一种喷涂机器人的制作方法

1.本申请属于爬壁喷涂机器设备技术领域，更具体地说，是涉及一种喷涂机器人。


背景技术：

2.大型船舶、石化储罐以及其他一些大型机械设备，一般情况下由钢铁等导磁材料构件而成，为了保障机械设备的安全运转，需要对其进行定期表面喷漆防腐作业。
3.目前，绝大数涂装作业是通过涂装工人进行，而作业空气中有害物质浓度较高，对涂装工人危害大。随着机器人技术的快速发展，将机器人应用于喷涂作业以及提高喷漆质量降低人工成本，已成为现代化喷漆防腐作业的研究热点与发展趋势。
4.现有的喷漆机器人大多数采用固定安装在机械臂前端的喷漆喷头，通过控制喷漆机器人的行走来进行相应的喷漆作业，由于喷漆喷头无法进行自我调节，其喷涂位置通过机器人的行走来控制。由于船舶、石化储罐等大型机械设备外形结构复杂，外表面有的是不规则的复杂曲面，在长期的实际应用中发现，由于喷漆喷头不能自我调节，仅凭机器人的行走来控制喷涂位置，而机器人的行走精度不高，这样容易导致喷漆厚度不均匀，存在压边、流挂现象，尤其是对一些非常规的曲面部分，固定的喷漆喷头无法进行有效喷漆，导致现有的喷漆机器人的喷涂效果差。


技术实现要素：

5.本申请实施例的目的在于提供一种喷涂机器人，以解决现有技术中喷漆机器人喷涂效果差的技术问题。
6.为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种喷涂机器人，包括：
7.机器人本体；
8.设于所述机器人本体底部的并与导磁工作面相吸的吸附机构；
9.设于所述机器人本体上的安装架；
10.设于所述安装架上的并可进行多方位位置调节的位置调节机构；
11.设于所述位置调节机构上的并与喷涂机连接的自动喷枪；
12.设于所述位置调节机构上的视觉处理机构；
13.以及，设于所述机器人本体上并分别与所述行走机构、所述位置调节机构、所述自动喷枪和所述视觉处理机构电连接的集成控制箱。
14.在一个实施例中，所述机器人本体包括：框架以及设于所述框架底部的行走机构，所述行走机构为轮式行走机构。
15.在一个实施例中，所述安装架包括：设于所述框架上的支撑柱、设于所述支撑柱上的安装板以及设于所述安装板上的滑轨。
16.在一个实施例中，所述位置调节机构包括：滑动设于所述滑轨上的滑动组件、位置可调式设于所述滑动组件上的且长度方向与所述滑轨的长度方向相垂直的第一安装柱、位置可调式设于所述第一安装柱上的且长度方向与所述第一安装柱和所述滑轨的长度方向
均垂直的第二安装柱，所述滑轨、所述第一安装柱和所述第二安装柱的长度方向构成一个三维方向，所述自动喷枪设于所述第二安装柱上。
17.在一个实施例中，在所述第二安装柱上可调式设有固定架，所述固定架上转动设有喷枪安装座，所述固定架上设有限制所述喷枪安装座转动的紧固件，所述自动喷枪设于所述安装座上。
18.在一个实施例中，所述位置调节机构设置有至少两个。
19.在一个实施例中，所述视觉处理机构包括设于所述滑动组件上的旋转安装座以及转动设有所述旋转安装座上的工业相机，所述工业相机与所述集成控制箱电连接。
20.在一个实施例中，所述喷涂机和所述自动喷枪通过管道连接，所述管道上设有稳压罐、流量调节阀和电磁阀，所述电磁阀的数量与所述自动喷枪的数量相同，且多个所述电磁阀并联设置。
21.在一个实施例中，所述行走机构包括驱动轮和万向轮，所述驱动轮和万向轮均设置有两个，两个所述驱动轮位于所述框架的一端且独立转动，所述万向轮位于所述框架的另一端，所述框架上设有两个电机，各所述电机与相对应的所述驱动轮通过减速器传动连接。
22.在一个实施例中，所述框架包括t型架和固定连接于所述t型架的u型架，所述万向轮设于所述t型架上，所述驱动轮设于所述u型架上。
23.本申请的另一目的在于提供一种喷涂机器人的作业方法，包括以下步骤：
