船舶钢板外壳表面的检测维护方法与流程

本申请是申请日为2015年11月28日申请号为2015108415638中国发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种磁吸附式船舶钢板外壳表面检测机器人。

背景技术：

众所周知，一般船舶是由船壳、船体骨架、甲板、船舱和上层建所组成。船壳又称船壳板,船的外壳,它包括船侧板和船底板。船体的几何形状是由船壳板的形状决定的。船体承受的纵向弯曲力、水压力、波浪冲击力等各种外力首先作用在船壳板上。现有的船舶外壳通过专用的船舶钢板焊接拼接而成，在船舶的维护过程中，需要对船舶钢板外壳的表面进行检测，对于外壳表面上的防腐蚀层已经脱落的，需要补喷防腐蚀液。由于船舶壳体庞大，操作比较困难。如果能通过驱动机器人吸附到外壳表面进行维护作业便可以省去不少的麻烦。但是如何实现较为稳定的吸附是现有技术急需解决的一个技术问题。现有技术急需一种能方便对外壳表面进行维护且吸附稳定的磁吸附式船舶钢板外壳表面检测机器人。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能方便对外壳表面进行维护且吸附稳定的磁吸附式船舶钢板外壳表面检测机器人。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种磁吸附式船舶钢板外壳表面检测机器人，包括车架和设置于车架底部用于和外壳表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在外壳表面的永磁磁铁；所述车架上设有用于安装维护部件的检测筒；位于车架同侧的滚轮上还连接有弹性橡胶带，所述滚轮表面开设有环形连接槽，所述弹性橡胶带拉伸套接在相邻的滚轮上，所述弹性橡胶带配合陷入环形连接槽内；所述弹性橡胶带外表面设有用于增加滚轮和外壳表面磁吸附的磁板。通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到外壳表面，对已经出现了问题的船舶钢板外壳表面进行喷涂操作，防止外壳表面深度腐蚀，通过永磁磁铁和磁板与壳体表面的双重吸附力，可以稳定的将车架吸附于外壳表面，并通过滚轮移动。

作为优选的，所述磁板内侧设有t形卡接件，所述弹性橡胶带的外表面均布有多个与t形卡接件配合的t形卡槽；所述磁板通过t形卡接件与t形卡槽配合实现与弹性橡胶带的连接。通过这样的设计磁板可以牢固的卡接在弹性橡胶带上，在磁板运行至靠近外壳表面的时候可以与外壳产生吸力，在t形卡槽的限制下，不会掉出。同时，t形卡接件与t形卡槽为可拆卸式连接，通过调整弹性橡胶带上卡接t形卡接件的数量可以调整弹性橡胶带与外壳表面的吸附力大小。同时，这样的结构设计，可以使得磁板与弹性橡胶带为半分离状态，在磁板转动至滚轮端部时，可以依靠t形卡接件保持磁板与弹性橡胶带呈连接状态，但是磁板板体端部与弹性橡胶带分离，使得磁板可以通过运行轨迹的弯曲部，避免了直板无法弯折的弊端。

作为优选的，所述环形连接槽上开设有多个弧形卡槽，所述弹性橡胶带的内表面均布有多个与弧形卡槽配合的弧形凸棱；所述滚轮转动时通过弧形卡槽和弧形凸棱配合驱动弹性橡胶带一起滚动。通过这样的设计可以通过弧形卡槽与弧形凸棱配合，轮体带动弹性橡胶带一起运行，实现动态的吸附。

作为优选的，所述磁板和t形卡接件一体成型，所述弹性橡胶带与t形卡槽以及弧形凸棱一体成型。这样的设计利于部件之间连接的稳定。

作为优选的，所述t形卡接件朝向弹性橡胶带一侧的表面为弧形面，所述弧形面的弧度与环形连接槽的弧度相配合。这样的设计利于在磁板通过滚轮位置时，t形卡接件与弹性橡胶带连接紧密，防止其脱落。

