一种爬壁型钢结构涂饰机器人的喷涂方法与流程

本发明属于建筑辅助设备技术领域，具体涉及一种爬壁型钢结构涂饰机器人的喷涂方法。

背景技术：

随着我国产业结构升级转型，人工操作已经不符合社会、环境的发展要求，需要寻找更好的方法以替代人工作业。近年来，爬壁机器人受到越来越多研究部门和生产企业的关注，寄希望于用智能化的爬壁机器人代替人工作业。

现有的钢结构喷涂还是采用人工喷涂的方式，需要搭设支架或辅助机械配合人工检测，大大提高了检测人员的安全风险。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种爬壁型钢结构涂饰机器人的喷涂方法，通过将喷涂装置与爬壁式机器人相结合，适用于大跨度桥梁结构等危险性较大的钢结构构件外表面的喷涂，无需搭设支架或辅助机械配合人工检测，可实现远程控制，大大降低了检测人员的安全风险。

技术方案：本发明所述的一种爬壁型钢结构涂饰机器人的喷涂方法，包括：

（1）操作遥控装置通过无线通讯装置，启动吸附式爬壁机器人行走到相应位置，启动喷涂装置工作；

（2）通过机器人实现喷涂操作：将机械臂安装在行程控制机构上，该行程控制机构可以带动机械臂和喷涂嘴沿着x方向和y方向进行运动，该x方向和y方向的运动空间涵盖了待喷涂的钢结构面的整个平面；

（3）当一个待喷涂的钢结构面完成后，可以通过相互位置的坐标位置差，将整个智能涂料喷涂装置从当前墙面移动到下一个待喷涂的钢结构面，并按照下一个待喷涂的墙面的尺寸进行标定，并进行同样的智能化操作控制；

（4）当某区域色度低于预设的色度阈时认为不合格，并按照该区域所在位置控制行程控制机构进行反馈补偿操作的反馈补偿加工模块；

（5）当检测的涂料温度位于非理想工作温度区间时，启动温控组件工作直到位于理想工作温度区间的温度控制模块；

（6）通过智能喷涂控制器控制喷涂嘴的启动或停止，能够控制行程控制机构沿着x轴方向和y轴方向的运动，以及z轴方向的调节；在面对一个待喷涂的钢结构面，根据钢结构面的尺寸大小，进行行程控制机构的标定，并给出喷涂作业的控制轨迹，然后按照控制轨迹进行智能化的控制。

进一步的，所述的爬壁型钢结构涂饰机器人包括吸附式机器人和喷涂装置，所述的喷涂装置固定在所述吸附式机器人上；所述的喷涂装置包括喷涂嘴和用于将涂料以设定压力从喷涂嘴喷出的驱动组件，所述驱动组件设有启停开关，所述智能涂料喷涂装置还包括行程控制机构，所述行程控制机构的动作端与机械臂连接，所述机械臂上安装所述喷涂嘴，所述行程控制机构的驱动组件、所述喷涂嘴驱动组件的启停开关均与用于实现智能喷涂作业的智能喷涂控制器连接，所述智能喷涂控制器还包括：

用于根据待喷涂钢结构面的尺寸，标定行程控制机构的运动轴，并给出行程控制轨迹的标定模块；

用于按照行程控制轨迹控制喷涂嘴作业的智能喷涂作业控制模块；

所述喷涂嘴驱动组件的启停开关、行程控制机构的驱动组件均与所述智能喷涂操作控制模块连接；

所述吸附式机器人包括：电机、履带轮、履带，分体式箱体、上摆压带机构以及下摆压带机构；

所述分体式箱体包括：通过箱体转轴连接的左箱体、右箱体；

所述上摆压带机构包括：摆杆、转轴、压垫、调整垫、转轴套、张紧轮轴以及张紧轮；所述压垫为长条结构，其两端分别安装有转轴；每个转轴上设有转轴套；所述摆杆的数量为两个，分别通过调整垫与一个转轴套连接；两个所述摆杆的相邻端处设有所述张紧轮轴，所述张紧轮安装在所述张紧轮轴上；

所述下摆压带机构包括：连接板、调整套、压带铰座、压带轮架以及压带轮；所述压带铰座安装在所述连接板的底部中心，设有压带轮轴的所述压带轮架与所述压带铰座固定连接，所述压带轮套接于所述压带轮轴；

