一种爬壁除锈机器人系统的制作方法

1.本实用新型涉及除锈设备领域，特别是涉及一种爬壁除锈机器人系统。


背景技术：

2.目前，船体表面清洗主要有人工清洗，大型机械清洗与机器人清洗三种方式，人工清洗是指工作人员手持清洗设备进行船体表面清洗工作，大型机械清洗是指采用大型的工程机械结合清洗设备对船体进行清洗。机器人清洗是指采用机器人携带清洗设备完成对船体的清刷作业。
3.然而，现有技术中的人工清洗作业劳动强度大、安全性低、成本高；大型机械作业局限性大、清洗周期长、成本高；机器人清洗大多是半自动化作业，即由人站在地面上操作遥控器，远程控制机器人行走和除锈作业，需操作者时刻注意机器人的位姿状态和除锈情况，时刻操作遥控器手柄，对操作者的精力消耗较大，且操作者需一直仰视爬壁机器人作业，对操作者的颈部损伤较大，清洗效率低。
4.因此，如何提高爬壁除锈机器人系统的工作效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种爬壁除锈机器人系统，该爬壁除锈机器人系统能够实现自动化除锈，效率高，有效节省人力物力。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种爬壁除锈机器人系统，包括：
8.机器人本体，所述机器人本体包括机架、用于带动所述机架移动的驱动组件、用于去除锈迹的清洗组件、用于标识所述机架的位置的标识组件以及用于控制所述驱动组件和所述清洗组件动作的电控部件，所述驱动组件、所述清洗组件、所述标识组件和所述电控部件均安装在所述机架上；
9.视觉部件，用于实时获取所述标识组件的位置信息；
10.控制器，所述电控部件和所述视觉部件均与所述控制器连接，所述控制器用于根据所述位置信息和预采集的除锈位置确定目标路径，并通过所述电控部件控制所述驱动组件沿所述目标路径移动。
11.优选地，所述驱动组件包括第一主动轮、第一驱动机构、第二主动轮、第二驱动机构以及从动轮，所述第一主动轮和所述第二主动轮分别位于所述清洗组件的两侧，且所述第一驱动机构与所述第二驱动机构由所述电控部件单独控制。
12.优选地，所述第一驱动机构与所述第二驱动机构均包括动力部件、减速机和转轴，所述减速机通过所述转轴连接于所述动力部件和对应的所述第一主动轮或所述第二主动轮之间。
13.优选地，所述驱动组件还包括第一磁性部件、第二磁性部件和从动磁性部件，所述
第一磁性部件安装在所述第一主动轮的底部，所述第二磁性部件安装在所述第二主动轮的底部，所述从动磁性部件安装在所述从动轮的底部。
14.优选地，所述第一磁性部件、所述第二磁性部件和所述从动磁性部件呈三角形分布。
15.优选地，所述清洗组件包括清洗盘、进水管和回水管，所述进水管和所述回水管均与所述清洗盘连接。
16.优选地，所述清洗盘为高压清洗盘。
17.优选地，所述视觉部件为摄像机。
18.优选地，所述标识组件包括标识板，所述标识板上设有标识背景部和标识部，且所述标识背景部和所述标识部的颜色不同。
19.优选地，还包括标识安装支架，所述标识板可拆卸的安装在所述标识安装支架上，所述标识安装支架安装在所述机架上。
20.本实用新型所提供的爬壁除锈机器人系统，包括：机器人本体，所述机器人本体包括机架、用于带动所述机架移动的驱动组件、用于去除锈迹的清洗组件、用于标识所述机架的位置的标识组件以及用于控制所述驱动组件和所述清洗组件动作的电控部件，所述驱动组件、所述清洗组件、所述标识组件和所述电控部件均安装在所述机架上；视觉部件，用于实时获取所述标识组件的位置信息；控制器，所述电控部件和所述视觉部件均与所述控制器连接，所述控制器用于根据所述位置信息和预采集的除锈位置确定目标路径，并通过所述电控部件控制所述驱动组件沿所述目标路径移动。本实用新型所提供的爬壁除锈机器人系统，通过所述视觉部件的设置，实时获取所述机器人本体的位置，进行所述目标路径的设定，实现自动化除锈，有效降低了操作者的劳动强度，提高了作业效率；同时，通过所述标识组件的设置，可以方便对所述机器人本体的位置进行识别，提高效率和精度。
