船舶鋼板外殼表面的檢測維護方法與流程

本申請是申請日為2015年11月28日申請號為2015108415638中國發明專利申請的分案申請。

本發明涉及一種磁吸附式船舶鋼板外殼表面檢測機器人。

背景技術：

眾所周知，一般船舶是由船殼、船體骨架、甲板、船艙和上層建所組成。船殼又稱船殼板,船的外殼,它包括船側板和船底板。船體的幾何形狀是由船殼板的形狀決定的。船體承受的縱向彎曲力、水壓力、波浪沖擊力等各種外力首先作用在船殼板上。現有的船舶外殼通過專用的船舶鋼板焊接拼接而成，在船舶的維護過程中，需要對船舶鋼板外殼的表面進行檢測，對于外殼表面上的防腐蝕層已經脫落的，需要補噴防腐蝕液。由于船舶殼體龐大，操作比較困難。如果能通過驅動機器人吸附到外殼表面進行維護作業便可以省去不少的麻煩。但是如何實現較為穩定的吸附是現有技術急需解決的一個技術問題。現有技術急需一種能方便對外殼表面進行維護且吸附穩定的磁吸附式船舶鋼板外殼表面檢測機器人。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種能方便對外殼表面進行維護且吸附穩定的磁吸附式船舶鋼板外殼表面檢測機器人。

為實現上述目的，本發明的技術方案是提供了一種磁吸附式船舶鋼板外殼表面檢測機器人，包括車架和設置于車架底部用于和外殼表面配合的滾輪，所述車架四角設有用于將車架吸附壓緊在外殼表面的永磁磁鐵；所述車架上設有用于安裝維護部件的檢測筒；位于車架同側的滾輪上還連接有彈性橡膠帶，所述滾輪表面開設有環形連接槽，所述彈性橡膠帶拉伸套接在相鄰的滾輪上，所述彈性橡膠帶配合陷入環形連接槽內；所述彈性橡膠帶外表面設有用于增加滾輪和外殼表面磁吸附的磁板。通過使用本申請所述的機器人可以驅動機器人攀爬到外殼表面，對已經出現了問題的船舶鋼板外殼表面進行噴涂操作，防止外殼表面深度腐蝕，通過永磁磁鐵和磁板與殼體表面的雙重吸附力，可以穩定的將車架吸附于外殼表面，并通過滾輪移動。

作為優選的，所述磁板內側設有t形卡接件，所述彈性橡膠帶的外表面均布有多個與t形卡接件配合的t形卡槽；所述磁板通過t形卡接件與t形卡槽配合實現與彈性橡膠帶的連接。通過這樣的設計磁板可以牢固的卡接在彈性橡膠帶上，在磁板運行至靠近外殼表面的時候可以與外殼產生吸力，在t形卡槽的限制下，不會掉出。同時，t形卡接件與t形卡槽為可拆卸式連接，通過調整彈性橡膠帶上卡接t形卡接件的數量可以調整彈性橡膠帶與外殼表面的吸附力大小。同時，這樣的結構設計，可以使得磁板與彈性橡膠帶為半分離狀態，在磁板轉動至滾輪端部時，可以依靠t形卡接件保持磁板與彈性橡膠帶呈連接狀態，但是磁板板體端部與彈性橡膠帶分離，使得磁板可以通過運行軌跡的彎曲部，避免了直板無法彎折的弊端。

作為優選的，所述環形連接槽上開設有多個弧形卡槽，所述彈性橡膠帶的內表面均布有多個與弧形卡槽配合的弧形凸棱；所述滾輪轉動時通過弧形卡槽和弧形凸棱配合驅動彈性橡膠帶一起滾動。通過這樣的設計可以通過弧形卡槽與弧形凸棱配合，輪體帶動彈性橡膠帶一起運行，實現動態的吸附。

作為優選的，所述磁板和t形卡接件一體成型，所述彈性橡膠帶與t形卡槽以及弧形凸棱一體成型。這樣的設計利于部件之間連接的穩定。

作為優選的，所述t形卡接件朝向彈性橡膠帶一側的表面為弧形面，所述弧形面的弧度與環形連接槽的弧度相配合。這樣的設計利于在磁板通過滾輪位置時，t形卡接件與彈性橡膠帶連接緊密，防止其脫落。

