[发明专利]轨道式喷涂机器人

权利要求书

1.一种轨道式喷涂机器人，其特征在于，包括：轨道车、回转折叠机械臂和滑轨装置，其中：轨道车设置于滑轨装置上并与滑轨装置活动连接，回转折叠机械臂设置于轨道车一端；

所述的轨道车包括：配重块、车架和行走机构，配重块的截面为矩形，其中：配重块设置于车架上与回转折叠机械臂相对的另一端，行走机构设置于车架底部并驱动车架在轨道上运动；

所述的行走机构包括：第一驱动机构和胶轮，其中：胶轮设置于车架底部并与滑轨装置滑动连接，第一驱动机构与胶轮相连；

所述的第一驱动机构包括：依次相连的第一伺服控制器、第一防爆伺服电机和第一减速机，其中：第一减速机与胶轮相连；

所述的回转折叠机械臂包括：依次活动连接的回转臂、折叠臂、五轴机械臂和喷枪，其中：回转臂与轨道车相连；

所述的回转臂包括：回转臂关节、回转驱动机构和回转执行机构，回转臂关节的截面为圆形，其中：回转臂关节通过轴承与车架相连，回转驱动机构和回转执行机构设置于回转臂关节内，回转驱动机构驱动回转执行机构三百六十度旋转；

所述的回转驱动机构包括：依次相连的第二伺服控制器、第二防爆伺服电机和第二减速机，其中：第二减速机与轴齿轮相连；

所述的回转执行机构包括：轴齿轮和齿轮圈，轴齿轮采用油性尼龙材料，其中：轴齿轮设置于齿轮圈内并设置于第二减速机的输出轴上；

所述的折叠臂包括：折叠臂关节和液压驱动机构，折叠臂关节的截面为矩形，其中：折叠臂关节两端分别与回转臂关节和机械手臂相连，液压驱动机构两端分别与回转臂关节和折叠臂关节相连；

所述的折叠臂关节为曲柄连杆机构；

所述的液压驱动机构包括：液压缸、防爆液压泵和液压泵控制器，其中：液压泵控制器与防爆液压泵相连并控制防爆液压泵的转速，防爆液压泵与液压缸相连并将液压油压入或抽出液压缸内，液压缸两端分别与回转臂关节和折叠臂关节相连；

所述的五轴机械臂包括：第二驱动机构、机械臂关节和用于安装固定喷枪的喷枪夹具，其中：第二驱动机构包括五套由伺服电机、伺服驱动器及谐波减速机组成的驱动单元，机械臂关节包括机械臂壳体、轴承、法兰盘；当需要喷砂时喷枪采用喷砂枪，并连接高压气路与喷砂管路；当需要喷漆时，拆卸喷砂枪，替换为喷漆枪并连接高压气路与油漆管路；

所述的滑轨装置包括：轨道、永磁吸盘、吸盘扳手和固定夹板，其中：轨道设置于固定夹板上，永磁吸盘设置于固定夹板两侧，吸盘扳手设置于永磁吸盘下；上拉吸盘扳手，永磁吸盘内的磁铁被杠杆机构拉离钢板，吸盘吸力减弱，此时可以移动固定夹板；下拉吸盘扳手，永磁吸盘内的磁铁靠近钢板，吸盘吸力增强，使固定夹板与人孔周围钢板间的摩擦力增强，固定夹板被紧固在人孔上；

分段内舱上设有用于工人与喷涂设备的进出的人孔，人孔为椭圆型，当喷涂机器人通过人孔时，回转臂恢复初始位置，折叠臂折叠在回转臂的上方，五轴机械臂保持伸直状态；进行内舱喷涂作业时，回转折叠机械臂展开，回转臂回转角度、折叠臂展开角度以及五轴机械臂关节的位置与喷涂的舱壁位置相关；

