一种钢板表面攀爬清洁机器人
阅读说明：本技术 一种钢板表面攀爬清洁机器人 (Steel sheet surface climbing cleaning machines people ) 是由 刘敏 彭明花 刘俊 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明属于钢板型材表面清理技术领域,尤其是一种钢板表面攀爬清洁机器人,包括外壳,外壳的内底壁固定安装有第一驱动电机,第一驱动电机的输出轴通过联轴器固定安装有第一传动轴,第一传动轴的一端外表面通过锥齿轮啮合有履带行走机构,外壳的内底壁中心处固定安装有非接触式吸附机构。该钢板表面攀爬清洁机器人,通过设置清扫机构,达到了与横向激光器配合使用,本机构先对钢板零件表面存在的厚绣层和呈片状较厚的氧化皮进行初步旋转刮除,横向激光器再对钢板零件表面进行激光清洗,从而实现大大降低对工作人员的劳动强度、除锈效果好、除锈效率高以及不会污染环境,保证了钢板零件表面达到后处理工序要求的洁净程度的效果。(The invention belongs to the technical field of surface cleaning of steel plate profiles, and particularly relates to a steel plate surface climbing cleaning robot which comprises a shell, wherein a first driving motor is fixedly installed on the inner bottom wall of the shell, a first transmission shaft is fixedly installed on an output shaft of the first driving motor through a coupler, a crawler belt walking mechanism is meshed with the outer surface of one end of the first transmission shaft through a bevel gear, and a non-contact type adsorption mechanism is fixedly installed in the center of the inner bottom wall of the shell. This steel sheet surface climbing cleaning machines people, clean the mechanism through the setting, reached and used with the cooperation of horizontal laser instrument, this mechanism is earlier to the thick embroidery layer that exists on steel sheet part surface and be the thick cinder of slice and carry out preliminary rotatory striking off, horizontal laser instrument carries out laser cleaning to steel sheet part surface again, thereby realize greatly reduced to staff's intensity of labour, the rust cleaning is effectual, the rust cleaning is efficient and can not the polluted environment, the effect of the clean degree that steel sheet part surface reached the aftertreatment process requirement has been guaranteed.)