作為優選的，所述檢測筒包括筒體外殼和設置在筒體外殼內的噴涂組件，所述檢測筒與車架轉動連接，所述車架上還設有驅動檢測筒往復轉動的驅動輪，所述驅動輪與轉動電機連接。這樣的設計利于在噴涂時，將噴涂組件對準待噴涂位置，然后通過轉動電機驅動檢測筒往復轉動，擴大噴涂組價的噴涂范圍。

作為優選的，所述檢測筒為柱形，所述柱形的檢測筒一側設有圓弧形表面，所述圓弧形表賣面上設有毛刷，所述毛刷隨著檢測筒轉動至車架底部時與外殼表面配合接觸。這樣的設計可以將待噴涂的外殼表面位置，先通過毛刷打磨，將快要脫落的脫皮進行清理，然后再噴涂操作，提高噴涂液的附著牢固度。

作為優選的，所述車架上設有連接板，所述檢測筒兩端設有與連接板連接的轉軸，所述轉軸與連接板通過軸承轉動連接，所述驅動輪與圓弧形表面嚙合驅動，所述轉動電機為伺服電機。這的設計利于檢測筒通過驅動輪來驅動其轉動，將毛刷和噴涂組件不斷地切換至待處理的外殼表面位置。

作為優選的，所述噴涂組件包括噴涂組件外殼和密閉在噴涂組件外殼內的噴涂液，所述噴涂液壓力存儲于噴涂液儲存袋內，所述噴涂組件外殼底部設有噴頭，所述噴頭通過導液管與噴涂液儲存袋內部連通，所述導液管上設有控制閥體。通過將噴涂液壓力存儲于噴涂液儲存袋內可以通過車架將噴涂組件運輸至外殼表面，開啟控制閥體，噴涂液從噴涂液儲存袋內被壓出，噴涂在外殼表面。

作為優選的，所述噴涂組件外殼固定在檢測筒內，所述噴頭穿過圓弧形表面向外伸出。這樣的設計利于噴涂的實現和與毛刷之間的轉換。

作為優選的，所述噴涂液儲存袋為彈性乳膠袋，所述噴涂液通過外壓灌入彈性乳膠袋內且迫使噴涂液儲存袋在噴涂組件外殼內部呈膨脹狀態，當控制閥體處于開啟狀態下，噴涂液依靠噴涂液儲存袋收縮力將噴涂液擠壓出噴頭。這樣的設計是依靠彈性乳膠袋的收縮力來實現噴涂液的噴涂，豐富了設計方案。

作為優選地，所述噴涂組件外殼內部還設有沿噴涂組件外殼上下滑行的磁塊，所述磁塊設置在噴涂液儲存袋與噴涂組件外殼頂部之間，所述磁塊用于和外殼表面吸附以加強對噴涂液儲存袋的擠壓；所述噴涂組件外殼為非鐵件。這樣的設計使得噴涂液可以依靠噴涂液儲存袋的收縮力和磁塊的壓力的共同作用而實現噴涂；同時涂液儲存袋和磁塊的配合有利于噴涂壓力趨于一個較為穩定的狀態，開始狀態下，磁塊距離外殼表面較遠，壓力較小，而噴涂液儲存袋的彈性變量較大，收縮力較強，隨著噴涂液儲存袋的逐步收縮，彈性變量減小，而磁塊距離外殼表面逐步靠近，吸引力加強，壓力加大，這樣在整個對噴涂液擠壓的過程中，噴涂液儲存袋的收縮力和磁塊壓力之間可以相互彌補，總和趨于一個較為穩定的狀態，有利于噴涂效果的實現。同時省去了外部用于將強噴涂壓力的壓力泵，簡化了結構達到了同樣的技術效果。

作為優選地，所述噴涂組件外殼與檢測筒插接固定。這樣的設計噴涂組件與檢測筒連接牢固，且在噴涂組件內的噴涂液使用完畢時，可以將噴涂組件拆卸后換一個新的噴涂組件，提高作業時間。

作為優選地，所述滾輪與驅動電機驅動連接，且車架兩側的滾輪與不同的驅動電機連接，在轉彎時車架兩側的滾輪差速運行，實現轉向。通過上述結構實現車體的運行和轉向，將噴涂組件運輸至需要維護的外殼表面；本申請的滾輪控制方式為遙控，動力驅動結構和轉向結構為現有的遙控汽車中通用的機構，不在此贅述。

