[发明专利]内壁喷涂机器人系统及内壁喷涂方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体设计一种用于在异形狭长管内壁进行喷涂作业的多冗余气浮移动式机器人系统及内壁喷涂方法。 

背景技术

在特种工业领域(尤其是航空航天领域)，许多复杂工件的狭长管内壁需要喷涂作业，由于这些狭长管的内表面较为复杂，内部空间极为狭小，喷涂技师难以进入，因此必须采用机器人自动喷涂。 

目前世界上主要机器人公司所设计的喷涂机器人均只是对管道外壁进行作业，如果采用该喷涂机器人进行喷涂复杂工件内壁的作业则具有以下一些缺点：1)该喷涂机器人在喷涂内壁曲面时，由于工件形状的限制，机械臂难以进入复杂工件的内部，且其喷嘴和曲壁的距离、角度很难调节到合适的参数，因此涂层均匀度受到影响。2)容易发生碰撞。由于复杂工件的内壁空间比较狭窄，采用直臂机器人很难躲避任务空间的约束障碍，因此容易与被喷涂对象发生磕碰现象。上述缺陷是由于现有技术的喷涂机器人均采用非冗余自由度设计，这种设计使得该机器人不能躲避任务空间中的障碍，具有较差的灵活性。 

公开号为CN101337352A的中国专利申请“内面喷涂机器人”仅限于箱体类零件的内壁喷涂，不涉及狭长异形管道喷涂；公告号为CN2268831Y的中国专利“地下管道喷涂防腐装置”虽涉及管道内壁喷涂，但仅局限于标准的圆柱形短管道，也不涉及异形狭长管道。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适用于对异形狭长管道内壁进行喷涂作业的多冗余气浮移动式机器人系统及内壁喷涂方法。 

为达到上述目的，本发明提供了一种内壁喷涂机器人系统，其包括： 

机器人，用于完成喷涂作业，所述机器人包括依次连接的喷枪、曲臂、伸缩臂及基座，喷枪、曲臂、伸缩臂及基座的自由度之和可以不少于6个； 

气垫运输车，在其上安装所述机器人，气垫运输车包括位于其底部的气囊，气囊用于使气垫运输车浮起，在所述机器人系统进入作业区域前对所述机器人系统进行粗定位。 

其中，喷枪可以具有回转自由度。 

其中，曲臂可以具有自由度。 

其中，伸缩臂可以具有自由度。 

其中，基座可以具有4个自由度，包括一个旋转自由度和3个直线自由度，用于在所述系统进入作业区域后对所述系统进行初始定位。 

其中，机器人系统还包括控制柜，用于作为机器人的配重。 

其中，基座可以为直角坐标式基座。 

其中，气囊的个数可以为4个，可以分别位于气垫运输车底部的四个顶角。 

其中，气垫运输车可以包括千斤顶，用于对气垫运输车进行支撑和调平。 

其中，气垫运输车上还可以安装喷涂系统、安全保障系统、无线图像验看系统和控制系统。 

本发明还提供了一种使用上述系统进行内壁喷涂的方法，包括以下步骤： 

S1：利用所述气垫运输车中的气囊在所述系统进入作业区域前对 所述系统进行粗定位； 

S2：利用所述基座的自由度在所述系统进入所述作业区域后对所述系统进行初始定位； 

S3：利用所述机器人的喷枪、曲臂、伸缩臂的自由度完成喷涂作业。 

上述技术方案具有如下优点：通过对机器人进行多冗余自由度设计，使得机器人的机械臂可以进入复杂的工件内部、躲避异形空间中的障碍，防止了干涉的发生，从而实现了对异形狭长管道内壁进行喷涂作业；通过对气垫运输车设置气囊结构实现了机器人系统的气浮式移动，使得机器人移动方便，定位准确，提高了喷涂作业前进行准备工作的效率。 

附图说明

图1是本发明实施例的机器人进行喷涂作业的异形狭长管道的示意图； 

图2是本发明实施例的系统的立体图； 

图3a是本发明实施例的系统的俯视图； 

图3b是本发明实施例的系统的侧视图； 

图4是本发明实施例的系统中基座和气动运输车总成的立体图； 

图5是本发明实施例的系统中气动运输车的底部结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 

图1为本发明实施例的机器人进行喷涂作业的异形狭长管道的示意图。如图1所示，其为一种典型的变截面S型狭长管道，它的内壁喷涂作业很难使用现有的机器人完成。