技术领域
本发明涉及钢板型材表面清理技术领域，尤其涉及一种钢板表面攀爬清洁机器人。
背景技术
等待处理的钢板零件表面，由于在加工制造及贮存运输等环节中的需要会产生各种各样的残留物，这些异物在表面上的存在是多余的，进而对产品的进一步处理甚至是有害的，这些污物又称污垢。
如在加工过程中钢板零件表面会留下金属废屑、磨料、毛边、毛刺，因加工而引入的微粒及加工场地环境污染所落下的尘埃等。这些污物与钢板零件表面结合强度很弱，只要采用手工除锈、酸洗除锈即可除去，但有许多和钢板零件表面结合强度较高的污垢残留物，则清理难度较大，情况也比较复杂，而在钢板零件表面的污垢主要有以下两类：
一是钢板零件表面的锈层，其主要是指钢铁表面的锈，包括浮锈和厚锈层。锈来源于加工及放置过程。钢铁材料是活泼的钢板零件材料，很容易和空气及环境介质中的氧结合生成氧化物。在机械的冷、热加工过程中，钢铁表面不断和氧接触，特别是在高温的情况下很快生成氧化铁，即铁锈。
一般来说加工过程中高温操作生成的锈较多，在较强的腐蚀环境中加工或存放时间长时，生成的锈层更厚更严重。所以钢板零件制品特别是钢铁制品在电镀或涂装表面处理前都必须经过除锈。如果是刚加工出来的零件则表面仅存在薄锈，除锈清洗的方法较简单容易。存放时间很长或遭受过腐蚀介质侵蚀，表面的锈层较厚较严重，除锈比较困难复杂。因此，钢板零件表面除锈是表面处理中一项重要的施工内容，也是钢板零件表面清洗的重要工序；
二是钢铁表面的氧化皮，它也是锈的一种，是氧化铁的另一种存在形式，它在钢铁表面使较厚的片状体，主要是在高温加工过程中生成的。例如钢板的热轧过程中由于在高温下氧化，生成了与钢铁表面结合牢固的氧化铁，同时有较厚的膜层。在钢铁制件的热处理及焊接等高温操作过程中也同样产生氧化皮，由于氧化皮和本体金属表面的结合强度高，所以要彻底清除比较困难。一般采用酸浸渍使其松脱之后，再进行冲洗使其脱落。
但在采用手工除锈和酸洗除锈两种除锈方式进行除锈时，手工除锈对工作人员劳动强度大，除锈效率低，环境恶劣，难以除去氧化皮等污物，除锈效果不佳，难以达到规定的清洁度和粗糙度，而酸洗除锈后一定要大量清水清洗并钝化处理，它所形成的大量废水、废酸、酸雾造成环境污染，如果处理不当还会造成钢板零件表面过蚀，形成麻点，且在除锈过程中存在死角无法清洗到，比如零件的侧边。
因此，本发明提出了一种钢板表面攀爬清洁机器人，使钢板零件表面达到后处理工序要求的洁净程度。
发明内容
基于现有的采用手工除锈和酸洗除锈两种除锈方式进行除锈时，手工除锈对工作人员劳动强度大，除锈效率低，环境恶劣，难以除去氧化皮等污物，除锈效果不佳，难以达到规定的清洁度和粗糙度，而酸洗除锈后一定要大量清水清洗并钝化处理，它所形成的大量废水、废酸、酸雾造成环境污染，如果处理不当还会造成钢板零件表面过蚀，形成麻点，且在除锈过程中存在死角无法清洗到，比如钢板零件侧边的技术问题，本发明提出了一种钢板表面攀爬清洁机器人。
本发明提出的一种钢板表面攀爬清洁机器人，包括外壳，所述外壳的内底壁固定安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴通过联轴器固定安装有第一传动轴，所述第一传动轴的一端外表面通过锥齿轮啮合有履带行走机构，所述外壳的内底壁中心处固定安装有非接触式吸附机构，且非接触式吸附机构包括第一气缸，所述外壳的内底壁中心处与第一气缸的外表面固定连接，且非接触式吸附机构将外壳通过磁力吸附在钢板零件表面，再通过所述履带行走机构中履带在钢板零件表面行走。
