FR3160339A1 - Robot for renovation by stripping, painting, inspection of large curved surface walls or high heights; for hulls, ship bottoms, tanks, oil tanks or pipelines. - Google Patents
Robot for renovation by stripping, painting, inspection of large curved surface walls or high heights; for hulls, ship bottoms, tanks, oil tanks or pipelines.Info
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Abstract
Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l’inspection d’au moins une paroi de grande surface incurvée et/ou hauteur élevée, plus particulièrement une structure de section(s) transversale(s) circulaire(s). Application au décapage et à la peinture de coques ou de fonds de navires, de réservoirs, tels que des bacs pétroliers, ou de conduites. La présente invention concerne essentiellement un robot autonome (1) réalisé sur la base d’une nacelle ciseaux (2), qui peut être standard, sur laquelle est mis en place un robot cartésien (3) dont une structure porteuse (30) est coulissante sur la plate-forme de la nacelle et qui supporte un ensemble porte-outil à la fois robuste, précis et fiable. Figure pour l’abrégé : Fig.1 Robot for renovating by stripping and/or repainting, and/or inspecting at least one wall with a large curved surface and/or high height, more particularly a structure with circular cross-section(s). Application to the stripping and painting of ship hulls or bottoms, tanks, such as oil tanks, or pipelines. The present invention essentially relates to an autonomous robot (1) based on a scissor lift (2), which may be standard, on which is installed a Cartesian robot (3) whose supporting structure (30) slides on the platform of the lift and supports a tool-carrying assembly that is robust, precise, and reliable. Figure for abstract: Fig. 1
Description
La présente invention concerne le domaine général d’inspection et/ou de rénovation par traitement de surface et la peinture d’ouvrages/objets de grandes dimensions.The present invention relates to the general field of inspection and/or renovation by surface treatment and painting of large works/objects.
Elle concerne plus particulièrement le domaine de la rénovation par décapage et le cas échéant revêtement de peinture d’une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, plus particulièrement une surface incurvée, notamment d’une structure à une ou plusieurs section(s) transversale(s) circulaire(s). Il peut s’agir en particulier des coques, des fonds de navires, de réservoirs, tels que bacs pétroliers, ou des conduites.It concerns more particularly the field of renovation by stripping and where appropriate coating with paint of a large surface area and/or high wall, more particularly a curved surface, in particular a structure with one or more circular cross-section(s). This may in particular concern hulls, ship bottoms, tanks, such as oil tanks, or pipes.
Par « paroi de grande surface et/ou hauteur élevée », on entend n’importe quel objet dont l’inspection et/ou la rénovation ne peut être effectuée par un individu seul et nécessite usuellement au moins la mise en œuvre d’un échafaudage et/ou tout moyen de manutention pour déplacer un individu.By "large surface area and/or high height wall" we mean any object whose inspection and/or renovation cannot be carried out by an individual alone and usually requires at least the use of scaffolding and/or any handling means to move an individual.
La présente invention vise plus particulièrement à proposer un robot autonome destiné à la rénovation et/ou inspection d’une telle paroi, afin de diminuer les temps d’intervention, les coûts afférents et les risques pour les opérateurs et l’environnement.The present invention aims more particularly to propose an autonomous robot intended for the renovation and/or inspection of such a wall, in order to reduce intervention times, related costs and risks for operators and the environment.
Bien que décrite en référence à une application avantageuse de rénovation d’un réservoir cylindrique, l’invention s’applique à tout robot destiné à tout type d’inspections et/ou de travaux de réparation d’ouvrages de grandes dimensions.Although described with reference to an advantageous application of renovating a cylindrical tank, the invention applies to any robot intended for any type of inspection and/or repair work on large structures.
Il est nécessaire d’entretenir régulièrement les coques de navires doivent subir après une durée de mise en service, généralement une opération de maintenance impliquant pluralité de travaux destinés à leur (re)donner l'aspect esthétique souhaité, tels que la préparation de surfaces tel que le décapage (par eau ou abrasif) et la peinture.It is necessary to regularly maintain the hulls of ships which must undergo after a period of commissioning, generally a maintenance operation involving a plurality of works intended to (re)give them the desired aesthetic appearance, such as surface preparation such as stripping (by water or abrasive) and painting.
Cette opération de maintenance, de par son caractère obligatoire, impose la mise en cale sèche des navires.This maintenance operation, due to its mandatory nature, requires the vessels to be placed in dry dock.
En substance, il s’agit d’éliminer le revêtement extérieur existant ainsi que les éventuelles oxydations et à le remplacer par un nouveau.Essentially, it involves removing the existing exterior coating and any oxidation and replacing it with a new one.
En général, l’entretien ou rénovation consiste à réaliser une préparation de surface en adéquation avec l’application d’un nouveau revêtement de peinture. Cette préparation peut par exemple consister en un décapage avec une projection d’abrasif, aussi généralement appelé grenaillage, ou une projection d’eau sous ultra haute pression (UHP) qui permet de créer ou retrouver une certaine rugosité de surface pour l’accroche et l’application d’un nouveau revêtement de peinture.In general, maintenance or renovation involves carrying out surface preparation in line with the application of a new paint coating. This preparation may, for example, consist of stripping with an abrasive blast, also generally called shot blasting, or ultra-high pressure (UHP) water spraying, which creates or restores a certain surface roughness for the adhesion and application of a new paint coating.
Chaque étape de process d’une rénovation d’un navire donné doit être réalisée alors que ce dernier est avec un soin extrême afin d'éviter la présence de défauts pouvant altérer considérablement la qualité esthétique finale.Each step of the process of renovating a given ship must be carried out with extreme care in order to avoid the presence of defects that could significantly alter the final aesthetic quality.
Bien que nombreux et variés dans leur contraintes et leurs mises en œuvre, tous les chantiers navals exécutant un process de rénovation d’une coque de navire sont confrontées aux mêmes défis : des coûts de réparation élevés, de grandes interruptions de service, l'impact majeur sur le navire, la sécurité du personnel, et l'efficacité de la réparation.Although numerous and varied in their constraints and implementations, all shipyards carrying out a ship hull renovation process face the same challenges: high repair costs, major service interruptions, major impact on the ship, personnel safety, and repair efficiency.
Jusqu'à présent, les différentes étapes de rénovation sont usuellement réalisées à la main par des opérateurs ou à l'aide de plusieurs outils appropriés pour décaper les revêtements et pulvériser la peinture sur la surface des coques souhaitée.Until now, the various stages of renovation have usually been carried out manually by operators or using several appropriate tools to strip the coatings and spray the paint onto the desired surface of the hulls.
Ces étapes manuelles présentent un certain nombre d'inconvénients majeurs.These manual steps have a number of major drawbacks.
Tout d’abord, chacune d’entre elles requiert une durée d'exécution qui est élevée ce qui a un impact sur le coût final du travail. Ainsi, chaque étape doit être relativement précise car les outils utilisés, par exemple pour le décapage les lances à eau sous ultra haute pression (UHP), à environ 3000 bars ou les lances de grenaillage, ont une zone d’action relativement limitée et l’attention de l’opérateur doit être soutenue. Il en résulte que ces opérations peuvent prendre un temps considérable à la fois pour le travail et les vérifications d’autant plus que les surfaces de coques de navire sont très grandes.First of all, each of them requires a long execution time, which has an impact on the final cost of the work. Thus, each step must be relatively precise because the tools used, for example for stripping, ultra-high pressure (UHP) water lances, at around 3000 bars or shot blasting lances, have a relatively limited action zone and the operator's attention must be sustained. As a result, these operations can take a considerable amount of time both for the work and the checks, especially since the surface areas of ship hulls are very large.
Ensuite, l’efficacité des étapes dépend fortement des compétences des opérateurs qui les réalisent.Then, the effectiveness of the steps depends heavily on the skills of the operators who carry them out.
Également, en ce qui concerne l’étape de peinture, celle-ci est mise en œuvre à l'aide d'un outil de pulvérisation de peinture qui génère une atomisation des particules de peinture dont une partie des n'adhère pas à la surface à peindre, se dispersant de fait dans l'environnement. Étant donné que les peintures anti-corrosion utilisées pour ces applications contiennent généralement des substances toxiques ou polluantes, il est facile de comprendre en quoi leur dispersion peut être nocive pour l'environnement et les personnes travaillant à proximité des zones de peinture.Also, regarding the painting stage, this is implemented using a paint spraying tool that generates an atomization of the paint particles, some of which do not adhere to the surface to be painted, thus dispersing into the environment. Given that the anti-corrosion paints used for these applications generally contain toxic or polluting substances, it is easy to understand how their dispersion can be harmful to the environment and people working near the painting areas.
À ce sujet, les normes communautaires récentes prévoient des mesures de plus en plus restrictives en ce qui concerne l’émission de telles substances dans l’environnement.In this regard, recent Community standards provide for increasingly restrictive measures regarding the emission of such substances into the environment.
La demanderesse a donc souhaité automatiser cet entretien ou rénovation de ces coques de navire et mettre en œuvre un robot qui puisse effectuer ces opérations de rénovation.The applicant therefore wished to automate this maintenance or renovation of these ship hulls and implement a robot which could carry out these renovation operations.
Toutefois, le cahier des charges imposé pour un tel robot est strict et conséquent, du fait notamment des contraintes fortes intrinsèques à la mise en cale sèche des navires.However, the specifications imposed for such a robot are strict and substantial, particularly due to the strong constraints intrinsic to the dry docking of ships.
Les inventeurs de la présente invention ont ainsi fait l’inventaire des solutions existantes.The inventors of the present invention have thus taken inventory of existing solutions.
Ils sont tout d’abord parvenus à la conclusion qu’aucun des systèmes robotisés ou mécanisés existant n’était en mesure de satisfaire à toutes les exigences requises pour la rénovation des coques de navires.They first concluded that none of the existing robotic or mechanized systems was able to meet all the requirements for the renovation of ship hulls.
Certains dispositifs pour peindre des coques de navires ou analogues sont connus des documents brevets.Certain devices for painting ship hulls or the like are known from patent documents.
WO01/34309 décrit un dispositif de pulvérisation de peinture sur une coque de navire en cale sèche, comprenant une rangée de buses de pulvérisation logées dans une cloche montée en bout de bras télescopique lui-même monté pivotant sur un châssis qui peut se déplacer en translation sur un rail le long de la coque.WO01/34309 describes a device for spraying paint onto a ship hull in dry dock, comprising a row of spray nozzles housed in a bell mounted at the end of a telescopic arm itself pivotally mounted on a chassis which can move in translation on a rail along the hull.
US5398632 propose un système d’échafaudage posé en fond de cale autour de la coque avec des nacelles qui peuvent de déplacer en altitude et en rapprochement/éloignement de la coque et dans lesquelles des peintres peuvent s’installer.US5398632 proposes a scaffolding system placed in the hold around the hull with cradles which can be moved in height and towards/away from the hull and in which painters can be installed.
