一种具有吸附结构的攀爬机器人的制作方法

本发明涉及船舶工程辅助器械的技术领域，尤其是涉及一种具有吸附结构的攀爬机器人。

背景技术：

目前，船舶是能航行或停泊于水域进行运输或作业的交通工具，按不同的使用要求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。一般船舶在长期使用过程中其表面的保护漆容易发生损坏与脱落，当漆皮掉落时会使内部的金属表面与海水直接接触，从而加快了金属的氧化锈蚀，容易影响船只的外观与使用寿命。

针对此类问题，现有的方法主要是通过人工打磨的方式将船只表面破损的漆皮去除，然后维护人员再对船只裸露的部分进行统一的喷涂，从而延长船体的使用寿命。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：人工打磨旧漆皮时产生的漆皮碎屑容易飞溅，并在外界风力的影响下散开，以此造成对环境的污染，增大后期清理的工作量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有吸附结构的攀爬机器人，能减少对环境的污染，减小后期清理的工作量。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具有吸附结构的攀爬机器人，包括机体、设置于机体上的用于打磨船舶表面的清理装置以及设置于机体上的驱动机体与船舶表面贴合的吸附装置，所述机体上开设有内腔，所述吸附装置包括设置于内腔开口边沿朝向船舶表面侧的吸盘、与内腔连通的真空管、与真空管连通的负压源以及与内腔连通的用于稳定内腔气压的稳压阀，所述吸盘与船舶表面贴合时清理装置清理船舶表面的旧漆皮。

通过采用上述技术方案，负压源用于抽取真空管内的气体，以此使内腔内产生负压，以此使机体与船舶表面贴合，以此使船舶表面待清理处进入清理装置的清理范围，清理装置清理旧漆皮以使之脱离船舶表面并在真空管的抽吸作用下沿真空管排出内腔，以此避免碎屑飞散而对环境造成污染，减少后期清理的工作量；且吸盘提高内腔的密封性，减少气体的泄露，避免机体掉落而影响旧漆皮的清理，稳压阀用于稳定内腔的气压，避免气压过低而影响机体的移动，以此方便机体的移动，从而扩大清理装置的清理范围，提高清理的效率。

本发明进一步设置为：所述稳压阀包括与内腔连通的圆形的进气管、滑移设置于进气管内的圆形的调节板、设置于进气管上远离内腔一端的限位环以及设置于调节板与限位环之间以使调节板抵紧限位环的弹力件，所述限位环一侧与进气管密封连接，所述调节板的内径介于进气管的内径与限位环的内径之间。

通过采用上述技术方案，当内腔内的气压过低时调节板两侧的气压差增大，大气压使调节板克服弹力件的弹力移动以使调节板、限位环产生气隙，且调节板的内径介于进气管的内径与限位环的内径之间，以此使调节板与限位环之间形成进气的通道，机体外的空气沿调节板、限位环的气隙以及调节板与进气管的通道进入内腔内，以此使气压升高，避免气压过低而使吸盘与船舶表面贴合过紧，以此减小吸盘与船舶表面的摩擦力以方便机体的移动，从而扩大清理装置的清理范围，提高清理的效率。

本发明进一步设置为：所述调节板上设置有螺柱，所述螺柱的一端与机体滑移连接且其另一端滑移套设有挡盘，所述挡盘的一侧与弹力件抵接且其另一侧设置有与螺柱螺纹连接的螺帽。

通过采用上述技术方案，当螺帽转动时推动挡盘移动，以此调节弹力件的长度，以此调节弹力件对调节板的弹力，从而调节稳压阀开启进气的通道的内腔临界气压值，从而扩大机器人的适用范围。

本发明进一步设置为：所述机体上设置有检测组件，所述检测组件包括设置于限位环上靠调节板一侧的用于检测调节板与限位环之间压力的压力检测器、与压力检测器电连接以接收电信号的控制器以及设置于机体上的指示灯，所述控制器与指示灯电连接，当压力检测器检测到的压力大于设定值时输出指示信号，控制器接收并响应指示信号控制指示灯亮起。

