一种舰船涂装作业智能机的制作方法

本发明涉及机器人智能制造领域，具体为自走式舰船外饰涂装作业机器人。

背景技术：

舰船外饰涂装作业是舰艇、船舶制造业为达到防腐和美观为目的的重要工序之一，长期以来该工序一直是人工喷涂作业，直到现代化的今天仍未改变。从事喷涂作业的工作被列入苦脏累工种，工人作业环境差，劳动强度大，安全系数低，职业病危险高，同时喷涂的质量无法保证，全凭操作工的职业技能、责任心、身体和心理状态等综合因素而定。我国是舰船制造大国，有成千上万人从事这个高危行业，利用现代智能制造技术，设计一个以机代人的智能机械是解放从事这高危行业人群的有效技术途径。

技术实现要素：

本发明根据上述情况，结合国内外市场空白而形成的客观需求，以高效率、高质量、节材降本为设计理念，提供一种舰船外饰涂装作业用途的海工智能装备。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种舰船涂装作业智能机，包括行进系统，电控系统，喷漆系统。所述行进系统包括机壳(1)，所述机壳(1)分上下两部分，并由活动连接座(11)联结成一体，所述机壳(1)的中心线上上下对称设有轴承座(4)、行进电机a(35)、行进电机b(37)、滑动台(15)及上下左右对称安装的导杆支架(5)，所述轴承座(4)与行进电机a(35)、行进电机b(37)间分别设有丝杆(3)，所述丝杆(3)上设有丝杆螺母(39)，所述导杆支架(5)上设有导杆(40)，所述导杆(40)上设有直线轴承(31)，所述直线轴承(31)由联结板(30)与丝杆螺母(39)联结，所述联结板(30)两端分别设有前行走臂(28)、后行走臂(38)，所述滑动台(15)设在丝杆(3)正下方，所述滑动台(15)上设有滑动块(16)，所述滑动块(16)上设有滑动块复位弹簧(2)、后辅助行走臂(36)、前辅助行走臂(29)；所述电控系统由中央遥控台(22)、电子电器箱(14)、摄像头(8)、锂电池箱(9)等组成，所述电子电器箱(14)、锂电池箱(9)均设在机壳(1)上，所述电子电器箱(14)上设有内置惯性制导装置(13)、电压声光报警器(10)及控制元件，所述摄像头(8)固定在喷漆杆架(6)上；所述喷漆系统由油漆管收放机(25)、高压油漆泵(24)、高压油漆管(18)、喷枪(7)组成，所述高压油漆泵(24)与喷枪(7)由高压油漆管(18)联结，所述高压油漆管(18)设在油漆管收放机(25)上。

作为优选，所述行进电机a(35)上设有丝杆(3)，所述丝杆(3)上设有丝杆螺母(39)，所述导杆(40)上设有直线轴承(31)，所述直线轴承(31)由联结板(30)与丝杆螺母(39)联结，所述联结板(30)两端各设有一个前行走臂(28)；所述滑动台(15)上设有滑动块(16)，所述滑动块(16)上设有后辅助行走臂(36)；上述部件组成前爬行机构。

作为优选，所述行进电机b(37)上设有丝杆(3)，所述丝杆(3)上设有丝杆螺母(39)，所述导杆(40)上设有直线轴承(31)，所述直线轴承(31)由联结板(30)与丝杆螺母(39)联结，所述联结板(30)两端各设有一个后行走臂(38)；所述滑动台(15)上设有滑动块(16)，所述滑动块(16)上设有前辅助行走臂(29)；上述部件组成后爬行机构。

作为优选，所述前行走臂(28)、后行走臂(38)均通过垂直运动关节(33)、水平运动关节(34)固定在联结板(30)两端的直线轴承(31)上。

作为优选，所述后辅助行走臂(36)、前辅助行走臂(29)均通过垂直运动关节(33)、水平运动关节(34)固定在滑动块(16)上。

作为优选，所述水平运动关节(34)上设有行走臂x轴向转动电机(19)，完成机体平面转向或掉头；所述垂直运动关节(33)上设有z轴向转动电机(20)，完成行走臂每次的抬举和下抓动作。

