船舶爬壁機(jī)器人吸附技術(shù)及其應(yīng)用分析

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，爬壁機(jī)器人的應(yīng)用呈現(xiàn)“井噴式增長(zhǎng)”形勢(shì)，其主要用于代替人工勞動(dòng)完成危險(xiǎn)、繁復(fù)、惡劣環(huán)境的工作，尤其實(shí)在船舶外壁的除銹清洗中優(yōu)勢(shì)更為突出。船用爬壁機(jī)器人與陸地機(jī)器人的不同之處在于其對(duì)吸附能力的需求，這也造就了其是移動(dòng)機(jī)構(gòu)與吸附機(jī)構(gòu)強(qiáng)耦合的機(jī)器體。

由于船舶爬壁機(jī)器人，需要搭載清洗、除銹、除漆等裝置在船舶曲面進(jìn)行作業(yè)，所以避免出現(xiàn)脫落狀況，船舶爬壁機(jī)器人需要具備較強(qiáng)的吸附能力，目前，船舶領(lǐng)域中，爬壁機(jī)器人大多采用負(fù)壓吸附技術(shù)、螺旋槳吸附、磁吸附技術(shù)，這三種吸附技術(shù)的吸附能力較大，能夠支撐爬壁機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)，但存在著吸附機(jī)構(gòu)與移動(dòng)機(jī)構(gòu)強(qiáng)耦合、吸附力難以調(diào)節(jié)、越障能力弱等問(wèn)題。
 
一、負(fù)壓吸附技術(shù)

低真空度負(fù)壓吸附采用風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)將負(fù)壓腔內(nèi)的空氣抽出產(chǎn)生負(fù)壓來(lái)吸附，具有一定的壁面適應(yīng)能力，但存在噪音大、體積大的缺點(diǎn)，高真空度負(fù)壓吸附方式則由真空泵在真空吸盤(pán)內(nèi)產(chǎn)生一定真空度，其具有噪音較小、易于小型化集成的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)壁面的光潔度及透氣性有較高要求，而需要清洗作業(yè)的船舶壁面多存在凹凸不平，具有焊縫、舊漆層等工況，所以這種吸附方式受限。

二、螺旋槳吸附技術(shù)

螺旋槳吸附又名旋翼吸附、推力吸附、正壓吸附，靠合理布置螺旋槳的角度，利用螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力將機(jī)器人貼附在壁面上，這種雖然方式結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但效率低下，工作噪音大，比較容易受到外界的影響的缺點(diǎn)。

三、磁吸附技術(shù)

磁吸附式爬壁機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，以在人工不易到達(dá)的地方進(jìn)行勘測(cè)、清掃等工作，磁吸附技術(shù)的應(yīng)用較晚于負(fù)壓吸附技術(shù)，但其在兼具船舶壁面吸附能力的同時(shí)，具備較強(qiáng)的負(fù)載能力，相較于負(fù)壓吸附技術(shù)，磁吸附技術(shù)對(duì)船舶壁面的光潔度要求不高，不會(huì)因?yàn)楸诿娌黄蕉�泄壓現(xiàn)象，因此如果壁面是導(dǎo)磁材料便優(yōu)先考慮磁吸附方式。目前采用磁吸附技術(shù)的爬壁機(jī)器人主要可以分為履帶式磁吸附爬壁機(jī)器人、輪式磁吸附爬壁機(jī)器人兩大類(lèi)。

1、履帶式爬壁機(jī)器人
 
主要有履帶和磁塊、履帶和磁體兩種形式，其區(qū)別在于一種是磁塊安裝于機(jī)身底部用于吸附，履帶用于行走；另一種磁體等間距安裝于履帶之上，伴隨履帶同速轉(zhuǎn)動(dòng)，履帶與磁體合為一體，兼具行走和吸附功能。履帶式磁吸附爬壁機(jī)器人能充分與壁面接觸，可以提供足夠大的吸附力，壁面適應(yīng)性較強(qiáng)，缺點(diǎn)是不靈活，不易轉(zhuǎn)彎，且需要比較大的驅(qū)動(dòng)力，存在吸附機(jī)構(gòu)與移動(dòng)機(jī)構(gòu)強(qiáng)耦合、吸附力難以調(diào)節(jié)等問(wèn)題。

