一种安全稳定的多功能爬壁喷漆机器人的制作方法

本发明涉及爬壁喷漆机器人领域，尤其是涉及一种适于在易燃易爆环境中稳定作业的多功能爬壁喷漆机器人。

背景技术：

公知的，爬壁机器人又称为壁面移动机器人，其是一种能够在垂直的壁面攀爬并完成相关作业的自动化机器人，这其中就包含用于对大型储存罐或船舶等物体的垂直壁面进行喷涂作业的爬壁喷漆机器人，由于垂直壁面作业属于极限作业的范畴，因此爬壁喷漆机器人也称为极限作业机器人；目前，常规的爬壁喷漆机器人所采用的喷漆喷头，其结构都是将喷头固定安装在爬壁喷漆机器人的机械臂前端，然后再通过控制爬壁喷漆机器人的行走来进行相应的喷漆作业；然而，在长期的实际应用中发现，现有的爬壁喷漆机器人存在有如下不足：

1、在大面积喷漆作业的工况下，其不但喷漆效率相对较低，而且还无法有效保障喷漆的厚度及均匀度，有可能还得需要人工补漆才能满足作业要求；同时，在复杂工况环境下进行爬壁喷漆作业时，现有的爬壁喷漆机器人对一些非常规的曲面部位无法进行有效喷漆，还得再通过人工对这些部位进行补漆才能全面完成喷漆作业；

2、现有的爬壁喷漆机器人采用的车体结构是以四轮驱动的刚性车体结构，即与车体连接的四个驱动轮都是以刚性固定连接的，因此爬壁喷漆机器人在平整作业面上稳定的行走作业是不存在问题的，但是一旦其在石油储存罐、大型船舶等表面进行喷漆作业时，受储存罐、船舶不规则外表面以及爬壁喷漆机器人刚性车体的影响，爬壁喷漆机器人的四个驱动轮会产生不同的附着力，从而极易出现爬壁喷漆机器人的某个驱动轮无法稳定的附着在作业面上的现象，进而不但影响到爬壁喷漆机器人的驱动力，以及其在作业面上的整体附着力，而且严重时还会导致爬壁喷漆机器人在作业中行进的路线与规划的路线出现偏差，最终使应用方遭受到相应的经济损失；

3、由于一些作业环境属于易燃易爆环境，例如在存放过相应化学物质的罐体内作业，或是在内部空间有限，且空气不流通的腔体内进行喷漆作业时，现有的爬壁机器人在作业时，其车轮的驱动系统一旦出现打火，就可能引发燃烧或闪爆现象，从而给应用方带来危害；为了防止爬壁喷漆机器人在易燃易爆环境中作业时出现燃烧或闪爆的可能，通常都要对其车轮电机及驱动器进行防爆处理，即通过安装相应的防爆盒将车轮驱动系统与漆雾隔离开，从而避免燃烧或闪爆的现象发生，然而，这样的防爆盒结构使得爬壁喷漆机器人的外形复杂，体积、重量较大，从而限制了其在有限空间内的灵活作业，导致其在易燃易爆环境中作业时无法完全发挥出车轮的机动性优势；

综上所述，由于现有的爬壁喷漆机器人在应用中存在有功能单一，需要人工补漆救济，行进路线容易出现偏差，导致费工费料，成本较高，以及在易燃易爆环境中作业时存在有危险因素等情况，因此其非常不利于推广和应用。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种安全稳定的多功能爬壁喷漆机器人，所述的爬壁喷漆机器人不但能够在大面积工况或复杂工况环境中有效的完成喷漆作业，还不需要再进行人工补漆，而且还能够保障其在空间有限的易燃易爆环境中灵活作业。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种安全稳定的多功能爬壁喷漆机器人，所述的爬壁喷漆机器人包含喷漆装置和弹性车轮；所述的喷漆装置包含主旋转缸、机械臂、副旋转缸、主喷漆喷头、伸缩缸和横向喷漆装置；所述的主旋转缸包含位于下部的固定盘和铰接在固定盘上部的旋转盘，该固定盘对应固定于爬壁喷漆机器人车体的上部面，该旋转盘的上部面对应与机械臂的底端铰接；所述的机械臂的顶端固定连接副旋转缸，副旋转缸的旋转轴端头与主喷漆喷头固定连接；所述的伸缩缸的一端与主旋转缸的旋转盘侧壁对应铰接，另一端与机械臂的臂身下侧中部对应铰接；所述的横向喷漆装置安装于爬壁喷漆机器人车体的上部面，且对应位于主旋转缸固定盘的一侧，该横向喷漆装置用于带动副喷漆喷头对应沿车体的横向方向来回移动作业；

