一种球罐外壁除锈作业机器人系统的制作方法

1.本实用新型涉及机械自动化工程的技术领域，特别涉及一种球罐外壁除锈作业机器人系统。


背景技术：

2.球罐作为石化行业日常生产中必不可少的重要基础设施，由于受到潮湿空气和残留油品的污染，在使用过程中储罐内外壁易产生锈蚀。为了提高储罐服役时间，减少泄漏、爆炸等事故发生率，需定期对储罐进行防腐作业，即除去罐壁上的旧漆皮、锈渣、油污等。目前普遍采取沿罐壁搭设脚手架，工人在脚手架上手持喷砂枪的除锈方式。
3.人工喷砂除锈优势在于喷砂过后的壁面粗糙度等级较好，有利于后续涂料附着在罐壁上；缺点在于不仅对自然环境与工人健康危害巨大，而且存在劳动强度大、施工周期长、安全性差、原油回收率低等问题。人工喷砂除锈已经与环境保护、以人为本的发展要求相悖，弊大于利。亟需一种自动化程度高、污染程度小的除锈方式。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种球罐外壁除锈作业机器人系统，其旨在解决现有技术中除锈的自动化程度低的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出了一种球罐外壁除锈作业机器人系统，包括机器人本体；所述机器人系统上设有除锈及污水回收装置；所述除锈及污水回收装置通过高压水输出管路连接有高压水系统，所述除锈及污水回收装置通过回收管路连接有真空回收系统；所述高压水系统和所述真空回收系统集成在货车集装箱内。
6.作为优选，所述除锈及污水回收装置包括回收盘、安装在所述回收盘上的毛刷、驱动机构和由所述驱动机构带动的旋转高压水射流系统；所述驱动机构包括电机、轴承、电机座、电机齿轮和旋转轴齿轮，所述电机通过电机座设在中间座的顶侧，所述电机的输出轴上设有电机齿轮，所述电机齿轮带动所述旋转高压水射流系统转动。
7.作为优选，所述旋转高压水射流系统包括与所述电机齿轮相啮合的旋转轴齿轮、与所述旋转轴齿轮一起转动的旋转轴、安装在所述旋转轴上的旋转接头和安装在所述旋转轴底部的喷嘴；所述高压水输出管路和所述旋转接头连接。
8.作为优选，所述回收盘上设有导柱，在所述机器人本体上设有中间座、所述中间座上设有套筒，所述套筒和所述导柱间装有弹簧。
9.作为优选，所述回收盘的边缘为毛刷，所述毛刷为韧性材料；所述回收盘上设有真空回收接头，所述真空回收接头与所述真空回收管连接。
10.作为优选，所述机器人本体包括连接有所述除锈及污水回收装置的本体支架、安装在所述本体支架上的多功能吊装把手、安装在所述本体支架上的外壳、安装在所述外壳上的控制箱和安装在所述本体支架上的后把手；所述本体支架为碳纤维材质。
11.作为优选，所述机器人本体还包括一驱动系统，所述驱动系统包括电机、由所述电
机控制的减速机、与所述减速机相连的驱动胶轮和万向轮。
12.作为优选，所述机器人本体还包括一校准系统，所述校准系统包括安装在前摄像系统、前照明灯和激光对准器。
13.作为优选，所述机器人本体还包括一机器人辅助上下罐装置，所述机器人辅助上下罐装置包括翻转装置、升降装置和过渡平台，所述翻转装置的底板和所述过渡平台固定连接，所述过渡平台和升降装置固定连接，所述翻转装置的底板和竖板活动连接，所述爬壁机器人可吸附在所述翻转装置的竖板上，所述翻转装置的翻转动力缸用于带动所述竖板及其上面的爬壁机器人进行翻转运动，所述升降装置用于带动所述翻转装置、过渡平台和所述爬壁机器人进行升降运动；所述升降装置的底部设有若干滚轮，所述滚轮为脚刹滚轮；所述升降装置为轻型剪叉式液压升降平台。
14.与现有技术相比，本实用新型提供的一种球罐外壁除锈作业机器人系统的有益效果为：
