顧健康

（江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，上海 201913）

船舶的船體比較大，并且輪廓的垂直方向和縱方向復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的船舶外表面處理污染嚴(yán)重、效率低，現(xiàn)提供一種綠色環(huán)保、高效的噴砂機(jī)器人。

如圖1、2 所示，該全能?chē)娚皺C(jī)器人主要分為行駛機(jī)器人和地面裝置兩大部分，是一款自動(dòng)化程度非常高的智能設(shè)備，該機(jī)器人利用高壓氣體全自動(dòng)噴砂，清除鋼板表面的銹蝕及異物，并對(duì)磨料打下的粉塵進(jìn)行分離和回收，同時(shí)回收后可以循環(huán)利用，粉塵可以通過(guò)吸塵設(shè)備進(jìn)行分離，設(shè)備作業(yè)時(shí)不影響周邊的環(huán)境，滿足綠色環(huán)保的要求，同時(shí)又大大降低了人力物力成本，降低了施工安全隱患。

圖1 行駛機(jī)器人

1 全能?chē)娚皺C(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)

改款全能?chē)娚皺C(jī)器人是一款自動(dòng)化程度高，又綠色環(huán)保的設(shè)備，其主要特點(diǎn)如下：

（1）采用噴砂工藝，物理除銹不易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋼板表面清潔度高，同時(shí)可適應(yīng)任何不規(guī)則的形狀，如凹槽、曲面等。

（2）采用行駛機(jī)器人進(jìn)行噴砂，噴槍的速度和擺動(dòng)幅度穩(wěn)定，噴砂質(zhì)量高，并可調(diào)機(jī)器氣人的速度和擺動(dòng)速度，可使用不同工況和粗糙度的要求。

（3）系統(tǒng)采用全自動(dòng)噴砂機(jī)，在噴砂過(guò)程中，磨料循環(huán)使用，中途無(wú)需停機(jī)添加磨料，整套設(shè)備可全程可持續(xù)不間斷的進(jìn)行工作，工作效率高。

（4）設(shè)備適用范圍廣，行走機(jī)器人可前進(jìn)、后退、并可原地旋轉(zhuǎn)，操作簡(jiǎn)單方面，并可在各種角度的平面工作，設(shè)置在3m 的曲面直徑也可以正常行走。

（5）作業(yè)范圍大，整套設(shè)備地面裝置可通過(guò)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行操作移動(dòng)，地面裝置和行駛機(jī)器人軟件連接長(zhǎng)度可達(dá)50m，故如果作業(yè)環(huán)境允許，行駛機(jī)器人可以滿足作業(yè)高度50m 以下的所有區(qū)域，作業(yè)范圍非常大。

（6）操作簡(jiǎn)單方便，整套設(shè)備采用線控和無(wú)線遙控兩種方式進(jìn)行操作，無(wú)線操作不僅簡(jiǎn)單方便，而且采用有線操控作為冗余，整套設(shè)備才做方便可靠。

（7）行走機(jī)器人采用真空吸附和永磁吸附雙重保護(hù)，確保安全，防止行走機(jī)器人墜落。

（8）綠色環(huán)保，整套設(shè)備采用真空回收，粉塵及廢料可通過(guò)設(shè)備自動(dòng)分離并收集，處理簡(jiǎn)單，綠色、環(huán)保。

2 工作原理

該全能?chē)娚皺C(jī)器人主要分為行走機(jī)器人和地面裝置二大部分組成，行駛機(jī)器人主要負(fù)責(zé)在船舶外表面的噴砂作業(yè)，地面裝置主要提供噴砂、回砂和除塵及廢料回收的設(shè)備，兩大部分協(xié)調(diào)工作，密不可分，具體如圖1、圖2。

圖2 地面裝置

行駛機(jī)器人采用四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)輪組均有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，采用四輪驅(qū)動(dòng)輪子的牽引力和轉(zhuǎn)向力可以得到更好的發(fā)揮，同時(shí)可以前、后、左、右360°行走、原地轉(zhuǎn)向等，同時(shí)共有7 個(gè)速度可供選擇，使行走機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)和操控更加靈活完善，即使在狹小的工作區(qū)域也可游刃有余的進(jìn)行工作。