通过采用上述技术方案，当内腔内气压过高时吸盘对船舶表面的吸附力降低，容易使机体产生坠落的隐患，因此通过压力检测器检测调节板与限位环的压力值，当调节板两侧的气压差值降低时调节板与限位环的压力值增大，当调节板与限位环的压力值增大至超过设定值时压力检测器输出指示信号，控制器接收并响应指示信号控制指示灯亮起，以此提示操作人员去增大真空泵的功率或停机检修，从而降低机体坠落的隐患。

本发明进一步设置为：所述吸盘包括摩擦圈以及设置于摩擦圈与内腔开口边沿之间的弹性套，所述弹性套的内侧通道与内腔连通且其通道宽度朝向内腔侧均匀递增，所述摩擦圈与弹性套可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，摩擦圈用于减少机体移动时与船舶表面的磨损，且摩擦圈与弹性套可拆卸连接，以此方便摩擦圈的更换；弹性套的设置用于使摩擦圈抵紧船舶表面以此提高内腔的密封性，减少压力的损失，降低真空泵的运行负荷，且弹性套的内侧通道与内腔连通且其通道宽度朝向内腔侧均匀递增，以此提高弹性套的结构稳定性，避免弹性套受挤压弯折歪斜而导致内腔的开口朝向偏移，从而避免内腔的开口朝向偏移而影响清理装置的正常清理。

本发明进一步设置为：所述机体边沿位于摩擦圈的周侧环绕设置有多个耐磨条，所述耐磨条与摩擦圈处于同一面上，当摩擦圈与船舶表面抵接时耐磨条与船舶表面间隔相对。

通过采用上述技术方案，当机体移动时容易发生晃动，此时机体的边沿容易接触船舶表面而产生磨损，通过耐磨条阻隔船舶表面与机体边沿，同时对机体的动作进行缓冲，减少机体的磨损；当摩擦圈与船舶表面抵接时耐磨条与船舶表面间隔相对，以此使摩擦圈与船舶摩擦时耐磨条与船舶表面间隔相对，减少机体移动的阻力。

本发明进一步设置为：所述真空管与内腔底部侧壁连通，所述稳压阀与内腔顶部侧壁连通。

通过采用上述技术方案，当调节板与限位环之间产生气隙时，空气沿进气管进入内腔内，且进气管开口与真空管开口竖直相对，以此提高碎屑的输送效率。

本发明进一步设置为：所述弹性套朝向内腔的一侧设置有安装环，所述安装环上穿设有螺栓，所述螺栓依次穿过摩擦圈、弹性套且与安装环螺纹连接。

通过采用上述技术方案，螺栓穿过摩擦圈、弹性套且与安装环螺纹连接，以此固定摩擦圈与弹性套，由于弹性套采用橡胶等弹性材料，使得弹性套与摩擦圈直接通过螺栓连接时容易使摩擦圈发生脱落，因此通过安装环与摩擦圈的夹持力与摩擦力避免摩擦圈的脱落，提高摩擦圈的运行稳定性。

本发明进一步设置为：所述机体上设置有攀爬机构，所述攀爬机构包括转动设置于所述机体上的攀爬轮以及设置于机体上的驱动攀爬轮转动的驱动件，所述攀爬轮凸出机体表面且与船舶表面滚动连接。

通过采用上述技术方案，驱动件驱动攀爬轮转动，攀爬轮与船舶表面相对滚动，机体在内腔内产生的负压的作用下紧贴船舶表面，使得攀爬轮与船舶表面的摩擦力增大，以此使攀爬轮转动时带动机体沿船舶表面行进，同时喷砂枪喷出的砂与船舶表面的旧漆皮摩擦，以此磨去旧漆皮，以此扩大机体的打磨范围，提高旧漆皮打磨效率。

本发明进一步设置为：所述攀爬轮至少有两个且对称分布于机体的两侧，且所述驱动件包括设置于机体上的驱动攀爬轮正反转的伺服电机，当所述机体两侧的攀爬轮的转向相反时机体偏离原行进方向。