15.1、通过高压水系统进行除锈作业，通过真空回收系统进行回收除锈过程中产生的废水和锈渣，不对环境产生污染，自动化程度高，减少粉尘对施工人员的危害，减少除锈成本，增加除锈效率，有效减少了对环境的污染。
16.2、通过辅助上下罐装置，实现无需人工近距离辅助即可将爬壁机器人轻松上下球罐，解决了除锈作业采用人工并需要搭建较多辅助设施的问题。
17.本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例的一种球罐外壁除锈作业机器人系统的。
19.图2是本实用新型实施例驱动系统的结构示意图。
20.图3是本实用新型实施例除锈及污水回收装置的结构示意图。
21.图4是本实用新型实施例机器人辅助上下罐装置的结构示意图。
22.其中：1-机器人本体；2-驱动系统；3-校准系统；4-前摄像系统；5-激光对准器；6-前照明灯；7-地面站电控箱；8-自动跟踪云台；9-多功能吊装把手；10-外壳；11-控制箱；12-后把手；13-本体支架；14-电机；15-减速机；16-万向轮；17-驱动胶轮；18-回收管路；19-高压水输出管路；20-传输电缆；21-高压水系统；22-真空回收系统；23-货车集装箱；24-除锈及污水回收装置；25-旋转接头；26-轴承；27-电机座；28-旋转轴齿轮；29-弹簧；30-导柱；31-喷嘴；32-旋转轴；33-毛刷；34-回收盘；35-真空回收接头；36-套筒；37-中间座；38-电机齿轮；39-电机；40-升降装置；41-过渡平台；42-翻转装置；43-竖板；44-机器人辅助上下罐装置；45-底板；46-翻转动力缸；47-滚轮。
具体实施方式
23.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一
个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。
27.参阅图1，本实用新型实施例提供一种球罐球罐外壁除锈作业机器人系统，包括机器人本体1、驱动系统2、校准系统3、除锈及污水回收装置24、机器人辅助进出罐装置44、传输电缆20、地面站电控箱7和自动跟踪云台8等组成。
28.参阅图1，在一可选的实施例中，机器人系统1上设有除锈及污水回收装置24。除锈及污水回收装置24通过高压水输出管路19连接有高压水系统21，除锈及污水回收装置24通过回收管路18连接有真空回收系统22。高压水系统21和真空回收系统22集成在货车集装箱23内。
29.参阅图3，在一可选的实施例中，除锈及污水回收装置24包括回收盘34、安装在回收盘34上的毛刷33、驱动机构和由驱动机构带动的旋转高压水射流系统。驱动机构包括电机39、轴承26、电机座27、电机齿轮38和旋转轴齿轮28，电机39通过电机座27设在中间座37的顶侧，电机39的输出轴上设有电机齿轮38，电机齿轮38带动旋转高压水射流系统转动。
30.参阅图3，在一可选的实施例中，旋转高压水射流系统包括与电机齿轮38相啮合的旋转轴齿轮28、与旋转轴齿轮28一起转动的旋转轴32、安装在旋转轴32上的旋转接头25和安装在旋转轴32底部的喷嘴31。高压水输出管路19和旋转接头25连接。
31.参阅图3，在一可选的实施例中，回收盘24上设有导柱30，在机器人本体1上设有中间座37、中间座37上设有套筒36，套筒36和导柱30间装有弹簧29。
32.参阅图3，在一可选的实施例中，回收盘34的边缘为毛刷33，毛刷33为韧性材料，毛刷33选用柔韧性较好材料保证浮动范围，并且实时与壁面紧密接触，保证回收效果。回收盘34上设有真空回收接头35，真空回收接头35与真空回收管18连接。
