薛清斌 傘繼偉 劉萌

摘 ? 要：為了減少工地施工人員傷亡，設(shè)計(jì)將無人機(jī)技術(shù)初步應(yīng)用到工地外墻粉刷上，該裝置由無人機(jī)、膠皮管、可旋轉(zhuǎn)式噴頭、觸碰感應(yīng)系統(tǒng)、高清攝像頭、基站等部件構(gòu)成，將無人機(jī)與便攜式噴涂器結(jié)合，形成外墻噴涂無人機(jī)，改良已有的噴涂機(jī)，將噴頭變?yōu)榭烧{(diào)控制噴頭，通過遙控器的控制，讓噴頭在上下60°之間來回轉(zhuǎn)動，讓其能夠噴涂更靈活，適應(yīng)各種復(fù)雜墻面墻角，不用二次施工，噴涂無高度限制，任意樓層噴涂，降低工地施工傷亡系數(shù)，同時(shí)提高工作效率和工作質(zhì)量，用以解決生產(chǎn)廠家加工過程中的技術(shù)難題，減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);觸碰感應(yīng)系統(tǒng);高清攝像頭

人們的物質(zhì)生活水平逐漸提高，高層住宅也成為生活所需。建筑物外墻面噴涂涂料多采用人工作業(yè)，勞動強(qiáng)度大，風(fēng)險(xiǎn)高，效率低。涂料霧滴對噴涂工人身體有害，長期從事外墻噴涂作業(yè)可能會產(chǎn)生呼吸系統(tǒng)職業(yè)疾病。雖有半機(jī)械化輔助牽引和運(yùn)載設(shè)備，但離不開人工噴涂作業(yè)。市場上流行的無人機(jī)噴涂只應(yīng)用于3～4層高的樓房，針對當(dāng)前無人機(jī)的缺點(diǎn)，經(jīng)過改進(jìn)其設(shè)計(jì)原理和方法，創(chuàng)造了能在高層建筑上噴涂的新型外墻噴涂無人機(jī)。

1 ? ?設(shè)計(jì)理念概述

新型外墻噴涂無人機(jī)以國外無人機(jī)噴墻技術(shù)為參考設(shè)計(jì)方案，選擇無人機(jī)結(jié)構(gòu)，擬定四軸電機(jī)型號和螺旋槳型號，將涂料和供電基站變?yōu)榭烧{(diào)式，將涂料基站設(shè)置為可調(diào)密閉壓縮式，使涂料能源源不斷流入無人機(jī)儲料罐中，將噴漿噴射管用軟膠皮管和涂料罐相連，將噴射管左右以桿件固定于無人機(jī)前端，通過桿件轉(zhuǎn)動噴槍來實(shí)現(xiàn)可調(diào)性，通過遙控器的控制，讓噴頭在上下60°之間來回轉(zhuǎn)動，讓其能夠更靈活噴涂，適應(yīng)各種復(fù)雜墻面墻角。在無人機(jī)噴頭上方安裝攝像頭，這樣通過攝像頭即可觀測無人機(jī)工作情況。

2 ? ?系統(tǒng)組成及工作流程設(shè)計(jì)

新型外墻噴涂無人機(jī)將基站置于樓頂，操作人員在一固定地點(diǎn)操作無人機(jī)上下呈豎排工作，通過四軸螺旋槳操作系統(tǒng)控制無人機(jī)，通過攝像頭觀察工作情況，調(diào)節(jié)噴頭角度，噴涂窗戶框、墻角等復(fù)雜范圍，自動調(diào)焦報(bào)警裝置起到保護(hù)警示作用（見圖1），將無人機(jī)的工作區(qū)間模塊化，噴涂完一個(gè)區(qū)間，放長供電供料管，讓無人機(jī)在下一個(gè)區(qū)間自由移動的情況下承受最少的負(fù)載。無人機(jī)操作完一豎排單元之后需左或者右移動，樓頂工作人員移動基站。當(dāng)無人機(jī)內(nèi)涂料不充足時(shí)，基站旁工作人員施加壓力將涂料打入無人機(jī)儲罐中，使得無人機(jī)能連續(xù)地工作。當(dāng)工作結(jié)束后，將供料管從基站上拆下，加壓將涂料壓入一容器中，清洗管路即可（見圖2）。這種無人機(jī)噴涂噴涂效率高、勞動強(qiáng)度低且能降低工人粉刷的危險(xiǎn)性。

