一种大表面喷涂柔索机器人的制作方法

本发明涉及一种大表面喷涂柔索机器人，属于一种用于对船舶、大飞机等大表面进行高效喷漆的设备。

背景技术：

在船舶、大飞机等大表面处理领域，喷漆工艺一直是一大难题。如在船舶涂装领域内，除了钢材的预处理实现了自动化流水线生产以外，分段、船台、码头等阶段的除锈涂装作业，依然以人工作业为主，劳动强度大，作业时间长。另外，涂装作业又是一项危险的作业，机械伤害、中毒、燃烧、爆炸等危险性均较大，提高船舶行业的机械化、智能化程度已成为该领域关注的焦点。

目前，大部分船厂还在使用原始、效率低下的脚手架进行船舶的涂装作业。随着中国船舶配套产业的发展，小部分船厂采用自行式高空作业车。高空作业车产品主要用在对船舶的修补、焊接、喷漆等工序上。但我国的高空作业车产品依然在作业高度、工作范围还不能完全满足要求。还有少部分船厂采用爬壁机器人投入现场涂装作业，但爬壁机器人的工作范围小，工作效率低，当爬壁机器人走在曲面弧度大的表面，有可能因吸附磁力不够而产生掉落的危险，固其安全性能也较低。

技术实现要素：

本发明为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种大表面喷涂柔索机器人，可有效应用于对船舶、大飞机等大表面进行高效喷漆，可有效工作的范围大，喷涂效率高。

本发明的目的通过如下技术方案实现，一种大表面喷涂柔索机器人所述柔索机器人包括喷涂装置(4)，所述喷涂装置(4)通过柔索(5)驱动而自由移动，喷涂装置(4)位于柔索(5)之间，并在该柔索(5)之间移动，且喷涂装置(4)自由移动的轨迹可覆盖喷涂所述大表面。

进一步地，所述柔索(5)包括第一柔索(51)、第二柔索(52)、第三柔索(53)、第四柔索(54)、第五柔索(55)、第六柔索(56)、第七柔索(57)和第八柔索(58)，喷涂装置(4)位于第一柔索(51)、第二柔索(52)、第三柔索(53)、第四柔索(54)、第五柔索(55)、第六柔索(56)、第七柔索(57)和第八柔索(58)之间，分别与该第一柔索(51)、第二柔索(52)、第三柔索(53)、第四柔索(54)、第五柔索(55)、第六柔索(56)、第七柔索(57)和第八柔索(58)其中的一端相连，并在该第一柔索(51)、第二柔索(52)、第三柔索(53)、第四柔索(54)、第五柔索(55)、第六柔索(56)、第七柔索(57)和第八柔索(58)之间移动。

进一步地，所述喷涂装置(4)包括测距装置(41)、喷管(42)和喷枪(43)，所述测距装置(41)与喷管(42)设置在喷涂装置(4)同一侧，所述喷管(42)端头设置喷枪(43)并带动该喷枪(43)移动。

进一步地，所述喷管(42)为伸缩喷管，可带动该喷枪(43)来回伸缩。

进一步地，所述喷枪(43)为喷射角度可调整的喷枪。

进一步地，所述喷枪(43)根据大表面的曲面形状调整喷涂角度，对大表面进行喷涂。

进一步地，所述柔索机器人还包括柔索驱动装置(6)，所述柔索驱动装置(6)连接柔索(5)相对应的另一端，所述柔索驱动装置(6)在控制系统的控制下实现柔索(5)的伸出或者回收。

进一步地，所述柔索驱动装置(6)分别对应第一柔索(51)、第二柔索(52)、第三柔索(53)、第四柔索(54)、第五柔索(55)、第六柔索(56)、第七柔索(57)和第八柔索(58)设置为第一驱动装置(61)、第二驱动装置(62)、第三驱动装置(63)、第四驱动装置(64)、第五驱动装置(65)、第六驱动装置(66)、第七驱动装置(67)、第八驱动装置(68)，所述第一柔索(51)与第一驱动装置(61)相连，第二柔索(52)与第二驱动装置(62)相连，第三柔索(53)与第三驱动装置(63)相连，第四柔索(54)与第四驱动装置(64)相连，第五柔索(55)与第五驱动装置(65)相连，第六柔索(56)与第六驱动装置(66)相连，第七柔索(57)与第七驱动装置(67)相连，第八柔索(58)与第八驱动装置(68)相连。