作为优选，所述前行走臂(28)、后行走臂(38)、后辅助行走臂(36)、前辅助行走臂(29)前端均设有脚掌(32)，所述脚掌(32)上设有电磁爪(26)、感知开关(27)。

作为优选，所述喷枪(7)固定在喷漆杆架(6)上，所述喷漆杆架(6)设在机壳(1)上。

本发明的有益效果是：

1、与现有技术比，本发明是舰艇、船舶外饰涂装作业工序的一个革命性进步，它彻底改变了中外舰船制造业至今仍沿用的人工喷涂作业传统，实现了以机代人的夙愿。

2、本发明工作效率高，每小时作业面积达250～200平方米，是人工作业的3倍多。节约油漆用量达50％。

3、本发明喷涂作业对喷漆量能根据工艺要求自动调节，既保证了涂层工艺厚度又能减少因超出工艺厚度要求而浪费的油漆，达到涂层均匀、节材降耗的目的。

附图说明

图1为本发明主视图

图2为本发明左视图

图3为本发明前爬行机构主视图

图4为本发明前爬行机构左视图

图5为本发明后爬行机构主视图

图6为本发明后爬行机构左视图

图7为本发明行走臂组件视图

图中标记：

1-机壳，2-滑动块复位弹簧，3-丝杆，4-轴承座，5-导杆支架，6-喷漆杆架，7-喷枪，8-摄像头，9-锂电池箱，10-电压声光报警器，11-活动连接座，12-万向节，13-内置惯性制导装置，14-电子电器箱，15-滑动台，16-滑动块，17-安全绳，18-高压油漆管，19-x轴向转动电机，20-z轴向转动电机，21-行走臂上限位开关，22-中央遥控台，23-安全绳卷扬机，24-高压油漆泵，25-油漆管收放机，26-电磁爪，27-感知开关，28-前行走臂，29-前辅助行走臂，30-联结板，31-直线轴承，32-脚掌，33-垂直运动关节，34-水平运动关节，35-行进电机a，36-后辅助行走臂，37-行进电机b，38-后行走臂，39-丝杆螺母，40-导杆，41-行进电机行程开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作具体说明。

如图1和图2所示，一种舰船涂装作业智能机，包括行进系统，电控系统，喷漆系统。所述行进系统包括机壳1，所述机壳1分上下两部分，并由活动连接座11联结成一体，所述机壳1的中心线上上下对称设有轴承座4、行进电机a35、行进电机b37、滑动台15及上下左右对称安装在机壳1上的导杆支架5，所述轴承座4与行进电机a35、行进电机b37间分别设有丝杆3，所述丝杆3上设有丝杆螺母39，所述导杆支架5上设有导杆40，所述导杆40上设有直线轴承31，所述直线轴承31由联结板30与丝杆螺母39联结，所述联结板30两端分别设有前行走臂28、后行走臂38，所述联结板30上设有行进电机行程开关41，所述滑动台15设在丝杆3正下方，所述滑动台15上设有滑动块16，所述滑动块16上设有滑动块复位弹簧2、前辅助行走臂29、后辅助行走臂36；所述电控系统由中央遥控台22、电子电器箱14、摄像头8、锂电池箱9等组成，所述电子电器箱14、锂电池箱9均设在机壳1上，所述电子电器箱14上设有内置惯性制导装置13、电压声光报警器10及控制元件，所述摄像头8固定在喷漆杆架6上；所述喷漆系统由油漆管收放机25、高压油漆泵24、高压油漆管18、喷枪7组成，所述高压油漆泵24与喷枪7由高压油漆管18联结，所述高压油漆管18设在油漆管收放机25上。所述喷枪7固定在喷漆杆架6上，所述喷漆杆架6设在机壳1上。所述机壳1上设有行走臂上限位开关21、万向节12，所述万向节12上设有安全绳17，所述安全绳17上端设有安全绳卷扬机23。

如图3和图4所示，所述轴承座4与行进电机a35上设有丝杆3，所述丝杆3上设有丝杆螺母39，所述导杆支架5上设有导杆40，所述导杆40上设有直线轴承31，所述直线轴承31由联结板30与丝杆螺母39联结，所述联结板30两端各设有一个前行走臂28，所述联结板30上设有行进电机行程开关41；所述滑动台15上设有滑动块16，所述滑动块16上设有后辅助行走臂36；上述部件组成前爬行机构。