24.s1、行走机构在吸附机构的配合下在导磁工作面上自由行走，并率先行走至所述导磁工作面的左上端或右上端；
25.s2、集成控制箱根据视觉处理机构反馈的导磁工作面的具体情况来调节自动喷枪的喷涂数据；所述喷涂数据包括喷涂压力、喷涂靶距、喷枪间距和涂料流量；
26.s3、位置调节机构根据所述视觉处理机构反馈的信息调节自动喷枪的位置，所述自动喷枪的位置可以通过所述位置调节机构进行三维方向位置调节；
27.s4、所述自动喷枪在所述集成控制箱的控制下进行喷涂作业，其喷涂路线为从上至下喷涂。
28.本申请提供的一种喷涂机器人及其作业方法的有益效果在于：自动喷枪设置在位置调节机构上，从而可以实现在喷涂过程中对自动喷枪进行位置调整，以及配合视觉处理机构实现自动喷枪的精准位置调节，一方面可适用于不同的导磁工作面，另一方面可以有效避免喷漆出现压边等不良现象，保证了喷漆的均匀性，使得本申请的喷涂机器人的喷涂效果好。
附图说明
29.为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本申请实施例提供的喷涂机器人的主体结构示意图；
31.图2为本申请实施例提供的喷涂机器人中框架及形成机构的结构示意图；
32.图3为本申请实施例提供的喷涂机器人中框架及行走机构的斜仰视结构示意图；
33.图4为本申请实施例提供的喷涂机器人中安装架和位置调节机构的结构示意图；
34.图5为图4中a处放大图；
35.图6为本申请实施提供的喷涂机器人中自动喷枪和喷涂机的连接关系示意图。
36.其中，图中各附图标记：
37.1、行走机构；11、驱动轮；12、万向轮；13、电机；2、框架；21、t型架；22、u型架；3、吸附机构；4、安装架；41、支撑柱；42、安装板；43、滑轨；44、行程开关；5、位置调节机构；51、滑动组件；52、第一安装柱；53、第二安装柱；54、固定架；55、喷枪安装座；56、紧固件；6、自动喷枪；7、视觉处理机构；71、旋转安装座；72、工业相机；8、集成控制箱；9、喷涂机；91、稳压罐；92、流量调节阀；93、电磁阀。
具体实施方式
38.为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
39.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。
40.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.结合1和图6所示，现对本申请实施例提供的一种喷涂机器人进行说明。该喷涂机器人包括机器人本体、设于机器人本体上的位置调节机构5和设于位置调节机构5上的自动喷枪6和视觉处理机构7，自动喷枪6与漆源如喷涂机9连接。在自动喷枪6和喷涂机6之间还设有喷漆参数调节机构，喷漆参数调节机构用于调节自动喷枪6的喷漆参数如喷漆压力、喷漆流量等
43.其中，机器人本体包括行走机构1、设于行走机构1上的框架2以及设于框架2底部的吸附机构3，行走机构1用于实现该喷涂机器人的自由行走，在本实施例中，行走机构1为轮式行走机构，这样使得行走机构1可以适用于不同曲面的导磁工作面，轮式行走机构占地面积小、可适用于狭小的空间行走。吸附机构3用于与导磁工作面相吸，保证行走机构1可以在导磁工作面上稳定的行走，导磁工作面为船舶或石化储罐等设备上需要喷漆的表面，该导磁工作面可以为平面、曲面，一般情况下，导磁工作面与水平面呈倾斜状态。
44.如图1
‑
图3所示，在框架2上设有安装架4，安装架4用于安装位置调节机构5，位置调节机构5用于调节自动喷枪6的位置，从而使自动喷枪6可以在机器人本体不运动时，对不