所述的弹性车轮包含车轮本体、连接板、弹簧连接杆和支撑座；所述车轮本体的车轮端盖外侧面中部与连接板的一端固定连接，连接板的另一端通过销轴与车体对应铰接；所述连接板的中部通过轴与弹簧连接杆的一侧端部铰接，该弹簧连接杆的另一侧杆身设有环形槽，在环形槽槽内依次活动套接弹簧A、支撑座的底端和弹簧B，且弹簧A和弹簧B的直径大于支撑座底端通孔的孔径；所述的支撑座的顶端与车体对应固定连接；所述的车轮本体包含车轮壳、车轮端盖、防爆插头和惰性气体管接口；所述的车轮壳和车轮端盖相应对接形成一空腔，该空腔内固定安置有用于驱动车轮转动的驱动装置；所述的驱动装置设有贯穿车轮端盖，并固定位于车轮端盖外侧面的防爆插头；所述的车轮端盖设有通至车轮空腔内的惰性气体管接口。

进一步，所述的横向喷漆装置包含滑座、滑杆、防护罩和副喷漆喷头；所述的滑座固定于爬壁喷漆机器人车体的上部面，滑座内滑动连接有滑杆，该滑杆的一端端部与安装有防护罩的副喷漆喷头固定连接。

进一步，所述的横向喷漆装置包含伸缩臂、防护罩和副喷漆喷头；所述的伸缩臂的底座固定于爬壁喷漆机器人车体的上部面，伸缩臂的端头与安装有防护罩的副喷漆喷头固定连接。

进一步，所述的副旋转缸以横向或纵向方式固定在机械臂的顶端端部，副旋转缸的旋转轴端头与主喷漆喷头对应固定连接。

进一步，所述的机械臂为可伸缩结构。

进一步，所述的主旋转缸、副旋转缸、伸缩缸、主喷漆喷头、副喷漆喷头和横向喷漆装置设有自动化作业模式或摇控作业模式。

进一步，所述的连接板呈一端大一端小的水滴形或葫芦形结构。

进一步，所述的车轮壳和车轮端盖之间的结合面以滑动结合面或防爆结合面的形式对接形成空腔。

进一步，所述的惰性气体管接口设有压力监控装置。

进一步，所述的惰性气体管接口的位置与空腔内驱动装置的位置相对应。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的安全稳定的多功能爬壁喷漆机器人易于制造，便于使用；首先，所述的爬壁喷漆机器人设置了能够360度转动作业的主喷漆喷头和能够横向移动作业的副喷漆喷头，即采用了主副喷漆喷头组合在一起的结构，因此所述的爬壁喷漆机器人不但能够通过主喷漆喷头进行多自由度的喷漆作业，而且还能够通过副喷漆喷头进行单自由度的喷漆作业，同时，主喷漆喷头和副喷漆喷头还能够根据需求同时作业，这不但保障了爬壁喷漆机器人能够有效的满足在大面积工况或复杂工况环境中的作业要求，而且还无需再使用人工进行补漆作业；

其次，所述的爬壁喷漆机器人还通过柔性连接的方式将车轮与车体连接在一起，这种连接方式使每一个驱动车轮都具有了各自的弹性浮动区间，从而当爬壁喷漆机器人在不规则的外表面进行喷漆作业时，其每一个驱动轮都能够利用各自的弹性浮动区间来有效保障附着力不受影响，进而也有效的避免了爬壁喷漆机器人的整体驱动力受到影响，且最终达到了使爬壁喷漆机器人的驱动四轮都能够有效附着在不规则的作业面上的目的；

此外，所述的爬壁喷漆机器人还采用了将车轮驱动系统安装于车轮内部空腔中的结构，并配以向车轮内部充入惰性气体的设计，这使得车轮内部的压力能够始终大于车轮外部的压力，从而在不安装防爆盒的前提下，也能够确保易燃易爆环境中的气体完全不会进入到车轮内部，从而彻底的避免了位于车轮内部的驱动装置与外界环境的气体接触，从根本上杜绝了爬壁机器人在易燃易爆环境中发生燃烧或闪爆的可能；同时，所述的爬壁机器人不但不需要安装传统的防爆盒，而且其使用的防爆插头还能够杜绝易于打火的电器元件与易燃易爆气体接触，因此其不但整体体积较小，能够满足在有限空间内灵活作业的要求，而且还能够达到在易燃易爆环境中安全作业的目的；

