[发明专利]船体外板拼接缝除锈爬壁机器人定位方法及系统

说明书

本发明提供了一种船体外板拼接缝除锈爬壁机器人定位方法及系统，涉及船体外板大拼接缝的涂装制造技术领域，包括：搭建爬壁机器人船体外板拼接缝除锈的基于GNSS+RTK实时动态载波相位差分技术的卫星导航定位系统；部署GNSS+RTK定位系统现场；接收GNSS卫星信号并进行RTK实时动态载波相位差分定位计算，得到大地坐标下除锈爬壁机器人的移动站的经纬度坐标和高程坐标；将经纬度坐标转换到高斯‑克吕格投影的直角坐标系下的x和y；确定爬壁机器人在船体外板导航地图中的x、y和z直角坐标值。本发明使用方便，节省人力物力，便于实际应用，定位精度高，信号的覆盖范围广。

技术领域

本发明涉及船体外板大拼接缝的涂装制造技术领域，具体地，涉及一种船体外板大拼接缝除锈爬壁机器人的精准定位，用于除锈爬壁机器人在船体外板大拼接缝的全自主除锈，尤其涉及一种船体外板拼接缝除锈爬壁机器人定位方法及系统。

背景技术

船体分段拼焊后需要在船坞现场进行涂装，但是在涂装前需要对大量的拼接焊缝进行清洁除锈和粗糙度表面处理。当前主要是由人工进行喷砂作业来进行表面清洁处理。但是将船体分段组装后总的焊缝长度很长，导致喷砂工作量很大，加上人工作业效率低下，工人的劳动强度大。并且工作条件比较恶劣，处理过程中产生的粉尘和噪音对人的健康有极大的危害。处理产生的粉尘直接从船坞排入大海，造成海洋污染，这与当前倡导的绿色造船相违背。

经过多年的发展，我国的人口红利不断减少，劳动力成本迅速上涨，专业人员的招收困难。在这背景下，采用绿色环保的机器人自动除锈代替人工作业，减少对专业人员的依赖，提高质量和效率，同时减少对人和环境的伤害，这无疑是非常具有实际应用价值的。尽管当前已经有了针对船体外板大拼接缝的除锈爬壁机器人，但均不具备焊缝跟踪功能，跟不具备自主导航和定位功能，在路径追踪、保持、以及路径调整方面仍然需要人工操作来决定。但船体外板的大拼接缝往往纵横交错，一条船往往有几十条，乃至上百条纵横交错的大拼接缝组成，要人工操控机器人，这无疑仍然是一个非常大的工作量，如果让机器人自主追踪路径，自主决定除锈方向，自主决定转弯和姿态调整，实现完全的自主喷砂除锈，无疑将大幅度减少对操作人员的依赖，显著提高除锈作业的智能化程度和效率，而要实现自主除锈，要能实现机器人在船体外板的大拼接缝的精准定位，则是首要前提条件。

公开号为CN111438637A的发明专利，公开了一种船体外板大拼接缝的自动除锈方法，包括以下步骤：步骤一、测量待喷砂拼接焊缝的形状、长度及宽度；步骤二、安装爬壁机器人与喷砂枪，在爬壁机器人上安装视觉摄像头；步骤三、沿船体外板拼接焊缝的两侧设置链路，爬壁机器人两侧的链轮与链路啮合连接；步骤四、将视觉摄像头连接至智能控制系统，步骤五、爬壁机器人爬升的同时，喷砂枪在一定的角度范围往复摆动，对拼接缝喷砂除锈。

通过综合检索文献可知，当前用于定位的方法主要有超宽带UWB定位法、激光导航以及GNSS-RTK法。

UWB方法，俗称超宽带定位法。基本原理是：通过UWB基站和UWB标签来完成定位，每个UWB标签以UWB脉冲不间断发送数据帧，定位标签发送的UWB脉冲被定位基站接收，定位基站通过高敏度的短脉冲侦测器测量每个定位标签的数据帧到达接收器天线的时间，之后通过定位引擎就可以计算得到标签的位置信息。这个方法速率高、功耗低、穿透力强、抗多径性能好、系统结构简单。但是由于信号的传输距离限制，对高约30m的大型舰船，则需要在船体外板纵向和横向每间隔30m布置一个定位基站，对一个300m的船则需要上下各布置10个总共20个的定位基站，显然这样的操作耗时耗力，不具有实际用价值。另外，从应用案例看，UWB方式当前主要还是用于室内或者较为封闭的隧道等场合。