船舶爬壁機器人吸附技術及其應用分析

隨著科學技術的發展，爬壁機器人的應用呈現“井噴式增長”形勢，其主要用于代替人工勞動完成危險、繁復、惡劣環境的工作，尤其實在船舶外壁的除銹清洗中優勢更為突出。船用爬壁機器人與陸地機器人的不同之處在于其對吸附能力的需求，這也造就了其是移動機構與吸附機構強耦合的機器體。

由于船舶爬壁機器人，需要搭載清洗、除銹、除漆等裝置在船舶曲面進行作業，所以避免出現脫落狀況，船舶爬壁機器人需要具備較強的吸附能力，目前，船舶領域中，爬壁機器人大多采用負壓吸附技術、螺旋槳吸附、磁吸附技術，這三種吸附技術的吸附能力較大，能夠支撐爬壁機器人完成作業任務，但存在著吸附機構與移動機構強耦合、吸附力難以調節、越障能力弱等問題。
 
一、負壓吸附技術

低真空度負壓吸附采用風機旋轉將負壓腔內的空氣抽出產生負壓來吸附，具有一定的壁面適應能力，但存在噪音大、體積大的缺點，高真空度負壓吸附方式則由真空泵在真空吸盤內產生一定真空度，其具有噪音較小、易于小型化集成的優點，但對壁面的光潔度及透氣性有較高要求，而需要清洗作業的船舶壁面多存在凹凸不平，具有焊縫、舊漆層等工況，所以這種吸附方式受限。

二、螺旋槳吸附技術

螺旋槳吸附又名旋翼吸附、推力吸附、正壓吸附，靠合理布置螺旋槳的角度，利用螺旋槳旋轉產生的推力將機器人貼附在壁面上，這種雖然方式結構比較簡單，但效率低下，工作噪音大，比較容易受到外界的影響的缺點。

三、磁吸附技術

磁吸附式爬壁機器人被廣泛應用于各行各業，以在人工不易到達的地方進行勘測、清掃等工作，磁吸附技術的應用較晚于負壓吸附技術，但其在兼具船舶壁面吸附能力的同時，具備較強的負載能力，相較于負壓吸附技術，磁吸附技術對船舶壁面的光潔度要求不高，不會因為壁面不平而泄壓現象，因此如果壁面是導磁材料便優先考慮磁吸附方式。目前采用磁吸附技術的爬壁機器人主要可以分為履帶式磁吸附爬壁機器人、輪式磁吸附爬壁機器人兩大類。

1、履帶式爬壁機器人
 
主要有履帶和磁塊、履帶和磁體兩種形式，其區別在于一種是磁塊安裝于機身底部用于吸附，履帶用于行走；另一種磁體等間距安裝于履帶之上，伴隨履帶同速轉動，履帶與磁體合為一體，兼具行走和吸附功能。履帶式磁吸附爬壁機器人能充分與壁面接觸，可以提供足夠大的吸附力，壁面適應性較強，缺點是不靈活，不易轉彎，且需要比較大的驅動力，存在吸附機構與移動機構強耦合、吸附力難以調節等問題。

2、輪式磁吸附爬壁機器人
 
車輪和磁塊組合、磁輪兩種形式，車輪和磁塊組合個體較大的磁塊安裝于機身底部用于吸附，車輪用于行走和轉向；磁輪的方式是車輪本身由磁鐵制作而具有吸附力，但磁輪與壁面的接觸面小，吸附力不足，往往在機身底部配有磁塊。輪式磁吸附爬壁機器人具有速度快，運動靈活，工作方式簡單，實用化程度高等優點，在船舶表面除銹清洗中得到越來越廣泛的運用。由于輪式磁吸附爬壁機器人主要工作環境大多處于危險壁面，提高其穩定性是重中之重。

針對輪式磁吸附爬壁機器人，國內德高潔自主研發并投入使用了一款輪式磁吸附爬壁機器人，機器人附壁行走能力強，牢牢吸附在船體表面進行作業，并具備一定的曲面越障能力；采用四驅越野底盤輪式驅動，保障機器人運行的穩定性；可承受200kg負載，能夠在280MPa的水壓沖擊力下進行除銹作業；搭配超高壓水除銹機構，能夠高效率高質量的完成作業，除漆效率可達到70m²/h，除銹清潔度恢復Sa2.5，可在極端天氣下對船舶外壁進行清潔工作，適用于大型船舶維護工作。

不僅如此，德高潔船舶爬壁機器人作業過程中，真空系統吸附排渣，將除銹過程中的漆渣銹渣、廢水進行分別回收到地面進行處理，整個工作工程中幾乎看不見水，能夠很好的解決傳統高壓水爬壁機器人作業時的返銹現象，機器人自動控制、操作簡單，工作時僅需一臺氣動控制器即可輕松操作機器人在船體外立面上X、Y方向任意行走作業。
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德高潔作為一家專業清潔環保設備供應商，在環保除塵、高壓水射流清技術、凈化成套裝備、工業設備清潔領域已積累了近三十年的業內寶貴經驗，自2015年便聚焦智能化、數控化、機器人化工業清洗技術的研究，其中德高潔爬壁機器人設備采用負壓原理，吸附可靠；爬高能力強，移動速度快，反應靈活；遙控操作，簡單方便。除此之外，德高潔爬壁機器人采用多元化搭載模式，可同時搭載清洗、除漆除銹、噴涂機構，滿足船體除漆除銹、海生物附著物進行清理、船體自動噴涂作業，有效提高船舶修造行業的經濟效益，為船舶修造行業發展助力。