US4890567 décrit un système de nettoyage avec une tête de nettoyage qui peut se déplacer et être fixé à la coque de navires par pistes électromagnétiques et qui intègre des moyens de nettoyage par application d’ultrasons.US4890567 describes a cleaning system with a cleaning head that can move and be fixed to the hull of ships by electromagnetic tracks and which integrates cleaning means by applying ultrasound.
EP2090506B1 divulgue une plateforme avec deux trains de roues et double-pont élévateur de type à ciseaux supportant une table allongée munie d’un rail de déplacement sur lequel un robot six-axes portant un pistolet de peinture, peut venir coulisser pour peindre la surface d’une coque de navire.EP2090506B1 discloses a platform with two wheel sets and a double scissor-type lift supporting an elongated table equipped with a travel rail on which a six-axis robot carrying a paint gun can slide to paint the surface of a ship's hull.
CN105643587 divulgue un système de peinture de coques de navire avec un robot six-axes portant l’outil de peinture monté en bout de bras articulé d’une nacelle qui se déplace en fond de cale.CN105643587 discloses a ship hull painting system with a six-axis robot carrying the painting tool mounted at the end of an articulated arm of a nacelle which moves in the hold.
CN2019158233 divulgue un système de robot de peinture de type à déplacement par câbles le long des coques de navires, dans lequel les châssis supportant les moteurs de déplacement et les câbles sont installés in-situ dans et autour de la cale sèche, le déplacement en altitude les buses de pulvérisation de peinture étant assuré par les câbles tandis que celui à l’horizontal est assuré par un bras télescopique supportant lesdites buses.CN2019158233 discloses a cable-driven painting robot system along ship hulls, in which the frames supporting the movement motors and the cables are installed in situ in and around the dry dock, the movement of the paint spray nozzles in altitude being ensured by the cables while the horizontal movement is ensured by a telescopic arm supporting said nozzles.
CN108942897 divulgue un système de peinture de coques de navire comprenant une tête robotisée de peinture à déplacement par câble le long des coques de navires, les câbles étant fixés sur deux bogies, l’un se déplaçant au sol l’autre sur le dessus du navire.CN108942897 discloses a ship hull painting system comprising a robotic painting head moving by cable along the hulls of ships, the cables being fixed on two bogies, one moving on the ground the other on top of the ship.
CN108313237 divulgue un système de grenaillage de coques de navire comprenant un robot qui se déplace par un treuil embarqué sur le navire et qui se fixe à la surface de la coque par aspiration avec ventouses.CN108313237 discloses a ship hull blasting system comprising a robot that moves by a winch on board the ship and attaches to the hull surface by suction with suction cups.
CN107253147 et CN107081771 décrivent chacun un système de décapage par sablage comprenant un robot de sablage qui se déplace en roulant sur la coque du navire et est maintenu par aimants permanents, avec un point d’ancrage sur la coque et un treuil par câble pour le déplacement.CN107253147 and CN107081771 each describe a sandblasting system comprising a sandblasting robot which moves by rolling on the hull of the vessel and is held by permanent magnets, with an anchor point on the hull and a cable winch for movement.
KR101444392B1 concerne un système d’application de peinture avec un robot 6 axes montée en bout de bras de grue.KR101444392B1 concerns a paint application system with a 6-axis robot mounted at the end of a crane arm.
WO2012/080448 divulgue un système complet de maintenance (nettoyage UHP, peinture) avec une tour d’échafaudage à proximité de la coque sur lequel peut se déplacer à la verticale un système de bras télescopique qui supporte les outils de travail.WO2012/080448 discloses a complete maintenance system (UHP cleaning, painting) with a scaffolding tower near the hull on which a telescopic arm system can move vertically to support the work tools.
WO2010/057942 au divulgue un système analogue à WO2012/080448, aux différences essentielles que la tour d’échafaudage porte plusieurs cabines de travail dont une pilotée directement par un individu à l’intérieur et qui porte un bras articulé supportant les outils de travail.WO2010/057942 discloses a system similar to WO2012/080448, with the essential differences that the scaffolding tower carries several work cabins, one of which is directly controlled by an individual inside and which carries an articulated arm supporting the work tools.
WO2018/209367 décrit un système de rails assemblés les uns aux autres pour déplacer le long d’une coque de navire des ensembles de maintenance (nettoyage, peinture) de la coque.WO2018/209367 describes a system of rails assembled together to move maintenance assemblies (cleaning, painting) of the hull along a ship's hull.
EP2618942B1 divulgue la mise en œuvre d’un robot 6 axes qui porte un pistolet de peinture et qui est supporté par la nacelle d’une plate-forme élévatrice à des fins de peinture de coques de navire en cale sèche. La nacelle est équipée de capteurs de distance pour mesurer la distance de cette dernière par rapport à la surface de coque à peindre, le fonctionnement des capteurs étant asservi à l’unité de commande et de contrôle de déplacement de la plate-forme. En outre, le système proposé comprend nécessairement une aspiration d’air le long de la surface à peindre et le contrôle-commande défini permet d’ajuster la distance entre nacelle et surface à peindre afin d’optimiser le débit d’air aspiré.EP2618942B1 discloses the implementation of a 6-axis robot that carries a paint gun and is supported by the nacelle of a lifting platform for the purpose of painting ship hulls in dry dock. The nacelle is equipped with distance sensors to measure the distance of the latter from the hull surface to be painted, the operation of the sensors being controlled by the platform movement control and command unit. In addition, the proposed system necessarily includes air suction along the surface to be painted and the defined control-command makes it possible to adjust the distance between the nacelle and the surface to be painted in order to optimize the flow of sucked air.
Toutes les solutions proposées ne peuvent pas être à la fois rapides, peu chères et efficaces pour éliminer les défauts tenaces à la surface des coques, plus particulièrement ceux issus de leur corrosion ni pour l’application d’un revêtement homogène sur toute la même surface d’une coque de navire et ce quelle que soit son profil (plan, concave, convexe).Not all proposed solutions can be fast, inexpensive and effective in eliminating stubborn defects on the surface of hulls, particularly those resulting from their corrosion, nor in applying a homogeneous coating over the entire surface of a ship's hull, whatever its profile (flat, concave, convex).
En outre, les solutions proposées ne permettent pas une localisation dans l’espace suffisamment précise pour garantir un traitement de rénovation homogène sur toute la surface d’une coque de navire à rénover.Furthermore, the proposed solutions do not allow for sufficiently precise spatial location to guarantee uniform renovation treatment across the entire surface of a ship's hull to be renovated.
Enfin, il est loin d’être certain que parmi toutes les solutions proposées, au moins une puisse être mise en œuvre de manière complètement autonome sur toute la surface d’une coque de navire, c’est-à-dire sans aucune intervention humaine.Finally, it is far from certain that among all the proposed solutions, at least one can be implemented completely autonomously over the entire surface of a ship's hull, that is to say without any human intervention.
Pour pallier ces inconvénients, notamment afin de réduire considérablement les durées d’intervention et les coûts afférents, diminuer la pénibilité des travaux, et d’augmenter l’efficacité et l’homogénéité des traitements de surface sur toute la surface des parois à rénover, les inventeurs de la présente invention ont proposé un robot selon la demande de brevet WO2021/074327. Ce robot réalisé sur la base d’une nacelle élévatrice, qui peut être standard, instrumentée par une pluralité de capteurs qui viennent compenser de façon précise l’absence d’instrumentation par les constructeurs de nacelles, afin de pouvoir fournir à l’unité de contrôle-commande les informations utiles à la détermination de la localisation très précise dans l’espace, en temps réel, de la plate-forme de la nacelle et donc du porte-outil monté sur la plate-forme.To overcome these drawbacks, in particular in order to considerably reduce intervention times and related costs, reduce the arduousness of the work, and increase the efficiency and homogeneity of surface treatments over the entire surface of the walls to be renovated, the inventors of the present invention have proposed a robot according to patent application WO2021/074327. This robot is made on the basis of a lifting platform, which may be standard, instrumented by a plurality of sensors which precisely compensate for the lack of instrumentation by the platform manufacturers, in order to be able to provide the control-command unit with the information useful for determining the very precise location in space, in real time, of the platform of the platform and therefore of the tool holder mounted on the platform.
Si ce robot donne entière satisfaction dans la plupart des configurations de surfaces à rénover, les inventeurs ont pu constater que certaines autres configurations de surface ne pouvaient être traitées, du moins avec un temps d’intervention convenable, du fait de l’impossibilité physique d’accès par le robot et/ou d’une surface complexe notamment avec une courbure importante et/ou avec un dévers à atteindre. Une telle configuration spécifique se rencontre par exemple pour les coques ou les fonds de navire.While this robot is entirely satisfactory in most surface configurations to be renovated, the inventors have been able to observe that certain other surface configurations could not be treated, at least with a suitable intervention time, due to the physical impossibility of access by the robot and/or a complex surface, in particular with a significant curvature and/or with a slope to be reached. Such a specific configuration is encountered, for example, for hulls or ship bottoms.
Il existe donc un besoin d’améliorer les robots destinés à la rénovation par décapage et/ou par revêtement de peinture de parois de grande surface et/ou de hauteur élevée, plus particulièrement les parois de surface complexe, telles que les coques ou fonds de navires mis en cale sèche ou les assemblages mécaniques à dévers à atteindre.There is therefore a need to improve robots intended for the renovation by stripping and/or painting of large and/or high walls, more particularly walls with complex surfaces, such as hulls or bottoms of ships in dry dock or mechanical assemblies with slopes to be reached.
Le but de l’invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.The aim of the invention is to meet at least part of this need.