作为优选的，所述检测筒包括筒体外壳和设置在筒体外壳内的喷涂组件，所述检测筒与车架转动连接，所述车架上还设有驱动检测筒往复转动的驱动轮，所述驱动轮与转动电机连接。这样的设计利于在喷涂时，将喷涂组件对准待喷涂位置，然后通过转动电机驱动检测筒往复转动，扩大喷涂组价的喷涂范围。

作为优选的，所述检测筒为柱形，所述柱形的检测筒一侧设有圆弧形表面，所述圆弧形表卖面上设有毛刷，所述毛刷随着检测筒转动至车架底部时与外壳表面配合接触。这样的设计可以将待喷涂的外壳表面位置，先通过毛刷打磨，将快要脱落的脱皮进行清理，然后再喷涂操作，提高喷涂液的附着牢固度。

作为优选的，所述车架上设有连接板，所述检测筒两端设有与连接板连接的转轴，所述转轴与连接板通过轴承转动连接，所述驱动轮与圆弧形表面啮合驱动，所述转动电机为伺服电机。这的设计利于检测筒通过驱动轮来驱动其转动，将毛刷和喷涂组件不断地切换至待处理的外壳表面位置。

作为优选的，所述喷涂组件包括喷涂组件外壳和密闭在喷涂组件外壳内的喷涂液，所述喷涂液压力存储于喷涂液储存袋内，所述喷涂组件外壳底部设有喷头，所述喷头通过导液管与喷涂液储存袋内部连通，所述导液管上设有控制阀体。通过将喷涂液压力存储于喷涂液储存袋内可以通过车架将喷涂组件运输至外壳表面，开启控制阀体，喷涂液从喷涂液储存袋内被压出，喷涂在外壳表面。

作为优选的，所述喷涂组件外壳固定在检测筒内，所述喷头穿过圆弧形表面向外伸出。这样的设计利于喷涂的实现和与毛刷之间的转换。

作为优选的，所述喷涂液储存袋为弹性乳胶袋，所述喷涂液通过外压灌入弹性乳胶袋内且迫使喷涂液储存袋在喷涂组件外壳内部呈膨胀状态，当控制阀体处于开启状态下，喷涂液依靠喷涂液储存袋收缩力将喷涂液挤压出喷头。这样的设计是依靠弹性乳胶袋的收缩力来实现喷涂液的喷涂，丰富了设计方案。

作为优选地，所述喷涂组件外壳内部还设有沿喷涂组件外壳上下滑行的磁块，所述磁块设置在喷涂液储存袋与喷涂组件外壳顶部之间，所述磁块用于和外壳表面吸附以加强对喷涂液储存袋的挤压；所述喷涂组件外壳为非铁件。这样的设计使得喷涂液可以依靠喷涂液储存袋的收缩力和磁块的压力的共同作用而实现喷涂；同时涂液储存袋和磁块的配合有利于喷涂压力趋于一个较为稳定的状态，开始状态下，磁块距离外壳表面较远，压力较小，而喷涂液储存袋的弹性变量较大，收缩力较强，随着喷涂液储存袋的逐步收缩，弹性变量减小，而磁块距离外壳表面逐步靠近，吸引力加强，压力加大，这样在整个对喷涂液挤压的过程中，喷涂液储存袋的收缩力和磁块压力之间可以相互弥补，总和趋于一个较为稳定的状态，有利于喷涂效果的实现。同时省去了外部用于将强喷涂压力的压力泵，简化了结构达到了同样的技术效果。

作为优选地，所述喷涂组件外壳与检测筒插接固定。这样的设计喷涂组件与检测筒连接牢固，且在喷涂组件内的喷涂液使用完毕时，可以将喷涂组件拆卸后换一个新的喷涂组件，提高作业时间。

作为优选地，所述滚轮与驱动电机驱动连接，且车架两侧的滚轮与不同的驱动电机连接，在转弯时车架两侧的滚轮差速运行，实现转向。通过上述结构实现车体的运行和转向，将喷涂组件运输至需要维护的外壳表面；本申请的滚轮控制方式为遥控，动力驱动结构和转向结构为现有的遥控汽车中通用的机构，不在此赘述。

