一种船舶钢板用无人机喷涂机器人系统的制作方法

本实用新型公开涉及涂料喷涂的技术领域，尤其涉及一种船舶钢板用无人机喷涂机器人系统。

背景技术：

在船舶建造过程中，需要对船舶表面、船舶分段表面以及边角等进行喷涂处理，通常采用人工手持喷枪进行人工处理，特别是船舶外表面的喷涂需要工人开高架车高空作业，工人长期站在高架车的操作栏中手持喷枪作业，存在高空眩晕、作业强度高、与作业点近距离喷涂作业易造成中毒的危险。

目前研发的爬壁机器人，虽可代替传统的人力，但其船体复杂曲面的表面适应性较差，存在较大的曲面越障、坠落等风险，且爬壁机器人存在移动速度及其工作效率受限等问题。

因此，如何研发一种新型的喷涂系统，以很好的解决作业效率、减轻工人劳动强度、降低高空作业风险与涂料危害风险等问题，成为人们亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型公开提供了一种船舶钢板用无人机喷涂机器人系统，以至少解决以往喷涂装置存在工作效率低，人工劳动强度高、危险系数大等问题。

本实用新型提供的技术方案，具体为，一种船舶钢板用无人机喷涂机器人系统，该喷涂机器人系统包括：无人机1、喷涂枪2、供料装置3以及控制装置4；

所述喷涂枪2安装于所述无人机1的脚架11上；

所述供料装置3包括地面供料箱31以及供料管32；

所述地面供料箱31的出料口与所述供料管32的进料口连通；

所述供料管32的出料口与所述喷涂枪2的进料口连通；

所述控制装置4包括，超声波探测器41、全景像监控器42以及地面控制器43；

所述超声波探测器41固定安装于所述喷涂枪2上，用于探测所述喷涂枪2距离预喷涂所述船舶钢板的距离；

所述全景像监控器42固定安装于所述无人机1上；

所述地面控制器43的输入端分别与所述超声波探测器41的输出端和所述全景像监控器42的输出端连接，所述地面控制器43的输出端分别与所述无人机1的控制端以及所述喷涂枪2的控制端连接。

优选，所述船舶钢板用无人机喷涂机器人系统还包括：喷涂检测仪；

所述喷涂检测仪固定安装于所述无人机1上，用于检测所述船舶钢板喷涂区域的喷涂质量；

所述喷涂检测仪的输出端与所述地面控制器43的输入端连接。

进一步优选，所述无人机1的脚架11上设置有防抖云台，所述喷涂枪2安装于所述脚架11上的防抖云台上。

进一步优选，所述喷涂枪2为万向喷枪。

进一步优选，所述喷涂枪2搭载在可沿所述脚架11长度方向往复运动的运动臂上；

或所述喷涂枪2搭载在360°机械手臂上。

进一步优选，所述供料装置3还包括：喷涂箱33；

所述喷涂箱33固定安装在所述脚架11上，且所述喷涂箱33的出料口与所述喷涂枪2的进料口连通。

本实用新型提供的船舶钢板用无人机喷涂机器人系统，主要由无人机、喷涂枪、供料装置以及控制装置构成，其中，本实用新型提供的喷涂机器人系统以无人机为载体，将喷涂枪安装在无人机上，可随着无人机进行运动飞行，而喷涂枪的涂料供应由供料装置提供，该供料装置设置于地面上，不仅可以提供涂料给喷涂枪，而且还不会增加无人机的承重量，而控制装置主要用于控制无人机的飞行以及喷涂枪的工作，其中，该控制装置主要由超声波探测器探测喷涂枪距离预喷涂船舶钢板的距离，由全景像监控器检测无人机所处位置，而地面控制器依据超声波探测器以及全景像监控器输送来的数据来控制无人机的飞行以及喷涂枪的工作。从上述的喷涂机器人系统可知，该喷涂机器人系统只需喷涂工作者进行地面控制，而无需再站在高台上进行高空的喷涂作业，不仅大大降低了喷涂工作者的作业强度，而且大大降低了危险系数，同时还提高了喷涂效率。此外，喷涂机器人系统中的无人机结构简单、空间不受限、机动性好、无需机场跑道、可远程操控，可适用于各种喷涂工况。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开实施例提供的一种船舶钢板用无人机喷涂机器人系统的结构示意图,其中，A表示预喷涂船舶钢板；

图2为使用本实用新型提供的船舶钢板用无人机喷涂机器人系统进行分段顶喷的示意图，B表示船分段顶段；

图3为使用本实用新型提供的船舶钢板用无人机喷涂机器人系统进行分段俯喷的示意图，C表示船分段底段；

图4为使用本实用新型提供的船舶钢板用无人机喷涂机器人系统进行喷涂的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。