通过采用上述技术方案，伺服电机带动机体两侧的攀爬轮转动以带动机体移动，同时多个攀爬轮的设置增加了机体与船舶表面的接触面积，以此提高机体运行的稳定性，且当攀爬轮两侧的伺服电机的转向相反时机体的行进方向改变，以此方便根据实际打磨区域的情况调整打磨位置，提高适用性。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

负压源使内腔内产生负压，以此通过吸盘使机体与船舶表面贴合，以此使船舶表面待清理处进入清理装置的清理范围，方便清理旧漆皮以使之脱离船舶表面并在真空管的抽吸作用下沿真空管排出内腔，以此避免碎屑飞散而对环境造成污染，减少后期清理的工作量；

通过调节板两侧的气压差使调节板克服弹力件的弹力移动以使调节板、限位环产生气隙，且调节板与限位环之间形成进气的通道，机体外的空气沿进气管进入内腔内，以此使气压升高，避免气压过低而使吸盘与船舶表面贴合过紧，以此减小吸盘与船舶表面的摩擦力以方便机体的移动，从而扩大清理装置的清理范围，提高清理的效率；

弹性套的设置用于使摩擦圈抵紧船舶表面以此提高内腔的密封性，减少压力的损失，降低真空泵的运行负荷，且弹性套的内侧通道与内腔连通且其通道宽度朝向内腔侧均匀递增，以此提高弹性套的结构稳定性，避免弹性套受挤压弯折歪斜而导致内腔的开口朝向偏移，从而避免内腔的开口朝向偏移而影响清理装置的正常清理。

附图说明

图1是实施例一的整体结构示意图；

图2是实施例一的侧面结构示意图，主要展示真空管；

图3是实施例一的爆炸结构示意图，主要展示弹性套；

图4是图3中a部分的局部放大示意图；

图5是实施例二的控制器的电路原理图；

图6是实施例二的部分结构示意图，主要展示压力检测器。

附图标记：1、机体；11、内腔；2、清理装置；21、喷砂枪；3、吸附装置；31、吸盘；311、摩擦圈；312、弹性套；313、安装环；314、支撑片；32、耐磨条；33、真空管；4、稳压阀；41、进气管；42、调节板；43、螺柱；431、挡盘；432、螺帽；44、限位环；45、弹力件；5、攀爬机构；51、攀爬轮；52、驱动件；53、伺服电机；6、检测组件；61、压力检测器；62、控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：参照图1，为本发明公开的一种具有吸附结构的攀爬机器人，包括机体1、设置于机体1上的用于打磨船舶表面的清理装置2以及设置于机体1上的驱动机体1与船舶表面贴合的吸附装置3以及设置于机体1上的用于驱动机体1移动的攀爬机构5。机体1上开设有呈胶囊状的内腔11，内腔11的开口与船舶表面相对，结合图2所示，清理装置2包括与内腔11连通的喷砂枪21以及与喷砂枪21连通的喷砂器。

喷砂枪21的开口与船舶表面垂直相对，且喷砂枪21的开口方向与内腔11的开口所在面垂直，喷砂枪21采用软管，以此方便机体1的移动，减少移动时所受的阻力。喷砂器采用mt-6050喷砂机，喷砂器为砂粒的传输提供动能，以此方便砂粒经过喷砂枪21进入内腔11内，并最终冲击在船舶表面，以此磨去船舶表面的旧漆皮。

参照图2、图3，吸附装置3包括设置于内腔11朝向船舶表面开口侧的吸盘31、与内腔11连通的真空管33以及与真空管33连通的负压源（图中未示出），吸盘31与船舶表面贴合时清理装置2清理船舶表面的旧漆皮。负压源采用真空泵，放置于地面上，用以抽取真空管33内的气体以使真空管33内处于负压状态，进而使内腔11内处于负压状态，以此使大气压推动机体1紧贴在船舶表面上，避免机体1的掉落。

吸盘31包括摩擦圈311、设置于摩擦圈311与内腔11开口边沿之间的弹性套312以及设置于摩擦圈311与弹性套312之间的支撑片314。内腔11的开口、弹性套312以及摩擦圈311的形状一致，均呈环形跑道状，支撑片314呈方形。弹性套312采用橡胶材质，弹性套312的设置用于使摩擦圈311抵紧船舶表面以此提高内腔11的密封性，减少压力的损失，降低真空泵的运行负荷。