作為優選地，所述噴涂組件外殼上開設有透氣孔。這樣的設計利于磁塊在噴涂組件外殼內滑動和噴涂液儲存袋在噴涂組件外殼內膨脹或者收縮變形時氣體的吸入和排出。

作為優選地，所述彈性乳膠袋內部還設有一個乳膠氣囊，所述乳膠氣囊與彈性乳膠袋頂部連接；所述彈性乳膠袋厚度為0.5～3mm；所述乳膠氣囊厚度為0.1～1mm。這樣的設計利于在彈性乳膠袋內的噴涂液快要噴涂完時，避免磁塊對彈性乳膠袋過度擠壓；在彈性乳膠袋恢復原狀后，如果對其進行擠壓，容易在擠壓處形成折疊和折痕，降低乳膠的彈性性能，將乳膠氣囊設置在彈性乳膠袋內，可以通過乳膠氣囊對彈性乳膠袋實現支撐，防止其形成折疊和折痕。在彈性乳膠袋內的乳膠氣囊會隨著內部噴涂液使用量的減少而逐步體積增大，有利于實現支撐，再次灌入噴涂液之后，由于彈性乳膠袋內的壓強增大，乳膠氣囊體積會縮小，這樣的設計既能實現乳膠氣囊對彈性乳膠袋的保護，又不會因為乳膠氣囊體積過大而導致占用彈性乳膠袋內空間，導致噴涂液儲存空間不足。

作為優選地，所述磁塊與噴涂液儲存袋接觸位置通過粘結劑粘接。這樣的設計利于噴涂液儲存袋在膨脹和收縮時可以帶動磁塊一起運動；在噴涂組件外殼呈水平，磁塊需要克服一定的摩擦力，這樣的設計可以通過噴涂液儲存袋收縮將磁塊拉拽至距離外殼表面較近的位置，利于磁塊與外殼表面吸附力的形成；噴涂組件外殼的噴頭朝上時，磁塊需要克服自身重力，這樣的設計可以通過噴涂液儲存袋收縮將磁塊拉拽至距離外殼表面較近的位置，利于磁塊與外殼表面吸附力的形成。

作為優選地，所述磁塊與噴涂組件外殼頂部之間還設有黃銅隔磁部件。這樣的設計可以隔絕噴涂組件外殼頂部外界對磁塊的吸引力，避免其他鐵制部件不必要的干涉。

作為優選地，所述磁塊側壁與噴涂組件外殼內壁接觸位置設置有聚四氟乙烯耐磨層。這樣的設計利于減小磁塊與噴涂組件外殼內壁之間的摩擦力，同時增強了磁塊外壁的耐磨性。

作為優選地，所述噴涂組件外殼內壁上涂覆有潤滑油。這樣的設計利于較小噴涂組件外殼內壁的摩擦力，利于磁塊在噴涂組件外殼內滑動，利于噴涂液儲存袋在噴涂組件外殼內膨脹或者收縮變形時與噴涂組件外殼內摩擦而少受損傷。

作為優選地，所述噴頭與導液管連接處密封設置，所述導液管與噴涂液儲存袋連接處密封設置。這樣的設計使得噴頭與導液管既能連通，由在連接處形成高壓密封連接，避免噴涂時應為壓力過大而漏液；這樣的設計使得導液管與噴涂液儲存袋既能連通，由在連接處形成高壓密封連接，避免噴涂時應為壓力過大而漏液。所述噴涂液位防腐蝕的噴涂液，例如油漆，環氧樹脂類涂料等液態涂料。

本發明的優點和有益效果在于：通過使用本申請所述的機器人可以驅動機器人攀爬到外殼表面，對已經出現了問題的船舶鋼板外殼表面進行噴涂操作，防止外殼表面深度腐蝕。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為彈性橡膠帶與滾輪配合機構示意圖；

圖3為圖2中a處結構放大示意圖；

圖4為圖3中t形卡接件與t形卡槽分離結構示意圖；

圖5為檢測筒內部結構示意圖。

圖中：1、噴涂組件外殼；2、噴涂液；3、噴頭；4、導液管；5、控制閥體；6、彈性乳膠袋；7、磁塊；8、外殼表面；9、黃銅隔磁部件；10、聚四氟乙烯耐磨層；11、透氣孔；12、乳膠氣囊；13、滾輪；17、永磁磁鐵；19、車架；20、檢測筒；21、筒體外殼；22、驅動輪；23、轉動電機；24、圓弧形表面；25、毛刷；26、連接板；28、轉軸；29、彈性橡膠帶；30、環形連接槽；31、磁板；32、t形卡接件；33、t形卡槽；34、弧形卡槽；35、弧形凸棱；36、弧形面。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

