全能噴砂機器人在某船舶制造公司某特種船上的應用研究

顧健康

（江南造船（集團）有限責任公司，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雜多變，傳統的船舶外表面處理污染嚴重、效率低，現提供一種綠色環保、高效的噴砂機器人。

如圖1、2 所示，該全能噴砂機器人主要分為行駛機器人和地面裝置兩大部分，是一款自動化程度非常高的智能設備，該機器人利用高壓氣體全自動噴砂，清除鋼板表面的銹蝕及異物，并對磨料打下的粉塵進行分離和回收，同時回收后可以循環利用，粉塵可以通過吸塵設備進行分離，設備作業時不影響周邊的環境，滿足綠色環保的要求，同時又大大降低了人力物力成本，降低了施工安全隱患。

圖1 行駛機器人

1 全能噴砂機器人的優點

改款全能噴砂機器人是一款自動化程度高，又綠色環保的設備，其主要特點如下：

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

（2）采用行駛機器人進行噴砂，噴槍的速度和擺動幅度穩定，噴砂質量高，并可調機器氣人的速度和擺動速度，可使用不同工況和粗糙度的要求。

（3）系統采用全自動噴砂機，在噴砂過程中，磨料循環使用，中途無需停機添加磨料，整套設備可全程可持續不間斷的進行工作，工作效率高。

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

（5）作業范圍大，整套設備地面裝置可通過電動驅動進行操作移動，地面裝置和行駛機器人軟件連接長度可達50m，故如果作業環境允許，行駛機器人可以滿足作業高度50m 以下的所有區域，作業范圍非常大。

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

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

（8）綠色環保，整套設備采用真空回收，粉塵及廢料可通過設備自動分離并收集，處理簡單，綠色、環保。

2 工作原理

該全能噴砂機器人主要分為行走機器人和地面裝置二大部分組成，行駛機器人主要負責在船舶外表面的噴砂作業，地面裝置主要提供噴砂、回砂和除塵及廢料回收的設備，兩大部分協調工作，密不可分，具體如圖1、圖2。

圖2 地面裝置

行駛機器人采用四輪驅動系統，每個輪組均有一個驅動電機，采用四輪驅動輪子的牽引力和轉向力可以得到更好的發揮，同時可以前、后、左、右360°行走、原地轉向等，同時共有7 個速度可供選擇，使行走機器人的驅動和操控更加靈活完善，即使在狹小的工作區域也可游刃有余的進行工作。

行駛機器人采用永磁吸附和真空吸附雙重保護，首先采用這種方式更加安全可靠，設備不易墜落。其次該設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噴砂，在該系統中，噴嘴完全被一個橡膠環包圍，并連接一臺大功率的真空設備，當磨料撞擊鋼材表面并反彈時，立即被真空系統俘獲并帶回地面裝置，同時將噴砂過程中產生的粉塵和碎屑一起帶回地面裝置。最后噴嘴的擺動采用了高效的電機作為驅動，對作業速度和擺動幅度進行調整設定，作業速度0.5～1.5m/min，噴砂寬度60～160mm。該行走機器人作業不僅綠色環保，而且高質高效。

圖3 原理圖

地面裝置噴砂系統采用雙艙連續加壓式噴砂機，該噴砂機分為工作艙和磨料補給艙，分別裝有物位控制器，對磨料進行探測，當工作艙磨料消耗到一定位置時，下艙物位控制器發出信號使補給艙進行充氣，補給艙磨料進入工作艙，延時后補給艙進行排氣，工作艙和補給艙分離，磨料加入補給艙，磨料足夠時物位控制器翻出信號停止加料，整個噴砂作業和加料過程連續循環進行。

地面裝置回砂采用真空吸砂機回砂系統，真空吸砂機是一種為專門回收磨料二設計的負壓氣力輸送設備。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49.3m3/min，吸入壓力達-450mmHg，為系統提供一個強啊的負壓氣力；袋式除塵器是一種把粉塵從煙氣中分離出來的設備，含塵氣體通過設備內部的圓形濾袋時，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脈沖震動，落入灰斗中進行收集，除塵效率達99%以上；落砂罐是用于阻擋吸砂管中高速運行的磨料，利用擋板阻擋將磨料收集于落砂罐中；磨料輸送有一個磨料輸送艙，裝有物位控制器，當輸送艙缺料時打開落砂閥，磨料從落砂罐進入輸送艙進行加料，當噴砂機缺料時，對磨料輸送艙進行加壓，通過輸送管路將磨料輸送至噴砂機磨料補給艙。整個真空吸砂機回砂系統對磨料的回收設輸送過程連續循環的進行。

地面裝置采用四輪驅動系統，每個輪組均有一個驅動電機，采用四輪驅動輪子的牽引力和轉向力可以得到更好的發揮，同時可以前、后、左、右360°行走，原地轉向等，同時共有7 個速度可供選擇，使地面裝置的驅動和操控更加靈活完善，即使在狹小的工作區域也可通行。

3 結語

該全能噴砂機器人不僅綠色環保，而且高質高效，在某船舶制造公司某特種船上已經得到了充分的實踐使用和論證，滿足該船的苛刻的質量指標和環境要求，真正做到綠色高質量造船。