-2-3、轴承透盖1-2-4、驱动轮轴1-2-5、驱动轮电机1-2-6、驱动轮左支架1-2-7、驱动轮左轴承1-2-8和轴承闷盖1-2-9。驱动麦克纳姆轮1-2-1通过键和驱动轮轴1-2-5连接，驱动轮轴1-2-5的左侧和驱动轮左轴承1-2-8连接，驱动轮左轴承1-2-8整体装在驱动轮左支架1-2-7的孔内，其中轴承的右侧靠轴肩定位，左侧靠轴承闷盖1-2-9定位。驱动轮电机1-2-6和驱动轮轴1-2-5直连，靠顶丝紧固。驱动麦克纳姆轮1-2-1右侧靠套筒限制轴向运动，驱动轮轴1-2-5右侧和驱动轮右轴承1-2-3连接，驱动轮右轴承1-2-3右侧靠轴承透盖1-2-4定位，驱动轮右轴承1-2-3左侧靠套筒定位。驱动轮右轴承1-2-3装在驱动轮右支架1-2-2的孔内。驱动轮右支架1-2-2、驱动轮电机1-2-6和驱动轮左支架1-2-7固定安装在车架1-1上。

辅助轮包括：辅助轮左支架1-2-10、左端盖1-2-11、辅助轮左轴承1-2-12、辅助轮轴1-2-13、定位套筒1-2-14、辅助麦克纳姆轮1-2-15、辅助轮右支架1-2-16、右端盖1-2-17和辅助轮右轴承1-2-18。辅助麦克纳姆轮1-2-15通过键和辅助轮轴1-2-13连接，辅助轮轴1-2-13的左侧和辅助轮左轴承1-2-12连接，辅助轮左轴承1-2-12装在辅助轮左支架1-2-10的孔内，其中辅助轮左轴承1-2-12右侧靠定位套筒1-2-14定位，辅助轮左轴承1-2-12左侧靠左端盖1-2-11定位。辅助麦克纳姆轮1-2-15右侧靠轴肩限制轴向运动，辅助轮轴1-2-13右侧和辅助轮右轴承1-2-18连接，辅助轮右轴承1-2-18右侧靠右端盖1-2-1定位，辅助轮右轴承1-2-18左侧靠轴肩定位。辅助轮右轴承1-2-18装在辅助轮右支架1-2-16的孔内，左端盖1-2-11和右端盖1-2-17通过螺钉分别和辅助轮左支架1-2-10和辅助轮右支架1-2-16连接。辅助轮左支架1-2-10和辅助轮右支架1-2-16固定安装在车架1-1上。

底盘水平调整机构1-3包括：调平电机1-3-1、电机支座1-3-2、连接板1-3-3、左滑轨1-3-4、左滑块1-3-5、悬挂左支板1-3-6、滚珠丝杠1-3-7、麦克纳姆轮系统1-3-8、轴承支座1-3-9、横梁1-3-10、避震器1-3-11、右滑轨1-3-12、右滑块1-3-13、悬挂右支板1-3-14、滚珠螺母1-3-15和上支板1-3-16。调平电机1-3-1通过螺钉和电机支座1-3-2连接，电机支座1-3-2和连接板1-3-3之间通过尼龙柱连接，其中尼龙柱还可以起到支撑作用，左滑轨1-3-4和左滑块1-3-5连接，左滑块1-3-5通过内六角螺钉和悬挂左支板1-3-6连接，悬挂左支板1-3-6上侧通过螺钉和上支板1-3-16连接，下侧和麦克纳姆轮系统1-3-8连接左侧连接，麦克纳姆轮右侧和避震器1-3-11下侧连接，避震器1-3-11上侧通过螺栓和悬挂右支板1-3-14连接，右滑轨1-3-12和右滑块1-3-13连接，右滑块1-3-13通过螺钉和悬挂右支板1-3-14连接，悬挂右支板1-3-14上侧通过螺钉和1-3-16上支板连接，滚珠螺母1-3-15和上支板1-3-16通过螺栓连接，滚珠丝杠1-3-7通过机械连接和螺母副连接，左滑轨1-3-4和右滑轨1-3-12通过螺栓和车架1-1进行连接，连接板1-3-3和电机支座1-3-2也通过螺栓和车架连接。连接板1-3-3、左滑轨1-3-4和右滑轨1-3-12固定安装在车架1-1上。麦克纳姆轮系统1-3-8为驱动轮系统。底盘水平调整机构1-3用于麦克纳姆轮组1-2的8轮布局方案中a和c处。