2、輪式磁吸附爬壁機(jī)器人
 
車(chē)輪和磁塊組合、磁輪兩種形式，車(chē)輪和磁塊組合個(gè)體較大的磁塊安裝于機(jī)身底部用于吸附，車(chē)輪用于行走和轉(zhuǎn)向；磁輪的方式是車(chē)輪本身由磁鐵制作而具有吸附力，但磁輪與壁面的接觸面小，吸附力不足，往往在機(jī)身底部配有磁塊。輪式磁吸附爬壁機(jī)器人具有速度快，運(yùn)動(dòng)靈活，工作方式簡(jiǎn)單，實(shí)用化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在船舶表面除銹清洗中得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。由于輪式磁吸附爬壁機(jī)器人主要工作環(huán)境大多處于危險(xiǎn)壁面，提高其穩(wěn)定性是重中之重。

針對(duì)輪式磁吸附爬壁機(jī)器人，國(guó)內(nèi)德高潔自主研發(fā)并投入使用了一款輪式磁吸附爬壁機(jī)器人，機(jī)器人附壁行走能力強(qiáng)，牢牢吸附在船體表面進(jìn)行作業(yè)，并具備一定的曲面越障能力；采用四驅(qū)越野底盤(pán)輪式驅(qū)動(dòng)，保障機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性；可承受200kg負(fù)載，能夠在280MPa的水壓沖擊力下進(jìn)行除銹作業(yè)；搭配超高壓水除銹機(jī)構(gòu)，能夠高效率高質(zhì)量的完成作業(yè)，除漆效率可達(dá)到70m²/h，除銹清潔度恢復(fù)Sa2.5，可在極端天氣下對(duì)船舶外壁進(jìn)行清潔工作，適用于大型船舶維護(hù)工作。

不僅如此，德高潔船舶爬壁機(jī)器人作業(yè)過(guò)程中，真空系統(tǒng)吸附排渣，將除銹過(guò)程中的漆渣銹渣、廢水進(jìn)行分別回收到地面進(jìn)行處理，整個(gè)工作工程中幾乎看不見(jiàn)水，能夠很好的解決傳統(tǒng)高壓水爬壁機(jī)器人作業(yè)時(shí)的返銹現(xiàn)象，機(jī)器人自動(dòng)控制、操作簡(jiǎn)單，工作時(shí)僅需一臺(tái)氣動(dòng)控制器即可輕松操作機(jī)器人在船體外立面上X、Y方向任意行走作業(yè)。
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德高潔作為一家專(zhuān)業(yè)清潔環(huán)保設(shè)備供應(yīng)商，在環(huán)保除塵、高壓水射流清技術(shù)、凈化成套裝備、工業(yè)設(shè)備清潔領(lǐng)域已積累了近三十年的業(yè)內(nèi)寶貴經(jīng)驗(yàn)，自2015年便聚焦智能化、數(shù)控化、機(jī)器人化工業(yè)清洗技術(shù)的研究，其中德高潔爬壁機(jī)器人設(shè)備采用負(fù)壓原理，吸附可靠；爬高能力強(qiáng)，移動(dòng)速度快，反應(yīng)靈活；遙控操作，簡(jiǎn)單方便。除此之外，德高潔爬壁機(jī)器人采用多元化搭載模式，可同時(shí)搭載清洗、除漆除銹、噴涂機(jī)構(gòu)，滿(mǎn)足船體除漆除銹、海生物附著物進(jìn)行清理、船體自動(dòng)噴涂作業(yè)，有效提高船舶修造行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，為船舶修造行業(yè)發(fā)展助力。