21.在一种优选实施方式中，所述第一磁性部件、所述第二磁性部件和所述从动磁性部件呈三角形分布。上述设置，通过三角形分布的所述第一磁性部件、所述第二磁性部件和所述从动磁性部件，能够将所述机器人本体吸附在钢铁壁面上，保证了所述机器人本体可以在垂直和倾斜的壁面上行走，提高适用性，满足不同环境下的除锈需求。
附图说明
22.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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
23.图1为本实用新型所提供的爬壁除锈机器人系统一种具体实施方式的结构示意图；
24.图2为图1所示爬壁除锈机器人系统的正视图；
25.图3为图1所示爬壁除锈机器人系统的侧视图；
26.图4为图1所示爬壁除锈机器人系统中标识组件的结构示意图；
27.图5为图1所示爬壁除锈机器人系统中标识组件与机架的装配图；
28.其中：机架1；驱动组件2；第一主动轮2-1；第一磁性部件2-1-1；第二主动轮2-2；第
二磁性部件2-2-1；从动轮2-3；从动磁性部件2-3-1；清洗组件3；进水管3-1；回水管3-2；清洗盘3-3；标识组件4；标识部4-1；标识背景部4-2；标识安装支架4-3。
具体实施方式
29.本实用新型的核心是提供一种爬壁除锈机器人系统，该爬壁除锈机器人系统能够实现全自动除锈，安全可靠，效率高。
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.请参考图1至图5，图1为本实用新型所提供的爬壁除锈机器人系统一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示爬壁除锈机器人系统的正视图；图3为图1所示爬壁除锈机器人系统的侧视图；图4为图1所示爬壁除锈机器人系统中标识组件的结构示意图；图5为图1所示爬壁除锈机器人系统中标识组件与机架的装配图。
32.在该实施方式中，爬壁除锈机器人系统包括：
33.机器人本体，机器人本体用于在待检测物体的表面移动并进行除锈工作；具体的，机器人本体包括机架1、用于带动机架1移动的驱动组件2、用于去除锈迹的清洗组件3、用于标识机架1的位置的标识组件4以及用于控制驱动组件2和清洗组件3动作的电控部件，驱动组件2、清洗组件3、标识组件4和电控部件均安装在机架1上；
34.视觉部件，用于实时获取标识组件4的位置信息；
35.控制器，电控部件和视觉部件均与控制器连接，控制器用于根据位置信息和预采集的除锈位置确定目标路径，并通过电控部件控制驱动组件2沿目标路径移动。
36.具体的，机器人本体通过电控系统对驱动组件2的控制，实现机器人本体的移动，通过清洗组件3完成去除锈迹的动作，利用标识组件4方便对机器人本体的位置进行识别，并通过机架1将各个部件固定在一起，构成整个机器人本体；同时，利用视觉部件的视觉识别功能，识别出标识组件4的实时位置，并与预采集的除锈位置进行对照，作为目标路径的调整依据；控制器优选为单片机，电路结构简单，方便对目标路径进行规划和调整，效率高。
37.本实用新型所提供的爬壁除锈机器人系统，通过视觉部件的设置，实时获取机器人本体的位置，进行目标路径的设定，实现自动化除锈，有效降低了操作者的劳动强度，提高了作业效率；同时，通过标识组件4的设置，可以方便对机器人本体的位置进行识别，提高效率和精度。
38.在一些实施方式中，驱动组件2包括第一主动轮2-1、第一驱动机构、第二主动轮2-2、第二驱动机构以及从动轮2-3，第一主动轮2-1和第二主动轮2-2分别位于清洗组件3的两侧，且第一驱动机构与第二驱动机构由电控部件单独控制。具体的，第一驱动机构与第二驱动机构单独控制，可以依靠第一主动轮2-1和第二主动轮2-2的差速实现机器人本体的转向行走，操作方便。