折叠式平面运动装置2包括：水平模组2-1、减速器上支座2-2、折叠电机2-3、电机座2-4、减速器下支座2-5、减速器2-6、折叠联轴器2-7、竖直模组2-8和竖直模组支座2-9。水平模组2-1的本体水平固定安装在车架1-1上。减速器下支座2-5和减速器上支座2-2通过螺栓和水平模组上的滑块连接，减速器通过螺栓和减速器下支座2-5和减速器上支座2-2连接，折叠电机2-3和电机座2-4通过螺钉连接，折叠电机2-3电机轴通过联轴器和减速器2-6的轴连接，进行动力输入。减速器2-6后侧轴通过折叠联轴器2-7和旋转轴连接，竖直模组通过键和旋转轴连接，从而控制竖直模组2-8旋转，旋转轴和竖直模组2-8整体固联，旋转轴和竖直模组支座2-9轴孔配合连接。折叠式平面运动装置2布置在麦克纳姆轮组1-2的8轮布局方案中的b和d一侧。

折叠式平面运动装置2的非工作状态时，为了降低机器人行走时的重心，需要将竖直模组2-8在非工作状态时进行折叠使其和水平模组2-1平行，提高稳定性。

喷绘装置3包括：喷绘电机3-1、喷绘联轴器3-2、喷绘支座3-3、喷枪旋转架3-4、第一喷枪3-5、第二喷枪3-6、固定轴3-7和第三喷枪3-8。喷绘支座3-3固定安装在竖直模组2-8的滑块上。喷绘电机3-1通过螺钉和喷绘支座3-3连接，喷绘联轴器3-2用于连接喷绘电机3-1的电机轴和喷枪旋转架3-4，喷绘电机3-1带动旋喷枪旋转架3-4旋转。第一喷枪3-5、第二喷枪3-6、和第三喷枪3-8通过顶丝和固定轴3-7连接，第一喷枪3-5、第二喷枪3-6、第三喷枪3-8在固定轴3-7上依次安装。喷绘装置3通过螺栓连接和竖直模组上的滑块进行连接。

颜料供应系统4包括：黄色颜料桶4-1、绿色颜料桶4-2、黑色颜料桶4-3、清水桶4-4、空气压缩机4-5和气路4-6。颜料供应系统4的所有部件直接连接到车体1上相应的位置，黄色颜料桶4-1、绿色颜料桶4-2、黑色颜料桶4-3、清水桶4-4四个颜料桶的布局可以随意放置，没有先后顺序的要求。

气路4-6包括：气动三元件4-6-1、溢流阀4-6-2、消声器4-6-3、二位二通电磁阀4-6-4、调速阀4-6-5、二位二通电磁阀4-6-6、调速阀4-6-7、二位二通电磁阀4-6-8和调速阀4-6-9。所有气动元件通过快接插头连接，二位二通电磁阀4-6-4和调速阀4-6-5控制第一喷枪3-5、二位二通电磁阀4-6-6和调速阀4-6-7控制第二喷枪3-6、二位二通电磁阀4-6-8和调速阀4-6-9控制第三喷枪3-8。气源产生的气体首先经过气动三元件4-6-1处理接下进入喷绘装置3，当系统停止喷绘或非工作状态时，过量的气体经过溢流阀4-6-2排出进入大气，消声器4-6-3可以降低气体排放时产生的噪声。