如图5和图6所示，所述轴承座4与行进电机b37上设有丝杆3，所述丝杆3上设有丝杆螺母39，所述导杆支架5上设有导杆40，所述导杆40上设有直线轴承31，所述直线轴承31由联结板30与丝杆螺母39联结，所述联结板30两端各设有一个后行走臂38，所述联结板30上设有行进电机行程开关41；所述滑动台15上设有滑动块16，所述滑动块16上设有前辅助行走臂29；上述部件组成后爬行机构。

如图7所示，所述前行走臂28、后行走臂38均通过垂直运动关节33、水平运动关节34固定在联结板30两端；所述后辅助行走臂36、前辅助行走臂29均通过垂直运动关节33、水平运动关节34固定在滑动块16上；所述水平运动关节34上设有行走臂x轴向转动电机19，完成机体平面转向或掉头，所述垂直运动关节33上设有z轴向转动电机20，完成行走臂每次的抬举和下抓动作；所述前行走臂28、后行走臂38、后辅助行走臂36、前辅助行走臂29前端均设有脚掌32，所述脚掌32上均设有二个电磁爪26及一个感知开关27。

本发明在实际使用时，如图1为初始位置，调整好机体姿态，然后打开电源，使本发明所述前爬行机构中两个前行走臂28和后辅助行走臂36上的六个电磁爪26通电并吸附于舰船表面，再在中央遥控台22上输入行走路径程序、设定工艺喷涂量，这时行进电机a35、高压油漆泵24、安全绳卷扬机23、摄像头8、电子电器箱14上内置惯性制导装置13等相关电控元件已处通电准备运行状态；打开高压油漆泵24阀门，安装在机体尾部的喷枪7开始喷漆作业；开启运行按钮，所述行进电机a35开始作正向转动，行进电机a35带动丝杆3旋转，因前爬行机构上的电磁爪26吸附于舰船表面，行走臂固定不动，使丝杆螺母39、直线轴承31、滑动块16相对固定不动，迫使旋转的丝杆3在丝杆螺母39内作直线运动，机壳1即在丝杆3的轴向拉力作用下，通过直线轴承31、滑动块16实现向前运动，当行走电机行程开关41与机壳1上设置的下限位板接触时，行进电机a35停止工作，机壳1完成第一个1/2周期的前行。当行进电机a35发出停止工作信号时，所述后爬行机构中两后行走臂38和前辅助行走臂29上的z轴向转动电机20作正向转动，使两后行走臂38和前辅助行走臂29向作业面迅速靠拢，当安装在两后行走臂38和前辅助行走臂29上的六个电磁爪26贴近舰船表面时，同设在脚掌32上的感知开关27工作启动并发出以下工作指令：

①命令所述两后行走臂38和前辅助行走臂29上的六个电磁爪26迅速通电并吸附于舰船表面，同时前爬行机构上的六个电磁爪26迅速断电消磁、所述前爬行机构中的z轴向转动电机20均作反向转动，使两个前行走臂28和后辅助行走臂36迅速抬起，直至接触行走臂上限开关21时停止。

②命令所述后爬行机构中行进电机b37开始作正向旋转，带动丝杆3也作正向旋转，因后爬行机构上的电磁爪26吸附于舰船表面，使丝杆螺母39、直线轴承31、滑动块16相对固定不动，迫使旋转丝杆3作直线运动，机壳1在丝杆3的轴向拉力作用下，通过直线轴承31、滑动块16实现向前运动，当行走电机行程开关41与机壳1上设置的下限位板接触时，行进电机b37停止工作，机壳1完成第二个1/2周期的前行。

③命令所述前爬行机构上的六个电磁爪26迅速断电消磁后，行进电机a35作反向转动，设在行进电机a35的丝杆3也作反向转动，因前爬行机构上设有的六个电磁爪26断电消磁，使得丝杆螺母39在丝杆3作用下作向前运动，所述丝杆螺母39通过联结板30、垂直运动关节33、水平运动关节34与两前行走臂28是相联结的，从而使两前行走臂28前伸，当行走电机行程开关41与机壳1上设置的上限位接触时，行进电机a35停止工作时，两前行走臂28到达最前端。