喷涂车间划分为办公区域和喷涂区域，包括：集控台、工控机、PLC、线缆与管路、收线器、玻璃监控窗、高压气罐、油漆罐、钢砂罐、线缆与管路，其中：办公区域的集控台通过网线与工控机相连，组成局域网；操作人员在办公区域内通过玻璃监控窗与集控台监控喷涂机器人的运行状态，并对喷涂机器人实施控制；工控机与PLC通过工业网线相连；PLC的输出端与电气柜相连；电气柜同时作为喷涂机器人的动力电源；线缆与管路分别与电气柜、PLC、高压气罐、油漆罐、钢砂罐相连；线缆与管路装入坦克拖链内后，依次连接到收线器、轨道车、回转臂、折叠臂、五轴机械臂、喷枪；轨道车行驶在轨道上，轨道通过永磁吸盘固定在船舶分段人孔底部的钢板上；

所述的工控机包括：无风扇全封闭式机箱和防爆监控显示器，其中：无风扇全封闭式机箱表面上设有防止机箱过热的散热片；无风扇全封闭式机箱通过工业网线与集控台相连，自动喷涂时接收需要喷涂分段的三维数据，由工控机内部的路径规划软件规划喷枪的运动轨迹；当需要人工操作时，可由集控台向工控机直接发送喷涂机器人动作指令，再由PLC 处理指令后对喷涂机器人的姿态进行调整；无风扇全封闭式机箱与PLC 通过工业级网线连接，向PLC传输喷涂机器人的喷枪的运动路径规划，接收PLC 传回的喷涂机器人各部件的实时位置信息，并经过上位机软件处理后在集控台的显示器上显示喷涂机器人的当前运行状态；

所述的PLC 包括：PLC控制器和触摸屏，其中：PLC控制器通过工业网线与工控机相连，通过TCP/IP协议进行相互通信；

所述的TCP/IP协议通信为：PLC控制器内置驱动程序，将工控机发送的喷枪的运动路径参数转化为喷涂机器人上各伺服电机、液压缸的运动参数，并发送给各伺服电机、液压泵控制器；PLC控制器的驱动程序根据喷枪的运动速度、现场温度、湿度，实时调整钢砂或油漆的流量； PLC控制器通过PROFIBUS-DP现场总线与高压电管理箱、第一伺服控制器、第二伺服控制器、液压泵控制器、五轴控制器、喷枪控制器进行通讯，向控制器发送运动参数，并接收各控制器状态反馈；PLC控制器通过远程I/O模块、AD采集模块、变送器模块采集机器人上各传感器信息；PLC控制器通过RS接口与触摸屏通讯；通过操作触摸屏可以调整喷漆或喷砂的工艺参数，使喷涂机器人具有较好的通用性；

所述的线缆与管路包括：电源线、现场总线、传感器信号线、油漆管路、喷砂管路和高压气路，其中：电源线、现场总线接入各控制器；线缆外部包裹护线管，护线管采用铜合金编织物制成；护线管接地；电源线、现场总线、传感器信号线设置于护线管内；油漆管路、喷砂管路、高压气路分别与油漆罐、钢砂罐和高压气罐相连；油漆管路外包裹有用于保持油漆流动的加热片；护线管、油漆管路、喷砂管路、高压气路均固定在坦克拖链内部；当喷涂机器人运动时，坦克拖链从收线器内拉出或被卷入收线器内；

用于控制喷涂机器人上线缆与管路移动的收线器设置于轨道末端，收线器内设有绞盘，绞盘上缠绕坦克拖链；其中：绞盘由伺服电机和减速机驱动用于实时控制绞盘的转速与转动角度，保证线缆与管路与轨道车同步运动；

防爆伺服电机采用永磁同步电机，采用旋变反馈用于反馈电机旋转角度与转速；伺服控制器通过PROFIBUS-DP现场总线与PLC相连，驱动电源采用380V动力电；伺服控制器为伺服电机供电、定位以及对伺服电机的加速度进行控制，使喷涂机器人平顺运行；

所述的防爆液压泵采用永磁同步电机作为动力源，采用霍尔传感器用于反馈电机转速，防爆液压泵的工质为白油；液压泵控制器通过PROFIBUS-DP现场总线与PLC相连；液压泵控制器根据PLC的控制指令，控制防爆液压泵的供电，通过控制防爆液压泵来达到控制液压缸伸缩的目的；液压驱动机构驱动电源采用380V动力电；液压泵控制器与液压缸上的位置传感器相连，位置传感器反馈液压缸的伸长量，从而实现对液压缸的精确控制。