[发明专利]喷涂机器人及喷涂方法

权利要求书

1.一种喷涂机器人，其特征在于，包括：无人机（1）、系留绳（2）和地面小车（3）；

无人机（1）包括喷涂反作用力调节装置、四旋翼安装座（14）、伸缩长杆装置（15）、转向装置（16）、喷涂装置（17）和距离和角度检测装置（18）；

四旋翼安装座（14）与无人机的四旋翼连接；

伸缩长杆装置（15）安装位于四旋翼安装座（14）的重心位置处的正下方，包括可伸缩调节的长杆，用于带动喷涂装置（17）随长杆的伸缩调节而前后移动；

转向装置（16）包括固定座（61）和旋转体（62），固定座（61）与伸缩长杆装置（15）的一端连接，旋转体（62）与喷涂装置（17）连接，用于带动喷涂装置（17）随旋转体（62）的旋转调节而左右转动；

喷涂装置（17）用于喷射出实施喷涂的液体；

喷涂反作用力调节装置与伸缩长杆装置（15）的另一端连接，用于产生与喷涂装置（17）喷射液体时对无人机的作用力一对的反作用力；

距离和角度检测装置（18）安装在喷涂装置（17）上，用于检测待喷涂面与喷涂装置（17）之间的距离和角度；

系留绳（2）包括系留绳限位装置（21），系留绳限位装置（21）安装在四旋翼安装座（14）重心位置处正下方的伸缩长杆装置（15）下方，用于固定与无人机（1）相连的系留绳（2）；系留绳（2）用于输送无人机供电电力、传输控制信号和输送实施喷涂的液体；

地面小车（3）分别与喷涂反作用力调节装置、伸缩长杆装置（15）、转向装置（16）和喷涂装置（17）通过系留绳（2）连接，用于控制喷涂反作用力调节装置、伸缩长杆装置（15）、转向装置（16）和喷涂装置（17），以及储存实施喷涂的液体；

所述喷涂反作用力调节装置包括第一螺旋桨（11）、第二螺旋桨（12）和第三螺旋桨（13）；

第一螺旋桨（11）安装在伸缩长杆装置（15）另一端的尾部，用于产生向前的反作用力；

第二螺旋桨（12）安装在伸缩长杆装置（15）另一端的左侧，用于产生向右的反作用力；

第三螺旋桨（13）安装在伸缩长杆装置（15）另一端的右侧，用于产生向左的反作用力；

所述转向装置（16）的固定座（61）包括轴承（611）、弧形弹性件（612）和充气圈（613）；

固定座（61）上开设有垂向的通孔，轴承（611）安装在通孔内，固定座（61）和旋转体（62）之间通过轴承（611）连接；

弧形弹性件（612）为弹性材料制成，其一端与通孔内壁连接，另一端为向一端处弯卷的自由活动端，一端与另一端围绕形成弯钩部，用于在受力伸展时弯钩部扩大以接触旋转体（62）并限制其转动；

充气圈（613）位于弯钩部内，用于充放气使弯钩部扩大或恢复原状；

所述旋转体（62）包括转轴（621）、定位齿轮（622）和周转齿轮（623）；

转轴（621）串接在轴承（611）上，用于带动定位齿轮（622）转动；

定位齿轮（622）套装在转轴（621）的一端；

周转齿轮（623）与定位齿轮（622）啮合连接，周转齿轮（623）沿定位齿轮（622）的圆周向转动，用于驱动连接在周转齿轮（623）上的喷涂装置（17）随周转齿轮（623）的转动左右转动；

所述喷涂装置（17）包括辅助增压泵（71）、喷头（72）和喷罩（73）；

辅助增压泵（71）与喷头（72）连接，用于提高喷头（72）喷射出液体的速度；

喷罩（73）套设在喷头（72）上，用于限制液体的喷射范围；

所述喷涂机器人的喷涂方法，包括以下步骤：

获取距离和角度检测装置（18）所检测的喷罩（73）端面与待喷涂面之间的夹角；

判断喷罩（73）端面与待喷涂面之间的夹角是否为0；

当喷罩（73）端面与待喷涂面之间的夹角为0时，获取距离和角度检测装置（18）所检测的喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离；

判断喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离是否大于或等于安全飞行距离，安全飞行距离为无人机在满足安全飞行条件的情况下能距离待喷涂面的最小距离；

当喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离大于或等于安全飞行距离时，判断喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离是否小于或等于最大喷涂距离，最大喷涂距离为喷涂装置（17）能使液体喷射出的最大距离；

当喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离小于或等于最大喷涂距离时，控制辅助增压泵（71）开启使喷涂液体从喷头（72）喷射出，同时控制第一螺旋桨（11）转动使其产生的向前的反作用力力矩等于喷射作用力力矩；

当喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离大于最大喷涂距离时，控制伸缩长杆装置（15）伸长带动喷涂装置（17）向前移动，使喷罩（73）端面位于距待喷涂面之间的距离小于或等于最大喷涂距离的位置处；

控制辅助增压泵（71）开启使喷涂液体从喷头（72）喷射出，同时控制第一螺旋桨（11）转动使其产生的向前的反作用力力矩等于喷射作用力力矩；

当喷罩（73）端面与待喷涂面之间的夹角不为0时，控制转轴（621）带动定位齿轮（622）转动以驱动周转齿轮（623）圆周向转动，使喷涂装置（17）随着左右转动，直至使喷罩（73）端面与待喷涂面之间的夹角为0，并记录喷涂装置（17）转动的方向和角度；

控制充气圈（613）充气使弧形弹性件（612）的弯钩部扩大以接触转轴（621）并限制转轴（621）转动；

获取距离和角度检测装置（18）所检测的喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离；

判断喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离是否大于或等于安全飞行距离；

当喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离大于或等于安全飞行距离时，判断喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离是否小于或等于最大喷涂距离；

当喷罩（73）端面与待喷涂面之间的距离小于或等于最大喷涂距离时，控制辅助增压泵（71）开启使喷涂液体从喷头（72）喷射出，同时根据喷涂装置（17）转动的方向和角度，控制第一螺旋桨（11）和第二螺旋桨（12）的组合或者第一螺旋桨（11）和第三螺旋桨（13）的组合进行转动，使其产生的向前右或向前左的反作用力力矩等于喷射作用力力矩。