优选地，所述第一气缸的活塞杆一端表面贯穿并延伸至外壳的下表面，所述第一气缸的活塞杆一端表面固定连接有第一连接板，所述第一连接板的下表面通过旋转槽均滑动套接有呈矩形阵列分布的活动杆，十个所述活动杆的下表面均固定连接有电磁铁，所述电磁铁的下表面到钢板零件上表面距离大于所述履带行走机构中履带下表面到钢板零件上表面距离；
通过上述技术方案，第一连接板通过旋转槽与活动杆滑动套接，使电磁铁在遇到曲面时，也能与钢板零件表面吸附，从而使电磁铁适用于表面呈水平状和曲面状的两种钢板零件，设置电磁铁的下表面到钢板零件上表面距离大于所述履带行走机构中履带下表面到钢板零件上表面距离，使电磁铁与钢板零件上表面之间存在距离，不发生接触，属于非接触状态，避免了钢板零件上表面的浮锈和厚锈层对电磁铁造成影响，保证了电磁铁正常使用可以吸附在钢板零件的表面。
优选地，所述外壳的下表面固定安装有清扫机构，且清扫机构包括第二驱动电机，所述第二驱动电机的上端外表面与外壳的下表面固定连接，所述第二驱动电机的输出轴通过联轴器固定安装有第二传动轴，所述第二传动轴的一端外表面固定套接有第一齿轮，所述外壳的下表面通过轴承固定安装有呈对称分布的连接杆，两个所述连接杆分别位于第二驱动电机的前部和后部；
通过上述技术方案，第二驱动电机工作带动第二传动轴做旋转运动，带动第二传动轴一端表面套接的第一齿轮转动，第一齿轮与两个第二齿轮啮合，带动第二齿轮内壁连接的连接杆转动。
优选地，两个所述连接杆的一端外表面固定套接有第二齿轮，两个所述第二齿轮的外表面均与第一齿轮的外表面啮合，所述第二传动轴的一端外表面和两个所述连接杆的一端外表面均固定连接有呈环形阵列分布的刮板，所述刮板分别位于第一齿轮和第二齿轮的下方，所述刮板的尖锐端下表面与所述履带行走机构中履带下表面处在同一水平面上；
通过上述技术方案，多个刮板在第二传动轴的一端外表面和两个所述连接杆的一端外表面呈交错分布，进而利用高速旋转对钢板零件表面的厚绣层和呈片状较厚的氧化皮进行初步旋转刮除。
优选地，所述外壳的正面右端和背面右端均固定安装有侧边清洁机构，且侧边清洁机构包括第二气缸，两个所述第二气缸分别与外壳的正面右端和背面右端固定连接，两个所述第二气缸的活塞杆一端表面均固定连接有第三气缸，两个所述第三气缸的活塞杆一端外表面均固定连接有固定块，两个所述固定块的下表面均固定连接有橡胶减震垫，两个所述橡胶减震垫的下表面均固定连接有第三驱动电机，两个所述第三驱动电机的输出轴通过联轴器均固定安装有第三传动轴；
通过上述技术方案，设置侧边清洁机构对钢板零件表面的侧边进行激光清洗，设置橡胶减震垫对第三驱动电机在工作中产生的震动进行减震的效果。
优选地，两个所述第三传动轴的一端下表面均固定连接有磨料盘，所述磨料盘的外表面呈圆柱形状；
通过上述技术方案，第三驱动电机工作带动第三传动轴和第三传动轴表面的磨料盘高速转动，进而利用高速旋转对靠近钢板零件侧边的上表面进行除锈。
优选地，两个所述固定块相背的表面均固定连接有第二连接板，两个所述第二连接板的下表面均固定安装有微型激光器；
通过上述技术方案，设置微型激光器对钢板零件表面的侧边进行激光清洗，实现除锈效果好、除锈彻底。
优选地，所述外壳的右侧表面固定连接有第三连接板，所述第三连接板的下表面呈T形状，所述第三连接板的右侧表面固定连接有横向激光器，所述外壳的上表面分别固定安装有电源盒和支撑块；
通过上述技术方案，设置横向激光器对经履带行走机构行走后钢板零件表面的浮锈、厚锈层和氧化皮进行激光清洗。
优选地，所述电源盒位于支撑块的左侧，所述电源盒的内部固定安装有蓄电池，所述支撑块的上表面分别固定安装有控制箱和高清摄像头；
通过上述技术方案，设置高清摄像头对经除锈后的钢板零件表面进行高清拍摄，并传给遥控器显示屏，便于工作人员观察本发明对钢板零件的除锈效果。