作为优选地，所述喷涂组件外壳上开设有透气孔。这样的设计利于磁块在喷涂组件外壳内滑动和喷涂液储存袋在喷涂组件外壳内膨胀或者收缩变形时气体的吸入和排出。

作为优选地，所述弹性乳胶袋内部还设有一个乳胶气囊，所述乳胶气囊与弹性乳胶袋顶部连接；所述弹性乳胶袋厚度为0.5～3mm；所述乳胶气囊厚度为0.1～1mm。这样的设计利于在弹性乳胶袋内的喷涂液快要喷涂完时，避免磁块对弹性乳胶袋过度挤压；在弹性乳胶袋恢复原状后，如果对其进行挤压，容易在挤压处形成折叠和折痕，降低乳胶的弹性性能，将乳胶气囊设置在弹性乳胶袋内，可以通过乳胶气囊对弹性乳胶袋实现支撑，防止其形成折叠和折痕。在弹性乳胶袋内的乳胶气囊会随着内部喷涂液使用量的减少而逐步体积增大，有利于实现支撑，再次灌入喷涂液之后，由于弹性乳胶袋内的压强增大，乳胶气囊体积会缩小，这样的设计既能实现乳胶气囊对弹性乳胶袋的保护，又不会因为乳胶气囊体积过大而导致占用弹性乳胶袋内空间，导致喷涂液储存空间不足。

作为优选地，所述磁块与喷涂液储存袋接触位置通过粘结剂粘接。这样的设计利于喷涂液储存袋在膨胀和收缩时可以带动磁块一起运动；在喷涂组件外壳呈水平，磁块需要克服一定的摩擦力，这样的设计可以通过喷涂液储存袋收缩将磁块拉拽至距离外壳表面较近的位置，利于磁块与外壳表面吸附力的形成；喷涂组件外壳的喷头朝上时，磁块需要克服自身重力，这样的设计可以通过喷涂液储存袋收缩将磁块拉拽至距离外壳表面较近的位置，利于磁块与外壳表面吸附力的形成。

作为优选地，所述磁块与喷涂组件外壳顶部之间还设有黄铜隔磁部件。这样的设计可以隔绝喷涂组件外壳顶部外界对磁块的吸引力，避免其他铁制部件不必要的干涉。

作为优选地，所述磁块侧壁与喷涂组件外壳内壁接触位置设置有聚四氟乙烯耐磨层。这样的设计利于减小磁块与喷涂组件外壳内壁之间的摩擦力，同时增强了磁块外壁的耐磨性。

作为优选地，所述喷涂组件外壳内壁上涂覆有润滑油。这样的设计利于较小喷涂组件外壳内壁的摩擦力，利于磁块在喷涂组件外壳内滑动，利于喷涂液储存袋在喷涂组件外壳内膨胀或者收缩变形时与喷涂组件外壳内摩擦而少受损伤。

作为优选地，所述喷头与导液管连接处密封设置，所述导液管与喷涂液储存袋连接处密封设置。这样的设计使得喷头与导液管既能连通，由在连接处形成高压密封连接，避免喷涂时应为压力过大而漏液；这样的设计使得导液管与喷涂液储存袋既能连通，由在连接处形成高压密封连接，避免喷涂时应为压力过大而漏液。所述喷涂液位防腐蚀的喷涂液，例如油漆，环氧树脂类涂料等液态涂料。

本发明的优点和有益效果在于：通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到外壳表面，对已经出现了问题的船舶钢板外壳表面进行喷涂操作，防止外壳表面深度腐蚀。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为弹性橡胶带与滚轮配合机构示意图；