所述左箱体和右箱体的外侧均安装有所述上摆压带机构以及所述下摆压带机构，且左右两侧的安装形式相同；其中，所述上摆压带机构通过压垫与左箱体的外侧壁连接，所述下摆压带机构通过调整套安装在所述上摆压带机构的转轴上；所述履带轮安装在摆杆上，所述履带包裹在履带轮上，所述张紧轮张紧履带的上端，所述压带轮压紧履带的下端；固接在左箱体上的电机的输出轴与所述履带轮连接。

进一步的，所述智能涂料喷涂装置还包括用于测量加工后墙面涂料完整性的完整性测量模块，所述完整性测量模块的输出端与所述智能喷涂控制器连接，所述智能喷涂控制器还包括：用于将测量得到的加工后墙面色度与预设的色度阈值进行比较的色度比较模块；用于当某区域色度低于预设的色度阈时认为不合格，并按照该区域所在位置控制行程控制机构进行反馈补偿操作的反馈补偿加工模块。

进一步的，所述喷涂嘴的进料口与进料管的上端连接，所述进料管的下端与配料箱连接；所述配料箱包括用于存储各种不同颜色的涂料的筒体，每个筒体带有出料开关；各个出料开关均与所述智能喷涂控制器连接，所述智能喷涂控制器还包括：用以按照待钢结构面的色块，在不同色块控制开启对应颜色筒体的出料开关的颜色选择模块。

进一步的，所述配料箱内安装用于检测涂料温度的温度传感器和用以实现加热或制冷的温控组件，所述温度传感器与所述智能喷涂控制器连接，所述智能喷涂控制器还包括：用以当检测的涂料温度位于非理想工作温度区间时，启动温控组件工作直到位于理想工作温度区间的温度控制模块。

进一步的，所述智能喷涂控制器还包括通讯模块。

进一步的，所述行程控制机构包括x方向运动组件和y方向运动组件，所述y方向运动组件安装在x方向运动组件的动作端，所述y方向运动组件与机械臂连接，所述x方向运动组件与x方向驱动组件连接，所述y方向运动组件与y方向驱动组件连接。

进一步的，所述履带包括：磁铁以及链节；所述链节通过链节连接销相互连接，所述磁铁固接在所述链节的安装孔中。

进一步的，所述分体式箱体内设有箱体加强筋。

有益效果：本发明通过将喷涂装置与爬壁式机器人相结合，适用于高大跨桥梁结构混凝土、高大混凝土等危险性较大的钢结构构件外表面的喷涂，无需搭设支架或辅助机械配合人工检测，可实现远程控制，大大降低了检测人员的安全风险。

附图说明

图1为是本发明喷涂装置中的喷嘴结构示意图；

图2是本发明喷涂装置的控制结构示意图；

图3为本发明的吸附式爬壁机器人整体结构示意图；

图4为履带的结构示意图；

图5为上摆压带机构的结构示意图；

图6为下摆压带机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1到图6所示的一种爬壁型钢结构涂饰机器人，包括如图1到图2所示的喷涂装置和如图3到图6所示的吸附式机器人。

参照图1和图2，喷涂装置包括喷涂嘴1和用于将涂料以设定压力从喷涂嘴喷出的驱动组件，所述驱动组件设有启停开关，所述智能涂料喷涂装置还包括行程控制机构2，所述行程控制机构2的动作端与机械臂3连接，所述机械臂3上安装所述喷涂嘴1，所述行程控制机构2的驱动组件、所述喷涂嘴1驱动组件的启停开关均与用于实现智能喷涂作业的智能喷涂控制器4连接，所述智能喷涂控制器4还包括：

用于根据待钢结构面的尺寸，标定行程控制机构的运动轴，并给出行程控制轨迹的标定模块41；

用于按照行程控制轨迹控制喷涂嘴作业的智能喷涂作业控制模块42；

所述喷涂嘴1驱动组件的启停开关、行程控制机构2的驱动组件均与所述智能喷涂操作控制模块42连接。

进一步，所述行程控制机构2为无人机飞行器，所述标定模块中，通过坐标变化确定x轴方向和y轴方向的运动方向。该方案优先使用于高空作业场合，也可以使用于其他场合。对于高空作业的情况，所述行程控制机构可以采用类似“无人机”的技术，通过遥控器进行控制，实现喷涂作业；其中，无人机上仅携带机械臂和喷涂嘴，其他部件均安装在位于地面的工作平台上，这样可以有效降低无人机携带的重量。

再进一步，所述智能涂料喷涂装置还包括用于测量加工后钢结构面涂料完整性的完整性测量模块5，所述完整性测量模块5的输出端与所述智能喷涂控制器4连接，所述智能喷涂控制器4还包括：