Pour ce faire, l’invention concerne, sous l’un de ses aspects, un robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l’inspection d’au moins une paroi de structure à surface incurvée, notamment d’une structure de section(s) transversale(s) circulaire(s), comprenant :To this end, the invention relates, in one of its aspects, to a robot for renovation by stripping and/or coating with paint, and/or inspection of at least one wall of a structure with a curved surface, in particular of a structure with circular cross-section(s), comprising:
- une nacelle à ciseaux comprenant comme composants :- a scissor lift comprising as components:
• une base mobile comprenant au moins un essieu directeur définissant un premier axe (Axe 1) et un moteur de déplacement en translation définissant un deuxième axe (Axe 2),• a mobile base comprising at least one steering axle defining a first axis (Axis 1) and a translational movement motor defining a second axis (Axis 2),
• une plate-forme montée en translation verticale sur la base mobile selon un troisième axe (Axe 3),• a platform mounted in vertical translation on the mobile base along a third axis (Axis 3),
- un robot cartésien comprenant :- a Cartesian robot comprising:
• une structure porteuse montée en translation horizontale sur la plate-forme selon un quatrième axe (Axe 4),• a supporting structure mounted in horizontal translation on the platform along a fourth axis (Axis 4),
• un ensemble porte-outil, adapté pour porter un outil de rénovation et/ou d’inspection, l’ensemble porte-outil étant monté en rotation sur la structure porteuse autour d’un cinquième axe (Axe 5) orthogonal au quatrième axe (Axe 4), en translation horizontale sur la structure porteuse selon un sixième axe (Axe 6) orthogonal au cinquième axe (Axe 5), en rotation sur la structure porteuse autour d’un septième axe (Axe 7) parallèle au sixième axe (Axe 6) et en translation sur la structure porteuse selon un huitième axe (Axe 8) orthogonal au septième axe (Axe 7) ;• a tool holder assembly, suitable for carrying a renovation and/or inspection tool, the tool holder assembly being mounted in rotation on the supporting structure around a fifth axis (Axis 5) orthogonal to the fourth axis (Axis 4), in horizontal translation on the supporting structure along a sixth axis (Axis 6) orthogonal to the fifth axis (Axis 5), in rotation on the supporting structure around a seventh axis (Axis 7) parallel to the sixth axis (Axis 6) and in translation on the supporting structure along an eighth axis (Axis 8) orthogonal to the seventh axis (Axis 7);
- une pluralité de capteurs comprenant :- a plurality of sensors comprising:
• au moins un capteur de déplacement linéaire, adapté pour mesurer le déploiement vertical de la plate-forme par rapport à la base mobile selon le troisième axe (Axe 3),• at least one linear displacement sensor, suitable for measuring the vertical deployment of the platform relative to the mobile base along the third axis (Axis 3),
• au moins un capteur de mesure angulaire, adapté pour mesurer la position angulaire de l’ensemble porte-outil par rapport à la structure porteuse autour du cinquième axe (Axe 5),• at least one angular measuring sensor, suitable for measuring the angular position of the tool holder assembly relative to the supporting structure around the fifth axis (Axis 5),
• au moins deux capteurs de mesure de distance adaptés pour mesurer chacun une distance d’un point de l’ensemble porte-outil par rapport à la paroi à rénover et/ou à inspecter ;
- au moins deux capteurs de mesure de distance adaptés pour mesurer une inclinaison de l’ensemble porte-outil par rapport à la paroi à rénover et/ou à inspecter ;
- at least two distance measuring sensors adapted to measure an inclination of the tool holder assembly relative to the wall to be renovated and/or inspected;
- une unité de contrôle-commande reliée à la pluralité de capteurs et aux moyens de déplacement des composants de la nacelle et du robot cartésien selon les premiers à huitième axe, l’unité de contrôle-commande étant adaptée pour déplacer automatiquement les composants de la nacelle et du robot cartésien selon l’un et/ou l’autre des premier à huitième axes, en fonction des informations délivrées par la pluralité de capteurs et selon une séquence prédéfinie de rénovation et/ou d’inspection de zones de la paroi sans que la base mobile de la nacelle n’ait à être déplacée.- a control-command unit connected to the plurality of sensors and to the means for moving the components of the nacelle and the Cartesian robot along the first to eighth axes, the control-command unit being adapted to automatically move the components of the nacelle and the Cartesian robot along one and/or the other of the first to eighth axes, depending on the information delivered by the plurality of sensors and according to a predefined sequence of renovation and/or inspection of areas of the wall without the mobile base of the nacelle having to be moved.
Selon un mode de réalisation avantageux, l’ensemble porte-outils comprend :According to an advantageous embodiment, the tool holder assembly comprises:
- un premier support monté en rotation sur la structure porteuse autour du cinquième axe (Axe 5),- a first support mounted in rotation on the supporting structure around the fifth axis (Axis 5),
- un deuxième support monté en translation sur le premier support selon le sixième axe (Axe 6),- a second support mounted in translation on the first support along the sixth axis (Axis 6),
- un troisième support monté en rotation sur le deuxième support autour du septième axe (Axe 7),- a third support mounted in rotation on the second support around the seventh axis (Axis 7),
- un quatrième support monté en translation sur le troisième support selon le huitième axe (Axe 8) et sur lequel l’outil de rénovation et/ou d’inspection est destiné à être fixé.- a fourth support mounted in translation on the third support along the eighth axis (Axis 8) and on which the renovation and/or inspection tool is intended to be fixed.
Avec ces supports, l’ensemble porte-outils est à la fois robuste mécaniquement et très précis et fiable dans les déplacements de l’outil. En outre, ces supports peuvent être constitués avec des profilés assemblés entre eux, ce qui allège l’ensemble porte-outils.With these supports, the tool holder assembly is both mechanically robust and very precise and reliable in tool movements. In addition, these supports can be made with profiles assembled together, which lightens the tool holder assembly.
Selon ce mode et une variante avantageuse, le robot comprend un moteur électrique, fixé sur la structure porteuse et dont l’arbre de sortie définissant le cinquième axe (Axe 5) est fixé au premier support pour l’entrainer en rotation.According to this mode and an advantageous variant, the robot comprises an electric motor, fixed to the supporting structure and whose output shaft defining the fifth axis (Axis 5) is fixed to the first support to drive it in rotation.
Selon ce mode et une autre variante avantageuse, le robot comprend :According to this mode and another advantageous variant, the robot includes:
- un moteur électrique, fixé sur le premier support ;- an electric motor, fixed on the first support;
- une vis à billes définissant le sixième axe (Axe 6), fixée sur le premier support de sorte à être mise en rotation par le moteur électrique du premier support ;- a ball screw defining the sixth axis (Axis 6), fixed on the first support so as to be rotated by the electric motor of the first support;
- un écrou formant avec la vis à billes un système-écrou pour entraîner en translation le deuxième support.- a nut forming with the ball screw a nut system to drive the second support in translation.
Selon ce mode et une autre variante avantageuse, le robot comprend :According to this mode and another advantageous variant, the robot includes:
- un moteur électrique, fixé sur le deuxième support ;- an electric motor, fixed on the second support;
- un arbre définissant septième axe (Axe 7), fixé sur le troisième support de sorte à être mise en rotation par le moteur électrique du deuxième support pour entraîner en rotation le troisième support.- a shaft defining the seventh axis (Axis 7), fixed on the third support so as to be rotated by the electric motor of the second support to drive the third support in rotation.
Selon ce mode et une autre variante avantageuse, le robot comprend un vérin, fixé sur le troisième support et dont la tige définissant le huitième axe (Axe 8) est fixé au quatrième support pour l’entrainer en translation.According to this mode and another advantageous variant, the robot comprises a jack, fixed on the third support and whose rod defining the eighth axis (Axis 8) is fixed to the fourth support to drive it in translation.
Ainsi, on peut réaliser la cinématique des différents axes de l’ensemble porte-outils avec peu de composants électriques, robustes, précis et fiables.This means that the kinematics of the various axes of the tool holder assembly can be achieved with few electrical components that are robust, precise and reliable.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, le robot comprend :According to another advantageous embodiment, the robot comprises:
- un moteur électrique, fixé sur la plate-forme de la nacelle ;- an electric motor, fixed on the platform of the nacelle;
- une vis à billes définissant quatrième axe (Axe 4), fixée sur la structure porteuse de sorte à être mise en rotation par le moteur électrique de la plate-forme ;- a ball screw defining the fourth axis (Axis 4), fixed to the supporting structure so as to be rotated by the electric motor of the platform;
- un écrou fixé sur la structure porteuse et formant avec la vis à billes un système-écrou pour entraîner en translation la structure porteuse. Ici aussi, on peut réaliser la cinématique de déplacement de la structure porteuse relativement à la nacelle avec un système vis-écrou couplé à un moteur électrique, qui est robuste, fiable et précis.- a nut fixed to the supporting structure and forming with the ball screw a nut system to drive the supporting structure in translation. Here too, the kinematics of movement of the supporting structure relative to the nacelle can be achieved with a screw-nut system coupled to an electric motor, which is robust, reliable and precise.
Avantageusement, le capteur de déplacement linéaire pour mesurer le déploiement vertical de la plate-forme est un codeur à câbles absolu comprenant un codeur fixé sur plateforme et à un mécanisme à câble comprenant un tambour fixé sur la base mobile et autour duquel est enroulé un câble dont l’extrémité libre est fixée à la plate-forme.Advantageously, the linear displacement sensor for measuring the vertical deployment of the platform is an absolute cable encoder comprising an encoder fixed to the platform and a cable mechanism comprising a drum fixed to the mobile base and around which is wound a cable whose free end is fixed to the platform.
Avantageusement encore, le capteur de mesure angulaire comprend deux premiers télémètres laser fixés à distance l’un de l’autre sur l’ensemble porte-outil.Advantageously, the angular measurement sensor comprises two first laser rangefinders fixed at a distance from each other on the tool holder assembly.
Avantageusement encore, le au moins un capteur de déplacement linéaire pour mesurer le déplacement horizontal de l’ensemble porte-outil par rapport à la structure porteuse comprend une pluralité de capteurs inductifs fixés sur la structure porteuse.Advantageously, the at least one linear displacement sensor for measuring the horizontal displacement of the tool holder assembly relative to the supporting structure comprises a plurality of inductive sensors fixed to the supporting structure.
Avantageusement encore, les au moins deux capteurs de mesure de distance entre le porte-outil et la paroi à rénover et/ou inspecter sont deux deuxièmes télémètres laser fixés à distance l’un de l’autre sur l’ensemble porte-outil.Advantageously, the at least two distance measuring sensors between the tool holder and the wall to be renovated and/or inspected are two second laser rangefinders fixed at a distance from each other on the tool holder assembly.
Avantageusement encore, les au moins deux capteurs de mesure d’inclinaison de l’ensemble porte-outil par rapport à la paroi à rénover et/ou à inspecter sont deux deuxièmes télémètres laser fixés à distance l’un de l’autre sur l’ensemble porte-outil.Advantageously, the at least two sensors for measuring the inclination of the tool holder assembly relative to the wall to be renovated and/or inspected are two second laser rangefinders fixed at a distance from each other on the tool holder assembly.
La base mobile comprend de préférence au moins un autre essieu directeur définissant un neuvième axe (Axe 9).The mobile base preferably comprises at least one other steering axle defining a ninth axis (Axis 9).