优选地，所述控制箱位于高清摄像头的左侧，所述控制箱的内底壁分别固定安装有单片机模块和无线传输模块；
通过上述技术方案，本发明采用的单片机模块，从而使本发明整个除锈过程属于手动除锈，还可以将单片机模块替换成PLC控制器，进而通过PLC控制器内事先编制好的程序对钢板零件表面进行自动化清洗。
本发明中的有益效果为：
1、通过设置非接触式吸附机构，达到了在对钢板零件表面进行清洗时，不论是将钢板零件进行横向放置还是纵向放置，通过采用本机构都不会影响对钢板零件表面的清洗，从而具有不受工作环境的影响，保证了钢板零件表面达到后处理工序要求的洁净程度的效果。
2、通过设置清扫机构，达到了与横向激光器配合使用，本机构先对钢板零件表面存在的厚绣层和呈片状较厚的氧化皮进行初步旋转刮除，横向激光器再对钢板零件表面进行激光清洗，从而实现大大降低对工作人员的劳动强度、除锈效果好、除锈效率高以及不会污染环境，保证了钢板零件表面达到后处理工序要求的洁净程度的效果。
3、通过设置侧边清洁机构，达到了通过本机构实现对钢板零件的侧边进行激光清洗，从而具有使整个除锈过程无死角，对钢板零件除锈效果好。
附图说明
图1为一种钢板表面攀爬清洁机器人的示意图；
图2为一种钢板表面攀爬清洁机器人的第二气缸结构立体图；
图3为一种钢板表面攀爬清洁机器人的外壳结构爆炸图；
图4为一种钢板表面攀爬清洁机器人的第一齿轮结构立体图；
图5为一种钢板表面攀爬清洁机器人的刮板结构立体图；
图6为一种钢板表面攀爬清洁机器人的履带行走机构立体图。
图中：1、外壳；2、第一驱动电机；3、履带行走机构；4、第一气缸；41、第一连接板；42、活动杆；43、电磁铁；5、第二驱动电机；51、第一齿轮；52、连接杆；53、第二齿轮；54、刮板；6、第二气缸；61、第三气缸；62、固定块；63、第三驱动电机；64、磨料盘；65、第二连接板；66、微型激光器；7、第三连接板；8、横向激光器；9、电源盒；10、支撑块；11、蓄电池；12、高清摄像头；13、单片机模块；14、无线传输模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-6，一种钢板表面攀爬清洁机器人；
为了机器人在钢板表面实现行走，本机器人包括外壳1，在外壳1的内底壁固定安装有第一驱动电机2，第一驱动电机2的输出轴通过联轴器固定安装有第一传动轴，第一传动轴的一端外表面通过锥齿轮啮合有履带行走机构3；通过第一驱动电机2作为驱动源，带动与第一驱动电机2连接的第一传动轴做旋转运动，进而通过锥齿轮与履带行走机构3啮合，带动外壳1在钢板表面移动，同时本发明采用的是履带行走机构3不是唯一技术方案，还可以采用将履带行走机构3替换成行走轮，同样能保证本发明的正常运行；
为了实现机器人多角度更好的行走，在外壳1的内底壁中心处固定安装有非接触式吸附机构，且非接触式吸附机构包括第一气缸4，气缸具有动作快，质量轻的特点；外壳1的内底壁中心处与第一气缸4的外表面固定连接，且非接触式吸附机构将外壳1通过磁力吸附在钢板零件表面，再通过履带行走机构3中履带在钢板零件表面行走。
进一步地，为了使得机器人行走机构能够始终沿钢板表面实现磁吸方式的行走，在第一气缸4的活塞杆一端表面贯穿并延伸至外壳1的下表面，第一气缸4的活塞杆一端表面固定连接有第一连接板41，第一连接板41的下表面通过旋转槽均滑动套接有呈矩形阵列分布的活动杆42，十个活动杆42的下表面均固定连接有电磁铁43，利用电磁铁43的磁力与钢板表面接触，不仅磁力大，且能够平稳的在钢板的表面行走；电磁铁43的下表面到钢板零件上表面距离大于履带行走机构3中履带下表面到钢板零件上表面距离；第一连接板41通过旋转槽与活动杆42滑动套接，使电磁铁43在遇到曲面时，也能与钢板零件表面吸附，从而使电磁铁适用于表面呈水平状和曲面状的两种钢板零件，设置电磁铁43的下表面到钢板零件上表面距离大于履带行走机构3中履带下表面到钢板零件上表面距离，使电磁铁43与钢板零件上表面之间存在距离，不发生接触，属于非接触状态，避免了钢板零件上表面的浮锈和厚锈层对电磁铁43造成影响，保证了电磁铁43正常使用可以吸附在钢板零件的表面；
