ROBOT INDUSTRY

航運(yùn)為國(guó)際貿(mào)易發(fā)展提供了重要支撐，船舶在其中扮演了關(guān)鍵角色。隨著全球船舶數(shù)量的增加，修船業(yè)面臨綠色化、智能化轉(zhuǎn)型需求。機(jī)器人在船舶除銹等場(chǎng)景的落地應(yīng)用，降低了船舶養(yǎng)護(hù)成本，提供了綠色智能新樣例。

在船舶全生命周期的維護(hù)中，船舶除銹，特別是對(duì)大面積、復(fù)雜曲面的船體外板進(jìn)行高效、徹底、安全的除銹作業(yè)，是保障船體結(jié)構(gòu)完整性、維持最佳航行性能、確保防腐涂層長(zhǎng)效附著并最終控制全生命周期成本的關(guān)鍵前置工序，其技術(shù)難度與實(shí)施挑戰(zhàn)長(zhǎng)期困擾著修造船業(yè)。

成立于2017年的深圳市行知行機(jī)器人技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱：行知行機(jī)器人）專注于基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)領(lǐng)域爬壁機(jī)器人的研發(fā)。市場(chǎng)總監(jiān)李軍介紹，“團(tuán)隊(duì)在一次船廠調(diào)研活動(dòng)中，看見(jiàn)工人對(duì)船體進(jìn)行噴砂除銹作業(yè)，船塢內(nèi)粉塵彌漫，對(duì)周圍環(huán)境造成污染。工人身處噪音和塵煙，自身健康堪憂。由此，行知行機(jī)器人走上了特種機(jī)器人的研發(fā)之路�！�

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機(jī)器人是船舶除銹的必然選擇

圖1 行知行機(jī)器人參與廣州國(guó)際海事展

銹蝕絕非僅僅是外觀問(wèn)題，它直接侵蝕鋼材本體，削弱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，危及航行安全。不徹底的除銹作業(yè)會(huì)直接影響新涂層的附著力與使用壽命，成為涂層提前失效、船體過(guò)早腐蝕的根源，迫使船舶頻繁進(jìn)塢維修，帶來(lái)巨大的停航經(jīng)濟(jì)損失。

以船舶外板除銹為例，主流的除銹方法主要分為電動(dòng)工具除銹和噴射除銹兩類。而對(duì)于大面積的船舶外板，電動(dòng)工具除銹的效率和效果往往不能滿足需求。目前，適用于大面積船舶外板的噴射除銹方式，主要分為人工和爬壁機(jī)器人技術(shù)兩種。

爬壁機(jī)器人作為特種作業(yè)載體，其核心價(jià)值在于精準(zhǔn)抵達(dá)指定作業(yè)面。在應(yīng)用超高壓水除銹時(shí)，人工操作存在顯著安全瓶頸，當(dāng)水壓達(dá)到2500公斤時(shí)，操作人員不僅無(wú)法穩(wěn)定持握設(shè)備，更面臨高壓水射流擊穿肢體的致命風(fēng)險(xiǎn)。相較之下，爬壁機(jī)器人可穩(wěn)定承載超高壓水系統(tǒng)，大幅提升清洗效率，有效避免人身傷害。

行知行機(jī)器人自主研發(fā)的壁龍W系列輪式爬壁機(jī)器人主要用于船舶外板除銹作業(yè)。其中，W-02適用于船舶側(cè)部弧面、豎直大平面、船底平面、甲板及內(nèi)艙的除銹除漆作業(yè)。

圖2 壁龍W-02Pro輪式爬壁機(jī)器人

為拓展爬壁機(jī)器人的除銹作業(yè)區(qū)域，行知行機(jī)器人還研發(fā)了專用于船底塢墩、舭龍骨等區(qū)域除銹的W-03款，有效減少了塢墩作業(yè)盲區(qū)。已獲CE認(rèn)證的壁龍W-06是全球首創(chuàng)智能的全曲面自適應(yīng)船舶除銹機(jī)器人，可適應(yīng)超過(guò)98%的船舶外板曲面，最小適應(yīng)曲率半徑達(dá)0.5米，能跨越25毫米的焊縫、凹坑等障礙物；同時(shí)，新增多組磁吸附單元模塊，增強(qiáng)了負(fù)載能力，保障高壓水除銹作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性。