Selon un mode de réalisation avantageux, l’unité de contrôle-commande comprend un automate de contrôle-commande relié à chacun de la pluralité de capteurs, de préférence par bus CAN, un automate de la nacelle, relié à l’automate de contrôle-commande, de préférence par liaison Ethernet, l’automate de contrôle-commande étant adapté pour envoyer ses instructions de commande d’une part à l’automate nacelle qui commande le déplacement des composants de la nacelle selon l’un et/ou l’autre des premier à troisième axes, et le cas échéant selon le neuvième axe et d’autre part au robot cartésien pour le déplacement de la structure porteuse et/ou de l’ensemble porte-outils selon l’un et/ou l’autre des quatrième à huitième axes.According to an advantageous embodiment, the control-command unit comprises a control-command automaton connected to each of the plurality of sensors, preferably by CAN bus, a nacelle automaton, connected to the control-command automaton, preferably by Ethernet link, the control-command automaton being adapted to send its control instructions on the one hand to the nacelle automaton which controls the movement of the components of the nacelle along one and/or the other of the first to third axes, and where appropriate along the ninth axis and on the other hand to the Cartesian robot for the movement of the supporting structure and/or the tool holder assembly along one and/or the other of the fourth to eighth axes.
De préférence, l’unité de contrôle-commande est adaptée pour déplacer automatiquement la base mobile selon l’un et/ou l’autre des premier et deuxième axes et le cas échéant selon le neuvième axe, une fois la séquence prédéfinie, achevée.Preferably, the control unit is adapted to automatically move the mobile base along one and/or the other of the first and second axes and, where appropriate, along the ninth axis, once the predefined sequence has been completed.
Selon un mode d’agencement avantageux, le robot comprend une armoire logeant l’ensemble des composants électriques et l’unité de contrôle-commande, fixée sur la plate-forme nacelle, à l’extrémité longitudinale opposée à celle où est agencée le robot cartésien.According to an advantageous arrangement mode, the robot comprises a cabinet housing all the electrical components and the control-command unit, fixed on the nacelle platform, at the longitudinal end opposite that where the Cartesian robot is arranged.
Avantageusement, l’ensemble porte-outil est adapté pour porter une buse de grenaillage munie d’une cloche d’aspiration pour recyclage de la grenaille ou une buse de projection d’eau à haute pression avec cloche de réaspiration de l’eau projetée ou une buse de projection de peinture avec dispositif de ré aspiration de la peinture non déposée sur la paroi de structure.Advantageously, the tool holder assembly is suitable for carrying a shot blasting nozzle equipped with a suction bell for recycling the shot or a high-pressure water projection nozzle with a bell for re-suction of the projected water or a paint projection nozzle with a device for re-suction of the paint not deposited on the structural wall.
L’invention a également pour objet un procédé de fonctionnement d’un robot tel que décrit précédemment, le long d’une paroi de structure à surface incurvée, notamment d’une structure de section(s) transversale(s) circulaire(s), comprenant les étapes suivantes réalisées automatiquement par l’unité de contrôle-commande :The invention also relates to a method for operating a robot as described above, along a wall of a structure with a curved surface, in particular a structure with circular cross-section(s), comprising the following steps carried out automatically by the control-command unit:
i/ positionnement de la nacelle, le cas échéant par télé-opération, et donc de l’ensemble porte-outil portant l’outil de rénovation en regard d’un point donné de paroi autour d’une première zone de travail;i/ positioning of the nacelle, if necessary by remote operation, and therefore of the tool holder assembly carrying the renovation tool opposite a given point on the wall around a first work zone;
ii/ mesure de distance par au moins les deux capteurs de mesure et calculs par l’unité de commande de sorte à positionner l’ensemble porte-outil parallèle à la paroi et centré autour de la première zone de travail ;ii/ distance measurement by at least the two measuring sensors and calculations by the control unit so as to position the tool holder assembly parallel to the wall and centered around the first work area;
iii/ rénovation de la première zone de travail par déplacement de la structure porteuse relativement à la nacelle et/ou de l’ensemble porte-outil selon une première bande incurvée de hauteur limitée le long de la paroi;iii/ renovation of the first work area by moving the supporting structure relative to the nacelle and/or the tool holder assembly along a first curved strip of limited height along the wall;
iv/ une fois la rénovation te la première zone de travail terminée, coulissement automatique de la structure porteuse du robot vers la plate-forme de la nacelle et recul de la nacelle à distance de la paroi ;iv/ once the renovation of the first work area is completed, automatic sliding of the robot's supporting structure towards the nacelle platform and retraction of the nacelle away from the wall;
v/ réitération des étapes i/ et iv/ selon une ou plusieurs zones de travail en sus de la première, jusqu’à ce que toute une première bande incurvée de la toute la hauteur paroi soit rénovée ;v/ repetition of steps i/ and iv/ according to one or more work zones in addition to the first, until an entire first curved strip of the entire wall height has been renovated;
vi/ déplacement du robot parallèlement à la paroi, selon un pas, pour réitérer les étapes i/ à v/ de sorte à rénover au moins une deuxième bande incurvée de la toute la hauteur paroi, dans la continuité de la première.vi/ moving the robot parallel to the wall, in one step, to repeat steps i/ to v/ so as to renovate at least a second curved strip of the entire height of the wall, in continuity with the first.
Autrement dit, selon le procédé de fonctionnement de l’invention est à séquences, à partir des informations délivrées par les capteurs mis en place avec leur étalonnage ou leur correction, afin de réaliser une bande verticale et incurvée de travail (nettoyage, décapage ou peinture dans le cas d’une coque ou fond de navire), sur une hauteur limitée puis sur toute la hauteur d’une bande et de réitérer cette opération le long de la paroi à rénover.In other words, according to the operating method of the invention, it is sequential, based on the information delivered by the sensors installed with their calibration or correction, in order to produce a vertical and curved strip of work (cleaning, stripping or painting in the case of a hull or bottom of a ship), over a limited height then over the entire height of a strip and to repeat this operation along the wall to be renovated.
Du fait d’autoriser une télé-opération pour les déplacements de la base mobile de la nacelle, ces derniers peuvent être constamment sous le contrôle d’un opérateur, ce qui limite les contraintes de sécurité de l’utilisation du robot.By allowing remote operation for the movements of the mobile base of the nacelle, these can be constantly under the control of an operator, which limits the safety constraints of using the robot.
Une fois, la nacelle ciseaux positionnée, de préférence de sorte à être perpendiculaire à l’axe longitudinal de la paroi incurvée, et du robot cartésien positionné par rapport à la paroi à partir de la mesure des capteurs de distance supplémentaires et de calculs, l’unité de contrôle-commande peut exécuter les ordres de déplacements des différents axes de l’ensemble porte-outils en fonction de la connaissance précise en temps réel de la position dans l’espace.Once the scissor lift is positioned, preferably so as to be perpendicular to the longitudinal axis of the curved wall, and the Cartesian robot is positioned relative to the wall based on the measurement of the additional distance sensors and calculations, the control unit can execute the movement orders of the different axes of the tool holder assembly based on precise real-time knowledge of the position in space.
L’invention a enfin pour objet l’utilisation du robot tel que décrit précédemment, pour la rénovation avec décapage, de préférence par projection d’abrasif ou décapage à l’eau, et le cas échéant avec revêtement de peinture d’une coque ou d’un fond de navire ou d’un réservoir cylindrique, tel qu’un bac pétrolier, ou d’une conduite, notamment d’une conduite forcée.The invention finally relates to the use of the robot as described above, for renovation with stripping, preferably by abrasive blasting or water stripping, and where appropriate with paint coating of a hull or bottom of a ship or a cylindrical tank, such as an oil tank, or a pipe, in particular a penstock.
Ainsi, l’invention consiste essentiellement en un robot autonome réalisé sur la base d’une nacelle ciseaux, qui peut être standard, sur laquelle est mis en place un robot cartésien dont une structure porteuse est coulissante sur la plate-forme de la nacelle et qui supporte un ensemble porte-outil à la fois robuste, précis et fiable.Thus, the invention essentially consists of an autonomous robot made on the basis of a scissor lift, which can be standard, on which is placed a Cartesian robot whose supporting structure slides on the platform of the lift and which supports a tool holder assembly which is at the same time robust, precise and reliable.
Du fait de la possibilité de mise en œuvre à partir d’une nacelle ciseaux standard, le robot selon l’invention n’est pas spécifique à une application donnée. Une nacelle ciseaux standard peut ainsi typiquement d’élever du sol à des hauteurs jusqu’à 18m au-dessus du sol.Due to the possibility of implementation from a standard scissor lift, the robot according to the invention is not specific to a given application. A standard scissor lift can thus typically raise from the ground to heights of up to 18m above the ground.
Le robot est parfaitement adapté pour la rénovation de paroi à surface incurvée, même de grande courbure notamment qui commence à une relativement faible hauteur du sol.The robot is perfectly suited for the renovation of curved wall surfaces, even large curvatures, which start at a relatively low height from the ground.
Typiquement, le robot selon l’invention est parfaitement adapté à la rénovation de coques de navires en cale sèche, qui peuvent présenter un rayon de courbure minimal important, typiquement de 3 à 4 m, et dont le point bas est à une hauteur 2m au-dessus du sol et le point haut jusqu’à une hauteur de 10m au-dessus du sol.Typically, the robot according to the invention is perfectly suited to the renovation of ship hulls in dry dock, which may have a significant minimum radius of curvature, typically 3 to 4 m, and whose low point is at a height of 2 m above the ground and the high point up to a height of 10 m above the ground.
L’encombrement compact du robot à nacelles ciseaux et robot cartésien convient parfaitement à l’accessibilité très réduite autour d’un navire en rénovation, notamment du fait de la présence d’échafaudages, d’outillages.... En outre, cet encombrement compact autorise de nombreuses activités, notamment de maintenance autour de la zone de travail sur laquelle le robot selon l’invention fonctionne.The compact size of the scissor lift robot and Cartesian robot is perfectly suited to the very limited accessibility around a ship under renovation, in particular due to the presence of scaffolding, tools, etc. In addition, this compact size allows for numerous activities, in particular maintenance, around the work area in which the robot according to the invention operates.
Les avantages de l’invention sont nombreux parmi lesquels on peut citer :
- la possibilité d’une rénovation, notamment par décapage, nettoyage, peinture d’une paroi incurvée, notamment circulaire de grandes dimensions et/ou de grand incurvation, dont le point bas peut être très près du sol, comme une coque de navire en cale sèche d’un rayon de courbure minimal de 3,8 mètres, depuis une hauteur de 2m jusqu’à une hauteur de 10 m au-dessus du sol ;
- un robot qui peut être aisément réalisé à partir d’une nacelle ciseaux standard ;
- un robot à encombrement très réduit qui permet de réaliser des rénovations même dans des environnements à accessibilité restreinte et/ou qui nécessitent des opérations simultanées autour, comme un chantier naval ;
- la possibilité d’une télé-opération pour le déplacement de la nacelle ciseaux ce qui sécurise l’utilisation du robot ;
- un déplacement du robot cartésien qui peut être entièrement automatisé avec l’unité de contrôle-commande ce qui rend très précis et fiable les opérations de rénovation faites par les outils portés par l’ensemble porte-outil du robot cartésien.