39.在一些实施方式中，第一驱动机构与第二驱动机构均包括动力部件、减速机和转轴，减速机通过转轴连接于动力部件和对应的第一主动轮2-1或第二主动轮2-2之间。具体的，动力部件可以为电机；第一驱动机构中的电机启动后，将扭矩通过减速机传递给转轴，
转轴与第一主动轮2-1固定连接，转轴旋转带动第一主动轮2-1行走；同样的，第二驱动机构中的电机启动后，将扭矩通过减速机传递给转轴，转轴与第二主动轮2-2固定连接，转轴旋转带动第二主动轮2-2行走；第一主动轮2-1与第二主动轮2-2行走，从而使机器人本体行走。
40.在一些实施方式中，驱动组件2还包括第一磁性部件2-1-1、第二磁性部件2-2-1和从动磁性部件2-3-1，第一磁性部件2-1-1安装在第一主动轮2-1的底部，第二磁性部件2-2-1安装在第二主动轮2-2的底部，从动磁性部件2-3-1安装在从动轮2-3的底部；通过第一磁性部件2-1-1、第二磁性部件2-2-1和从动磁性部件2-3-1的设置，实现该机器人本体可以吸附在待除锈物体的表面，保证机器人本体与待除锈物体的稳定性，同时，还可以实现对竖直面或者倾斜面的除锈工作。
41.在一些实施方式中，第一磁性部件2-1-1、第二磁性部件2-2-1和从动磁性部件2-3-1呈三角形分布。也就是说，第一主动轮2-1、第二主动轮2-2和从动轮2-3优选呈三角形分布。上述设置，通过三角形分布的第一磁性部件2-1-1、第二磁性部件2-2-1和从动磁性部件2-3-1，能够将机器人本体吸附在钢铁壁面上，保证了机器人本体可以在垂直和倾斜的壁面上行走，提高适用性，满足不同环境下的除锈需求。
42.在一些实施方式中，清洗组件3包括清洗盘3-3、进水管3-1和回水管3-2，进水管3-1和回水管3-2均与清洗盘3-3连接。优选的，清洗盘3-3为高压清洗盘，清洗效果好，效率高；具体的，第一主动轮2-1与第二主动轮2-2通过独立的驱动机构进行驱动，第一主动轮2-1与第二主动轮2-2位于高压清洗盘的左右两侧，高压清洗盘安装在机架1上，随机器人本体一起移动；超高压水由进水管3-1进入高压清洗盘，高压水再从清洗盘3-3中喷射到船舶壁面进行除锈；除锈后的污水经回水管3-2回收，确保不会污染环境。
43.在一些实施方式中，视觉部件为摄像机。具体的，通过摄像机进行视觉识别，生成标识板的实时位置坐标，将坐标发送给单片机进行分析，单片机自动规划和调整除锈的目标路径，实现全自动除锈。
44.在一些实施方式中，标识组件4包括标识板，标识板上设有标识背景部4-2和标识部4-1，且标识背景部4-2和标识部4-1的颜色不同。具体的，标识部4-1与标识背景部4-2通过选取不同的颜色，形成对比色，方便识别部件识别到标识板上的标识部4-1；标识部4-1优选为圆形，方便设置，位置明显；并且，标识部4-1的正上方不能有遮挡物，以免阻碍视觉部件的视线；由于标识板与机架1固定连接在一起，所以，通过识别标识板上标识部4-1的位置，就能知道机器人本体的实时位置；然后通过将该实时位置发送给控制器，进行数据处理，控制器发出指令对机器人本体的目标路径进行规划和调整，从而实现自动化除锈。
45.在一些实施方式中，还包括标识安装支架4-3，标识板可拆卸的安装在标识安装支架4-3上，标识安装支架4-3安装在机架1上。通过标识安装支架4-3，将标识板安装在机架1上，如此设置，仅通过增加标识安装支架4-3和标识板，即可实现对机器人本体的自动控制，方便对现有设备进行改造，节省成本。
46.该爬壁除锈机器人系统，通过改变机器人本体的结构，并利用视觉部件获取机器人本体的实时位置，视觉部件将该实时位置发送给单片机进行数据处理，单片机发出指令对机器人本体的目标路径进行规划和调整，从而实现自动化除锈；该爬壁除锈机器人系统，可取代人工对船舶壁面的手工除锈，降低了劳动强度、提高了作业效率。
47.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