同位置的导磁工作面进行喷涂作业，同时也可以根据机器人本体进行转弯等行走路线时，进行动态位置调节，保证喷漆不压边。视觉处理机构7用于采集自动喷枪6的喷漆信息和导磁工作面的环境信息，喷漆信息可以是喷漆是否压边、喷漆厚度是否正常等，环境信息可以是导磁工作面为平面或曲面、导磁工作面上是否有障碍物等。
45.在框架2上还设有集成控制箱8，集成控制箱8为喷涂机器人的控制中心，集成控制箱8分别与行走机构1、位置调节机构5、自动喷枪6和视觉处理机构7电连接，集成控制箱8用于控制行走机构1、位置调节机构5、自动喷枪6和视觉处理机构7的工作状态，使得行走机构1、位置调节机构5、自动喷枪6和视觉处理机构7能相互协调配合，保证喷漆的质量。
46.本申请提供的一种喷涂机器人，通过将自动喷枪6设置在位置调节机构5上，从而可以实现在喷涂过程中对自动喷枪6进行位置调整，以及配合视觉处理机构7实现自动喷枪6的精准位置调节，一方面可适用于不同的导磁工作面，另一方面可以有效避免喷漆出现压边等不良现象，保证了喷漆的均匀性，使得本申请实施例的喷涂机器人具有喷涂效果好的优点。
47.在本实施例中，如图1、图2和图4所示，安装架4包括：设于框架2上的支撑柱41、设于支撑柱41上的安装板42以及设于安装板42上的滑轨43，滑轨43用于滑动安装位置调节机构5。在本实施例中，支撑柱41间隔设置有两根，支撑柱41为空心柱，这样用于减轻喷涂机器人的重量，保证吸附机构3与导磁工作面相吸的稳定性。
48.在本实施例中，如图2和图3所示，吸附机构3包括设置在框架2上的壳体以及设于壳体内的磁铁，磁铁为永久磁铁，壳体采用导磁材料如铁或钢制成，壳体的作用是用于容纳磁铁并被磁铁磁化，从而保证磁铁与导磁工作面的吸附力。
49.在本实施例中，壳体靠近导磁工作面的一侧设置成弧形面，弧形面与导磁工作面间隔设置，弧形面用于避免导磁工作面为曲面时，保证吸附机构3不阻碍机器人本体的自由行走，吸附机构3与导磁工作面间隔设置，这样避免机器人本体在行走过程中，吸附机构3划伤或磨损导磁工作面。吸附机构3设置有三个且呈三角形分布，这样用于保证吸附机构3与导磁工作面相吸的稳定性。
50.在本实施例中，如图2和图3所示，行走机构1包括驱动轮11和万向轮12，驱动轮11和万向轮12均设置有两个，两个驱动轮11位于框架2的一端且独立转动，万向轮12位于框架2的另一端，框架2上设有两个电机13，各电机13与相对应的驱动轮11通过减速器传动连接，两驱动轮11对称设置，这样有效缩短了机器人本体的宽度，可使其在狭小的空间内移动。
51.各驱动轮11通过相应的电机13单独驱动，在万向轮12的配合下，使得机器人本体的转向更加灵活，保证转向及行走路线的精度。在本实施例中，两个吸附机构3设置在两驱动轮11之间，一个吸附机构3设置在两万向轮12之间。在本实施例中，喷涂机器人的重心位于驱动轮11的转动轴线上，这样有利于保持喷涂机器人的平衡。
52.在本实施例中，框架2包括t型架21和u型架22，万向轮12设于t型架21上，驱动轮11设于u型架22上。具体地，t型架21包括横梁和纵梁，两个万向轮12分别设置在横梁的两端，纵梁与u型架22的中间连接，u型架22的两侧板分别用于转动安装驱动轮11，这样使得两驱动轮11之间互不干扰，这样设置的目的是简化框架2的结构，使得框架2具有小型化和轻型化的优点，有效降低了喷涂机器人的重量。在t型架21固定有两块间隔设置的横板，横板用于固定安装集成控制箱8。
53.如图1、图4和图5所示，位置调节机构5包括：滑动设于滑轨43上的滑动组件51、位置可调式设于滑动组件51上的且长度方向与滑轨43的长度方向相垂直的第一安装柱52、位置可调式设于第一安装柱52上的且长度方向与第一安装柱52和滑轨43的长度方向均垂直的第二安装柱53，滑轨43、第一安装柱52和第二安装柱53的长度方向构成一个三维方向，自动喷枪6设于第二安装柱53上。位置调节机构5用于实现自动喷枪6的三维方向调节，即实现自动喷枪6前后左右上下的位置调节。