- the possibility of renovation, in particular by stripping, cleaning, painting of a curved wall, in particular a circular wall of large dimensions and/or a large curvature, the low point of which may be very close to the ground, such as a ship's hull in dry dock with a minimum radius of curvature of 3.8 meters, from a height of 2m to a height of 10m above the ground;
- a robot that can be easily made from a standard scissor lift;
- a very compact robot that allows renovations to be carried out even in environments with restricted accessibility and/or which require simultaneous operations around them, such as a shipyard;
- the possibility of remote operation for moving the scissor lift, which makes the robot safer to use;
- a movement of the Cartesian robot which can be fully automated with the control-command unit which makes the renovation operations carried out by the tools carried by the tool holder assembly of the Cartesian robot very precise and reliable.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d’exemples de mise en œuvre de l’invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes.Other advantages and characteristics of the invention will become more apparent upon reading the detailed description of examples of implementation of the invention given by way of illustration and not limitation with reference to the following figures.
On précise ici que dans l’ensemble de la présente demande, les termes « dessous », « dessus», «bas», « haut », « inférieur » et « supérieur » se réfèrent à une configuration de fonctionnement d’une nacelle à ciseaux d’un robot selon l’invention. Ainsi, par exemple, la position extrême supérieure de la plate-forme de la nacelle est l’altitude la plus élevée qu’elle peut atteindre par le déploiement maximal par rapport à la base mobile.It is specified here that throughout the present application, the terms “below”, “above”, “bottom”, “top”, “lower” and “upper” refer to an operating configuration of a scissor lift of a robot according to the invention. Thus, for example, the uppermost position of the platform of the lift is the highest altitude that it can reach by maximum deployment relative to the mobile base.
On précise également que sur l’ensemble des figures où elles sont représentées, les roues supportées par le quatrième support de l’ensemble porte-outils n’ont pas à être considérées comme un outil de rénovation. Ces roues utilisées pour des essais de suivi de courbure de paroi, telle qu’une paroi d’un réservoir cylindrique afin de permettre le travail au contact de la paroi sans l’endommager. Ces roues ne sont pas à prendre en considération pour le quatrième support sur lequel un outil d’inspection (caméra) ou de rénovation (décapage, nettoyage, peinture) est fixé directement. Elles ne sont donc pas commentées ci-après.It is also specified that in all the figures where they are represented, the wheels supported by the fourth support of the tool holder assembly should not be considered as a renovation tool. These wheels are used for wall curvature monitoring tests, such as a wall of a cylindrical tank in order to allow work in contact with the wall without damaging it. These wheels are not to be taken into consideration for the fourth support on which an inspection (camera) or renovation (stripping, cleaning, painting) tool is directly fixed. They are therefore not commented on below.
On a représenté à la
Un réservoir ou une coque de navire peut présenter plusieurs sections transversales circulaires typiquement au minimum de 3,5 m et d’une hauteur de 2 mètres jusqu’ une hauteur de 10 mètres au-dessus du sol.A tank or ship hull may have several circular cross-sections typically at least 3.5 m long and from 2 meters high to 10 meters above ground level.
Comme montré en
La nacelle 2 utilisée peut être une nacelle standard déjà commercialisée, notamment être télé-opérée, c’est-à-dire pilotée à l’aide d’une télécommande filaire ou sans fil. Typiquement, dans la position extrême déployée de sa plateforme 23, la nacelle 2 peut atteindre une hauteur de 12 mètres. L’élévation de la plate-forme 23 peut être réalisée au moyen de vérins hydrauliques, agencés dans la structure en ciseaux.The nacelle 2 used may be a standard nacelle already on the market, in particular it may be remotely operated, i.e. controlled using a wired or wireless remote control. Typically, in the extreme deployed position of its platform 23, the nacelle 2 can reach a height of 12 meters. The elevation of the platform 23 may be achieved by means of hydraulic cylinders, arranged in the scissor structure.
La base mobile 20 peut être équipée de stabilisateurs permettant de répartir sa masse uniformément sur le sol et de lui assurer une grande stabilité lorsqu’elle est complètement déployée.The mobile base 20 can be equipped with stabilizers to distribute its mass evenly on the ground and ensure great stability when fully deployed.
Selon l’invention, le robot selon l’invention comprend un robot cartésien 3 monté sur la nacelle à ciseaux 2.According to the invention, the robot according to the invention comprises a Cartesian robot 3 mounted on the scissor lift 2.
Plus précisément, le robot cartésien 3 comprend une structure porteuse 30 montée en translation horizontale sur la plate-forme selon un quatrième axe « Axe 4 » et un ensemble porte-outil 31, adapté pour porter un outil de rénovation et/ou d’inspection. L’outil, non représenté peut être une buse de grenaillage munie d’une cloche d’aspiration pour recyclage de la grenaille ou une buse de projection d’eau à haute pression avec cloche de réaspiration de l’eau projetée ou une buse de projection de peinture avec dispositif de réaspiration de la peinture non déposée sur la paroi de structure.More specifically, the Cartesian robot 3 comprises a supporting structure 30 mounted in horizontal translation on the platform along a fourth axis “Axis 4” and a tool holder assembly 31, adapted to carry a renovation and/or inspection tool. The tool, not shown, may be a shot blasting nozzle equipped with a suction bell for recycling the shot or a high-pressure water projection nozzle with a bell for re-suction of the projected water or a paint projection nozzle with a device for re-suction of the paint not deposited on the structure wall.
La translation selon l’Axe 4 permet d’approcher l’ensemble porte-outils 31 de la coque C à rénover. La course de translation peut être typiquement de l’ordre de 800 mm et bridée à une valeur inférieure 600mm par sécurité. Comme illustré, la structure porteuse 30 est avantageusement constituée de profilés à section carrée, notamment en acier, et soudés entre eux.The translation along Axis 4 allows the tool holder assembly 31 to be brought closer to the hull C to be renovated. The translation stroke can typically be of the order of 800 mm and restricted to a value lower than 600 mm for safety. As illustrated, the supporting structure 30 is advantageously made of square-section profiles, particularly made of steel, and welded together.
Comme montré plus en détail à la
Comme montré plus en détail à la
A l’extrémité de l’ensemble porte-outil 3 est fixé un outil non représenté de rénovation et/ou d’inspection de la paroi à rénover. De préférence, pour les opérations de décapage, l’outil est une buse de grenaillage munie d’une cloche d’aspiration pour recyclage de la grenaille ou une buse de projection d’eau à haute pression avec cloche de ré-aspiration de l’eau projetée.At the end of the tool holder assembly 3 is fixed a tool (not shown) for renovating and/or inspecting the wall to be renovated. Preferably, for stripping operations, the tool is a shot blasting nozzle equipped with a suction bell for recycling the shot or a high-pressure water projection nozzle with a bell for re-suction of the projected water.
La rotation selon l’Axe 5 permet d’orienter l’ensemble porte-outils 31 parallèlement la coque avec un angle de course pouvant aller typiquement de -30 à +30°.Rotation along Axis 5 allows the tool holder assembly 31 to be oriented parallel to the hull with a stroke angle that can typically range from -30 to +30°.
La translation selon l’Axe 6 va permettre de déplacer l’outil horizontalement pour réaliser une rénovation selon une bande avec un déplacement horizontal, typiquement maximal de 610 mm, qui peut être bridé à 500mm par sécurité.The translation along Axis 6 will allow the tool to be moved horizontally to carry out a renovation along a strip with a horizontal displacement, typically a maximum of 610 mm, which can be limited to 500 mm for safety.
La rotation selon l’Axe 7 va permettre d’orienter l’outil parallèlement à la coque avec un angle pouvant aller typiquement de -45 à +90°.Rotation along Axis 7 will allow the tool to be oriented parallel to the hull with an angle that can typically range from -45 to +90°.
La translation selon l’Axe 8 va permettre de rentrer ou sortir l’outil relativement à la coque C sur une distance typiquement de 200 mm. Cette translation va ainsi permettre de venir plaquer l’outil sur la coque au moment d’une opération de rénovation.The translation along Axis 8 will allow the tool to be moved in or out relative to the hull C over a distance typically of 200 mm. This translation will thus allow the tool to be pressed against the hull during a renovation operation.
Selon une variante avantageuse, comme illustré à la
Plusieurs modes de réalisation peuvent être envisagés pour la réalisation de l’ensemble porte-outil 31 sur la structure porteuse 30 du robot cartésien 3.Several embodiments can be envisaged for the production of the tool holder assembly 31 on the supporting structure 30 of the Cartesian robot 3.
Selon un mode illustré en figures 3 à 12, l’ensemble porte-outils 31 est constitué de quatre supports 32, 33, 34, 35 montés en déplacement l’un par rapport à l’autre selon les différents Axe 5 à Axe 8.According to a mode illustrated in figures 3 to 12, the tool holder assembly 31 is made up of four supports 32, 33, 34, 35 mounted to move relative to each other along the different Axes 5 to Axis 8.
Plus précisément, le premier support 32 est monté en rotation sur la structure porteuse autour de l’Axe 5.More precisely, the first support 32 is mounted in rotation on the supporting structure around the Axis 5.
Pour ce faire, comme montré en figures 4 à 6, un moteur électrique 320, fixé sur la structure porteuse et dont l’arbre de sortie 321 définit l’Axe 5 est fixé au premier support 32 pour l’entrainer en rotation. Cet arbre de sortie 321 peut être monté à travers une butée à douilles 322 et une reprise à axe 323, toutes deux montées dans des platines 324 distances l’une de l’autre et fixées directement à la structure porteuse 30. Comme illustré, le deuxième support 32 peut être constitué d’une tôle pliée, notamment en aluminium, avec des renforts en profilés, notamment en aluminium.To do this, as shown in Figures 4 to 6, an electric motor 320, fixed to the supporting structure and whose output shaft 321 defines the Axis 5 is fixed to the first support 32 to drive it in rotation. This output shaft 321 can be mounted through a bushing stop 322 and an axis recovery 323, both mounted in plates 324 spaced apart from each other and fixed directly to the supporting structure 30. As illustrated, the second support 32 can be made of a folded sheet metal, in particular aluminum, with reinforcements in profiles, in particular aluminum.
Le deuxième support 33 est monté en translation sur le premier support 32 selon l’Axe 6. Pour ce faire, comme montré en figures 7 à 9, un moteur électrique 330 est fixé sur le premier support 32 et une vis à billes 331 définissant l’Axe 6 est fixée sur le premier support 32 de sorte à être mise en rotation par le moteur électrique 330. Un écrou 332, tel qu’un palier à billes, forme avec la vis 331 un système-écrou pour entraîner en translation le deuxième support 32. Un accouplement élastique 333 peut être avantageusement prévu entre la sortie de l’arbre du moteur électrique 330 et la vis 331.The second support 33 is mounted in translation on the first support 32 along the Axis 6. To do this, as shown in Figures 7 to 9, an electric motor 330 is fixed on the first support 32 and a ball screw 331 defining the Axis 6 is fixed on the first support 32 so as to be rotated by the electric motor 330. A nut 332, such as a ball bearing, forms with the screw 331 a nut system for driving the second support 32 in translation. An elastic coupling 333 can advantageously be provided between the output of the shaft of the electric motor 330 and the screw 331.