通过设置非接触式吸附机构，达到了在对钢板零件表面进行清洗时，不论是将钢板零件进行横向放置还是纵向放置，通过采用本机构都不会影响对钢板零件表面的清洗，从而具有不受工作环境的影响，保证了钢板零件表面达到后处理工序要求的洁净程度的效果。
进一步地，为了实现对钢板表面进行除锈，在外壳1的下表面固定安装有清扫机构，且清扫机构包括第二驱动电机5；设置清扫机构对经履带行走机构3行走后的钢板零件上表面进行激光清洗，较现有技术的手工除锈和酸洗除锈两种方式，采用激光清洗除锈具有除锈效果好、除锈效率高、除锈快的特点，从而使钢板零件表面达到后处理工序要求的洁净程度。
具体除锈步骤为，在第二驱动电机5的上端外表面与外壳1的下表面固定连接，第二驱动电机5的输出轴通过联轴器固定安装有第二传动轴，第二传动轴的一端外表面固定套接有第一齿轮51，外壳1的下表面通过轴承固定安装有呈对称分布的连接杆52，两个连接杆52分别位于第二驱动电机5的前部和后部；第二驱动电机5工作带动第二传动轴做旋转运动，带动第二传动轴一端表面套接的第一齿轮51转动，第一齿轮51与两个第二齿轮53啮合，带动第二齿轮53内壁连接的连接杆52转动，齿轮的啮合能够使得传动稳定有效，除锈不受影响。
进一步地，为了实现对钢板表面比较厚的锈迹处进行预先除锈，在两个连接杆52的一端外表面固定套接有第二齿轮53，两个第二齿轮53的外表面均与第一齿轮51的外表面啮合，第二传动轴的一端外表面和两个连接杆52的一端外表面均固定连接有呈环形阵列分布的刮板54，刮板54分别位于第一齿轮51和第二齿轮53的下方，刮板54的尖锐端下表面与履带行走机构3中履带下表面处在同一水平面上；多个刮板54在第二传动轴的一端外表面和两个连接杆52的一端外表面呈交错分布，如图5所示，进而利用高速旋转对钢板零件表面的厚绣层和呈片状较厚的氧化皮进行初步旋转刮除。
进一步地，为了实现对钢板侧面也能实现除锈动作，在外壳1的正面右端和背面右端均固定安装有侧边清洁机构，且侧边清洁机构包括第二气缸6，两个第二气缸6分别与外壳1的正面右端和背面右端固定连接，两个第二气缸6的活塞杆一端表面均固定连接有第三气缸61，两个第三气缸61的活塞杆一端外表面均固定连接有固定块62，两个固定块62的下表面均固定连接有橡胶减震垫，两个橡胶减震垫的下表面均固定连接有第三驱动电机63，两个第三驱动电机63的输出轴通过联轴器均固定安装有第三传动轴；设置侧边清洁机构对钢板零件表面的侧边进行激光清洗，设置橡胶减震垫对第三驱动电机63在工作中产生的震动进行减震的效果，设置第二气缸6带动第三驱动电机63的上表面进行横向移动，设置第三气缸61带动第三驱动电机63的上表面进行纵向移动。
进一步地，为了更好的对钢板侧面拐角处实现精细除锈动作，在两个第三传动轴的一端下表面均固定连接有磨料盘64，磨料盘64的外表面呈圆柱形状；第三驱动电机63工作带动第三传动轴和第三传动轴表面的磨料盘64高速转动，进而利用高速旋转对靠近钢板零件侧边的上表面进行除锈。
进一步地，为了实现对钢板侧面实现除锈动作，在两个固定块62相背的表面均固定连接有第二连接板65，两个第二连接板65的下表面均固定安装有微型激光器66；设置微型激光器66对钢板零件表面的侧边进行激光清洗，实现除锈效果好、除锈彻底。
通过设置侧边清洁机构，达到了通过本机构实现对钢板零件的侧边进行激光清洗，从而具有使整个除锈过程无死角，对钢板零件除锈效果好。