进一步地，所述柔索驱动装置(6)根据所述大表面的形态，分别在大表面的四个顶点附近设置第一驱动装置(61)、第二驱动装置(62)、第三驱动装置(63)、第四驱动装置(64)、第五驱动装置(65)、第六驱动装置(66)、第七驱动装置(67)和第八驱动装置(68)；所述第一驱动装置(61)设置在第五驱动装置(65)附近，两者位于同一水平面上；所述第二驱动装置(62)设置在第六驱动装置(66)附近，两者位于同一水平面上；所述第三驱动装置(63)设置在第七驱动装置(67)附近，两者位于同一水平面上；所述第四驱动装置(64)设置在第八驱动装置(68)附近，两者位于同一水平面上。

工作原理：使用时，首先本发明的大表面喷涂柔索机器人在控制软件的控制下，由柔索驱动装置实现柔索的伸出或者回收，带动喷涂装置上的测距装置先沿水平方向移动，获得一层的船舶、大飞机等大表面位置信息，然后下移一段距离，再让测距装置沿水平方向反方向移动，获得新一层大表面位置信息，由此逐行扫描船舶、大飞机等大表面的位置信息，就可以获得整个需要喷涂的大表面的位置信息。

由于船舶、大飞机等大表面尺寸巨大、还存在特殊曲面，这样会出现以下情况，即大部分区域，柔索不会与大表面发生干涉，有小部分区域，柔索会与大表面发生干涉。在柔索不会与大表面形成干涉的区域，使用本大表面喷涂柔索机器人直接带动喷涂装置运动到大表面需要喷涂表面的位置，并保证具有一定的喷涂间距，喷枪自动调整到最佳喷射角度，并面向大表面进行喷涂。此时，所述柔索机器人带动喷涂装置按大表面位置信息移动，使得涂料能够均匀高效地喷涂到大表面上。而在柔索与大表面发生干涉的区域，使用所述柔索机器人带动喷涂装置移动到需要喷涂表面位置的附近，此处喷涂装置不与大表面干涉，然后伸缩喷管带动喷枪向前伸出，接近需要喷涂的位置，喷枪自动调整到最佳喷射角度面向大表面进行喷涂。

设置的喷涂装置通过第一柔索至第八柔索驱动，可在六个自由度方向上调节喷涂装置与船舶、大飞机等大表面之间的位置关系，确保喷涂装置的作业面积覆盖整个大表面。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：(1)本发明提出的大表面喷涂柔索机器人，通过柔索驱动喷涂装置在拟喷涂的大表面区域自由移动，并可覆盖喷涂所述的整个大表面，结构设计简单，安装方便，容易操作，取代了传统的人工或高空作业车操作，能够高效地实现整个船体、飞机等大表面的大范围喷涂，工作范围大，喷涂效率高。(2)设置的喷涂装置上带有测距装置，使用该测距装置首先测量待喷涂大表面的位置信息，然后按照该大表面的表面位置信息移动喷涂装置进行喷涂，确保喷涂均匀，提高喷涂质量。(3)设置的喷涂装置通过可以伸缩长度的伸缩喷管和可调整喷射角度的喷枪组合，可360度毫无死角地对船体、飞机等大表面进行全方位喷涂，保证喷涂质量。

附图说明

图1是本发明的大表面喷涂柔索机器人示意图。

图2是本发明的大表面喷涂柔索机器人用于喷涂船舶表面示意图。

图3是本发明的大表面喷涂柔索机器人用于喷涂船舶表面示意图。

图4是本发明的大表面喷涂柔索机器人的喷涂装置结构示意图。

其中图中标记为，1-干船坞低部；2-龙骨墩；3-船舶；4-喷涂装置；5-柔索；6-柔索驱动装置；7-机架；8-干船坞顶部；41-测距装置；42-伸缩喷管；43-喷枪；51-第一柔索；52-第二柔索；53-第三柔索；54-第四柔索；55-第五柔索；56-第六柔索；57-第七柔索；58-第八柔索；61-第一驱动装置；62-第二驱动装置；63-第三驱动装置；64-第四驱动装置；65-第五驱动装置；66-第六驱动装置；67-第七驱动装置；68-第八驱动装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明定义正视附图1时的左边为左，正视附图1时的后边为右。

