针对装修方面的外墙喷涂作业,通过设计改进喷涂机器及喷涂装置,利用无人机携挂OpenMV视觉模块,对墙体表面进行视觉分析,进行规划性的使涂料均匀附着在墙体上,达到大大降低了人工高空作业的危险性,避免涂料气体挥发对工人的影响;达到利用高效的视觉分析规划型喷涂方式,及调整无人机的飞行轨迹,使得喷涂在墙体上的涂料不会出现重复覆盖和磕碰修补,涂料在干燥过程中不会因局部受力导致涂料脱落,增加使用年限,减少“喷涂浪费”;无人机携挂喷涂枪和软管,涂料可以不间断为喷涂枪提供,消除“搬运浪费”。无人机和视觉模块协调调整喷涂轨迹,实现对墙体的定位喷涂,采用小型泵对储物箱内涂料进行抽取,减少了整个环节存在的涂料的不充分利用现象,实现了高质量高效率的墙体喷涂,从而达到节能减排的目的。相比现在装修行业的传统人工作业以及半机械喷涂枪的利用,柔性视觉无人机喷涂系统以其低耗能,低费用,低排量,高质量,高效率的优势将进入喷涂市场。
我们采用STM32F4芯片作为主控系统,用来处理数据并产生相应指令信息控制运动及喷涂系统,STM32F4是由ST(意法半导体)开发的一种高性能微控制器。其采用了90 纳米的NVM 工艺和ART(自适应实时存储加速器,Adaptive Real-Time MemoryAccelerator™)。性能强大。主控芯片接受到数据采集系统回传的数据之后对原始数据进行相关运算和处理之后形成命令信号对运动和喷涂系统发送相应的运动和喷涂指令,同时,图像信息也会实时传输回地面工作人员手中的遥控器显示屏上,操作人员也可采用手动模式进行墙体喷涂。
运动系统是由六个无刷电机及电调组成的六旋翼飞行结构,以保证喷涂过程中无人机的稳定性。喷涂系统由喷头、喷枪、运料管和伺服电机组成,STM32芯片通过控制伺服电机的转速和角度以特定机械结构来实现喷涂过程中对用漆量的精确控制。运料管下方连接放置在地面或者楼层之间的小型泵,为无人机运输涂料。
机械设计通过soildworks软件进行了三维建模;手绘设计图纸;并进行了结构分析,我们的设计以“匠心工业”为主题达到减少涂料资源的浪费,减少刷墙过程中涂料掉落。喷枪的连续喷涂可有效降低有毒涂料气体在空气中的污染,使用雾化型喷枪,可将涂料紧紧的吸附在墙面上;达到减少人力物力财力,可将其用于投身其他环保产业的发展。