Pour la translation du deuxième support 33 sur le premier support 32, on peut prévoir de munir le premier support 32 d’une paire de rails 325 sur laquelle au moins une paire de patins 333, avantageusement de deux, du deuxième support 32 peut coulisser. Comme illustré, ce deuxième support peut être constitué de deux plaques métalliques, notamment en aluminium, avec des renforts, à distantes l’une de l’autre et reliée entre elle par une autre plaque métallique, notamment en aluminium.For the translation of the second support 33 on the first support 32, it is possible to provide the first support 32 with a pair of rails 325 on which at least one pair of pads 333, advantageously two, of the second support 32 can slide. As illustrated, this second support can be made up of two metal plates, in particular aluminum, with reinforcements, spaced apart from each other and connected to each other by another metal plate, in particular aluminum.
Le troisième support 34 est monté en rotation sur le deuxième support 33 autour de l’Axe 7. Pour ce faire, comme montré aux figures 8 et 9, un moteur électrique 340 est fixé sur le deuxième support 33, qui peut entraîner en rotation un arbre 341 définissant l’Axe 7, fixé sur le troisième support 34. Cet arbre 341 peut être monté en rotation dans un roulement à billes 334 fixé dans le deuxième support 33.The third support 34 is rotatably mounted on the second support 33 around the Axis 7. To do this, as shown in Figures 8 and 9, an electric motor 340 is fixed on the second support 33, which can rotate a shaft 341 defining the Axis 7, fixed on the third support 34. This shaft 341 can be rotatably mounted in a ball bearing 334 fixed in the second support 33.
Le quatrième support 35 est monté en translation sur le troisième support 34 selon l’Axe 8. Pour ce faire, comme montré aux figures 9 à 12, un vérin 350 fixé sur le troisième support et dont la tige 351 définit l’Axe 8 est fixé au quatrième support 35 pour l’entrainer en translation. Pour un guidage robuste en translation du quatrième support 35, ce dernier peut comporter des tiges de guidage 352 fixées à une platine 353 du quatrième support 35 et montées coulissantes, parallèlement à la tige 351 du vérin 350, dans des douilles à billes 342 fixées dans le troisième support 34. Comme illustré, le troisième support 34 peut être sous la forme d’une cage de protection du vérin 350, qui peut être constituée de deux plaques métalliques, notamment en aluminium et de quatre barres de profilé métalliques, notamment en aluminium, afin d’assurer la rigidité de la cage tout en allégeant l’ensemble porte-outils 31.The fourth support 35 is mounted in translation on the third support 34 along the Axis 8. To do this, as shown in Figures 9 to 12, a jack 350 fixed on the third support and whose rod 351 defines the Axis 8 is fixed to the fourth support 35 to drive it in translation. For robust translational guidance of the fourth support 35, the latter may comprise guide rods 352 fixed to a plate 353 of the fourth support 35 and slidably mounted, parallel to the rod 351 of the jack 350, in ball bushings 342 fixed in the third support 34. As illustrated, the third support 34 may be in the form of a protective cage for the jack 350, which may consist of two metal plates, in particular aluminum, and four metal profile bars, in particular aluminum, in order to ensure the rigidity of the cage while lightening the tool holder assembly 31.
Pour optimiser la compliance du quatrième support 35 et donc au final de l’outil qu’il va supporter, par rapport à la courbure de la paroi à rénover, on prévoit avantageusement de réaliser ce support 35 sous la forme de deux platines 353, 354, articulées entre elles au moyen d’au moins un dispositif à cardans 355. On peut prévoir également, des moyens de rappel 356 dans une position de repos où les deux platines 353, 354 sont parallèles entre elles. Ces moyens de rappel 356 peuvent consister en des ressorts de compression, par exemple au nombre de trois répartis à 120° l’un de l’autre. Ainsi, avec ce système articulé à cardan 355 et rappel 356, le quatrième support 35 et donc l’outil qu’il va supporter pour une opération de rénovation vont épouser au mieux la courbure de la paroi à rénover C. Autrement dit, les moyens de rappel 356 permettent d’amortir les efforts encaissés par l’outil, d’absorber les irrégularités de surface de la paroi, et avec le cardan 355 permettent de garantir une certaine compliance à l’outil. Comme illustré, les platines 353, 354 peuvent être des plaques métalliques, notamment en aluminium.To optimize the compliance of the fourth support 35 and therefore ultimately of the tool that it will support, relative to the curvature of the wall to be renovated, it is advantageous to provide this support 35 in the form of two plates 353, 354, articulated together by means of at least one cardan device 355. It is also possible to provide return means 356 in a rest position where the two plates 353, 354 are parallel to each other. These return means 356 may consist of compression springs, for example three in number distributed at 120° from each other. Thus, with this articulated system with cardan 355 and return 356, the fourth support 35 and therefore the tool that it will support for a renovation operation will best match the curvature of the wall to be renovated C. In other words, the return means 356 make it possible to absorb the forces absorbed by the tool, to absorb the surface irregularities of the wall, and with the cardan 355 make it possible to guarantee a certain compliance with the tool. As illustrated, the plates 353, 354 can be metal plates, in particular aluminum.
Les inventeurs ont réalisé des calculs pour vérifier que le robot 1 selon l’invention était stable dans n’importe quelle position de travail, c’est-à-dire de rénovation autour d’une paroi à section incurvée C.The inventors carried out calculations to verify that the robot 1 according to the invention was stable in any working position, i.e. renovation around a wall with curved section C.
Cette vérification a ainsi été faite dans le cas d’utilisation le plus défavorable qui est celui dans lequel le robot 1 est positionné avec le robot cartésien 3 dans une position de de travail à -90° avec la structure porteuse 30 complètement déployée, comme illustré à la
Les données d’entrée considérées ont été les suivantes :
- la masse m de l’ensemble du robot cartésien 3, à savoir celui de la structure porteuse et de l’ensemble porte-outils 31 et tous les composants qu’il supporte (moteurs, composants mécaniques, capteurs), a été dimensionnée à 170 kg ;
- la distance d1 du centre de gravité de l’ensemble par rapport au centre de la roue avant 21 de la nacelle a été dimensionnée à 1840 mm ;
- la force F d’application du vérin 350 a été dimensionnée à 483 N ;
- la distance d2 du centre d’application du vérin 350 a été dimensionnée à 2455 mm.
- the mass m of the entire Cartesian robot 3, namely that of the supporting structure and the tool holder assembly 31 and all the components it supports (motors, mechanical components, sensors), was dimensioned at 170 kg;
- the distance d1 of the center of gravity of the assembly in relation to the center of the front wheel 21 of the nacelle was dimensioned at 1840 mm;
- the application force F of the 350 cylinder was dimensioned at 483 N;
- the distance d2 from the center of application of the 350 cylinder was dimensioned at 2455 mm.
Ainsi, le couple C1 généré par le poids du robot cartésien 3 appliqué au centre de la roue 21 est égal à m x d1, soit 3100 Nm.Thus, the torque C1 generated by the weight of the Cartesian robot 3 applied to the center of the wheel 21 is equal to m x d1, or 3100 Nm.
Le couple C2 généré par le vérin 350 sur la coque est égal à Fxd2, soit 1186 Nm.The torque C2 generated by the 350 cylinder on the hull is equal to Fxd2, or 1186 Nm.
Ainsi, le robot cartésien 3 génère sur la nacelle 2 un couple total Ct égal à 4286 Nm.Thus, the Cartesian robot 3 generates on the nacelle 2 a total torque Ct equal to 4286 Nm.
A partir des données d’un constructeur de nacelles à ciseaux, qui indiquent une masse de nacelle égale à 2940 kg, et une distance entre le centre de gravité de la nacelle et le centre de la roue avant 21 égale à 1015 mm, le couple Cnac généré par le poids de la nacelle 2 est égal à 29274 NM, soit une valeur égale à environ 6,8 le couple Ct, soit un coefficient de sécurité d’autant.Based on data from a scissor lift manufacturer, which indicates a lift mass of 2940 kg, and a distance between the centre of gravity of the lift and the centre of the front wheel 21 of 1015 mm, the torque Cnac generated by the weight of the lift 2 is equal to 29274 NM, a value equal to approximately 6.8 times the torque Ct, or a safety coefficient of the same amount.
On précise, que pour le calcul, les inventeurs ont pris comme hypothèse que le centre de gravité de la nacelle se trouve au centre physique de la nacelle 2.It should be noted that for the calculation, the inventors assumed that the center of gravity of the nacelle is located at the physical center of the nacelle 2.
Ainsi, le moment généré par le poids de la nacelle à ciseaux est suffisamment important pour qu’elle puisse supporter à elle seule le poids du robot cartésien 3 lorsque sa structure porteuse 30 est complétement déployée. Il n’est donc pas nécessaire d’ajouter un contrepoids à la nacelle.Thus, the moment generated by the weight of the scissor lift is large enough for it to support the weight of the Cartesian robot 3 on its own when its supporting structure 30 is fully deployed. It is therefore not necessary to add a counterweight to the lift.
Le robot 1 selon l’invention est en outre instrumenté par une pluralité de capteurs 5 qui viennent d’une part compenser de façon précise l’absence d’instrumentation par les constructeurs de nacelles à ciseaux et d’autre part mesurer l’ensemble des déplacements du robot cartésien afin de positionner avec une très grande position les différents composants du robot cartésien 3 et donc l’outil dans l’espace.The robot 1 according to the invention is furthermore instrumented by a plurality of sensors 5 which on the one hand precisely compensate for the absence of instrumentation by the manufacturers of scissor lifts and on the other hand measure all of the movements of the Cartesian robot in order to position with a very large position the different components of the Cartesian robot 3 and therefore the tool in space.
Ainsi, au moins un capteur de déplacement linéaire 50 permet de mesurer le déploiement vertical de la plate-forme 23 par rapport à la base mobile 20 selon l’Axe 3. Comme illustré en
Le codeur à câbles absolu 50 comprend un codeur 500 fixé sur la plate-forme et à un mécanisme à câble comprenant un tambour 501 fixé sur la base mobile 20 et autour duquel est enroulé un câble 502 dont l’extrémité libre est fixée à la plate-forme 23.The absolute cable encoder 50 comprises an encoder 500 fixed to the platform and a cable mechanism comprising a drum 501 fixed to the mobile base 20 and around which is wound a cable 502 whose free end is fixed to the platform 23.