本发明的有益技术效果包括：

(1)运动平稳、维修简便、稳定可靠；

(2)能够适应不用的喷绘范围且自动化程度高；

(3)结构简单、喷涂效率高、节省材料；

(4)对环境无污染，对操作者的安全不构成威胁。

附图说明

图1是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人的总体结构示意图；

图2是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人车体1的结构示意图；

图3是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人车架1-1的结构示意图；

图4是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人麦克纳姆轮组1-2的布局图；

图5是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人驱动轮的结构图；

图6是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人辅助轮的结构图；

图7是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人底盘水平调整机构1-3的结构图；

图8是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人折叠式平面运动装置2的结构示意图；

图9是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人折叠式平面运动装置2的非工作状态示意图；

图10是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人喷绘装置3的结构图；

图11是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人颜料供应系统4的布局图；

图12是本发明军用墙体迷彩喷绘机器人气路4-6的原理图。

具体实施方式

结合附图1-12说明本发明的内容与操作。

本发明军用墙体迷彩喷绘机器人，包括：车体1、折叠式平面运动装置2、喷绘装置3和颜料供应系统4。车体1为机器人的移动部件、同时也是其他部件的支撑和连接部件。折叠式平面运动装置2通过螺栓连接固定在车体1上，喷绘装置3通过螺栓连接固定在折叠式平面运动装置2的末端。颜料供应系统4布置在车体1上。

车体1包括：车架1-1、麦克纳姆轮组1-2和底盘水平调整机构1-3。车架1-1是车体1的支撑和连接部件。麦克纳姆轮组1-2和多个底盘水平调整机构1-3均采用螺栓连接固定在车架1-1上。

车架1-1的材料为20方钢，为一体式框架结构。车架1-1的水平表面上布置一个倾角传感器，测量车架1-1的倾角，用于车体1的调平。车架1-1麦克纳姆轮组1-2的8轮布局方案中的b和d一侧的侧面水平平行布置两个激光测距传感器，测量车架1-1到军用墙体的距离，用于调节喷涂距离。

麦克纳姆轮组1-2采用8轮布局方案，其中a、b、c、d为驱动轮，e、f、g、h为辅助轮，该轮组的任意四个轮系布局均满足麦克纳姆轮布局条件，可以实现机器人的前进、后退以及平移运动。

驱动轮包括：驱动麦克纳姆轮1-2-1、驱动轮右支架1-2-2、驱动轮右轴承1-2-3、轴承透盖1-2-4、驱动轮轴1-2-5、驱动轮电机1-2-6、驱动轮左支架1-2-7、驱动轮左轴承1-2-8和轴承闷盖1-2-9。驱动麦克纳姆轮1-2-1通过键和驱动轮轴1-2-5连接，驱动轮轴1-2-5的左侧和驱动轮左轴承1-2-8连接，驱动轮左轴承1-2-8整体装在驱动轮左支架1-2-7的孔内，其中轴承的右侧靠轴肩定位，左侧靠轴承闷盖1-2-9定位。驱动轮电机1-2-6和驱动轮轴1-2-5直连，靠顶丝紧固。驱动麦克纳姆轮1-2-1右侧靠套筒限制轴向运动，驱动轮轴1-2-5右侧和驱动轮右轴承1-2-3连接，驱动轮右轴承1-2-3右侧靠轴承透盖1-2-4定位，驱动轮右轴承1-2-3左侧靠套筒定位。驱动轮右轴承1-2-3装在驱动轮右支架1-2-2的孔内。驱动轮右支架1-2-2、驱动轮电机1-2-6和驱动轮左支架1-2-7固定安装在车架1-1上。