如圖1-圖5所示，一種磁吸附式船舶鋼板外殼表面檢測機器人，包括車架19和設置于車架19底部用于和外殼表面8配合的滾輪13，所述車架19四角設有用于將車架19吸附壓緊在外殼表面8的永磁磁鐵17；所述車架19上設有用于安裝維護部件的檢測筒20；位于車架19同側的滾輪13上還連接有彈性橡膠帶29，所述滾輪13表面開設有環形連接槽30，所述彈性橡膠帶29拉伸套接在相鄰的滾輪13上，所述彈性橡膠帶29配合陷入環形連接槽30內；所述彈性橡膠帶29外表面設有用于增加滾輪13和外殼表面8磁吸附的磁板31。

所述磁板31內側設有t形卡接件32，所述彈性橡膠帶29的外表面均布有多個與t形卡接件32配合的t形卡槽33；所述磁板31通過t形卡接件32與t形卡槽33配合實現與彈性橡膠帶29的連接。

所述環形連接槽30上開設有多個弧形卡槽34，所述彈性橡膠帶29的內表面均布有多個與弧形卡槽34配合的弧形凸棱35；所述滾輪13轉動時通過弧形卡槽34和弧形凸棱35配合驅動彈性橡膠帶29一起滾動。

所述磁板31和t形卡接件32一體成型，所述彈性橡膠帶29與t形卡槽33以及弧形凸棱35一體成型。

所述t形卡接件32朝向彈性橡膠帶29一側的表面為弧形面36，所述弧形面36的弧度與環形連接槽30的弧度相配合。

所述檢測筒20包括筒體外殼21和設置在筒體外殼21內的噴涂組件，所述檢測筒20與車架19轉動連接，所述車架19上還設有驅動檢測筒20往復轉動的驅動輪22，所述驅動輪22與轉動電機23連接。

所述檢測筒20為柱形，所述柱形的檢測筒20一側設有圓弧形表面24，所述圓弧形表賣面上設有毛刷25，所述毛刷25隨著檢測筒20轉動至車架19底部時與外殼表面8配合接觸。

所述車架19上設有連接板26，所述檢測筒20兩端設有與連接板26連接的轉軸28，所述轉軸28與連接板26通過軸承轉動連接，所述驅動輪22與圓弧形表面24嚙合驅動，所述轉動電機23為伺服電機。

所述噴涂組件包括噴涂組件外殼1和密閉在噴涂組件外殼1內的噴涂液2，所述噴涂液2壓力存儲于噴涂液2儲存袋內，所述噴涂組件外殼1底部設有噴頭3，所述噴頭3通過導液管4與噴涂液2儲存袋內部連通，所述導液管4上設有控制閥體5。

所述噴涂組件外殼1固定在檢測筒20內，所述噴頭3穿過圓弧形表面24向外伸出。

所述噴涂液2儲存袋為彈性乳膠袋6，所述噴涂液2通過外壓灌入彈性乳膠袋6內且迫使噴涂液2儲存袋在噴涂組件外殼1內部呈膨脹狀態，當控制閥體5處于開啟狀態下，噴涂液2依靠噴涂液2儲存袋收縮力將噴涂液2擠壓出噴頭3。

所述噴涂組件外殼1內部還設有沿噴涂組件外殼1上下滑行的磁塊7，所述磁塊7設置在噴涂液2儲存袋與噴涂組件外殼1頂部之間，所述磁塊7用于和外殼表面8吸附以加強對噴涂液2儲存袋的擠壓；所述噴涂組件外殼1為非鐵件。磁塊7優選永磁鐵。

