船舶爬壁机器人吸附技术及其应用分析

随着科学技术的发展，爬壁机器人的应用呈现“井喷式增长”形势，其主要用于代替人工劳动完成危险、繁复、恶劣环境的工作，尤其实在船舶外壁的除锈清洗中优势更为突出。船用爬壁机器人与陆地机器人的不同之处在于其对吸附能力的需求，这也造就了其是移动机构与吸附机构强耦合的机器体。

由于船舶爬壁机器人，需要搭载清洗、除锈、除漆等装置在船舶曲面进行作业，所以避免出现脱落状况，船舶爬壁机器人需要具备较强的吸附能力，目前，船舶领域中，爬壁机器人大多采用负压吸附技术、螺旋桨吸附、磁吸附技术，这三种吸附技术的吸附能力较大，能够支撑爬壁机器人完成作业任务，但存在着吸附机构与移动机构强耦合、吸附力难以调节、越障能力弱等问题。
 
一、负压吸附技术

低真空度负压吸附采用风机旋转将负压腔内的空气抽出产生负压来吸附，具有一定的壁面适应能力，但存在噪音大、体积大的缺点，高真空度负压吸附方式则由真空泵在真空吸盘内产生一定真空度，其具有噪音较小、易于小型化集成的优点，但对壁面的光洁度及透气性有较高要求，而需要清洗作业的船舶壁面多存在凹凸不平，具有焊缝、旧漆层等工况，所以这种吸附方式受限。

二、螺旋桨吸附技术

螺旋桨吸附又名旋翼吸附、推力吸附、正压吸附，靠合理布置螺旋桨的角度，利用螺旋桨旋转产生的推力将机器人贴附在壁面上，这种虽然方式结构比较简单，但效率低下，工作噪音大，比较容易受到外界的影响的缺点。

三、磁吸附技术

磁吸附式爬壁机器人被广泛应用于各行各业，以在人工不易到达的地方进行勘测、清扫等工作，磁吸附技术的应用较晚于负压吸附技术，但其在兼具船舶壁面吸附能力的同时，具备较强的负载能力，相较于负压吸附技术，磁吸附技术对船舶壁面的光洁度要求不高，不会因为壁面不平而泄压现象，因此如果壁面是导磁材料便优先考虑磁吸附方式。目前采用磁吸附技术的爬壁机器人主要可以分为履带式磁吸附爬壁机器人、轮式磁吸附爬壁机器人两大类。

1、履带式爬壁机器人
 
主要有履带和磁块、履带和磁体两种形式，其区别在于一种是磁块安装于机身底部用于吸附，履带用于行走；另一种磁体等间距安装于履带之上，伴随履带同速转动，履带与磁体合为一体，兼具行走和吸附功能。履带式磁吸附爬壁机器人能充分与壁面接触，可以提供足够大的吸附力，壁面适应性较强，缺点是不灵活，不易转弯，且需要比较大的驱动力，存在吸附机构与移动机构强耦合、吸附力难以调节等问题。

2、轮式磁吸附爬壁机器人
 
车轮和磁块组合、磁轮两种形式，车轮和磁块组合个体较大的磁块安装于机身底部用于吸附，车轮用于行走和转向；磁轮的方式是车轮本身由磁铁制作而具有吸附力，但磁轮与壁面的接触面小，吸附力不足，往往在机身底部配有磁块。轮式磁吸附爬壁机器人具有速度快，运动灵活，工作方式简单，实用化程度高等优点，在船舶表面除锈清洗中得到越来越广泛的运用。由于轮式磁吸附爬壁机器人主要工作环境大多处于危险壁面，提高其稳定性是重中之重。

针对轮式磁吸附爬壁机器人，国内德高洁自主研发并投入使用了一款轮式磁吸附爬壁机器人，机器人附壁行走能力强，牢牢吸附在船体表面进行作业，并具备一定的曲面越障能力；采用四驱越野底盘轮式驱动，保障机器人运行的稳定性；可承受200kg负载，能够在280MPa的水压冲击力下进行除锈作业；搭配超高压水除锈机构，能够高效率高质量的完成作业，除漆效率可达到70m²/h，除锈清洁度恢复Sa2.5，可在极端天气下对船舶外壁进行清洁工作，适用于大型船舶维护工作。

不仅如此，德高洁船舶爬壁机器人作业过程中，真空系统吸附排渣，将除锈过程中的漆渣锈渣、废水进行分别回收到地面进行处理，整个工作工程中几乎看不见水，能够很好的解决传统高压水爬壁机器人作业时的返锈现象，机器人自动控制、操作简单，工作时仅需一台气动控制器即可轻松操作机器人在船体外立面上X、Y方向任意行走作业。
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德高洁作为一家专业清洁环保设备供应商，在环保除尘、高压水射流清技术、净化成套装备、工业设备清洁领域已积累了近三十年的业内宝贵经验，自2015年便聚焦智能化、数控化、机器人化工业清洗技术的研究，其中德高洁爬壁机器人设备采用负压原理，吸附可靠；爬高能力强，移动速度快，反应灵活；遥控操作，简单方便。除此之外，德高洁爬壁机器人采用多元化搭载模式，可同时搭载清洗、除漆除锈、喷涂机构，满足船体除漆除锈、海生物附着物进行清理、船体自动喷涂作业，有效提高船舶修造行业的经济效益，为船舶修造行业发展助力。