辅助轮包括：辅助轮左支架1-2-10、左端盖1-2-11、辅助轮左轴承1-2-12、辅助轮轴1-2-13、定位套筒1-2-14、辅助麦克纳姆轮1-2-15、辅助轮右支架1-2-16、右端盖1-2-17和辅助轮右轴承1-2-18。辅助麦克纳姆轮1-2-15通过键和辅助轮轴1-2-13连接，辅助轮轴1-2-13的左侧和辅助轮左轴承1-2-12连接，辅助轮左轴承1-2-12装在辅助轮左支架1-2-10的孔内，其中辅助轮左轴承1-2-12右侧靠定位套筒1-2-14定位，辅助轮左轴承1-2-12左侧靠左端盖1-2-11定位。辅助麦克纳姆轮1-2-15右侧靠轴肩限制轴向运动，辅助轮轴1-2-13右侧和辅助轮右轴承1-2-18连接，辅助轮右轴承1-2-18右侧靠右端盖1-2-1定位，辅助轮右轴承1-2-18左侧靠轴肩定位。辅助轮右轴承1-2-18装在辅助轮右支架1-2-16的孔内，左端盖1-2-11和右端盖1-2-17通过螺钉分别和辅助轮左支架1-2-10和辅助轮右支架1-2-16连接。辅助轮左支架1-2-10和辅助轮右支架1-2-16固定安装在车架1-1上。

底盘水平调整机构1-3包括：调平电机1-3-1、电机支座1-3-2、连接板1-3-3、左滑轨1-3-4、左滑块1-3-5、悬挂左支板1-3-6、滚珠丝杠1-3-7、麦克纳姆轮系统1-3-8、轴承支座1-3-9、横梁1-3-10、避震器1-3-11、右滑轨1-3-12、右滑块1-3-13、悬挂右支板1-3-14、滚珠螺母1-3-15和上支板1-3-16。调平电机1-3-1通过螺钉和电机支座1-3-2连接，电机支座1-3-2和连接板1-3-3之间通过尼龙柱连接，其中尼龙柱还可以起到支撑作用，左滑轨1-3-4和左滑块1-3-5连接，左滑块1-3-5通过内六角螺钉和悬挂左支板1-3-6连接，悬挂左支板1-3-6上侧通过螺钉和上支板1-3-16连接，下侧和麦克纳姆轮系统1-3-8连接左侧连接，麦克纳姆轮右侧和避震器1-3-11下侧连接，避震器1-3-11上侧通过螺栓和悬挂右支板1-3-14连接，右滑轨1-3-12和右滑块1-3-13连接，右滑块1-3-13通过螺钉和悬挂右支板1-3-14连接，悬挂右支板1-3-14上侧通过螺钉和1-3-16上支板连接，滚珠螺母1-3-15和上支板1-3-16通过螺栓连接，滚珠丝杠1-3-7通过机械连接和螺母副连接，左滑轨1-3-4和右滑轨1-3-12通过螺栓和车架1-1进行连接，连接板1-3-3和电机支座1-3-2也通过螺栓和车架连接。连接板1-3-3、左滑轨1-3-4和右滑轨1-3-12固定安装在车架1-1上。麦克纳姆轮系统1-3-8为驱动轮系统。底盘水平调整机构1-3用于麦克纳姆轮组1-2的8轮布局方案中a和c处。

折叠式平面运动装置2包括：水平模组2-1、减速器上支座2-2、折叠电机2-3、电机座2-4、减速器下支座2-5、减速器2-6、折叠联轴器2-7、竖直模组2-8和竖直模组支座2-9。水平模组2-1的本体水平固定安装在车架1-1上。减速器下支座2-5和减速器上支座2-2通过螺栓和水平模组上的滑块连接，减速器通过螺栓和减速器下支座2-5和减速器上支座2-2连接，折叠电机2-3和电机座2-4通过螺钉连接，折叠电机2-3电机轴通过联轴器和减速器2-6的轴连接，进行动力输入。减速器2-6后侧轴通过折叠联轴器2-7和旋转轴连接，竖直模组通过键和旋转轴连接，从而控制竖直模组2-8旋转，旋转轴和竖直模组2-8整体固联，旋转轴和竖直模组支座2-9轴孔配合连接。折叠式平面运动装置2布置在麦克纳姆轮组1-2的8轮布局方案中的b和d一侧。

