一种履带式超高压射流除锈爬壁机器人的制作方法

一种履带式超高压射流除锈爬壁机器人
1.技术领域
2.本发明涉及一种爬壁机器人，尤其涉及一种履带式超高压射流除锈爬壁机器人，属于机器人技术领域。


背景技术：

3.船舶除锈是船舶涂装工艺的表面预处理工作，船舶在建造过程中，船体表面会有氧化皮、铁锈等杂物，需要在涂装前进行除锈。营运中的船舶在海洋中航行，由于海水的电化学反应及盐雾的作用，存在严重的锈蚀问题；同时在海洋环境中1-3个月，就会有海生物（如滕壶、海蛎子、海草等）附生在船体上，并分泌酸性粘液进一步破坏船体油漆，加剧锈蚀；海生物在船体上堆积，破坏了船体的光顺，极大增加了船舶阻力，造成航速下降，最大能耗增加接近40%。船体严重锈蚀，必然导致船体结构损坏，存在安全风险。船体表面长期累积下海生物、油污、垃圾、漆膜破损及铁锈，船壳表面的防护漆、防锈漆已达不到保护的作用，需要进入船坞进行除锈除漆处理。故船检规定海船必须3-5年进坞进行维修、检查，除污除锈并重新油漆。
4.传统上，船舶除锈方法主要有小型风动或电动除锈、喷砂除锈等方法。采用风动或电动除锈的方式，使劳动强度大且效率低下。采用干喷砂除锈的方式，其基本原理是用高压气流向船体吹铁砂或其它介质，高速介质携带能量撞击船体表面，从而将锈迹从基体上清除。相比较而言，采用干喷砂除锈技术比人工除锈效率高，除锈更彻底，除锈后表面与涂层附着力强，但工人劳动强度更大，废砂处理极其困难，粉尘、噪音及有害物严重污染环境，易损害船上设备，危害人体健康。在喷砂除锈基础上发展出水加砂型除锈，粉尘有所降低。
5.超高压水射流除锈技术具有成本低、清净率高、速度快、应用范围广、不损坏被清洗物、不污染环境等特点。其主要工作原理是将自来水流经高压泵加压，并通过喷头细小的孔道产生高速水流，具有很高能量的水流打击到除锈对象上,破坏锈层与除锈对象之间的粘附力，从而达到除锈的目的，由于采用自来水为除锈介质,所以具有无污染、无腐蚀且节能的特点，因此，超高压水射流除锈技术已经成为了各国船舶除锈研究及应用的主要发展趋势，然而如何在复杂的船体三维曲面上实现智能、高效、环保的除锈清污作业则成为超高压水射流除锈技术应用的关键所在。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是提供一种能够不依赖人工作业，在复杂的船体三维曲面上实现智能、高效、环保的除锈清污作业的履带式超高压射流除锈爬壁机器人。
7.为了解决上述技术问题，本发明的履带式超高压射流除锈爬壁机器人，包括框架组件、安装在框架组件内的用于对船体进行清洗的清洗盘总成以及与框架组件配合安装的行走机构，框架组件上还具有用于驱动行走机构行走的驱动装置，行走机构的外表面设置
有能够作为吸附履带的永磁吸附结构，通过永磁吸附结构能够使行走机构吸附在船体壁面上并且通过驱动装置能够驱动行走机构在船体壁面上行走。
8.所述行走机构分别包括位于框架组件前部外侧的一对主动链轮、位于框架组件后部外侧的一对从动链轮以及用于与该对所述主动链轮和该对从动链轮分别配套的两条链条。
9.所述永磁吸附结构由多块永磁体构成，各块所述永磁体均匀排布在两条所述链条的外表面上并直接作为吸附履带。
10.所述永磁吸附结构外包裹有橡胶材料。
11.所述框架组件上安装有两块链轮连接板，每条所述链条之间的主动链轮和从动链轮均通过一块链轮连接板进行支撑安装。
12.每块所述链轮连接板上分别设置有一个用于对链条进行垂直涨紧的垂直涨紧器，每块所述链轮连接板上还设置有用于控制各条所述链条之间的主动链轮和从动链轮的水平距离的水平涨紧器。
13.所述框架组件上设置有两组驱动装置，每组所述驱动装置均包括通过电机支撑座安装在框架组件上的驱动电机以及与驱动电机配合的减速机，两组所述驱动装置的减速机分别与其中一个主动链轮配合安装。
14.所述清洗盘总成包括盘体、盘体上设置的超高压水管、超高压水管上安装的喷头以及与超高压水管连接的高压泵，所述盘体通过连接件安装在框架组件上。
15.所述框架组件采用铝合金材料制成。