④命令所述前爬行机构上的六个电磁爪26迅速断电消磁后，后辅助行走臂36在滑动块复位弹簧2的作用下到达最前端。

当接到所述行进电机b37停止工作信号时，所述前爬行机构中已抬起的前行走臂28、后辅助行走臂36上的z轴向转动电机20作正向转动，使两前行走臂28和后辅助行走臂36向作业面迅速靠拢，当安装在两前行走臂28和后辅助行走臂36脚掌32上的六个电磁爪26贴近舰船表面时，同设在前爬行机构脚掌32上的感知开关27工作启动并发出以下工作指令：

①命令所述两前行走臂28和后辅助行走臂36上的六个电磁爪26迅速通电并吸附于舰船表面，同时后爬行机构脚掌32上的六个电磁爪26迅速断电消磁、所述后爬行机构中的z轴向转动电机20均作反向转动，使两个后行走臂38和前辅助行走臂29迅速抬起，直至接触行走臂上限开关21时停止。

②命令所述后爬行机构上的六个电磁爪26迅速断电消磁后，行进电机b37作反向转动，设在行进电机b37的丝杆3也作反向转动，因后爬行机构上设有的六个电磁爪26断电消磁，使得丝杆螺母39在丝杆3作用下作向前运动，所述丝杆螺母39通过联结板30、垂直运动关节33、水平运动关节34与两后行走臂38是相联结的，从而使两后行走臂38前伸，当行走电机行程开关41与机壳1上设置的上限位接触时，行进电机b37停止工作时，两后行走臂38到达最前端。

③命令所述后爬行机构上的六个电磁爪26迅速断电消磁后，前辅助行走臂29在滑动块复位弹簧2的作用下到达最前端，此时，后爬行机构回到初始状态。

④命令所述行进电机a35作正向转动，从而进入第二个周期的运行，周而复始。

当本发明按如图1所示向上行走时，所述内置惯性制导装置13将所述机壳1在y轴向的行走姿态，通过数字信号实时反馈给至中央遥控台22，当机壳1在y轴向的行走姿态出现或左或右的偏差时，中央遥控台22将对行走臂x轴向转动电机19发出相应的纠偏转动工作指令，及时调整行走姿态，使机壳1始终保持在y轴向作直线行走。

当本发明按如图1所示方向行走至所设定的行走路径最高端时(但与作业面最高端有一定距离)，中央遥控台22对所述前爬行机构中的行走臂x轴向转动电机19发出左转(或右转)工作指令，使前行走臂28、后辅助行走臂36在断电消磁状态下作向左(或向右)45度转向，然后，在所述前爬行机构的抓爬前行中，使机壳1完成第一个45度转向；随后，所述后爬行机构中的后行走臂38和前辅助行走臂29也在断电消磁状态下作向左(或向右)45度转向，然后，在所述后爬行机构的抓爬前行中，使机壳1完成第二个45度转向；所述行走臂完成45度转向抬起后，行走臂x轴向转动电机31均作反向45度转动，使前、后爬行机构中所有行走臂复位。连续的二次转向运行，使机壳1转向90度处于水平放置状态后，沿x轴向向左(或向右)行走至第二个作业面位子。此时，中央遥控台22发出第二次转向工作指令，重复上述工作步骤，再转90度，最终完成所述机壳1的180度调头转向动作，使本发明开始作下行喷漆作业。当行走至所设定的行走路径最低端时，重复上述180度调头转向动作步骤，使所述机壳1重新作上行喷漆作业，周而复始。

所述油漆管收放机25的收放速度及安全绳卷扬机23的收放速度应与所述机壳1上、下行作业速度同步；所述机壳1上设有锂电池箱9为设在机壳1上的所有电机、电子电器供电；所述机壳1上设有的电压声光报警器10为锂电池缺电时作声光报警；所述机壳1上设有的摄像头8对喷枪7及喷漆效果实施监控。

上述实例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能从此限制本发明的保护范围；凡是根据本发明内容的实质所出的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。