参见图1为一种船舶钢板用无人机喷涂机器人系统，该喷涂机器人系统主要由无人机1、喷涂枪2、供料装置3以及控制装置4构成，其中，无人机1的结构与传统无人机结构相同或类似，该无人机1设置有脚架11、无人机框架12以及无人机旋翼13等，而喷涂枪2安装于无人机1的脚架11上；供料装置3主要由地面供料箱31以及供料管32构成，地面供料箱31的出料口与供料管32的进料口连通，供料管32的出料口与喷涂枪2的进料口连通；控制装置4主要由超声波探测器41、全景像监控器42以及地面控制器43构成，而超声波探测器41固定安装于喷涂枪2上，用于探测喷涂枪2距离预喷涂船舶钢板的距离，全景像监控器42固定安装于无人机1上，地面控制器43的输入端分别与超声波探测器41的输出端和全景像监控器42的输出端连接，地面控制器43的输出端分别与无人机1的控制端以及喷涂枪2的控制端连接。

上述船舶钢板用无人机喷涂机器人系统的具体工作过程为：

根据与喷涂的工作区域，通过地面控制器控制无人机飞行到目标工作区域，并通过全景像监控器返回的图像信号，判断是否到达预定的目标位置，当到达预定的目标位置后，根据超声波探测器探测探测喷涂枪距离预喷涂船舶钢板的距离，由地面控制器控制无人机远离或靠近预定目标位置处的船舶钢板，直至达到要求，由地面控制器控制喷涂枪启动进行喷涂工作，同时地面控制器还控制无人机进行飞行，通常在喷涂过程中控制无人机按照弓形喷涂工艺中的运动路径进行运动，直至喷涂作业结束。

为了确保该喷涂机器人系统的喷涂质量，作为技术方案的改进，可以在船舶钢板用无人机喷涂机器人系统中设置有喷涂检测仪，该喷涂检测仪固定安装于无人机1上，用于检测船舶钢板喷涂区域的喷涂质量，喷涂检测仪的输出端与地面控制器43的输入端连接。通过该喷涂检测仪的增加，喷涂机器人系统在喷涂过程中，同时还对喷涂区域进行质量检测，如果喷涂质量合格，可以继续进行下一区域的喷涂作业，如果喷涂质量不合格，则进行重新喷涂或者喷涂的修补。

参见图2、图3分别为采用上述喷涂机器人系统分别进行分段顶喷和分段俯喷的示意。

为了进一步提高喷涂的质量，作为技术方案的改进，可在无人机1的脚架11上设置有防抖云台，而喷涂枪2安装于脚架11上的防抖云台上，通过该防抖云台的设置，可以避免喷涂枪在喷涂过程中，由于无人机的运动而导致喷涂枪抖动的情况，造成喷涂层的涂料不均，导致喷涂质量差的问题。

为了扩大喷涂枪的喷涂区域，提高喷涂效率，作为方案的改进喷涂枪2可以选用万向喷枪，即喷涂嘴通过万向节与枪体连接，其中，喷嘴可以为一个或多个。

为了适应不同的工作环境，例如进行船坞内的喷涂时，喷涂枪2可以选择搭载在可沿所述脚架11长度方向往复运动的运动臂上，通过该往复运动臂的运动，可以调节喷涂枪距离喷涂目标位置的距离；而几进行船体分段车间喷涂时，可旋转将喷涂枪2搭载在360°机械手臂上，可实现喷涂枪的位置以及角度的调节。参见图4为根据实际的工况，控制船舶钢板用无人机喷涂机器人系统进行工作的流程。

为了方便部分小区域的喷涂工作，例如船舶分段与边角等小表面作业区域，一次性用漆量不大的情况下，采用无人机挂载涂料桶供料方式，不需地面供料装置，即设置有喷涂箱33，该喷涂箱33固定安装在脚架11上，而喷涂箱33的出料口与喷涂枪2的进料口连通。

上述各个实施方案中的无人机，在船舶外表面大面积喷涂作业时，可以采用地面持续供电方式；在船舶分段与边角等小表面喷涂作业时，即可采用地面供电方式，也可采用蓄电池供电方式。

其中，上述各个实施方案中船舶钢板用无人机喷涂机器人系统的主要技术参数设定如下(可根据用户需要确定)：

最大工作高度(m)：不限；

最小工作高度(m)：＞0.10m；

无人机喷涂往复水平移动距离(m)：可根据作业现场需要设定；

喷嘴距离船舶外板可调节高度(mm):200～500；

喷嘴喷涂半径(m)：1～1.5；

无人机上下行进速度(m/s)：＞0.15；

无人机负载重量(kg)：约25kg；

喷涂箱容积(L)：20L；

无人机外板作业空间外形尺寸(宽mm×长mm×高mm):800×800×600。

本实用新型提供的船舶钢板用无人机喷涂机器人系统，无人机执行机构的体积小，灵活性高，使用简单，实用性强，充分考虑了工程实际应用要求及经济性，结构简单新颖，功能完善，操作方便，应用大尺度船舶外板表面和船体分段表面，使工人远离作业点避免漆雾污染和高架危险，具有喷涂效率高、安全、可靠等优点，极具工程应用价值。本实用新型的有益效果主要表现在：通过无人机喷涂作业智能化操作，提高喷涂效率，使工人从高空作业的风险中解放出来，保护工人以远离涂料的危害。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。