喷砂喷漆机器人结构及控制系统设计.pdfVIP

一种新型油罐喷砂／喷漆机器人结构与控制系统设计木 王希涛，张志献，苏学成 (山东科技大学机器人研究中心， 山东青岛 266510) 攒施秘控制；系统的软硬件。独特 ；；；；。摘要：爨锻幽瑟一釉新型濑罐壤醪Z骥漆褫器舂；糍述罩浚瓤爨纛@惑馕缝稳岛蓑罐黪箨誊骑爆 系统稳定霹豢；j、…_曩 薯：两耩鬻磕薯簿谚奠垂羹藏，i攀攀攀羹爵擦簿鬃缝”霹麓簟慧蘸；囊¨|箨曛鬻骜鼙簿每i蒸鬓}鬻i9慕塑鬻 ≥纂霉警：i攀拳叁譬修黪誉、≤鬟攀!擎22臻囊!翼翼萋囊薹鬈}鬻蘩囊||{1¨囊鋈誊囊囊冀霪4爹誉i蒸喜鋈鎏i 、、』{ji囊?一“}i+≥ i爹≥蔫+藿i羞善¨。i零曩囊萋嚣蒌薹囊鬻篓l囊蒸鬻瀵蠹嚣鋈萋2、囊i 1引言 我们绕开爬壁机器人的思路，从现场实际出发，总体 目前，我国大型油罐的喷砂除锈、喷漆防腐主要采用 方案如图1所示：在罐顶采光孑L处固定一支轴，安装一个 依靠脚手架的传统人工作业方式，但此方式劳动强度大、 与油罐轮廓线相似的对称布置的导轨。罐底回转中心由均 工程质量差、工作环境恶劣。随着石化工业的迅速发展， 布的三支杆调整，并通过可调节横杆把左右导轨固连在一 特别是国家石油战略储备基地的建立，研制大型油罐喷 砂／喷漆自动化设备势在必行。爬壁机器人正是此方面国 内外的研究热点，但爬壁机器人普遍构造复杂、负载能力 低、易坠落，特别是只能爬油罐外壁不能爬内壁，稳定性 差，并不实用。山东科技大学机器人研究中心在青岛市重 大项目“喷砂除锈与喷漆机器人”支持下，独辟蹊径，设 计出一种低成本、易拆装、可实用的新型油罐喷砂／喷漆 机器人。 2总体结构与关键部件 (1)总体方案 本文主要针对1000—5000m3的LQ、LG、LF系列立式 大型油罐，其人孔都开在罐身下层圈板上，采光孔开在罐 顶。经考察和分析，机器人总体结构应保证： ①零部件截面尺寸须小于人孔直径； (④零部件长度以安全通过的最大长度为限； ③以采光孔定位或安装时，所用工具或零部件尺寸 须小于采光孔直径； 图1 总体方案 ④罐顶因板厚所限，不能承受较大负荷。 喷砂工艺最佳参数应满足： 起。导轨驱动小车与导轨之问为柔性连接，不承受导轨重 力引起的载荷，仅靠导轨导向，其对地附着力由自重和配 ④喷嘴至锈蚀面的距离应保持在300～500mm之间、 喷枪与锈蚀面的夹角应保持在30～75。之间； 重提供，我们称之为牛拉磨式。罐顶支轴也不承受轴向载 ②喷射轨迹为螺旋线，且环与环之间有一定重合度， 荷，主要起定心约束作用。提升机构位于底座支架上，通 喷半圈后，机器人上移一定距离再返回喷射。 过钢丝绳牵引机器人A与机器人B在导轨上升降。机械手 喷漆与喷砂工艺相似，参数稍作调整即可。 能够俯仰、伸缩，其前端的喷枪可做划圆运动。导轨由数 +青岛市重大项目“喷砂除锈与喷漆机器人” (项目编号：021050103) 收稿日期：2006一04一10 匿鋈翌至叠蚕 万方数据 段组成，彼此可快速连接；导轨和机器人本体为既相对独 尺…：由￡、^和r确定的不干涉时的最小轨道曲率 立又便于组装在一起的模块。 半径。 2 (2)机器人及其行走机构 一 根据喷砂工艺的要求，机器人需具有旋转、升