一种船体加工机器人及其作业方法与流程

1.本发明涉及船舶建造技术领域，尤其涉及一种船体加工机器人及其作业方法。


背景技术：

2.船舶建造过程中，有外板结构、工装件需要切割、焊接或打磨的情况。切割、焊接或打磨作业在船坞码头阶段存在以下缺点：1)需要进行脚手架搭建，费时费力，成本较高；2)对于大型船舶的外板作业，脚手架高度较高，高空作业存在安全隐患；3)搭建脚手架耗时较长，影响船舶建造周期。
3.因此，亟待需要一种船体加工机器人以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的在于提供船体加工机器人，可对船体进行加工，而无需搭建脚手架，降低人工作业风险，缩短船舶建造周期。
5.本发明的另一个目的在于提供船体加工机器人的作业方法，基于上述船体加工机器人，能够对船体进行加工，无需搭建脚手架，降低人工作业风险，缩短船舶建造周期。
6.为实现上述目的，提供以下技术方案：
7.第一方面，提供了一种船体加工机器人，包括：
8.移动底座；
9.磁吸模组，安装于所述移动底座的底部，所述磁吸模组用于将所述移动底座吸附在船体上；
10.固定模组，安装于所述移动底座上，所述固定模组用于固定待加工部位；
11.作业模组，包括机械臂和多个不同的作业接头，所述机械臂安装于所述移动底座上，多个所述作业接头择一可拆卸地安装于所述机械臂上，所述作业接头用于加工所述待加工部位。
12.作为所述船体加工机器人的可选方案，所述移动底座的底部设有容纳槽，所述磁吸模组设于所述容纳槽内，且所述磁吸模组的吸附面凸出所述移动底座的底面。
13.作为所述船体加工机器人的可选方案，所述磁吸模组的数量为多个，多个所述磁吸模组安装于所述移动底座的底部。
14.作为所述船体加工机器人的可选方案，多个所述作业接头中包括焊枪、等离子切割枪和打磨砂轮中的一个或多个。
15.作为所述船体加工机器人的可选方案，所述船体加工机器人还包括安全绳，所述安全绳的一端固定于所述移动底座上，其另一端用于固定于所述船体的甲板上。
16.作为所述船体加工机器人的可选方案，所述船体加工机器人还包括摄像模组，所述摄像模组设于所述移动底座上。
17.作为所述船体加工机器人的可选方案，所述移动底座包括机身和行走机构，两个所述行走机构对称设于所述机身的两侧，所述行走机构用于驱动所述机身相对于所述船体
移动。
18.作为所述船体加工机器人的可选方案，所述行走机构包括齿轮组和履带，所述齿轮组可转动地设于所述机身上，所述履带绕设于所述齿轮组上。
19.第二方面，提供了一种船体加工机器人的作业方法，基于如上所述的船体加工机器人，所述船体加工机器人的作业方法包括如下步骤：
20.启动磁吸模组的吸附模式，使移动底座吸附在船体上；
21.启动所述移动底座的行走模式，使所述移动底座相对于所述船体移动，并使所述移动底座移动到指定作业地点；
22.启动所述磁吸模组的固定模式，增大所述磁吸模组的吸附力，使所述移动底座固定于所述船体上；
23.启动固定模组将待加工部位进行固定；
24.启动作业模组对所述待加工部位进行加工。
25.作为所述船体加工机器人的作业方法的可选方案，在启动所述磁吸模组的吸附模式之前，将所述移动底座上的安全绳的一端固定于所述船体的甲板上。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
27.本发明提供的船体加工机器人，包括移动底座、磁吸模组、固定模组和作业模组，通过人工操控进行加工作业，通过磁吸模组使得移动底座能够吸附在船体上；移动底座本身能够保持吸附在船体上的同时，相对于船体移动；固定模组配合作业模组实现对待加工部位的加工，无需搭建脚手架，降低人工作业风险，缩短船舶建造周期。
28.本发明提供的船体加工机器人的作业方法，基于上述船体加工机器人，能够对船体进行加工，无需搭建脚手架，降低人工作业风险，缩短船舶建造周期。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例提供的船体加工机器人的结构示意图；
31.图2为本发明实施例提供的船体加工机器人的分解示意图；
32.图3为本发明实施例提供的船体的结构示意图；
33.图4为本发明实施例提供的船体加工机器人的单点作业范围的示意图。
34.附图标记：
35.100、船体；101、单点作业范围；
36.1、移动底座；11、机身；111、容纳槽；12、齿轮组；13、履带；
37.2、磁吸模组；
38.3、固定模组；
39.4、作业模组；41、机械臂；42、作业接头。
具体实施方式
40.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
41.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
43.在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
44.如图1-图3所示，本实施例提供了一种船体加工机器人，包括移动底座1、磁吸模组2、固定模组3和作业模组4，移动底座1作为整个船体加工机器人的安装基础，用于安装磁吸模组2、固定模组3和作业模组4，磁吸模组2安装于移动底座1的底部，磁吸模组2用于将移动底座1吸附在船体100上；固定模组3安装于移动底座1上，固定模组3用于固定待加工部位；作业模组4包括机械臂41和多个不同的作业接头42，机械臂41安装于移动底座1上，多个作业接头42择一可拆卸地安装于机械臂41上，作业接头42用于加工待加工部位。