1.新型外墻噴涂無人機(jī);2.供電供料基站;3.大樓;4.供電供料管

1.自動調(diào)焦報(bào)警裝置;2.輸料供料管;3.可調(diào)噴頭;4.高清攝像頭;5.旋翼保護(hù)套;6.無人機(jī);7.螺旋槳

3 ? ?設(shè)計(jì)創(chuàng)新分析

針對現(xiàn)如今外墻粉刷的弊端，經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計(jì)原理和方法，創(chuàng)造了半智能型人工噴涂技術(shù)，運(yùn)用無人機(jī)噴涂高層外墻對現(xiàn)代化工業(yè)有著很大的促進(jìn)和發(fā)展。

3.1 ?解決上料供電等問題

將涂料和供電基站變?yōu)榭烧{(diào)式，將涂料基站設(shè)置為可調(diào)密閉壓縮式，使涂料能源源不斷流入無人機(jī)儲料罐中[1]。

3.2 ?解決無人機(jī)噴槍的靈活性

將噴槍噴射管用軟膠皮管和涂料罐相連，將噴射管左右以桿件固定于無人機(jī)前端，通過桿件轉(zhuǎn)動噴槍來實(shí)現(xiàn)可調(diào)性。

3.3 ?解決高空肉眼無法觀察的問題

在無人機(jī)噴頭上方安裝攝像頭，這樣通過攝像頭即可觀測無人機(jī)工作情況?？紤]無人機(jī)安全問題，在螺旋槳保護(hù)套兩側(cè)安裝自動調(diào)焦報(bào)警裝置，讓無人機(jī)可在觸碰墻壁前報(bào)警[2]。

3.4 ?解決供電等問題

將供電基站變?yōu)榭烧{(diào)式，將涂料基站設(shè)置為可調(diào)密閉壓縮式，使涂料能源源不斷流入無人機(jī)儲料罐中。

4 ? ?結(jié)語

新型外墻噴涂無人機(jī)通過無人機(jī)高空作業(yè)能力來進(jìn)行高空的外墻粉刷噴涂作業(yè)，操作者可以輕而易舉地完成高層外墻噴涂作業(yè)，大大地提高了外墻粉刷效率。

新型外墻噴涂無人機(jī)改變了人們對傳統(tǒng)外墻粉刷模式定向思維的認(rèn)識，顛覆傳統(tǒng)外墻粉刷模式的設(shè)計(jì)方式。本設(shè)計(jì)以高清攝像頭裝置識別，徹底解決傳統(tǒng)粉刷模式給粉刷者帶來的種種困擾并進(jìn)一步完善問題。

任何設(shè)計(jì)都應(yīng)該服務(wù)大眾，更人性化的設(shè)計(jì)才能獲得人們的支持。新型外墻噴涂無人機(jī)能夠提高工人粉刷的效率、降低勞動力和粉刷的成本，降低工人粉刷時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)，改變?nèi)藗儗鹘y(tǒng)粉刷的觀念。

通過設(shè)計(jì)無人機(jī)噴涂外墻解決了傳統(tǒng)外墻粉刷存在的不足，為人們開發(fā)、設(shè)計(jì)新型外墻噴涂機(jī)提供新的設(shè)計(jì)思路和方向，具有一定借鑒意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1]杜永興，孔震震，李寶山，等.油動四旋翼無人機(jī)的姿態(tài)控制研究[EB/OL].（2018-12-28）[2019-10-10].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/41/1227.TN.20181218.1728.021.html.

[2]張 ? 威，納森孟賀.一種具有近電預(yù)警功能的新型無人機(jī)的研制[J].機(jī)電信息，2018（3）：118-119.