54.在本实施例中，滑动组件51为丝杆组件，滑轨43设置有两根，滑动组件51包括滑动设置在两根滑轨43上的滑块、设于两根滑轨43之间的并与滑块传动连接的丝杆以及用于驱动丝杆转动以带动滑块滑动的丝杆电机。在本实施例中，第一安装柱52设置在滑块上，第一安装柱52和第二安装柱53的侧面均设有滑槽，第一安装柱52上的滑槽用于调节第一安装柱52安装在滑块上后伸出安装板42的距离，以及调节第二安装柱53安装在第一安装柱52上的位置，从而调节自动喷枪6的喷涂距离，该喷涂距离指自动喷枪6与滑块之间的直线距离；第二安装柱53上的滑槽用于调节第二安装柱53与导磁工作面之间的距离，从而调节自动喷枪6与导磁工作面的距离，滑块在滑轨43上往复运动，用于实现自动喷枪6在同一水平面上的横向喷漆范围，以提高喷漆效率。
55.在本实施例中，如图5所示，在第二安装柱53上可调式设有固定架54，固定架54上转动设有喷枪安装座55，固定架54上设有限制喷枪安装座55转动的紧固件56，自动喷枪6设于安装座上。在本实施例中，固定架54上设有安装柱，喷枪安装座55套设在安装柱上，紧固件56为螺母，螺母与安装柱螺纹连接，当螺母拧紧后，喷枪安装座55与固定架54之间紧密抵接而不可转动。
56.在本实施例中，固定架54用于微调自动喷枪6与导磁工作面之前的距离，喷枪安装座55转动设置在固定架54上，用于调整自动喷枪6与导磁工作面之间的夹角，从而使得自动喷枪6可以对一些犄角位置进行喷涂，保证喷涂的全面性。在本实施例中，第一安装柱52、第二安装柱53和固定架54的位置调节均通过螺杆以及滑动设置在滑槽内的连接块实现，螺杆与连接块螺纹连接。在本实施例中，第一安装柱52、第二安装柱53以及固定架54的安装位置通过手动方式调节。具体地，第一安装柱52、第二安装柱53和固定架54分别固定在对应的连接块上，连接块在滑槽中的滑动可分别带动第一安装柱52、第二安装柱53和固定架54，当第一安装柱52、第二安装柱53和固定架54调节到所需位置时，通过螺杆将连接块固定于滑槽中，如此实现第一安装柱52、第二安装柱53和固定架54的位置调节。
57.在其他实施例中，在第一安装柱52上可以设置第一气缸，第一气缸用于驱动第二安装柱53沿第一安装柱52的长度方向运动，第二安装柱53上设有第二气缸，第二气缸用于驱动固定架54沿第二安装柱53的长度方向运动。
58.在本实施例中，位置调节机构5设置有两个，在其他实施例中，位置调节机构5可以设置一个、三个或四个，具体数量可以根据滑轨43的长度以及导磁工作面的大小进行设置。具体地，滑轨43上滑动设置有两个滑块，各滑块上设置有相应的第一安装柱52、第二安装柱53以及自动喷枪6，两个自动喷枪6之间的距离通过控制两个滑块之间的距离实现。
59.如图4和图5所示，在本实施例中，两个滑块带动相应的自动喷枪6沿滑轨43长度方向的运动方向可以相同、也可以相反。比如，一个自动喷枪6滑动至滑轨43的一端，另一个自动喷枪6滑动至滑轨43的另一端；或者两个自动喷枪6滑动至滑轨43的中间。在本实施例中，
安装板42的两端设置有行程开关44，行程开关44用于对滑动组件51的滑动距离进行限制，保证滑动组件51的滑动安全距离。由于各滑块可以单独滑动，从而可以控制滑块的运动来避让一些障碍物。同时两个自动喷枪6之间的具体可以在喷漆过程中进行调整，从而可以避免两个自动喷枪6喷涂的区域出现压边的现象。
60.在本实施例中，如图1和图4所示，视觉处理机构7包括设于滑动组件51上的旋转安装座71以及转动设有旋转安装座71上的工业相机72，工业相机72与集成控制箱8电连接。具体地，旋转安装座71设置在滑块上，旋转安装座71通过螺柱转动设置在滑块上，旋转安装座71可进行水平转动，转动角度为0
‑
180
°