如图1至图4所示，本发明的大表面喷涂柔索机器人用于船舶表面喷涂，船舶3置于龙骨墩2上，龙骨墩2连同船舶3整体位于干船坞低部1，船舶3顶面高于干船坞顶部8。

在船舶3其中一个大表面设置喷涂装置4，该喷涂装置4包括测距装置41、喷管42和喷枪43，所述测距装置41与喷管42设置在喷涂装置4的同一侧，所述喷管42端头设置喷枪43并带动该喷枪43移动。测距装置41用于测量喷涂装置4与船舶3的表面距离，所述喷管42为伸缩喷管，可带动该喷枪43来回伸缩，而所述喷枪43为喷射角度可调整的喷枪，喷枪43根据船舶表面的曲面形状调整喷涂角度，对船舶表面进行喷涂。

喷涂装置4连接柔索5，通过该柔索5驱动而自由移动。为了使喷涂装置4在六个自由度方向上可调，确保喷涂装置4的作业面积覆盖整个大表面，本发明设置的喷涂装置4的八个顶点分别连接第一柔索51、第二柔索52、第三柔索53、第四柔索54、第五柔索55、第六柔索56、第七柔索57和第八柔索58的其中一端，通过第一柔索51、第二柔索52、第三柔索53、第四柔索54、第五柔索55、第六柔索56、第七柔索57和第八柔索58的伸出与回收，喷涂装置4被驱动着在该第一柔索51、第二柔索52、第三柔索53、第四柔索54、第五柔索55、第六柔索56、第七柔索57和第八柔索58之间移动。

相应的，设置了柔索驱动装置6控制柔索5的伸出或者回收。柔索驱动装置6包括第一驱动装置61、第二驱动装置62、第三驱动装置63、第四驱动装置64、第五驱动装置65、第六驱动装置66、第七驱动装置67和第八驱动装置68，分别驱动连接第一柔索51、第二柔索52、第三柔索53、第四柔索54、第五柔索55、第六柔索56、第七柔索57和第八柔索58相对应的另一端。

通常，在干船坞低部1上固定安装四个柔索驱动装置6，所述柔索驱动装置6两两为一组，分别位于干船坞低部1的左右两边。所述柔索驱动装置6分别为第一驱动装置61、第三驱动装置63、第五驱动装置65和第七驱动装置67。其中，所述第一驱动装置61设置在第五驱动装置65附近，两者位于同一水平面上；所述第三驱动装置63设置在第七驱动装置67附近，两者位于同一水平面上。

在干船坞顶部8的左、右两边位置各固定安装机架7，每个机架7上分别布置两个柔索驱动装置6，分别为第二驱动装置62、第四驱动装置64、第六驱动装置66和第八驱动装置68。其中，所述第二驱动装置62设置在第六驱动装置66附近，两者共同固定在其中一个机架7上；所述第四驱动装置64设置在第八驱动装置68附近，两者共同固定在对应的另一个机架7上。

为了便于控制喷涂装置4，第一柔索51和第五柔索55之间交叉设置；第二柔索52和第六柔索56之间交叉设置；第三柔索53和第七柔索57之间交叉设置；第四柔索54和第八柔索58之间交叉设置。

所述柔索驱动装置6在控制系统的控制下实现柔索5的伸出或者回收，从而驱动喷涂装置4在整个船舶喷涂外表面区域空间内自由移动，并使喷枪43与船舶表面保持一定距离。

其中，所述柔索5可以是钢制或塑料、麻绳等柔性材质制成。

使用本发明的大表面喷涂柔索机器人进行船舶表面喷涂时，如图3所示，本实施例在船舶3的两个侧面各布置一套柔索机器人。首先驱动喷涂装置4在船舶表面移动，此时测距装置41先沿水平方向移动，获得一层的船体表面位置信息，然后下移一段距离，再让测距装置41沿水平方向反方向移动，获得新一层的船体表面位置信息，由此逐行扫描船体表面位置信息，就可以获得整个需要喷涂船体表面的位置信息。

然后，继续操控柔索5，带动喷涂装置4重复之前的轨迹，此时喷枪43对船舶表面进行喷涂，当柔索5运动到极限位置，喷枪43不能直接喷涂时，喷管42伸缩，并带动喷枪43往前运动到需要的喷涂位置，然后喷枪43根据船体曲面形状调整喷涂角度，对船体表面进行喷涂。

在柔索5与船体会发生干涉的区域，使用所述柔索机器人带动喷涂装置4移动到需要喷涂表面位置的附近，此处喷涂装置4不与船体干涉，然后伸缩喷管42带动喷枪43向前伸出，接近需要喷涂的位置，喷枪43自动调整到最佳喷射角度面向船体表面进行喷涂。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，仍然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。