噴涂組件外殼1和車架19可以為硬質的塑料件或者鋁合金件，以便減輕系統的重量。

所述噴涂組件外殼1上開設有透氣孔11。

所述彈性乳膠袋6內部還設有一個乳膠氣囊12，所述乳膠氣囊12與彈性乳膠袋6頂部連接；所述彈性乳膠袋6厚度為0.5～3mm；所述乳膠氣囊12厚度為0.1～1mm。

所述磁塊7與噴涂液2儲存袋接觸位置通過粘結劑粘接。

所述磁塊7與噴涂組件外殼1頂部之間還設有黃銅隔磁部件9。可以是黃銅隔磁板31或者有黃銅材質的噴涂層，可以設置在磁塊7上也可以在噴涂組件外殼1頂部內壁上。

所述磁塊7側壁與噴涂組件外殼1內壁接觸位置設置有聚四氟乙烯耐磨層10。

所述噴涂組件外殼1內壁上涂覆有潤滑油。

所述噴頭3與導液管4連接處密封設置，所述導液管4與噴涂液2儲存袋連接處密封設置。

在進行維護操作時，首先依靠永磁磁鐵17將車架19吸附壓緊在外殼表面8，無論是車架19底面朝向任何方向都能實現吸附連接；其次，通過彈性橡膠帶29上的磁板31與外殼表面8吸附，磁板31收到吸附力而通過t形卡接件32拉拽彈性橡膠帶29而將滾輪13較為穩定的吸附在外殼表面8；

控制滾輪13轉動，將車架19移動到外殼表面8出現毀損的位置；通過轉動電機23驅動驅動輪22轉動，驅動輪22帶動檢測筒20轉動，將毛刷25轉動至車架19下端，并與外殼表面8待處理的位置配合接觸，控制轉動電機23正反向交替運行，毛刷25來回打磨外殼表面8，將脫皮的防腐層打磨干凈；同理通過轉動電機23驅動檢測筒20將噴涂組件轉動至剛剛打磨好的待處理位置，使得噴頭3朝向外殼表面8待噴涂位置方向；開啟控制閥體5，噴涂液2依靠噴涂液2儲存袋收縮力，和磁塊7與外殼表面8吸附而對噴涂液2儲存袋的擠壓力將噴涂液2擠壓出噴頭3，從而實現噴涂操作。噴涂完畢后將控制閥體5關閉，如果需要進行下一個位置的噴涂操作可以循環上述操作；如果噴涂完畢，將車體遙控至較低位置，將車架19取下；

由于磁板31是隨著彈性橡膠帶29運行的，在處于平直位置時，磁板31與彈性橡膠帶29處于貼近狀態，當需要通過滾輪13的彎折位置時，除了t形卡接件32的其他磁板31部分會暫時與彈性橡膠帶29分離，以便實現彈性橡膠帶29的彎曲，待運行至彈性橡膠帶29靠近外殼表面8時，磁板31會受到外殼較大的吸力，但是由于有t形卡接件32與t形卡槽33的限制作用，磁板31向外殼表面8的靠近受到限制，但同時將彈性橡膠帶29壓緊在外殼表面8。實現彈性橡膠帶29的輔助吸附功能。

作為一種優選，通過噴涂液2儲存袋和磁塊7的配合，噴涂液2可以依靠噴涂液2儲存袋的收縮力和磁塊7的壓力的共同作用而實現噴涂；同時涂液儲存袋和磁塊7的配合有利于噴涂壓力趨于一個較為穩定的狀態，開始狀態下，磁塊7距離外殼表面8較遠，壓力較小，而噴涂液2儲存袋的彈性變量較大，收縮力較強，隨著噴涂液2儲存袋的逐步收縮，彈性變量減小，而磁塊7距離外殼表面8逐步靠近，吸引力加強，壓力加大，這樣在整個對噴涂液2擠壓的過程中，噴涂液2儲存袋的收縮力和磁塊7壓力之間可以相互彌補，總和趨于一個較為穩定的狀態，有利于噴涂效果的實現。同時省去了外部用于將強噴涂壓力的壓力泵，簡化了結構達到了同樣的技術效果；

在彈性乳膠袋6恢復原狀后，乳膠氣囊12設置在彈性乳膠袋6內，可以通過乳膠氣囊12對彈性乳膠袋6實現支撐，防止磁塊7擠壓過度而形成折疊和折痕；此時通過外部設備向彈性乳膠袋6內再次充入噴涂液2，由于彈性乳膠袋6內的壓強增大，乳膠氣囊12體積會逐漸縮小。

在噴涂組件噴涂過程中，可以控制檢測筒20小角度往復轉動，這樣可以提高噴涂覆蓋的面積，提高噴涂的效率。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為發明的保護范圍。