用于将测量得到的加工后钢结构面色度与预设的色度阈值进行比较的色度比较模块43；

用于当某区域色度低于预设的色度阈时认为不合格，并按照该区域所在位置控制行程控制机构进行反馈补偿操作的反馈补偿加工模块44，该方案有利于保证喷涂质量。

更进一步，所述喷涂嘴1为多个喷头形成的组件。这是优选的方案，喷涂嘴可以是一个喷头，也可以是两个喷头或多个喷头的情况。

所述喷涂嘴1的进料口与进料管6的上端连接，所述进料管6的下端与配料箱连接。

所述配料箱包括用于存储各种不同颜色的涂料的筒体，每个筒体带有出料开关。

各个出料开关均与所述智能喷涂控制器4连接，所述智能喷涂控制器4还包括：用以按照待钢结构面的色块，在不同色块控制开启对应颜色筒体的出料开关的颜色选择模块45。

所述配料箱内安装用于检测涂料温度的温度传感器和用以实现加热或制冷的温控组件，所述温度传感器与所述智能喷涂控制器连接，所述智能喷涂控制器还包括：用以当检测的涂料温度位于非理想工作温度区间时，启动温控组件工作直到位于理想工作温度区间的温度控制模块46。该方案的设计，能够使得涂料位于理想工作温度，有效保证了喷涂效果。

所述智能喷涂控制器还包括通讯模块47。通过该通讯模块46可以与控制电脑连接，实现单机控制；或者该通讯模块与控制管理中心连接，该控制管理中心与每台智能钢结构面打磨抛光机组成智能网络，实现网络化控制；又或者是该通讯模块与移动通讯终端(例如手机)连接，通过移动通讯终端实现远程控制。

所述行程控制机构2也可以采用机械组件，包括x方向运动组件和y方向运动组件，所述y方向运动组件安装在x方向运动组件的动作端，所述y方向运动组件与机械臂连接，所述x方向运动组件与x方向驱动组件连接，所述y方向运动组件与y方向驱动组件连接。该机械结构的方案，优先使用于房屋装修时的内墙，也可以使用于其他场合。

所述行程控制机构2包括x方向运动组件、y方向运动组件和用于调整喷涂嘴与待钢结构面之间距离的z轴方向运动组件，所述y方向运动组件安装在x方向运动组件的动作端，所述y方向运动组件的动作端与z轴方向运动组件连接，所述z轴方向运动组件的动作端与机械臂连接，所述x方向运动组件与x方向驱动组件连接，所述y方向运动组件与y方向驱动组件连接，所述z轴方向运动组件与z方向驱动组件连接。

本实施例的方案，摈弃了人工操作的方式，将喷涂嘴安装在机械臂上，通过机器人实现喷涂操作；将机械臂安装在行程控制机构上，该行程控制机构可以带动机械臂和喷涂嘴沿着x方向和y方向进行运动，该x方向和y方向的运动空间涵盖了待喷涂的墙面的整个平面；进一步，行程控制机构还可以进行z轴方向的运动，能够实现喷涂嘴与待钢结构面之间距离的调节。

另外，喷涂嘴驱动组件的启动开关、行程控制机构的驱动装置均与智能喷涂控制器进行连接，所述智能喷涂控制器，能够控制喷涂嘴的启动或停止，能够控制行程控制机构沿着x轴方向和y轴方向的运动，以及z轴方向的调节；在面对一个待喷涂的墙面，根据墙面的尺寸大小，进行行程控制机构的标定，并给出喷涂作业的控制轨迹，然后按照控制轨迹进行智能化的控制。

为了实现更进一步智能化，该智能涂料喷涂装置的机架安装行走机构，行走机构通过轮盘实现移动，该行走机构的驱动组件是受控的；当一个待喷涂的钢结构面完成后，可以通过相互位置的坐标位置差，将整个智能涂料喷涂装置从当前墙面移动到下一个待喷涂的钢结构面，并按照下一个待喷涂的墙面的尺寸进行标定，并进行同样的智能化操作控制，由此，替代了装修工人实现了房屋内多个墙面的整体喷涂。该行走机构包括四个支撑脚，该四个支撑脚是可伸缩结构，当底面某一个位置高低不平时，所在的支撑脚可以自动通过伸缩结构的调节，使得行程控制机构的位置保持稳定，保证喷涂嘴的工作稳定性。

