[发明专利]一种基于机械臂的爬壁喷涂装置

说明书

本发明公开了一种基于机械臂的爬壁喷涂装置，以自行设计的爬壁机器人为研究对象，对电磁吸附式爬壁底盘的移动、机械臂的空间三维定位和喷头反冲力的分解进行研究。所述底盘采用分组电磁吸附式底盘移动便捷、吸附力强；所述机械臂采用机械臂空间定位算法喷涂面积大、喷涂均匀；所述喷头采用反冲力分解技术可以稳定机体、节省电能。与现有设备相比，本发明结构简单有效、易于控制，能够实现自动喷涂，增加了工作效率。

技术领域

本发明涉及一种用于船舶金属船体的爬壁喷涂装置，尤其涉及一种基于电磁吸盘、多臂可移动的全 自动喷涂装置。

背景技术

船舶喷漆是一项复杂的工艺，通常要依次喷涂3～5层不同的漆料。传统喷漆工作通常是由工人操作 喷枪进行作业，这种方式需要工人在船体表面上上下下反复喷涂。这种喷涂方式不仅劳动强度大，而且工 人长期处在布满油漆微粒的有毒空间中，对身体隐性伤害极大。此外，对于大型船舶，船体喷漆属于高空 作业，危险性较大，人工喷涂时需要安装额外的防护措施，加大了工程难度，并且喷漆效果易受人为因素 的干扰，漆面质量不一，最重要的是人工喷涂耗时较长，效率低下。

随着机器人技术的出现、自动化控制技术的发展、工人自我安全保护意识的增强，船舶领域迫切希 望能用一种设备代替人工进行这类作业，从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解放出来。因此，开 发能在金属船舶的船体自动运行的清洗喷涂类机器人，具有极其重要的理论研究与实际应用意义，具有良 好的经济价值和社会效益。

本专利所述爬壁喷涂装置具有以下前提：

(1)引入物联网4.0思想，采用无线通讯技术。

①本专利所述爬壁喷涂装置具有九轴传感器、摄像头等传感器；

②本专利所述爬壁喷涂装置具有无线通讯能力，能够进行无线信号传输，远程控制装置底盘以及机械臂 的运动；

(2)机械臂采用空间三维定位技术，将机械臂前端所要到达的空间坐标转换为各关节的运动角度。

(3)爬壁装置底盘采用四只末端装有电磁吸盘的电推杆，即可以控制底盘的左右移动，又可以控制底盘 的上下移动。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，以自行设计的爬壁机器人为研究对象，对电磁吸附式爬壁底盘的 移动、机械臂的空间三维定位和喷头反冲力的分解进行研究。与现有设备相比，这种设备结构简单有效、 易于控制，能够实现自动喷涂增加了工作效率，最重要的是底盘采用分组电磁吸附式底盘移动便捷、吸附 力强；采用机械臂空间定位算法喷涂面积大、喷涂均匀；采用喷头反冲力分解技术可以稳定机体、节省电 能。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于机械臂的爬壁喷涂装置，包括电磁吸附式电推杆底盘、机械臂、喷涂装置和图传装置。所述电磁 吸盘是直流吸盘P30/22微型电磁铁，该电磁吸盘使用直流24V供电，吸力可达10kg。所述四组电推杆采 用PXTL型恒速电推杆，采用12V供电，推力250N，速度48mm/s。所述三自由度机械臂挂载喷头，使用 气泵驱动。所述嵌入式中央设备以ARM嵌入式处理器STM32RCT6为核心，所述装置集成九轴传感器模 块和NRF401无线模块，可实现底盘移动、机械臂的转动、喷头流速控制、人机交互等工作。

本发明所述基于机械臂的爬壁喷涂装置，与传统设备相比具有以下优点：

①结构简单：底盘采用分组电磁吸附式底盘移动便捷、吸附力强，相对的两个电推杆配合完成机体的一 个维度的平行运动；

②机械臂空间定位算法喷涂面积大、喷涂均匀，将空间三维的直角坐标转换成各个关节的增量，实现机 械臂前端的匀速水平直线运动从而均匀喷涂；