Au moins un capteur de mesure angulaire 51 permet de mesurer la position angulaire de l’ensemble porte-outil par rapport à la structure porteuse autour de l’Axe 5. Comme illustré aux figures 4 et 6, il peut s’agir avantageusement d’une pluralité de capteurs inductifs 51, fixés sur une platine 322 de la structure porteuse. Ces capteurs inductifs 51 agencés à distance les uns des autres permettent d’initialiser et suivre la course de la rotation de l’axe 5 avec une grande précision.At least one angular measurement sensor 51 makes it possible to measure the angular position of the tool holder assembly relative to the supporting structure around the Axis 5. As illustrated in Figures 4 and 6, it may advantageously be a plurality of inductive sensors 51, fixed on a plate 322 of the supporting structure. These inductive sensors 51 arranged at a distance from each other make it possible to initialize and follow the rotation path of the axis 5 with great precision.
Au moins deux capteurs 52, 53 permettent de mesurer la distance entre l’ensemble porte-outils 31 et la paroi C à rénover et/ou inspecter. Comme illustré aux figures 5 et 7, il peut s’agir avantageusement de deux deuxièmes télémètres 52, 53 fixés à distance l’un de l’autre sur le premier deuxième support 32 de l’ensemble porte-outil, c’est-à-dire selon l’Axe 6.At least two sensors 52, 53 make it possible to measure the distance between the tool holder assembly 31 and the wall C to be renovated and/or inspected. As illustrated in Figures 5 and 7, these may advantageously be two second rangefinders 52, 53 fixed at a distance from each other on the first second support 32 of the tool holder assembly, i.e. along Axis 6.
Au moins deux capteurs de mesure de distance 54, 55 permettent de mesurer l’inclinaison de l’ensemble porte-outil 31 par rapport à la paroi à rénover et/ou à inspecter. Comme illustré aux figures 9 et 10, il peut s’agir de deux deuxièmes télémètres 54,55 fixés à distance l’un de l’autre sur le troisième support 34 de l’ensemble porte-outil, c’est-à-dire en rotation selon l’Axe 7.At least two distance measuring sensors 54, 55 make it possible to measure the inclination of the tool holder assembly 31 relative to the wall to be renovated and/or inspected. As illustrated in Figures 9 and 10, these may be two second rangefinders 54, 55 fixed at a distance from each other on the third support 34 of the tool holder assembly, i.e. rotating along Axis 7.
Tous les capteurs 50 à 55 qui viennent d’être décrits et qui sont implantés dans la nacelle à ciseaux 2 et le robot cartésien 3 permettent de pouvoir fournir à l’automate dédié de l’unité de contrôle-commande du robot selon l’invention les informations utiles à la détermination de la localisation de l’outil dans l’espace.All the sensors 50 to 55 which have just been described and which are installed in the scissor lift 2 and the Cartesian robot 3 make it possible to provide the dedicated automaton of the control-command unit of the robot according to the invention with the information useful for determining the location of the tool in space.
Le robot 1 selon l’invention comprend enfin une unité de contrôle-commande 10 reliée à la pluralité de capteurs 50 à 53 et aux moyens de déplacement des composants de la nacelle et de déplacement du robot cartésien porte-outil selon les premiers à huitième axe, l’unité de contrôle-commande étant adaptée pour déplacer automatiquement les composants de la nacelle et du robot cartésien selon l’un et/ou l’autre des premier à huitième axes, en fonction des informations délivrées par la pluralité de capteurs et selon une séquence prédéfinie de rénovation et/ou d’inspection de zones de la paroi sans que la base mobile 20 de la nacelle n’ait à être déplacée.The robot 1 according to the invention finally comprises a control-command unit 10 connected to the plurality of sensors 50 to 53 and to the means for moving the components of the nacelle and for moving the Cartesian tool-carrying robot along the first to eighth axes, the control-command unit being adapted to automatically move the components of the nacelle and of the Cartesian robot along one and/or the other of the first to eighth axes, depending on the information delivered by the plurality of sensors and according to a predefined sequence of renovation and/or inspection of areas of the wall without the mobile base 20 of the nacelle having to be moved.
Un mode de réalisation avantageux d’architecture de l’unité de contrôle-commande 12 est illustré en
L’automate principale 10 est en outre relié à l’automate nacelle 11 déjà intégré dans la nacelle 2, à la pluralité des moyens de déplacement du robot cartésien ainsi qu’à l’outil de rénovation qui est mis en place.The main automaton 10 is further connected to the nacelle automaton 11 already integrated in the nacelle 2, to the plurality of means of movement of the Cartesian robot as well as to the renovation tool which is put in place.
Dans le fonctionnement du robot, l’automate principal 10 communique avec l’automate 11 de la nacelle 2 de sorte à piloter le déploiement ou le repliement vertical de la plate-forme 23 par rapport à la base mobile 20 en fonction de la zone de travail de rénovation sélectionnée au préalable sur la paroi C.In the operation of the robot, the main automaton 10 communicates with the automaton 11 of the nacelle 2 so as to control the vertical deployment or folding of the platform 23 relative to the mobile base 20 depending on the renovation work area previously selected on the wall C.
L’automate principal 10 pilote en outre les cinq axes du robot cartésien 3, c’est-à-dire Axe 4 à 8, en fonction des retours d’informations des différents capteurs 50 à 55 et de la zone de travail sélectionnée.The main controller 10 also controls the five axes of the Cartesian robot 3, i.e. Axis 4 to 8, based on feedback from the various sensors 50 to 55 and the selected work area.
Enfin, l’automate principal 10 pilote chaque outil O de rénovation ainsi que les stations associées en fonction des trajectoires et des spécificités outillages (décapage par grenaillage, à l’eau, peinture..).Finally, the main automaton 10 controls each renovation tool O as well as the associated stations according to the trajectories and tool specificities (stripping by shot blasting, water, painting, etc.).
Le réseau électrique du robot 1 peut être regroupé dans une seule armoire électrique 24 contenant tous les composants électriques. Cette armoire 24 est fixée avantageusement sur la plate-forme 23 de la nacelle 2, de préférence à l’opposé du robot cartésien 3 pour des raisons à la fois de répartition des masses et d’encombrement, comme illustré à la
Le fonctionnement d’un robot 1 qui vient d’être décrit, permet de suivre le profil de la paroi C en se déplaçant du haut vers le bas de celle-ci, dans toutes les configurations possibles, comme les positions suivantes :The operation of a robot 1 which has just been described, makes it possible to follow the profile of the wall C by moving from the top to the bottom of it, in all possible configurations, such as the following positions:
- le robot 1 est dans une position de travail, haute avec l’outil orienté à -45° (
- le robot 1 est dans une position de travail, à la verticale avec l’outil orienté à 0° (
- le robot 1 est dans une position basse avec l’outil orienté à +90° (
La zone de travail Z balayée par le robot cartésien 3 correspond à une bande verticale de largeur l définie par l’Axe 6 (déplacement horizontal) et de hauteur H qui est fonction de la sortie de l’Axe 4 (translation de la structure porteuse 30) et de la course de l’Axe 3 (déploiement de la plate-forme 23). Le travail s’effectue du haut vers le bas par passes horizontales. A titre indicatif, la largeur l peut être égale à 200 mm et la hauteur H de l’ordre de 610 mm.The work zone Z swept by the Cartesian robot 3 corresponds to a vertical strip of width l defined by Axis 6 (horizontal movement) and height H which is a function of the output of Axis 4 (translation of the supporting structure 30) and the travel of Axis 3 (deployment of the platform 23). The work is carried out from top to bottom in horizontal passes. As an indication, the width l can be equal to 200 mm and the height H of the order of 610 mm.
Le fonctionnement du robot 1 peut être réalisé automatiquement par l’unité de contrôle-commande 10 pour suivre le profil d’une paroi C, en partant de sa partie haute et en allant jusqu’au plus bas de la paroi.The operation of the robot 1 can be carried out automatically by the control-command unit 10 to follow the profile of a wall C, starting from its upper part and going to the lowest part of the wall.
Un opérateur peut réaliser une télé-opération uniquement pour rapprocher ou éloigner la nacelle 2 de la coque entre deux cycles limités par le déploiement de la structure porteuse 30 selon l’Axe 4.An operator can perform a remote operation only to move the nacelle 2 closer to or further away from the hull between two cycles limited by the deployment of the supporting structure 30 along Axis 4.
Un pilotage manuel est également prévu pour permettre l’utilisateur de déplacer la nacelle 2 et le robot cartésien 3 comme il le souhaite. Deux modes de pilotage manuel peuvent être choisis par exemple à l’aide d’un sélecteur deux positions, implémenté sur une télécommande :
- un pilotage dit local qui est effectué avec la télécommande d’origine de la nacelle 2 et qui reprend toutes les commandes de base de la nacelle ;
- un pilotage dit distant qui est effectué depuis une radiocommande connectée à l’automate principal 10.
- so-called local control which is carried out with the original remote control of the nacelle 2 and which takes over all the basic controls of the nacelle;
- so-called remote control which is carried out from a radio control connected to the main controller 10.
Ce mode de pilotage distant permet de faire fonctionner le robot cartésien 3 et peut également permettre de piloter directement la nacelle 2.This remote control mode allows the Cartesian robot 3 to be operated and can also allow the nacelle 2 to be directly controlled.
Le cycle de fonctionnement entièrement automatique du robot cartésien 3 permet au robot 1 d’effectuer un cycle complet de rénovation (décapage, nettoyage, peinture) de manière autonome, dont le synoptique est illustré à la
Ce cycle se déroule selon l’enchaînement des étapes suivantes :This cycle takes place according to the following sequence of steps:
(0)Etape d’initialisation: l’automate 10 attend que l'opérateur lance le mode automatique.(0) Initialization step : PLC 10 waits for the operator to launch automatic mode.
(1)Etape du choix de la zone de travail Z: l'opérateur indique la zone de travail Z où il souhaite se placer afin de permettre une bonne initialisation du positionnement des axes pour couvrir la plus grande surface possible. Deux cas de figure peuvent se rencontrer :(1) Step of choosing the Z work zone : the operator indicates the Z work zone where he wishes to position himself in order to allow good initialization of the positioning of the axes to cover the largest possible surface. Two cases can occur:
- si la zone de travail est située sur la partie haute de la coque C, l’axe 5 sera complètement sorti et devra rentrer au fur et mesure de la descente de la plate-forme 23 de la nacelle ;- if the work area is located on the upper part of hull C, axis 5 will be completely extended and will have to retract as platform 23 of the nacelle descends;
- si la zone de travail est située sur la partie basse de la coque C, la structure porteuse 30 (Axe 4) est complètement repliée et doit être déployée au fur et mesure de la descente la plate-forme 23 de la nacelle.- if the work area is located on the lower part of the hull C, the supporting structure 30 (Axis 4) is completely folded and must be deployed as the platform 23 is lowered from the nacelle.
