近日，浙江大學朱世強教授團隊研制的除銹爬壁機器人，成功在浙江省舟山市的金海船務公司交付使用，用于清除遠洋船舶表面的鐵銹、廢舊油漆、附著海生物等。
據(jù)介紹，這臺除銹爬壁機器人的自重72kg、掛載能力超過100kg，利用超過200兆帕斯卡的超高壓水射流除銹（油漆），并利用真空負壓同步將廢水從船板表面抽到收集設備，從而避免含有鐵銹和舊油漆的廢水直接流到大海中而造成污染。
團隊技術骨干、浙江大學海洋學院教師宋偉介紹，在滿足SA2.5除銹等級的要求下，這臺機器人的最大作業(yè)效率81平方/小時、平均作業(yè)效率40平方/小時。
這臺除銹爬壁機器人是朱世強團隊基于10多年的特種機器人和流體動力技術的研究積累，在長達兩年、4代機型的測試和實船試驗完成了相關研制與實際應用工作。該團隊先后突破了單面強吸附永磁組件設計、大負載爬壁機器人輕量化設計、超高壓水射流噴嘴空間分布優(yōu)化、曲面自適應真空廢水回收等關鍵技術。
宋偉介紹，這臺機器人首先要解決的是質(zhì)量與磁性的矛盾，設計一款質(zhì)量輕、吸附力大的磁鐵。“我們通過磁回路和磁鐵組件尺寸的優(yōu)化設計，解決了磁鐵的問題。”宋偉說，“還通過機械結構的設計，促進整體機器人輕量化，便于人工搬運。”
爬壁機器人在船表面的吸附原理比較簡單，但實際應用卻要面臨十分復雜的情況。
不同的船型、焊接與涂裝工藝，以及海水對油漆的沖刷程度，都會影響爬壁機器人的工作性能。朱世強團隊遇到過一條越南散貨船，焊縫做得很高，一不小心就會卡住。“這些凸起和曲面會影響真空密封效果，從而削弱真空回收的能力。因此，需要在真空回收區(qū)域設計密封裝置，該密封裝置同時要能適應凸起和曲面，從而保證真空回收效果。”宋偉說。
浙江舟山是我國重要的船舶修造基地和石化儲運基地。除了船舶，該款機器人還可以用于石化儲罐的壁面維護。目前，舟山擁有石化儲罐近3000萬立方，當相關原油儲備基地建成后，儲罐容量將達上億立方。這對于浙江大學的這款除銹爬壁機器人來說，大有用武之地，可以很好地支撐舟山當?shù)禺a(chǎn)業(yè)，也將在實際應用中積累更多經(jīng)驗，得到快速地升級成長。
宋偉介紹，更大負載能力、更高作業(yè)效率的機型已在樣機裝配階段，水陸兩棲機型將在今年底完成樣機研制。
依托浙江大學多學科優(yōu)勢，未來除銹爬壁機器人還將加入更多人工智能技術，通過基于多傳感器信息融合，能夠檢測清洗的效果，進而規(guī)劃自己的路徑、優(yōu)化系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)，實現(xiàn)作業(yè)效率最優(yōu)化。“爬壁機器人作業(yè)過程就像刷油漆一樣，相鄰兩道清洗痕跡重疊得越少，作業(yè)效率越高。同時，不同的油漆牌號和涂裝工藝，又需要爬行速度、水壓、噴嘴轉速等系統(tǒng)參數(shù)能夠根據(jù)實際清洗效果來自動調(diào)整與優(yōu)化，這樣對作業(yè)效率的提高也是很有必要的。我們希望通過人工智能技術的應用，充分發(fā)揮機器人的潛能，把平均效率做進一步的提升。”宋偉說。
目前，該團隊已申請相關專利近20項，獲得了地方政府、投資機構的資金支持，即將開展知識成果轉化和產(chǎn)業(yè)化。