进一步地，为了实现对钢板大面积的表面实现除锈，在外壳1的右侧表面固定连接有第三连接板7，第三连接板7的下表面呈T形状，第三连接板7的右侧表面固定连接有横向激光器8，外壳1的上表面分别固定安装有电源盒9和支撑块10；设置横向激光器8对经履带行走机构3行走后钢板零件表面的浮锈、厚锈层和氧化皮进行激光清洗。
进一步地，为了实现便于机器人的整体监控，在电源盒9位于支撑块10的左侧，电源盒9的内部固定安装有蓄电池11，支撑块10的上表面分别固定安装有控制箱和高清摄像头12；设置高清摄像头12对经除锈后的钢板零件表面从高处进行高清拍摄，并传给遥控器显示屏，便于工作人员观察本发明对钢板零件的除锈效果。
进一步地，为了实现机器人的手动和自动控制，控制箱位于高清摄像头12的左侧，控制箱的内底壁分别固定安装有单片机模块13和无线传输模块14；本发明采用的单片机模块13，从而使本发明整个除锈过程属于手动除锈，还可以将单片机模块13替换成PLC控制器，进而通过PLC控制器内事先编制好的程序对钢板零件表面进行自动化清洗。
通过设置清扫机构，达到了与横向激光器8配合使用，本机构先对钢板零件表面存在的厚绣层和呈片状较厚的氧化皮进行初步旋转刮除，横向激光器8再对钢板零件表面进行激光清洗，从而实现大大降低对工作人员的劳动强度、除锈效果好、除锈效率高以及不会污染环境，保证了钢板零件表面达到后处理工序要求的洁净程度的效果。
工作原理：S1,安装，将钢板零件横向放置在工作台的上表面，再通过外部吸盘将钢板零件吸附在工作台的上表面，微型激光器66和横向激光器8通过导线与外部的激光设备连接；
S2,工作人员通过外部的遥控器发出启动信号，由无线传输模块14接收启动信号传给单片机模块13，经单片机模块13处理后先分别控制第一驱动电机2、第一气缸4、电磁铁43和第二驱动电机5启动，第一驱动电机2工作带动第一传动轴做旋转运动，通过锥齿轮与履带行走机构3啮合，带动外壳1在钢板零件表面行走，第一气缸4的活塞杆带动第一连接板41和第一连接板41下表面设置的活动杆42和电磁铁43沿外壳1的竖直方向向下运动，第一气缸4活塞杆伸出至最长工作长度，使电磁铁43与钢板零件之间不接触，此时，电磁铁43通电，因电磁铁43下表面与钢板零件之间存在距离，进而通过磁铁同性相吸，使电磁铁43与钢板零件表面之间非接触吸附，避免履带行走机构3带动外壳1在钢板零件表面向前行走过程中出现倒退，设置活塞杆与第一连接板41之间滑动套接，使电磁铁43在遇到曲面时，也能与钢板零件表面吸附，同时，第二驱动电机5工作带动第二传动轴做旋转运动，带动第二传动轴一端表面套接的第一齿轮51转动，第一齿轮51与两个第二齿轮53啮合，带动第二齿轮53内壁连接的连接杆52转动，进而带动第二传动轴一端表面和连接杆52一端表面的刮板54转动，通过刮板54利用高速旋转对钢板零件表面的厚绣层和呈片状较厚的氧化皮进行初步旋转刮除；
S3,其次，控制横向激光器8通电启动，对经履带行走机构3行走后钢板零件表面的浮锈、厚锈层和氧化皮进行激光清洗；
S4，最后，控制第二气缸6的活塞杆伸出，第二气缸6的活塞杆伸出至最长工作长度控制第二气缸6的活塞杆一端表面连接的第三气缸61启动，第三气缸61的活塞杆伸出至最长工作长度，控制第三伺服电机启动第三伺服电机带动第三传动轴转动，带动第三传动轴一端表面的磨料盘64做旋转运动，磨料盘64利用高速旋转对靠近钢板零件侧边的上表面进行除锈，同时，控制微型激光器66启动，对钢板零件的侧边进行激光除锈，设置高清摄像头12对经横向激光器8激光清洗除锈后的钢板零件表面进行高清拍摄，并将拍摄的视频信号传给单片机模块13，经单片机模块13处理后通过无线传输模块14传给外部的遥控器显示屏上，便于工作人员查看，设置蓄电池11起到对上述结构进行供电，从而保证其正常使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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