综上所述，由于所述的爬壁喷漆机器人能够有效的克服现有爬壁喷漆机器人在实际工作中的不足，因此其非常适于推广应用。

【附图说明】

图1是本发明的示意图；

图2是所述弹性车轮的示意图；

图3是所述车轮本体的示意图。

图中：1、主旋转缸；2、车体；3、机械臂；4、副旋转缸；5、主喷漆喷头；6、伸缩缸；7、副喷漆喷头；8、滑座；9、滑杆；10、防护罩；11、车轮本体；12、车轮端盖；13、连接板；14、销轴；15、轴；16、弹簧连接杆；17、弹簧A；18、支撑座；19、弹簧B；20、车轮壳；21、防爆插头；22、惰性气体管接口。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：

结合附图1所述的安全稳定的多功能爬壁喷漆机器人，包含喷漆装置和弹性车轮；所述的喷漆装置包含主旋转缸1、机械臂3、副旋转缸4、主喷漆喷头5、伸缩缸6和横向喷漆装置；所述的主旋转缸1包含位于下部的固定盘和铰接在固定盘上部的旋转盘，该固定盘对应固定于爬壁喷漆机器人车体2的上部面，该旋转盘的上部面对应与机械臂3的底端铰接，即主旋转缸1动作时，其旋转盘能够带动机械臂3进行左右360度的转动；所述的机械臂3的顶端固定连接副旋转缸4，副旋转缸4的旋转轴端头与主喷漆喷头5固定连接，即副旋转缸4固定在机械臂3的顶端，而主喷漆喷头5则与副旋转缸4的旋转轴端头固定连接，从而在机械臂3带动副旋转缸4移动时，主喷漆喷头5能够在副旋转缸4旋转轴的转动带动下进行360度的转动；

所述的伸缩缸6的一端角支与主旋转缸1的旋转盘侧壁对应铰接，伸缩缸6的另一端角支与机械臂3的臂身下侧中部对应铰接，即机械臂3能够在伸缩缸6的伸缩带动下进行上下90度的起落动作，进而确保了机械臂3能够在主旋转缸1及伸缩缸6的带动下同时带动副旋转缸4和主喷漆喷头5进行相应的左右、上下的移动，由于主喷漆喷头5能够在副旋转缸4的带动下进行360度旋转，因此有效的保障了主喷漆喷头5能够在通过控制机械臂3、伸缩缸6和副旋转缸4的动作来实现多自由度的喷漆动作，即主喷漆喷头5能够在复杂工况中全方位的完成对复杂作业面的喷漆作业；根据需要，能够将副旋转缸4的缸身以横向或纵向的方式固定在机械臂3的顶端端部，且副旋转缸4的旋转轴端头与主喷漆喷头5对应固定连接在一起，即主喷漆喷头5能够在副旋转缸4的旋转轴带动下，在横向或纵向的方向进行360度的旋转，从而完成全方位喷漆作业的目的；

所述的横向喷漆装置安装于爬壁喷漆机器人车体2的上部面，且对应位于主旋转缸1固定盘的一侧，即横向喷漆装置在带动副喷漆喷头7动作时，不会与带动主喷漆喷头5动作的机械臂3互相影响，这确保了主喷漆喷头5和副喷漆喷头7能够分别单独作业或是同时作业；由于该横向喷漆装置能够带动副喷漆喷头7对应沿车体2的横向方向来回移动作业，这使得副喷漆喷头7能够实现横向移动的单自由度的喷漆动作，因此无论是副喷漆喷头7单独作业，还是其与主喷漆喷头5配合作业，均能够有效满足在大面积工况下的作业要求；根据需要，所述的横向喷漆装置包含滑座8、滑杆9、防护罩10和副喷漆喷头7，该滑座8固定于爬壁喷漆机器人车体2的上部面，在滑座8内滑动连接有滑杆9，该滑杆9的一端端部与安装有防护罩10的副喷漆喷头7固定连接，即通过能够沿滑座8平稳滑动的滑杆9来带动副喷漆喷头7进行均匀的喷漆作业；或者，采用包含伸缩臂、防护罩10和副喷漆喷头7的横向喷漆装置，该伸缩臂的底座固定于爬壁喷漆机器人车体2的上部面，伸缩臂的端头与安装有防护罩10的副喷漆喷头7固定连接，即副喷漆喷头7能够在伸缩臂稳定的伸缩动作带动下进行均匀的喷漆作业；

为便于执行操作，所述的主旋转缸1、副旋转缸4、伸缩缸6、主喷漆喷头5、副喷漆喷头7和横向喷漆装置均设有自动化作业模式或摇控作业模式，即根据不同的工况环境及作业要求，所述的爬壁喷漆机器人能够通过事先的编程来完成自动化的喷漆作业，或者通过人工远程摇控来完成喷漆作业，这极大的提高了所述爬臂喷漆机器人在作业时的可操作性和灵活程度；此外，为适应在不同空间作业的要求，能够采用可伸缩结构的机械臂3，即以此达到可调远近的目的；为便于进行抽漆喷漆，能够通过相应管路将主、副喷漆喷头与对应的漆料箱连通在一起，根据需要，该漆料箱能够固定在爬壁喷漆机器人的车体2上，也能够根据实际需要放置在相应的作业场地内；

