新型外墻噴涂無人機設計

薛清斌 傘繼偉 劉萌

摘 ? 要：為了減少工地施工人員傷亡，設計將無人機技術初步應用到工地外墻粉刷上，該裝置由無人機、膠皮管、可旋轉式噴頭、觸碰感應系統、高清攝像頭、基站等部件構成，將無人機與便攜式噴涂器結合，形成外墻噴涂無人機，改良已有的噴涂機，將噴頭變為可調控制噴頭，通過遙控器的控制，讓噴頭在上下60°之間來回轉動，讓其能夠噴涂更靈活，適應各種復雜墻面墻角，不用二次施工，噴涂無高度限制，任意樓層噴涂，降低工地施工傷亡系數，同時提高工作效率和工作質量，用以解決生產廠家加工過程中的技術難題，減輕工人的勞動強度，提高產品質量和勞動生產率，為企業創造良好的經濟效益。

關鍵詞：無人機;觸碰感應系統;高清攝像頭

人們的物質生活水平逐漸提高，高層住宅也成為生活所需。建筑物外墻面噴涂涂料多采用人工作業，勞動強度大，風險高，效率低。涂料霧滴對噴涂工人身體有害，長期從事外墻噴涂作業可能會產生呼吸系統職業疾病。雖有半機械化輔助牽引和運載設備，但離不開人工噴涂作業。市場上流行的無人機噴涂只應用于3～4層高的樓房，針對當前無人機的缺點，經過改進其設計原理和方法，創造了能在高層建筑上噴涂的新型外墻噴涂無人機。

1 ? ?設計理念概述

新型外墻噴涂無人機以國外無人機噴墻技術為參考設計方案，選擇無人機結構，擬定四軸電機型號和螺旋槳型號，將涂料和供電基站變為可調式，將涂料基站設置為可調密閉壓縮式，使涂料能源源不斷流入無人機儲料罐中，將噴漿噴射管用軟膠皮管和涂料罐相連，將噴射管左右以桿件固定于無人機前端，通過桿件轉動噴槍來實現可調性，通過遙控器的控制，讓噴頭在上下60°之間來回轉動，讓其能夠更靈活噴涂，適應各種復雜墻面墻角。在無人機噴頭上方安裝攝像頭，這樣通過攝像頭即可觀測無人機工作情況。

2 ? ?系統組成及工作流程設計

新型外墻噴涂無人機將基站置于樓頂，操作人員在一固定地點操作無人機上下呈豎排工作，通過四軸螺旋槳操作系統控制無人機，通過攝像頭觀察工作情況，調節噴頭角度，噴涂窗戶框、墻角等復雜范圍，自動調焦報警裝置起到保護警示作用（見圖1），將無人機的工作區間模塊化，噴涂完一個區間，放長供電供料管，讓無人機在下一個區間自由移動的情況下承受最少的負載。無人機操作完一豎排單元之后需左或者右移動，樓頂工作人員移動基站。當無人機內涂料不充足時，基站旁工作人員施加壓力將涂料打入無人機儲罐中，使得無人機能連續地工作。當工作結束后，將供料管從基站上拆下，加壓將涂料壓入一容器中，清洗管路即可（見圖2）。這種無人機噴涂噴涂效率高、勞動強度低且能降低工人粉刷的危險性。

1.新型外墻噴涂無人機;2.供電供料基站;3.大樓;4.供電供料管

1.自動調焦報警裝置;2.輸料供料管;3.可調噴頭;4.高清攝像頭;5.旋翼保護套;6.無人機;7.螺旋槳

3 ? ?設計創新分析

針對現如今外墻粉刷的弊端，經過改進設計原理和方法，創造了半智能型人工噴涂技術，運用無人機噴涂高層外墻對現代化工業有著很大的促進和發展。

3.1 ?解決上料供電等問題

將涂料和供電基站變為可調式，將涂料基站設置為可調密閉壓縮式，使涂料能源源不斷流入無人機儲料罐中[1]。

3.2 ?解決無人機噴槍的靈活性

將噴槍噴射管用軟膠皮管和涂料罐相連，將噴射管左右以桿件固定于無人機前端，通過桿件轉動噴槍來實現可調性。

3.3 ?解決高空肉眼無法觀察的問題

在無人機噴頭上方安裝攝像頭，這樣通過攝像頭即可觀測無人機工作情況。考慮無人機安全問題，在螺旋槳保護套兩側安裝自動調焦報警裝置，讓無人機可在觸碰墻壁前報警[2]。

3.4 ?解決供電等問題

將供電基站變為可調式，將涂料基站設置為可調密閉壓縮式，使涂料能源源不斷流入無人機儲料罐中。

4 ? ?結語

新型外墻噴涂無人機通過無人機高空作業能力來進行高空的外墻粉刷噴涂作業，操作者可以輕而易舉地完成高層外墻噴涂作業，大大地提高了外墻粉刷效率。

新型外墻噴涂無人機改變了人們對傳統外墻粉刷模式定向思維的認識，顛覆傳統外墻粉刷模式的設計方式。本設計以高清攝像頭裝置識別，徹底解決傳統粉刷模式給粉刷者帶來的種種困擾并進一步完善問題。

任何設計都應該服務大眾，更人性化的設計才能獲得人們的支持。新型外墻噴涂無人機能夠提高工人粉刷的效率、降低勞動力和粉刷的成本，降低工人粉刷時的安全風險，改變人們對傳統粉刷的觀念。

通過設計無人機噴涂外墻解決了傳統外墻粉刷存在的不足，為人們開發、設計新型外墻噴涂機提供新的設計思路和方向，具有一定借鑒意義。

[參考文獻]

[1]杜永興，孔震震，李寶山，等.油動四旋翼無人機的姿態控制研究[EB/OL].（2018-12-28）[2019-10-10].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/41/1227.TN.20181218.1728.021.html.

[2]張 ? 威，納森孟賀.一種具有近電預警功能的新型無人機的研制[J].機電信息，2018（3）：118-119.