在操作完成后，还设有用于检测喷涂完整性的测量模块，用于扫描操作后整个喷涂后的墙面，如果检测到某个区域的色度低于预设阈值，认为该位置未有效喷涂；通过控制行程控制机构到达该位置，并再次启动喷涂嘴进行补加工，直到整个墙面满足喷涂颜色的要求，这样有效保证了喷涂质量

本实施例的行程控制机构可以采用类似于无人机的飞行器，通过坐标的设定，进行x轴方向和y轴方向的运动控制，以及z轴方向的运动控制，该方案适用于高空作业的情况。通过遥控器进行控制，实现喷涂作业；其中，无人机上仅携带机械臂、喷涂嘴和进料管，其他部件均安装在位于地面的工作平台上，这样可以有效降低无人机携带的重量。

所述喷涂嘴与配料箱连通，所述配料箱中，设有各种颜色和配方涂料的筒体，每个筒体设有开关，控制器按照配方控制各个筒体开关的开启或关闭，实现不同颜色和配方的涂料的轮流喷涂作业。

整个装置的供电电源，可以采用蓄电池，也可以采用外接市电，所述蓄电池的充电方式，可以是有线方式，也可以采用无线方式实现。

本实施例的墙面是泛指钢结构各种外表面，可以是竖直面、平面或斜面。

如图3到图6所示，所述吸附式机器人包括：电机101、履带轮102、履带103，分体式箱体106、上摆压带机构104以及下摆压带机构105；

所述分体式箱体106包括：通过箱体转轴110连接的左箱体、右箱体；

所述上摆压带机构104包括：摆杆115、转轴108、压垫109、调整垫119、转轴套118、张紧轮轴116以及张紧轮117；所述压垫109为长条结构，其两端分别安装有转轴108；每个转轴108上设有转轴套118；所述摆杆115的数量为两个，分别通过调整垫119与一个转轴套118连接；两个所述摆杆115的相邻端处设有所述张紧轮轴116，所述张紧轮117安装在所述张紧轮轴116上；

所述下摆压带机构105包括：连接板122、调整套120、压带铰座123、压带轮架124以及压带轮121；所述压带铰座123安装在所述连接板122的底部中心，设有压带轮轴125的所述压带轮架124与所述压带铰座123固定连接，所述压带轮121套接于所述压带轮轴125；

所述左箱体和右箱体的外侧均安装有所述上摆压带机构104以及所述下摆压带机构105，且左右两侧的安装形式相同；其中，所述上摆压带机构104通过压垫109与左箱体的外侧壁连接，所述下摆压带机构105通过调整套120安装在所述上摆压带机构104的转轴108上；所述履带轮102安装在摆杆115上，所述履带103包裹在履带轮102上，所述张紧轮117张紧履带103的上端，所述压带轮121压紧履带103的下端；固接在左箱体上的电机101的输出轴与所述履带轮102连接。

所述履带103包括：磁铁113以及链节114；所述链节114通过链节连接销111相互连接，所述磁铁113固接在所述链节114的安装孔中；所述分体式箱体106内设有箱体加强筋107。

本发明的一种爬壁型钢结构涂饰机器人的喷涂方法，包括：

（1）操作遥控装置通过无线通讯装置，启动吸附式爬壁机器人行走到相应位置，启动喷涂装置工作；

（2）通过机器人实现喷涂操作：将机械臂安装在行程控制机构上，该行程控制机构可以带动机械臂和喷涂嘴沿着x方向和y方向进行运动，该x方向和y方向的运动空间涵盖了待喷涂的钢结构面的整个平面；

（3）当一个待喷涂的钢结构面完成后，可以通过相互位置的坐标位置差，将整个智能涂料喷涂装置从当前墙面移动到下一个待喷涂的钢结构面，并按照下一个待喷涂的墙面的尺寸进行标定，并进行同样的智能化操作控制；

（4）当某区域色度低于预设的色度阈时认为不合格，并按照该区域所在位置控制行程控制机构进行反馈补偿操作的反馈补偿加工模块；

（5）当检测的涂料温度位于非理想工作温度区间时，启动温控组件工作直到位于理想工作温度区间的温度控制模块；

（6）通过智能喷涂控制器控制喷涂嘴的启动或停止，能够控制行程控制机构沿着x轴方向和y轴方向的运动，以及z轴方向的调节；在面对一个待喷涂的钢结构面，根据钢结构面的尺寸大小，进行行程控制机构的标定，并给出喷涂作业的控制轨迹，然后按照控制轨迹进行智能化的控制。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。