折叠式平面运动装置2的非工作状态时，为了降低机器人行走时的重心，需要将竖直模组2-8在非工作状态时进行折叠使其和水平模组2-1平行，提高稳定性。

喷绘装置3包括：喷绘电机3-1、喷绘联轴器3-2、喷绘支座3-3、喷枪旋转架3-4、第一喷枪3-5、第二喷枪3-6、固定轴3-7和第三喷枪3-8。喷绘支座3-3固定安装在竖直模组2-8的滑块上。喷绘电机3-1通过螺钉和喷绘支座3-3连接，喷绘联轴器3-2用于连接喷绘电机3-1的电机轴和喷枪旋转架3-4，喷绘电机3-1带动旋喷枪旋转架3-4旋转。第一喷枪3-5、第二喷枪3-6、和第三喷枪3-8通过顶丝和固定轴3-7连接，第一喷枪3-5、第二喷枪3-6、第三喷枪3-8在固定轴3-7上依次安装。喷绘装置3通过螺栓连接和竖直模组上的滑块进行连接。

颜料供应系统4包括：黄色颜料桶4-1、绿色颜料桶4-2、黑色颜料桶4-3、清水桶4-4、空气压缩机4-5和气路4-6。颜料供应系统4的所有部件直接连接到车体1上相应的位置，黄色颜料桶4-1、绿色颜料桶4-2、黑色颜料桶4-3、清水桶4-4四个颜料桶的布局可以随意放置，没有先后顺序的要求。

气路4-6包括：气动三元件4-6-1、溢流阀4-6-2、消声器4-6-3、二位二通电磁阀4-6-4、调速阀4-6-5、二位二通电磁阀4-6-6、调速阀4-6-7、二位二通电磁阀4-6-8和调速阀4-6-9。所有气动元件通过快接插头连接，二位二通电磁阀4-6-4和调速阀4-6-5控制第一喷枪3-5、二位二通电磁阀4-6-6和调速阀4-6-7控制第二喷枪3-6、二位二通电磁阀4-6-8和调速阀4-6-9控制第三喷枪3-8。气源产生的气体首先经过气动三元件4-6-1处理接下进入喷绘装置3，当系统停止喷绘或非工作状态时，过量的气体经过溢流阀4-6-2排出进入大气，消声器4-6-3可以降低气体排放时产生的噪声。

具体操作过程：

军用墙体迷彩喷绘机器人准备就绪，军用墙体迷彩喷绘机器人麦克纳姆轮组1-2的b和d一侧靠近待喷绘的军用墙体。驱动轮电机1-2-6带动驱动麦克纳姆轮1-2-1运转。麦克纳姆轮组1-2的a、b、c、d四个驱动轮带动军用墙体迷彩喷绘机器人向前行进。布置在车架1-1上的两个激光测距传感器测距并调整四个驱动轮速度使机器人停靠在距离待喷绘的军用墙体规定距离的初始喷绘位置。布置在车架1-1上的倾角传感器测量车体1的倾角，通过底盘水平调整机构1-3调节使车架1-1水平。底盘水平调整机构1-3通过调平电机1-3-1带动由滚珠丝杠1-3-7和滚珠螺母1-3-15组成的滚珠丝杠螺母副运动实现车体1的调平。折叠式平面运动装置2由非工作状态转为工作态。折叠电机2-3通过减速器2-6带动竖直模组2-8转动，使竖直模组2-8由水平状态变为竖直状态。喷绘装置3工作，喷绘电机3-1带动喷枪旋转架3-4转动调节三个喷枪的喷绘角度。颜料供应系统4工作，喷绘准备工作就绪。折叠式平面运动装置2根据喷绘方案实现喷绘的运动，气路4-6实现喷枪的喷绘动作控制，完成工作范围内地喷绘任务。

若军用墙体还有待喷绘墙面，则机器人前进重复上述过程，完成所有喷绘任务。

所有喷绘任务完成后，颜料供应系统4工作，用清水洗涤颜料的管路。折叠式平面运动装置2由工作状态转为非工作态。折叠电机2-3通过减速器2-6带动竖直模组2-8转动，使竖直模组2-8由竖直状态变为水平状态。机器人驶离工作位置，完成所有工作。