喷砂机器人给钢桥梁的清理带来了彻底的改变

2017-01-09 18:13:07 来源:科技头条 编辑:青草

悉尼科技大学(UTS)自治系统中心(工程与信息技术系)在Dikai Liu教授的指导下,与新南威尔士州道路和海事服务部门展开合作,为维修钢桥梁开发了一款自动喷砂机器人。他们以悉尼港大桥的清理为例,揭示了服务机器人将会如何迅速给钢桥梁的清洁带来一场彻底的变革。

服务机器人的发展周期正在迅速缩短。机器人实际应用的范围不再局限于自动吸尘器和割草机之间。机器人2.0在接管人类劳动强度大和体力消耗强的任务方面展示出了前所未有的潜力。这种潜力正在向非结构化环境(表面材质性能不均,结构及尺寸变化不规律且不稳定,环境信息非固定、不可知、不可描述)方面拓展。SABRE Autonomous Solutions公司生产的、正在服务于悉尼大桥的“Bridge Blasting Robot”就完美的诠释了这一点。

悉尼港大桥跨度为503米,拱冠高度为134米,所用钢材料为52800吨,是世界上最重、最长的钢拱桥之一。维护工作包括给485000平方米的钢体(约合68个足球场)喷砂和喷漆以对抗腐蚀。整个桥梁全部喷涂一遍需要30000公升的油漆。

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清洁悉尼港大桥的两个机器人——Rosie 和 Sandy自信且不知疲倦的清理着钢梁上的泥土、锈和旧油漆。由于身体极度紧张,工人们不得不每隔15-30分钟休息一次,但两个强大的机器人则可以一米又一米不间断的工作,且比以往的人力工作更加持续、快速、准确。机器人清洁一个节段的桥梁需要约50分钟的时间。映射系统使用Kinect传感器和特殊算法来计算喷砂枪的准确路径,操作员在一定的安全范围内监控喷砂工艺的进行。操作系统再简单不过了:轻型臂机器人通过一个铁路系统手动定位。然后自动扫描钢结构,产生三维地图。操作员从远程启动喷砂工艺的程序,机器人便开始工作。

以前,悉尼港大桥的喷砂工作需要许多重要的安全注意事项以及3人一组的工作团队。现在,每位操作员可以控制和监控多达两个机器人。危险的、体力强度大的、甚至有时是有害的那些日常工作几乎完全由机器人执行。机器人完成一个节段的工作时,工人要拿下激光枪、进行更为复杂的细节工作。

经SABRE Autonomous Solutions公司的工程设计经理Greg Peters证实,应用了两个服务机器人之后,喷砂工作的安全性、成本效益和工作质量均有明显提高,他说:“由于喷砂的疲劳,即使是经验丰富的工人也无法达到这样一致的结果”。

两款喷砂机器人的核心是具有很高承载力的LWA 4轻型臂。该轻型臂的设计源自德国雄克公司夹紧技术和夹紧系统方面的专家。在安全防护罩的保护下,LWA 4轻型臂能够避免被锈菌、灰尘、湿气、喷砂过程中的震动应力和位移应力损坏。 要改变位置,机器人可以沿着轨道移动到另一个位置现场,或被拆成紧凑的单位手动搬移。移动性、坚固性、力量性和轻质结构的独特结合使得 LWA轻型臂成为了服务机器人的多功能助手。

与传统的工业机器人不同,它是为了能够在与人类直接接触的环境中自动完成不同的任务而专门设计的。这些任务包括检查、装配以及喷砂应用等等辅助性工作。+/-0.1毫米的连续高重复精度为精确的操作提供了最佳的条件。

其模块化设计为自由度和驱动功率提供了更大的空间,也使得间隔器和关节的类型以及长度在使用上更加自由。由于助推器和驱动控制系统是直接嵌入在轻型臂的,该系统不需要单独的控制柜,整个控制电子元件和电子调节器都集成到了联合驱动器里。位置、速度和转矩可灵活调节。智能集成、通用通信接口、数据传输和电源电缆技术充分保证了轻型臂迅速、简单地整合到了现有的控制概念里。它可以通过嵌入式电脑控制,也可以通过CAN接口控制。CAN接口是所有LWAs轻型臂的标配,且其速度和功率的控制是可选择的。由于其轻量、高刚性的设计,轻型臂是非常高效节能的。

机器人系统的投资回收期约为2年。除了那些应用于桥梁、最大重量65公斤的机器人外,SABRE Autonomous Solutions公司目前正在开发另一款便于运输、可以用于许多其他应用程序的移动喷砂机器人。新款机器人的核心元素还是德国雄克公司生产的LWA轻型臂。

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