李軍介紹，在爬壁機(jī)器人的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，行知行機(jī)器人采用環(huán)形Halbach磁路陣列對(duì)磁吸附結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)大部分部件采用航空級(jí)鋁材料，進(jìn)行了全身輕量化設(shè)計(jì)，不僅保證了爬壁機(jī)器人的越障能力和移動(dòng)靈活性，還有效增加了機(jī)器人的負(fù)載能力。

圖3 船舶外板除銹機(jī)器人進(jìn)行舭龍骨彎位作業(yè)

在爬壁機(jī)器人的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，行知行機(jī)器人對(duì)磁吸附結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)機(jī)身大部分部件采用航空級(jí)鋁材料，進(jìn)行了全身輕量化設(shè)計(jì)，不僅保證了爬壁機(jī)器人的越障能力和移動(dòng)靈活性，還有效增加了機(jī)器人的負(fù)載能力。

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立足鋼鐵立面拓展更多應(yīng)用場(chǎng)景

圖4 壁龍爬壁機(jī)器人進(jìn)行風(fēng)電塔筒作業(yè)

李軍表示，油氣儲(chǔ)罐內(nèi)壁、風(fēng)電塔筒外立面等工作環(huán)境對(duì)人體健康或安全作業(yè)形成威脅的都是特種機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景。

從結(jié)構(gòu)形態(tài)來(lái)看，風(fēng)電塔筒與石化儲(chǔ)罐都屬于大型鋼制立面構(gòu)筑物，其基礎(chǔ)構(gòu)造原理與船舶殼體具有同源性。相較于船體復(fù)雜的曲面異形結(jié)構(gòu)及多向連接構(gòu)件，塔筒與儲(chǔ)罐的幾何形態(tài)更為規(guī)整。他指出，掌握船舶表面處理核心技術(shù)后，就具備向儲(chǔ)罐工程領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)遷移的可行性。

行知行機(jī)器人基于多年船舶養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域業(yè)爬壁機(jī)器人的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合風(fēng)電行業(yè)高空作業(yè)的風(fēng)載防護(hù)需求，石油化工儲(chǔ)罐的防爆防腐特性，研發(fā)特種行業(yè)應(yīng)用爬壁機(jī)器人。

用于風(fēng)電領(lǐng)域的WP系列爬壁機(jī)器人，包括進(jìn)行風(fēng)電葉片除冰的WP-01、風(fēng)電塔筒外壁小面積的除銹、噴涂作業(yè)的WP-02，以及用于干油污洗的WP-03和用于風(fēng)電塔筒外壁面油污清洗的WP-05，用于石油化工儲(chǔ)罐的內(nèi)外壁除銹、除漆、清洗等防腐作業(yè)的PR-01等爬壁機(jī)器人產(chǎn)品。

圖5 壁龍WP-02風(fēng)電打磨噴涂機(jī)器人

特種機(jī)器人行業(yè)尚處于早期發(fā)展階段，技術(shù)發(fā)展尚未規(guī)范。為此，行知行機(jī)器人積極參與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)制定工作，承擔(dān)國(guó)家工業(yè)清洗行業(yè)“十四五”規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目特種爬壁機(jī)器人，參與國(guó)標(biāo)《超高壓水射流船舶除銹成套裝備》標(biāo)準(zhǔn)制定，負(fù)責(zé)機(jī)器人章節(jié)的主要起草工作。

從船舶除銹、清潔到風(fēng)電塔筒維護(hù)，再到石化儲(chǔ)罐防腐，行知行機(jī)器人正逐步構(gòu)建起跨領(lǐng)域的爬壁機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用體系，推動(dòng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，助力我國(guó)智能制造邁向新高度。

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