45.该船体加工机器人通过人工操控进行加工作业，通过磁吸模组2使得移动底座1能够吸附在船体100上；移动底座1本身能够保持吸附在船体100上的同时，相对于船体100移动；固定模组3配合作业模组4实现对待加工部位的加工，无需搭建脚手架，降低人工作业风险，缩短船舶建造周期。
46.移动底座1包括机身11和行走机构，两个行走机构对称设于机身11的两侧，行走机构用于驱动机身11相对于船体100移动。该设计通过两个行走机构驱动机身11相对于船体100移动，可保证移动底座1稳定地相对船体100移动。
47.在一实施例中，行走机构包括齿轮组12和履带13，齿轮组12可转动地设于机身11上，履带13绕设于齿轮组12上。将行走机构设计为履带驱动，能够通过机身11左右两侧的两个履带13的差速行驶实现移动底座1的转弯、前进等操作。
48.为了便于磁性模组2的安装，移动底座1的底部设有容纳槽111，磁吸模组2设于容纳槽111内，且磁吸模组2的吸附面凸出移动底座1的底面。需要说明的是，在本实施例中，磁性模组2的吸附面略微凸出移动底座1的底面。该设计可保证移动底座1整体与船体100的距离，保证移动底座1的重心贴近船体100，保证移动底座1整体的稳定性。
49.磁吸模组2的数量为多个，多个磁吸模组2安装于移动底座1的底部。具体而言，图2
中，磁吸模组2的数量为四个，四个磁吸模组2设于移动底座1的机身11的底部。当然，磁吸模组2的数量还可以是二个至二十个之间的任意数量，在此不作限制。
50.固定模组3选用电磁吸固定装置。固定模组3具有可伸缩的磁铁吸盘，用于对被切割物进行磁吸固定，防止被切割物掉落；或对于切割、打磨产生的铁屑进行磁吸收集，避免环境污染。
51.为了保证船体加工机器人本身的安全，船体加工机器人还包括安全绳，安全绳的一端固定于移动底座1上，其另一端用于固定于船体100的甲板上。这样在船体加工机器人作业时，即使磁吸模组2突然失效，也有安全绳保证船体加工机器人不会掉落。
52.为了便于操控船体加工机器人，船体加工机器人还包括摄像模组，摄像模组设于移动底座1上。该设计通过摄像模组可判断船体加工机器人在船体100上的位置，便于控制船体加工机器人移动至指定作业地点。
53.在一实施例中，多个作业接头42中包括焊枪、等离子切割枪和打磨砂轮中的一个或多个。该设计可使得该船体加工机器人可进行焊接、切割和打磨作业。当然，作业接头42不限于上述示例，还可以是激光切割枪或其他作业接头。
54.上述实施例中，船体加工机器人的机身11上设有多芯电缆，电缆可用于提供电能和传输控制信息。机身11的电缆与控制系统及电能系统的连接方式可参照现有技术中的连接方式，在此不再赘述。
55.本机器人避免了船舶在船坞码头阶段进行外板作业时不必要的搭设脚手架，节省脚手架搭设人工成本和物料成本；避免了人员高处作业风险；节省了脚手架搭设时间和高空作业时间，提升了船舶外板作业效率，缩短船坞周期，为企业按节点交船提供保障；集切割、打磨、焊接为一体，功能完善，适应船舶码头港口阶段的结构修改。
56.本实施例还提供了一种船体加工机器人的作业方法，基于如上所述的船体加工机器人，船体加工机器人的作业方法包括如下步骤：1)启动磁吸模组2的吸附模式，使移动底座1吸附在船体100上；2)启动移动底座1的行走模式，使移动底座1相对于船体100移动，并使移动底座1移动到指定作业地点；3)启动磁吸模组2的固定模式，增大磁吸模组2的吸附力，使移动底座1固定于船体100上；4)启动固定模组3将待加工部位进行固定；5)启动作业模组4对待加工部位进行加工。
57.优选地，在步骤1)之前，将移动底座1上的安全绳的一端固定于船体100的甲板上，可避免船体加工机器人掉落损坏。
58.图4示出了船体加工机器人的单点作业范围101，机器人移动到指定作业地点后，其作业范围如单点作业范围101所示，待机器人完成该单点作业后，再移动到其他地方进行作业。需要说明的是，单点作业范围101的大小由机械臂41的活动范围决定。示例性地，机械臂41可以为多轴机械臂，比如六轴机械臂。
59.为了更好地理解本船体加工机器人的作业方法，以进行船体外板切割作业为例：1)将安全绳拴在船体100的甲板处，然后将机器人接上电源和控制装置；2)将机器人磁吸模组2启动，然后吸附在船体100的外板上；(3)打开摄像模组，在操作装置上遥控机器人到指定作业地点，通过左右履带13的差速行驶可以进行转弯、前进等操作；(4)增大磁吸模组2的吸力，进行装置的固定，以方便进行作业；(5)固定模组3将要切割的物体进行固定；(6)根据视频传输界面，控制机械臂41移动到指定作业区域；(7)切割物体，物体被固定模组3的吸附
作用下，运输回到甲板；(8)切割作业完毕。
60.进行焊接及打磨时候，只需将切割用的作业接头42换下，进行相应的步骤即可。
61.该机器人的控制方式为，通过控制装置与机身11进行信号传输，机身11连接着机器人的摄像模组，通过数据信号线进行图像信号传输，通过控制面板，操作人员可以进行施工现场环境的查看，然后对机器人控制，机身11内电机进行机器人驱动，控制机械臂41的电机控制机械臂41做出相关动作，控制作业接头42执行焊接、切割、打磨作业。
62.注意，在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指接合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式接合。
63.上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。