16.本发明的优点在于：其结构设计十分紧凑，通过驱动装置能够驱动行走机构在船体壁面上行走进行除锈清污作业，并且巧妙地利用了永磁吸附结构使其稳定地吸附在船体壁面上，进行清污、除锈等作业时，不仅工作效率得到保障，而且即便是在工作的过程中出现故障断电，也能稳定的吸附在船体壁面上，不会从船体上脱落而造成事故，由此可安全、高效地进行陆上船体除锈清污工作，使得人身安全也得到很好的保证，能代替人工不受外界环境的影响，更加快速，高效同时更加环保的完成工作，同时采用的永磁吸附，也无需考虑对吸附结构的控制，降低了对爬壁机器人控制系统的要求，使爬壁机器人控制系统更加简单可靠。
附图说明
17.图1为本发明履带式超高压射流除锈爬壁机器人的主视图；图2为本发明履带式超高压射流除锈爬壁机器人的俯视图；图3为本发明履带式超高压射流除锈爬壁机器人的侧视图；其中：1、驱动电机； 2、减速机； 3、电机支撑座；4、永磁吸附结构；5、清洗盘总成；6、框架组件；7、连接件；8、主动链轮；9、垂直涨紧器；10、链条；11、链轮连接板；12、从动链轮；13、水平涨紧器。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施方式，对本发明的履带式超高压射流除锈爬壁机器人作进一步详细说明。
19.如图所示，本发明的履带式超高压射流除锈爬壁机器人，包括作为承载主体的框架组件6、安装在框架组件内的用于对船体进行清洗的清洗盘总成5以及与框架组件6配合安装的行走机构，本实施例中，所涉及框架组件在保证结构强度的前提下，为了尽可能降低重量，且考虑到水下的耐腐蚀要求，优先采用铝合金材料；所说的清洗盘总成5包括盘体、盘体上设置的超高压水管、超高压水管上安装的喷头以及与超高压水管连接的高压泵，盘体通过连接件7安装在框架组件6上；由图1、图2可见，所说的行走机构分别包括位于框架组件6前部外侧的一对主动链轮8、位于框架组件6后部外侧的一对从动链轮12以及用于与该对主动链轮8和该对从动链轮12分别配套的两条链条10，主动链轮8和从动链轮12采用相同齿数，保证1:1传动，依靠主、从链轮的轮齿与链节的啮合来传递运动和动力；以图2所示上下方位分别定位为左前方和右前方为例，本实施例中，包括有左前主动链轮、右前主动链轮、左后从动链轮以及右后从动链轮，左前主动链轮和左后从动链轮通过一条左侧链条配套安装构成一组左行走单元，右前主动链轮和右后从动链轮通过一条右侧链条配合安装构成一组右行走单元，框架组件6上安装有分别与左行走单元和右行走单元配合的两块链轮连接板11，安装时，左行走单元的左前主动链轮和左后从动链轮通过一块链轮连接板11进行支撑安装，右行走单元的右前主动链轮和右后从动链轮通过另外一块链轮连接板11进行支撑安装，框架组件6上还具有用于驱动行走机构行走的驱动装置，该行走方式与壁面接触面积大，在行走机构的外表面设置有能够作为吸附履带的永磁吸附结构4，通过永磁吸附结构4能够使行走机构吸附在船体壁面上并且通过驱动装置能够驱动行走机构在船体壁面上行走。
20.进一步地，所说的永磁吸附结构4由多块永磁体构成，各块永磁体分别均匀排布在两条链条10的外表面上并直接作为吸附履带，每条链条的链节数决定了永磁体的数量，为减少行走时永磁吸附单元与船体的钢板的冲击，同时提高耐磨性，永磁吸附结构4外包裹有橡胶材料，橡胶材料的包裹同时有利于对吸附铁屑的清理。
21.再进一步地，链条的涨紧可以采用垂直涨紧器9和水平涨紧器13相结合的方式，具体地说，可以在每块链轮连接板11上分别设置有一个用于对链条进行垂直涨紧的垂直涨紧器9，通过垂直涨紧器9克服链条10自重，大幅度涨紧链条10，起到惰轮的作用；每块链轮连接板11上还设置有一个用于控制左主动链轮和左从动链轮的水平距离的水平涨紧器以及一个用于控制右主动链轮和右从动链轮的水平距离的水平涨紧器，水平涨紧器13实现小幅度调整链条10的作用，主要用来控制主、从传动链轮前后的位置以及调整最合适的松紧度。
22.再进一步地，所说的框架组件6上设置有两组驱动装置，每组驱动装置均包括通过电机支撑座3安装在框架组件6上的驱动电机1以及与驱动电机1配合的减速机2，两组驱动装置的减速机2分别与其中一个主动链轮8配合安装，驱动装置主要用来提供动力，采用模块化设计，结构紧凑，可整体拆卸，便于后期维护，尤其是采用双驱动电机的驱动方式，使其在船体表面上其清污除锈时，可通过两个驱动电机1的运转来控制机器人的前进、后退和转向，当左右两个驱动电机1以相同的转速正向旋转时，实现前进动作；当左右两个驱动电机1以相同的转速反向旋转时，实现后退动作，当左右两个驱动电机1单独运行工作时，使其在船体表面上就实现左右转向。