33.参阅图1，在一可选的实施例中，机器人本体1包括连接有除锈及污水回收装置24的本体支架13、安装在本体支架13上的多功能吊装把手9、安装在本体支架13上的外壳10、安装在外壳10上的控制箱11和安装在本体支架13上的后把手12。功能吊装把手9既能通过吊环螺丝实现吊装功能，又能通过快速插拔销更换位置从而实现不同形态，由吊装支架变
为前把手，与后把手12一起搬移机器人。本体支架13为碳纤维材质，密度低于航空铝，但强度高于航空铝材料很多，有效减轻了机器人本体重量。
34.参阅图2，在一可选的实施例中，机器人本体1还包括一驱动系统2，驱动系统2包括电机14、由电机14控制的减速机15、与减速机15相连的驱动胶轮17和万向轮16。驱动主要采用两台电机和两台减速机，差速驱动，灵活控制。
35.参阅图1，在一可选的实施例中，机器人本体1还包括一校准系统3，校准系统3包括安装在前摄像系统4、前照明灯6和激光对准器5。安装在爬壁行走机构的前方，发出2道激光束在焊缝两侧以方便对准焊缝，使机器人沿着焊缝行走，观察机器人行走前部的情况。
36.参阅图4，在一可选的实施例中，机器人本体1还包括一机器人辅助上下罐装置44，机器人辅助上下罐装置44包括翻转装置42、升降装置40和过渡平台41，翻转装置42的底板45和过渡平台41固定连接，过渡平台41和升降装置40固定连接，翻转装置42的底板45和竖板43活动连接，爬壁机器人可吸附在翻转装置42的竖板43上，翻转装置42的翻转动力缸46用于带动竖板43及其上面的爬壁机器人进行翻转运动，升降装置40用于带动翻转装置42、过渡平台41和爬壁机器人进行升降运动。升降装置40的底部设有若干滚轮47，滚轮47为脚刹滚轮。升降装置40为轻型剪叉式液压升降平台。
37.机器人地面站控制箱与机器人配套使用，可实现机器人运动控制，高清摄像图像回传的功能。遥控器上的所有操作尽可通过地面站控制箱完成。地面站电控箱由显示器、控制面板、电源开关、急停开关、电缆线、线架（内置编码器）、电源等部件组成。
38.自动跟踪云台8能自动识别图像信息，图像移动时它跟着移动捕捉图像，可以识别监控范围内物体运动，并自动控制云台对移动物体进行追踪，物体所有动作都被清晰地传往监视器。
39.机器人具有手动跟踪焊缝和自动跟踪焊缝模式，在自动模式下，机器人开启焊缝自动跟踪系统，在使用该系统时能够实现机器人自动跟踪焊缝进行除锈作业。
40.本发明的具体操作过程是：
41.先通过滚轮47将装置移动到球罐近人孔的下方，然后用脚刹固定。
42.当机器人需要进入球罐外壁进行除锈作业时，先通过升降装置40上升到其顶部将要碰到球罐，再通过翻转装置42的翻转动力缸46 翻转一定角度，使翻转装置42的竖板43与球罐大致相切的位置，然后让机器人运行到球罐表面。
43.将自动跟踪云台8固定在球罐外的适当位置，连接上和机器人的线缆，确定设备开启并运行正常，照射灯正常打开。通过控制箱观察前后摄像头视频情况、激光辅助系统和独立视频单元的工作情况，并通过控制箱控制机器人的运动。各功能正常通过校验后，开始正式开始除锈作业。
44.通过控制箱控制机器人行走到目标焊缝处，通常选择自动除锈模式，启动后，机器人自动进行除锈作业。操作人员也可以手动进行除锈作业，根据监控画面实时调整作业进度。并根据激光路径引导情况，实时调整机器人的前进路线。独立视频单元可以通过控制箱进行方位和俯仰动作，能够实时跟踪机器人的作业情况，全面监控机器人的工作状况。
45.当机器人完成除锈任务需要从球罐上下来时，将机器人运行到开始进入球罐时的位置，将球罐机器人慢慢移动到竖板43上，然后升降装置40下降即可。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本
实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。