而弹性套312的内侧通道与内腔11连通且其通道宽度朝向内腔11侧均匀递增，以此使弹性套312近似喇叭状，以此提高弹性套312的结构稳定性，避免弹性套312受挤压弯折歪斜而导致内腔11的开口朝向偏移，从而避免内腔11的开口朝向偏移而影响清理装置2的正常清理。

摩擦圈311采用塑胶材质，与船舶表面抵接，用于减少机体1移动时与船舶表面的磨损。弹性套312朝向内腔11的一侧设置有安装环313。安装环313呈环形跑道状，且安装环313上穿设有螺栓，螺栓依次穿过摩擦圈311、弹性套312且与安装环313螺纹连接。

由于弹性套312采用弹性材料，使得弹性套312与摩擦圈311直接通过螺栓连接时容易使摩擦圈311发生脱落。因此安装环313采用铝合金材质，以此通过安装环313与摩擦圈311的夹持力与摩擦力固定摩擦圈311与弹性套312，同时螺栓的设置方便摩擦圈311严重磨损后的更换。

当机体1移动时容易发生晃动，此时机体1的边沿容易接触船舶表面而产生磨损，因此在机体1边沿位于摩擦圈311的周侧环绕设置有多个耐磨条32，耐磨条32呈长条状且等角度间隔分布于摩擦圈311的四个方位。耐磨条32采用聚氨酯，聚氨酯具有良好的耐磨性，以此延长其使用寿命，通过耐磨条32阻隔船舶表面与机体1边沿，同时对机体1的动作进行缓冲，减少机体1的磨损。耐磨条32与摩擦圈311处于同一面上，当摩擦圈311与船舶摩擦时耐磨条32与船舶表面间隔相对，以此减少机体1移动的阻力。

攀爬机构5包括转动设置于机体1上的攀爬轮51、设置于机体1上的驱动攀爬轮51转动的驱动件52，驱动件52包括四个与机体1的四个边角处通过螺钉固定的伺服电机53。攀爬轮51有四个，对称分布于机体1的四个边角处，与伺服电机53一一对应，以此增加机体1与船舶表面的接触面积，以此提高机体1运行的稳定性。攀爬轮51呈圆轮状，且其周侧壁与船舶的待打磨处抵接，攀爬轮51凸出机体1表面且与船舶表面滚动连接。

伺服电机53具有正反转的功能，且其输出轴与攀爬轮51同轴固定，以此带动攀爬轮51转动，从而带动机体1在船舶表面移动。且当机体1移动时吸附装置3保持运行状态，以此使机体1在内腔11的负压作用下紧贴在船舶的表面上，从而方便清理装置2对船舶表面不同的区域进行清理。四个伺服电机53的输出轴的转动轴线相互平行，当四个伺服电机53均同向转动时，机体1沿直线轨迹移动。当机体1两侧的伺服电机53的转动方向相反时，机体1的行进方向产生偏移，以此方便维护人员根据实际打磨区域的情况调整打磨位置，提高适用性。

参照图3、图4，吸附装置3还包括与内腔11连通的用于稳定内腔11气压的稳压阀4。稳压阀4包括与内腔11连通的圆形的进气管41、滑移设置于进气管41内的圆形的调节板42、设置于进气管41上远离内腔11一端的限位环44以及设置于调节板42与限位环44之间以使调节板42抵紧限位环44的弹力件45。调节板42的内径介于进气管41的内径与限位环44的内径之间，因此调节板42边沿与进气管41内壁之间留有气隙。限位环44呈圆环状，且限位环44一侧与进气管41密封连接，调节板42移动时与限位环44的开口边沿抵接以隔绝进气管41与外界。