，从而调节工业相机72的左右取景角度，工业相机72转动设置旋转安装座71上，或者工业相机72为本身可调节角度的工业相机72，工业相机72的调节角度为0
‑
180
°
，从而调节工业相机72上下取景角度，使得工业相机72能对准自动喷枪6的喷漆区域及导磁工作面，以便保证工业相机72取得喷涂信息的准确性。工业相机72还可以保证机器人本体走直线，从而解决喷漆路径弯曲而出现喷涂效果差的问题。在其他实施例中，工业相机72可以通过万向球座安装在滑块上，同样可以实现工业相机72的角度调节。在本实施例中，工业相机72设置有一个，在其他实施例中，工业相机72可以设置两个或三个，工业相机72的数量与自动喷枪的数量相同。
61.如图6所示，在本实施例中，喷涂机9和自动喷枪6通过管道连接，喷涂机9设置在地面或船舶或水平平台上，喷涂机9用于提供漆源，在喷涂机9和喷枪之间的管道上设有稳压罐91、流量调节阀92和电磁阀93，稳压罐91用于提供一个稳定的压力，流量调节阀92用于调节漆料的流通量，使得经自动喷枪6连续均匀地喷漆。在本实施例中，电磁阀93的数量与自动喷枪6的数量相同，且多个电磁阀93并联设置。电磁阀93用于调节多个自动喷枪6之间开启的时间差，保证多个自动喷枪6同时进行喷漆作业，从而保证喷漆的均匀性。电磁阀93还连通用气源，气源用于给电磁阀93提供稳定的气流。
62.本申请实施例还提供一种喷涂机器人的作业方法，包括以下步骤：
63.s1、行走机构1在吸附机构3的配合下在导磁工作面上自由行走，并率先行走至导磁工作面的左上端或右上端。由于自动喷枪6是通过管道与喷涂机9连接，管道在自身重力下是朝下且被喷涂机器人吊着，因此为了避免管道碰触到喷漆区域，所以喷涂方式从上至下进行喷涂。
64.s2、集成控制箱8根据视觉处理机构7反馈的导磁工作面的具体情况来调节自动喷枪6的喷涂参数。其中，喷涂参数包括喷涂压力、喷涂靶距、喷枪间距和涂料流量；喷涂压力的控制通过稳压罐91来实现，喷涂靶距通过调节第二安装柱53在第一安装柱52上的位置或者通过调节固定架54安装在第二安装柱53上的位置实现，喷枪间距通过滑动组件51来实现两个自动喷枪6之前间距的调节，涂料流量通过流量调节阀92实现。
65.s3、位置调节机构5根据视觉处理机构7反馈的信息调节自动喷枪6的位置，自动喷枪6的位置可以通过位置调节机构5进行三维方向位置调节；由于机器人本体在运行过程中需要根据导磁工作面的实际情况进行相应的调整，视觉处理机构7能准确的反馈出当前的实际情况，从而保证自动喷枪6的喷涂质量。
66.s4、自动喷枪6在集成控制箱8的控制下进行喷涂作业，其喷涂路线为从上至下喷涂。从上至下喷涂用于保证喷涂后的区域不会被机器人本体或管道造成损坏，保证喷漆质量。
67.例如当喷涂机器人工作至导磁工作面的最右边边界顶部时，滑块滑动至滑轨43的最右端，使得自动喷枪6进行从上至下的喷漆作业，然后转向，当喷涂机器人工作至中间位置顶部时，滑块滑动至滑轨43的中间位置使自动喷枪6对中部位置进行从上至下的喷漆作业，然后转向，当喷涂机9器人工作至最左边边界顶部时，滑块滑动至滑轨43的最左端位置使自动喷枪6进行从上至下的喷漆作业。在实际过程中，由于导磁工作面可以是弯曲的、不规则的，此时从上至下的路径可能不是直线，此时，在视觉处理机构7的配合下，及时调整相应自动喷枪6的位置，保证各个自动喷枪6的喷涂区域不压边。
68.在本实施例中，行走机构1、位置调节机构5、自动喷枪6和视觉处理机构7在集成控制箱8的控制和协调作用下，保证了喷涂机9器人的喷涂效率和喷涂质量。
69.本实施例提供的一种喷涂机器人及其作业方法具有导磁工作面适应能力强、喷涂参数可根据实际情况进行调节、自动化程度高、喷漆质量好的优点。
70.以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。