面向大型构件的龙门式喷砂机器人系统

琚凯征，陈再玉，赵连玉*，王巨涛

（1.天津理工大学a.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，b.机电工程国家级实验教学示范中心，天津300384；2.海洋石油工程股份有限公司特种装备公司，天津300461）

喷砂除锈对于目前的机械制造、船舶工程、建筑行业等重大领域有着至关重要的作用，属于污染系数很高的行业。目前，针对这一行业在大型构件的喷砂除锈上来说，国内仍然处于手工状态，智能化程度十分低下，劳动者处于矽肺等职业病常发生的工作环境。基于人工智能技术，研究出能够解决大型构件的喷砂机器人技术，已经成为相关行业迫在眉睫的任务。针对这一情况，采用了移动龙门式结构、天车带动喷砂小车，及下方轨道一并行走等设计，使用高效的喷砂技术，解决大型构件的除锈问题。同时对喷砂小车的主要受力部件车底梁进行了有限元仿真，验证了小车方案满足结构强度要求。

1 喷砂机器人现状及方案设计

1.1 国内外现状

国内对于龙门式喷砂机器人的研究较晚，20世纪初喷砂除锈大部分为手工作业。近十几年来，智能化设备兴起，早期以爬壁机器人[1-2]为主，爬壁机器人[3]主要以吸附工件表面形式来作业，该型机器人对被喷工件表面要求较高，不能满足所有的喷砂工件，尤其对于大型工件如20 m×20 m甲板来说，采用爬壁机器人来完成不太现实。娄伟、张军[4-5]和王希涛[6]做过对大型油罐喷砂机器人规则的零件除锈，并同时对控制系统进行了详细的设计[7]。……