当内腔11内的气压过低时调节板42两侧的气压差增大，大气压使调节板42克服弹力件45的弹力移动以使调节板42与限位环44产生气隙。且调节板42的内径介于进气管41的内径与限位环44的内径之间，以此使调节板42与限位环44之间形成进气的通道，机体1外的空气沿调节板42与限位环44的气隙以及调节板42与进气管41的通道进入内腔11内，以此使气压升高，避免气压过低而使吸盘31与船舶表面贴合过紧，以此减小吸盘31与船舶表面的摩擦力以方便机体1的移动，从而扩大清理装置2的清理范围，提高清理的效率。

进气管41与机体1顶部焊接固定，且与内腔11顶部侧壁连通，而真空管33与内腔11底部侧壁连通。因此当调节板42与限位环44之间产生气隙时，空气沿进气管41进入内腔11内，且进气管41开口与真空管33开口竖直相对，以此提高清理装置2清理时产生的碎屑的排出效率。

调节板42上焊接固定有螺柱43，螺柱43竖直分布且其中心轴线与调节板42中心轴线重合，螺柱43的一端与机体1滑移连接且其另一端滑移套设有圆形的挡盘431。弹力件45采用弹簧，弹簧的一端与限位环44的一侧抵接，另一端与挡盘431抵接，且螺柱43上位于挡盘431远离弹力件45的一侧螺纹套设有螺帽432。当螺帽432转动时推动挡盘431移动，以此调节弹力件45的长度，以此调节弹力件45对调节板42的弹力，从而调节稳压阀4开启进气的通道的内腔11临界气压值，以此根据机器人所应用的实际工况与内腔11的密封性调整内腔11临界气压值，从而扩大机器人的适用范围。

本实施例的实施原理为：清理旧漆皮时，操作人员只需将机体1通过吊机等悬吊至船舶表面需要打磨处，并使摩擦圈311与船舶表面贴合，之后启动真空泵。真空泵抽取真空管33内的气体，以此使内腔11内产生负压，以此使机体1与船舶表面贴合，以此使船舶表面待清理处进入清理装置2的清理范围。

之后开启喷砂机与喷砂枪21，喷砂枪21喷出的砂粒接触船舶表面的旧漆皮时使旧漆皮脱离船舶表面并在真空管33的抽吸作用下沿真空管33排出内腔11，以此避免碎屑飞散而对环境造成污染，减少后期清理的工作量。

同时启动伺服电机53，以此使攀爬轮51转动并带动机体1沿船舶表面移动，期间弹性套312使摩擦片始终与船舶表面贴合，以此提高密封性，减少压力的损失，减小真空泵的负荷，提升节能性。

实施例二：参照图5、图6，一种具有吸附结构的攀爬机器人，其与实施例一的区别在于，当内腔11（见图3）内气压过高时吸盘31（见图3）对船舶表面的吸附力降低，容易使机体1产生坠落的隐患，因此在机体1上设置有检测组件6。检测组件6包括设置于限位环44上靠调节板42一侧的用于检测调节板42与限位环44之间压力的压力检测器61、与压力检测器61电连接以接收电信号的控制器62以及设置于机体1上的指示灯。控制器62与指示灯电连接，当压力检测器61检测到的压力大于设定值时输出指示信号，控制器62接收并响应指示信号控制指示灯亮起。

压力检测器61采用压力敏感电阻rt，控制器62包括分压电阻r1以及npn型三极管q1。压力敏感电阻rt一端连接vcc端，另一端连接分压电阻r1，分压电阻r1另一端接地。npn型三极管q1的集电极连接于vcc端，其基极电连接于压力敏感电阻rt与分压电阻r1的连接点，其发射极电连接于指示灯的阳极，指示灯的阴极接地。

本实施例的实施原理为：当调节板42两侧的气压差值降低时调节板42与限位环44的压力值增大，以此使压力敏感电阻rt承受的压力增大，而压力敏感电阻具有承受的压力越大其阻值越小的特性，因此其阻值下降。且压力敏感电阻rt与分压电阻r1组成分压电路。当两者的连接点的电压上升至npn型三极管q1导通所需的基极输入电压时，即调节板42与限位环44的压力值增大至超过设定值时，npn型三极管q1的供电回路导通，以此使与其串联的指示灯亮起，以此提示操作人员去增大真空泵的功率或停机检修，从而降低机体1坠落的隐患。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。