图3为图2中a处结构放大示意图；

图4为图3中t形卡接件与t形卡槽分离结构示意图；

图5为检测筒内部结构示意图。

图中：1、喷涂组件外壳；2、喷涂液；3、喷头；4、导液管；5、控制阀体；6、弹性乳胶袋；7、磁块；8、外壳表面；9、黄铜隔磁部件；10、聚四氟乙烯耐磨层；11、透气孔；12、乳胶气囊；13、滚轮；17、永磁磁铁；19、车架；20、检测筒；21、筒体外壳；22、驱动轮；23、转动电机；24、圆弧形表面；25、毛刷；26、连接板；28、转轴；29、弹性橡胶带；30、环形连接槽；31、磁板；32、t形卡接件；33、t形卡槽；34、弧形卡槽；35、弧形凸棱；36、弧形面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-图5所示，一种磁吸附式船舶钢板外壳表面检测机器人，包括车架19和设置于车架19底部用于和外壳表面8配合的滚轮13，所述车架19四角设有用于将车架19吸附压紧在外壳表面8的永磁磁铁17；所述车架19上设有用于安装维护部件的检测筒20；位于车架19同侧的滚轮13上还连接有弹性橡胶带29，所述滚轮13表面开设有环形连接槽30，所述弹性橡胶带29拉伸套接在相邻的滚轮13上，所述弹性橡胶带29配合陷入环形连接槽30内；所述弹性橡胶带29外表面设有用于增加滚轮13和外壳表面8磁吸附的磁板31。

所述磁板31内侧设有t形卡接件32，所述弹性橡胶带29的外表面均布有多个与t形卡接件32配合的t形卡槽33；所述磁板31通过t形卡接件32与t形卡槽33配合实现与弹性橡胶带29的连接。

所述环形连接槽30上开设有多个弧形卡槽34，所述弹性橡胶带29的内表面均布有多个与弧形卡槽34配合的弧形凸棱35；所述滚轮13转动时通过弧形卡槽34和弧形凸棱35配合驱动弹性橡胶带29一起滚动。

所述磁板31和t形卡接件32一体成型，所述弹性橡胶带29与t形卡槽33以及弧形凸棱35一体成型。

所述t形卡接件32朝向弹性橡胶带29一侧的表面为弧形面36，所述弧形面36的弧度与环形连接槽30的弧度相配合。

所述检测筒20包括筒体外壳21和设置在筒体外壳21内的喷涂组件，所述检测筒20与车架19转动连接，所述车架19上还设有驱动检测筒20往复转动的驱动轮22，所述驱动轮22与转动电机23连接。

所述检测筒20为柱形，所述柱形的检测筒20一侧设有圆弧形表面24，所述圆弧形表卖面上设有毛刷25，所述毛刷25随着检测筒20转动至车架19底部时与外壳表面8配合接触。

所述车架19上设有连接板26，所述检测筒20两端设有与连接板26连接的转轴28，所述转轴28与连接板26通过轴承转动连接，所述驱动轮22与圆弧形表面24啮合驱动，所述转动电机23为伺服电机。

所述喷涂组件包括喷涂组件外壳1和密闭在喷涂组件外壳1内的喷涂液2，所述喷涂液2压力存储于喷涂液2储存袋内，所述喷涂组件外壳1底部设有喷头3，所述喷头3通过导液管4与喷涂液2储存袋内部连通，所述导液管4上设有控制阀体5。

所述喷涂组件外壳1固定在检测筒20内，所述喷头3穿过圆弧形表面24向外伸出。

所述喷涂液2储存袋为弹性乳胶袋6，所述喷涂液2通过外压灌入弹性乳胶袋6内且迫使喷涂液2储存袋在喷涂组件外壳1内部呈膨胀状态，当控制阀体5处于开启状态下，喷涂液2依靠喷涂液2储存袋收缩力将喷涂液2挤压出喷头3。

所述喷涂组件外壳1内部还设有沿喷涂组件外壳1上下滑行的磁块7，所述磁块7设置在喷涂液2储存袋与喷涂组件外壳1顶部之间，所述磁块7用于和外壳表面8吸附以加强对喷涂液2储存袋的挤压；所述喷涂组件外壳1为非铁件。磁块7优选永磁铁。