所述的弹性车轮包含车轮本体11、连接板13、弹簧连接杆16和支撑座18；所述车轮本体11中的车轮端盖12外侧面中部与连接板13的一端固定连接，根据需要，能够通过对应围绕车轮端盖12中心一周排列的多个螺钉将车轮端盖12与连接板13固定连接在一起；所述连接板13的另一端通过销轴14与车体2对应铰接，即连接板13能够以销轴14为圆心进行旋转；根据需要，能够将连接板13设置为一端大一端小的水滴形或葫芦形结构，其大端对应与车轮端盖12连接，小端对应与车体2连接；所述连接板13的中部通过轴15与弹簧连接杆16的一侧端部铰接，即连接板13在动作时，能够同步带动弹簧连接杆16相应动作；

所述弹簧连接杆16的另一侧杆身设有环形槽，在环形槽槽内依次活动套接弹簧A 17、支撑座18的底端和弹簧B 19，且弹簧A 17和弹簧B 19的直径大于支撑座18底端通孔的孔径，该支撑座18的顶端与车体2对应固定连接，即确保了被连接板13带动的弹簧连接杆16能够在支撑座18的限位作用下平稳的左右移动，由于弹簧A 17和弹簧B 19对应分布在支撑座18的左右，而支撑座18又固定在车体2上，因此当车轮本体11在不规则作业面上行进时，会相应的带动连接板13以销轴14为中心进行一定量的旋转运动，并同时带动弹簧连接杆16相应的进行左右移动，此时，弹簧A17或弹簧B19与支撑座18之间的对应抵触力就能够起到控制弹簧连接杆16左右移动量的作用，从而达到控制车轮本体11及连接板13的旋转量，保障车轮本体11能够相对车体2进行左右或上下弹性移动的目的；在实际应用时，由于所述爬壁喷漆机器人的每个驱动轮都能够利用各自的弹性浮动区间来有效保障其整体驱动力及其附着力不受影响，因此其能够达到确保所有驱动轮都有效附着在不规则的作业面上的目的；

所述的车轮本体包含车轮壳20、车轮端盖12、防爆插头21和惰性气体管接口22；所述的车轮壳20和车轮端盖12相应对接形成一空腔，该空腔内固定安置有用于驱动车轮本体转动的驱动装置，即所述的车轮本体由安装在空腔中的驱动装置带动转动；根据需要，所述的车轮壳20和车轮端盖12之间的结合面以滑动结合面或防爆结合面的形式对接形成空腔，即车轮壳20和车轮端盖12之间的对应结合面能够按滑动结合面间隙设置或是按防爆结合面密封设置；为便于安全的连接外部电源，所述的驱动装置设有贯穿车轮端盖12，并固定位于车轮端盖12外侧面的防爆插头21，即驱动装置通过内部电器元件经过防爆处理的防爆插头21来连接外部电源，从而达到利用防爆插头21安全稳定的给位于车轮本体空腔中的驱动装置提供动力的目的；

为确保驱动装置也不会与易燃易爆环境中的气体接触，能够在车轮端盖12外侧面设置通至车轮本体空腔内的惰性气体管接口22，即能够在所述爬壁喷漆机器人通电及工作时，利用惰性气体管接口22向车轮本体的空腔内输入洁净的惰性气体，从而达到在易燃易爆的环境中，外部气体也不可能进入车轮本体内部的目的，这从根本上杜绝了驱动装置中易打火的元件与外部气体接触，彻底避免了出现燃烧或闪爆的可能；根据需要，能够在惰性气体管接口22处设置相应的压力监控装置，例如在车轮壳20和车轮端盖12之间的对应抵触结合面以滑动结合面间隙设置时，能够通过压力监控装置来实时监控车轮本体空腔内惰性气体的压力，避免车轮本体内部压力过小，而在车轮壳20和车轮端盖12之间的对应结合面以防爆结合面密封设置时，能够通过压力监控装置来实时监控车轮本体空腔内惰性气体的压力，避免车轮本体内部压力过大，这样就能够达到有效提高操作安全性的目的；此外，能够将惰性气体管接口22设置在与空腔内驱动装置相对应的位置，从而能够让惰性气体更快捷的全面包裹住驱动装置。

本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。