行駛機(jī)器人采用永磁吸附和真空吸附雙重保護(hù)，首先采用這種方式更加安全可靠，設(shè)備不易墜落。其次該設(shè)備采用的是真空噴砂的噴砂方法，真空噴砂又稱為密閉式再循環(huán)噴砂，在該系統(tǒng)中，噴嘴完全被一個(gè)橡膠環(huán)包圍，并連接一臺(tái)大功率的真空設(shè)備，當(dāng)磨料撞擊鋼材表面并反彈時(shí)，立即被真空系統(tǒng)俘獲并帶回地面裝置，同時(shí)將噴砂過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵和碎屑一起帶回地面裝置。最后噴嘴的擺動(dòng)采用了高效的電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，對(duì)作業(yè)速度和擺動(dòng)幅度進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，作業(yè)速度0.5～1.5m/min，噴砂寬度60～160mm。該行走機(jī)器人作業(yè)不僅綠色環(huán)保，而且高質(zhì)高效。

圖3 原理圖

地面裝置噴砂系統(tǒng)采用雙艙連續(xù)加壓式噴砂機(jī)，該噴砂機(jī)分為工作艙和磨料補(bǔ)給艙，分別裝有物位控制器，對(duì)磨料進(jìn)行探測(cè)，當(dāng)工作艙磨料消耗到一定位置時(shí)，下艙物位控制器發(fā)出信號(hào)使補(bǔ)給艙進(jìn)行充氣，補(bǔ)給艙磨料進(jìn)入工作艙，延時(shí)后補(bǔ)給艙進(jìn)行排氣，工作艙和補(bǔ)給艙分離，磨料加入補(bǔ)給艙，磨料足夠時(shí)物位控制器翻出信號(hào)停止加料，整個(gè)噴砂作業(yè)和加料過(guò)程連續(xù)循環(huán)進(jìn)行。

地面裝置回砂采用真空吸砂機(jī)回砂系統(tǒng)，真空吸砂機(jī)是一種為專(zhuān)門(mén)回收磨料二設(shè)計(jì)的負(fù)壓氣力輸送設(shè)備。他主要由真空泵、袋式除塵器、落砂罐及磨料輸送組成，真空泵采用雙螺桿式真空泵，空氣量達(dá)49.3m3/min，吸入壓力達(dá)-450mmHg，為系統(tǒng)提供一個(gè)強(qiáng)啊的負(fù)壓氣力；袋式除塵器是一種把粉塵從煙氣中分離出來(lái)的設(shè)備，含塵氣體通過(guò)設(shè)備內(nèi)部的圓形濾袋時(shí)，粉塵全部捕集于濾袋上，凈化后的氣體排出，沉積在濾袋上的粉塵通過(guò)脈沖震動(dòng)，落入灰斗中進(jìn)行收集，除塵效率達(dá)99%以上；落砂罐是用于阻擋吸砂管中高速運(yùn)行的磨料，利用擋板阻擋將磨料收集于落砂罐中；磨料輸送有一個(gè)磨料輸送艙，裝有物位控制器，當(dāng)輸送艙缺料時(shí)打開(kāi)落砂閥，磨料從落砂罐進(jìn)入輸送艙進(jìn)行加料，當(dāng)噴砂機(jī)缺料時(shí)，對(duì)磨料輸送艙進(jìn)行加壓，通過(guò)輸送管路將磨料輸送至噴砂機(jī)磨料補(bǔ)給艙。整個(gè)真空吸砂機(jī)回砂系統(tǒng)對(duì)磨料的回收設(shè)輸送過(guò)程連續(xù)循環(huán)的進(jìn)行。

地面裝置采用四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)輪組均有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，采用四輪驅(qū)動(dòng)輪子的牽引力和轉(zhuǎn)向力可以得到更好的發(fā)揮，同時(shí)可以前、后、左、右360°行走，原地轉(zhuǎn)向等，同時(shí)共有7 個(gè)速度可供選擇，使地面裝置的驅(qū)動(dòng)和操控更加靈活完善，即使在狹小的工作區(qū)域也可通行。

3 結(jié)語(yǔ)

該全能?chē)娚皺C(jī)器人不僅綠色環(huán)保，而且高質(zhì)高效，在某船舶制造公司某特種船上已經(jīng)得到了充分的實(shí)踐使用和論證，滿足該船的苛刻的質(zhì)量指標(biāo)和環(huán)境要求，真正做到綠色高質(zhì)量造船。