喷涂组件外壳1和车架19可以为硬质的塑料件或者铝合金件，以便减轻系统的重量。

所述喷涂组件外壳1上开设有透气孔11。

所述弹性乳胶袋6内部还设有一个乳胶气囊12，所述乳胶气囊12与弹性乳胶袋6顶部连接；所述弹性乳胶袋6厚度为0.5～3mm；所述乳胶气囊12厚度为0.1～1mm。

所述磁块7与喷涂液2储存袋接触位置通过粘结剂粘接。

所述磁块7与喷涂组件外壳1顶部之间还设有黄铜隔磁部件9。可以是黄铜隔磁板31或者有黄铜材质的喷涂层，可以设置在磁块7上也可以在喷涂组件外壳1顶部内壁上。

所述磁块7侧壁与喷涂组件外壳1内壁接触位置设置有聚四氟乙烯耐磨层10。

所述喷涂组件外壳1内壁上涂覆有润滑油。

所述喷头3与导液管4连接处密封设置，所述导液管4与喷涂液2储存袋连接处密封设置。

在进行维护操作时，首先依靠永磁磁铁17将车架19吸附压紧在外壳表面8，无论是车架19底面朝向任何方向都能实现吸附连接；其次，通过弹性橡胶带29上的磁板31与外壳表面8吸附，磁板31收到吸附力而通过t形卡接件32拉拽弹性橡胶带29而将滚轮13较为稳定的吸附在外壳表面8；

控制滚轮13转动，将车架19移动到外壳表面8出现毁损的位置；通过转动电机23驱动驱动轮22转动，驱动轮22带动检测筒20转动，将毛刷25转动至车架19下端，并与外壳表面8待处理的位置配合接触，控制转动电机23正反向交替运行，毛刷25来回打磨外壳表面8，将脱皮的防腐层打磨干净；同理通过转动电机23驱动检测筒20将喷涂组件转动至刚刚打磨好的待处理位置，使得喷头3朝向外壳表面8待喷涂位置方向；开启控制阀体5，喷涂液2依靠喷涂液2储存袋收缩力，和磁块7与外壳表面8吸附而对喷涂液2储存袋的挤压力将喷涂液2挤压出喷头3，从而实现喷涂操作。喷涂完毕后将控制阀体5关闭，如果需要进行下一个位置的喷涂操作可以循环上述操作；如果喷涂完毕，将车体遥控至较低位置，将车架19取下；

由于磁板31是随着弹性橡胶带29运行的，在处于平直位置时，磁板31与弹性橡胶带29处于贴近状态，当需要通过滚轮13的弯折位置时，除了t形卡接件32的其他磁板31部分会暂时与弹性橡胶带29分离，以便实现弹性橡胶带29的弯曲，待运行至弹性橡胶带29靠近外壳表面8时，磁板31会受到外壳较大的吸力，但是由于有t形卡接件32与t形卡槽33的限制作用，磁板31向外壳表面8的靠近受到限制，但同时将弹性橡胶带29压紧在外壳表面8。实现弹性橡胶带29的辅助吸附功能。

作为一种优选，通过喷涂液2储存袋和磁块7的配合，喷涂液2可以依靠喷涂液2储存袋的收缩力和磁块7的压力的共同作用而实现喷涂；同时涂液储存袋和磁块7的配合有利于喷涂压力趋于一个较为稳定的状态，开始状态下，磁块7距离外壳表面8较远，压力较小，而喷涂液2储存袋的弹性变量较大，收缩力较强，随着喷涂液2储存袋的逐步收缩，弹性变量减小，而磁块7距离外壳表面8逐步靠近，吸引力加强，压力加大，这样在整个对喷涂液2挤压的过程中，喷涂液2储存袋的收缩力和磁块7压力之间可以相互弥补，总和趋于一个较为稳定的状态，有利于喷涂效果的实现。同时省去了外部用于将强喷涂压力的压力泵，简化了结构达到了同样的技术效果；

在弹性乳胶袋6恢复原状后，乳胶气囊12设置在弹性乳胶袋6内，可以通过乳胶气囊12对弹性乳胶袋6实现支撑，防止磁块7挤压过度而形成折叠和折痕；此时通过外部设备向弹性乳胶袋6内再次充入喷涂液2，由于弹性乳胶袋6内的压强增大，乳胶气囊12体积会逐渐缩小。

在喷涂组件喷涂过程中，可以控制检测筒20小角度往复转动，这样可以提高喷涂覆盖的面积，提高喷涂的效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。