48.以上对本实用新型所提供的爬壁除锈机器人系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种爬壁除锈机器人系统，其特征在于，包括：机器人本体，所述机器人本体包括机架(1)、用于带动所述机架(1)移动的驱动组件(2)、用于去除锈迹的清洗组件(3)、用于标识所述机架(1)的位置的标识组件(4)以及用于控制所述驱动组件(2)和所述清洗组件(3)动作的电控部件，所述驱动组件(2)、所述清洗组件(3)、所述标识组件(4)和所述电控部件均安装在所述机架(1)上；视觉部件，用于实时获取所述标识组件(4)的位置信息；控制器，所述电控部件和所述视觉部件均与所述控制器连接，所述控制器用于根据所述位置信息和预采集的除锈位置确定目标路径，并通过所述电控部件控制所述驱动组件(2)沿所述目标路径移动。2.根据权利要求1所述的爬壁除锈机器人系统，其特征在于，所述驱动组件(2)包括第一主动轮(2-1)、第一驱动机构、第二主动轮(2-2)、第二驱动机构以及从动轮(2-3)，所述第一主动轮(2-1)和所述第二主动轮(2-2)分别位于所述清洗组件(3)的两侧，且所述第一驱动机构与所述第二驱动机构由所述电控部件单独控制。3.根据权利要求2所述的爬壁除锈机器人系统，其特征在于，所述第一驱动机构与所述第二驱动机构均包括动力部件、减速机和转轴，所述减速机通过所述转轴连接于所述动力部件和对应的所述第一主动轮(2-1)或所述第二主动轮(2-2)之间。4.根据权利要求2所述的爬壁除锈机器人系统，其特征在于，所述驱动组件(2)还包括第一磁性部件(2-1-1)、第二磁性部件(2-2-1)和从动磁性部件(2-3-1)，所述第一磁性部件(2-1-1)安装在所述第一主动轮(2-1)的底部，所述第二磁性部件(2-2-1)安装在所述第二主动轮(2-2)的底部，所述从动磁性部件(2-3-1)安装在所述从动轮(2-3)的底部。5.根据权利要求4所述的爬壁除锈机器人系统，其特征在于，所述第一磁性部件(2-1-1)、所述第二磁性部件(2-2-1)和所述从动磁性部件(2-3-1)呈三角形分布。6.根据权利要求1所述的爬壁除锈机器人系统，其特征在于，所述清洗组件(3)包括清洗盘(3-3)、进水管(3-1)和回水管(3-2)，所述进水管(3-1)和所述回水管(3-2)均与所述清洗盘(3-3)连接。7.根据权利要求6所述的爬壁除锈机器人系统，其特征在于，所述清洗盘(3-3)为高压清洗盘。8.根据权利要求1所述的爬壁除锈机器人系统，其特征在于，所述视觉部件为摄像机。9.根据权利要求1至8任意一项所述的爬壁除锈机器人系统，其特征在于，所述标识组件(4)包括标识板，所述标识板上设有标识背景部(4-2)和标识部(4-1)，且所述标识背景部(4-2)和所述标识部(4-1)的颜色不同。10.根据权利要求9所述的爬壁除锈机器人系统，其特征在于，还包括标识安装支架(4-3)，所述标识板可拆卸的安装在所述标识安装支架(4-3)上，所述标识安装支架(4-3)安装在所述机架(1)上。

技术总结
本实用新型公开了一种爬壁除锈机器人系统，包括：机器人本体，机器人本体包括机架、用于带动机架移动的驱动组件、用于去除锈迹的清洗组件、用于标识机架的位置的标识组件以及用于控制驱动组件和清洗组件动作的电控部件，驱动组件、清洗组件、标识组件和电控部件均安装在机架上；视觉部件，用于实时获取标识组件的位置信息；控制器，电控部件和视觉部件均与控制器连接，控制器用于根据位置信息和预采集的除锈位置确定目标路径，并通过电控部件控制驱动组件沿目标路径移动。本实用新型所提供的爬壁除锈机器人系统，可实现自动化除锈，有效降低操作者的劳动强度，提高作业效率；通过设置标识组件，方便对机器人本体的位置进行识别，提高效率和精度。提高效率和精度。提高效率和精度。


技术研发人员：李希平 刘国良
受保护的技术使用者：湖南星邦智能装备股份有限公司
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/4/21