(2)Etape (optionnelle) de g uidage par l’o pérateur: l'opérateur peut positionner correctement la nacelle 2 et le robot cartésien 3 avant le début du travail de rénovation.(2) Operator guidance step ( optional ) : the operator can correctly position the nacelle 2 and the Cartesian robot 3 before the renovation work begins.
(3)Calculs de position du robot cartésien 3 :les calculs permettent de renvoyer des consignes de positionnement et ainsi au robot cartésien de se positionner correctement par rapport la coque C et la zone de travail Z sélectionnée.(3) Cartesian robot position calculations 3 : the calculations allow positioning instructions to be returned and thus the Cartesian robot to position itself correctly in relation to the hull C and the selected work zone Z.
(4)Vérification des consignes de position atteignable: les consignes de position renvoyées par les calculs sont vérifiées pour qu’elles soient physiquement atteignables par le robot cartésien 3. Si ce n’est pas le cas, le cycle s'arrête et la nacelle 2 doit être repositionnée pour permettre au robot 3 de rénover la zone souhaitée.(4) Verification of achievable position instructions : the position instructions returned by the calculations are checked to ensure that they are physically achievable by the Cartesian robot 3. If this is not the case, the cycle stops and the nacelle 2 must be repositioned to allow the robot 3 to renovate the desired area.
(5)Positionnement du robot: le robot 3 est positionné correctement face à la zone de travail Z sélectionnée.(5) Robot positioning : Robot 3 is correctly positioned facing the selected Z work area.
(6)Lancement du cycle de fonctionnement du robot 3: le robot cartésien 3 effectue le travail de rénovation, en sortant l’outil O et en le déplaçant à une vitesse constante le long de la translation horizontale X, parallèlement à l’axe central de la coque C, afin de couvrir une bande Z de largeur l.(6) Launch of the operating cycle of robot 3: the Cartesian robot 3 carries out the renovation work, by taking out the tool O and moving it at a constant speed along the horizontal translation X, parallel to the central axis of the shell C, in order to cover a strip Z of width l.
(7a)Repliement (optionnel) de la structure porteuse 30: lorsque le robot 1 est dans une position comme illustrée à la
(7b)Eloigner la nacelle 2 de la coque C: s’il est nécessaire de rentrer la structure porteuse 30 et que celle-ci arrive en bout de course, alors le cycle s'arrête et l'opérateur doit piloter manuellement la nacelle 2 pour l’éloigner de la coque C.(7b) Move the nacelle 2 away from the hull C : if it is necessary to retract the supporting structure 30 and it reaches the end of its travel, then the cycle stops and the operator must manually control the nacelle 2 to move it away from the hull C.
(8a)Descendre la nacelle 2: tant que la nacelle n’est pas complètement descendue ou n’est pas arrivée au point d'arrêt, le robot 3 descend jusqu’à atteindre la prochaine zone de travail Z.(8a) Lowering the nacelle 2 : until the nacelle is completely lowered or has not reached the stopping point, robot 3 descends until it reaches the next work zone Z.
(8b)Fin du cycle: cette fin est activée lorsque la plate-forme 23 de la nacelle 2 est complètement descendue. L'opérateur doit réinitialiser le programme pour poursuivre son utilisation du robot et l’étape d’initialisation (0) est activée dans l’attente du prochain lancement de cycle automatique(8b) End of cycle : this end is activated when platform 23 of nacelle 2 is completely lowered. The operator must reset the program to continue using the robot and the initialization step (0) is activated while waiting for the next automatic cycle launch
Comme indiqué ci-avant, l'opérateur doit choisir une zone de travail Z au moment du lancement du cycle afin d’initialiser correctement les axes du robot 1. Cette étape permet d’indiquer à l’automate qu’il faut rentrer (
L’étape optionnelle de guidage de l’opérateur pour lui permettre de positionner correctement le robot 1 pour que le cycle puisse démarrer dans les bonnes conditions. Ainsi, l’opérateur doit pouvoir piloter le robot 1 axe par axe en lui indiquant notamment les caractéristiques et distances de positionnement souhaitées : le robot doit être placé en face de la zone de travail Z et l'opérateur doit orienter l’outil O afin qu’il soit parallèle à la paroi C. Le guidage opérateur peut être effectué depuis une IHM indépendante, comme un écran ou depuis un écran de la radiocommande.The optional step of guiding the operator to allow him to correctly position robot 1 so that the cycle can start in the right conditions. Thus, the operator must be able to control the robot 1 axis by axis by indicating in particular the desired positioning characteristics and distances: the robot must be placed in front of the work zone Z and the operator must orient the tool O so that it is parallel to the wall C. Operator guidance can be carried out from an independent HMI, such as a screen or from a screen on the radio control.
L’étape de calculs de positionnement du robot permet de positionner correctement ce dernier par rapport à sa zone de travail pour que la bande l x H soit traitée uniformément sur toute la longueur de travail demandée.The robot positioning calculation step allows the robot to be correctly positioned in relation to its working area so that the strip l x H is processed uniformly over the entire required working length.
Les figures 19A, 19B et 19C représentent les étapes intermédiaires de repositionnement du robot face la zone de travail demandée.Figures 19A, 19B and 19C represent the intermediate steps of repositioning the robot facing the requested work area.
Le diamètre de courbure d’une paroi C étant de l’ordre de plusieurs mètres, cette paroi C peut donc être assimilée à une surface plane à l’échelle d’une zone de travail qui est de l’ordre du décimètre, comme illustré.The curvature diameter of a wall C being of the order of several meters, this wall C can therefore be assimilated to a flat surface on the scale of a work area which is of the order of a decimeter, as illustrated.
Les calculs de positionnement se font uniquement partir de l’information renvoyée par les télémètres 54, 55, respectivement en haut et en bas et de l’orientation de l’Axe 7 qui est connue dans le cycle. Ces données permettent de déterminer la pente de la coque C et donc la consigne d’orientation de l’Axe 7.The positioning calculations are made solely from the information returned by the telemeters 54, 55, respectively at the top and bottom and from the orientation of Axis 7 which is known in the cycle. These data make it possible to determine the slope of hull C and therefore the orientation instruction of Axis 7.
Ensuite, les décalages vertical et horizontal sont déterminés l’aide d’équations trigonométriques. Les résultats de positionnement renvoyés par ces calculs sont satisfaisants puisque la précision du positionnement face à la zone de travail est de l’ordre du centimètre.Then, the vertical and horizontal offsets are determined using trigonometric equations. The positioning results returned by these calculations are satisfactory since the positioning accuracy facing the work area is of the order of a centimeter.
Une fois le robot positionné correctement face la zone de travail, le cycle du robot cartésien 3 qui consiste à traiter une bande horizontale l x H, peut commencer.Once the robot is correctly positioned in front of the work area, the cycle of the Cartesian robot 3, which consists of processing a horizontal strip l x H, can begin.
Les calculs nécessaires aux déplacements du robot vers la prochaine zone de travail suivent ensuite la même logique que ceux effectués pour le positionnement du robot face la zone de travail Z.The calculations required to move the robot to the next work area then follow the same logic as those performed for positioning the robot facing the work area Z.
Le cycle automatique se termine une fois que toutes les zones souhaitées ont été traitées ou une fois que la plate-forme 23 de la nacelle est descendue jusqu’à sa hauteur minimale.The automatic cycle ends once all desired areas have been treated or once the platform 23 of the nacelle has lowered to its minimum height.
L’opérateur pilote alors la nacelle 2 pour la déplacer longitudinalement le long de la coque C, de façon à positionner l’outil de rénovation au bord de l’espace déjà rénové. Un pointeur laser peut par exemple être utilisé pour une validation visuelle du pas de déplacement.The operator then drives the nacelle 2 to move it longitudinally along the hull C, so as to position the renovation tool at the edge of the space already renovated. A laser pointer can, for example, be used for visual validation of the movement step.
Puis l’outil est déplacé sans changer l’orientation de la base mobile 20 de la nacelle 2.Then the tool is moved without changing the orientation of the mobile base 20 of the nacelle 2.
L’opérateur lance ensuite le cycle automatique comme précité.The operator then starts the automatic cycle as mentioned above.
La
D’autres variantes et modifications peuvent être envisagées au robot selon l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.Other variants and modifications may be envisaged for the robot according to the invention without departing from the scope of the invention.
Par exemple, d’autres types de capteurs que ceux décrits peuvent être mis en œuvre pour l’instrumentation de mesure des différents axes de déplacements des composants d’une nacelle à ciseaux et du robot cartésien.For example, other types of sensors than those described can be implemented for the measurement instrumentation of the different axes of movement of the components of a scissor lift and the Cartesian robot.
Claims (18)
- une nacelle à ciseaux (2) comprenant comme composants:
- une base mobile (20) comprenant au moins un essieu directeur définissant un premier axe (Axe 1) et un moteur de déplacement en translation définissant un deuxième axe (Axe 2),
- une plate-forme (21) montée en translation verticale sur la base mobile selon un troisième axe (Axe 3),
- une structure porteuse (30) montée en translation horizontale sur la plate-forme selon un quatrième axe (Axe 4),
- un ensemble porte-outil (31), adapté pour porter un outil (O) de rénovation et/ou d’inspection, l’ensemble porte-outil étant monté en rotation sur la structure porteuse autour d’un cinquième axe (Axe 5) orthogonal au quatrième axe (Axe 4), en translation horizontale sur la structure porteuse selon un sixième axe (Axe 6) orthogonal au cinquième axe (Axe 5), en rotation sur la structure porteuse autour d’un septième axe (Axe 7) parallèle au sixième axe (Axe 6) et en translation sur la structure porteuse selon un huitième axe (Axe 8) orthogonal au septième axe (Axe 7) ;
- au moins un capteur de déplacement linéaire (50) adapté pour mesurer le déploiement vertical de la plate-forme par rapport à la base mobile selon le troisième axe (Axe 3),
- au moins un capteur de mesure angulaire (51), adapté pour mesurer la position angulaire de l’ensemble porte-outil par rapport à la structure porteuse autour du cinquième axe (Axe 5),
- au moins deux capteurs de mesure de distance (52) adaptés pour mesurer chacun une distance d’un point de l’ensemble porte-outil par rapport à la paroi à rénover et/ou à inspecter;
- au moins deux capteurs de mesure de distance (53) adaptés pour mesurer une inclinaison de l’ensemble porte-outil par rapport à la paroi à rénover et/ou à inspecter ;
- a scissor lift (2) comprising as components:
- a mobile base (20) comprising at least one steering axle defining a first axis (Axis 1) and a translational movement motor defining a second axis (Axis 2),
- a platform (21) mounted in vertical translation on the mobile base along a third axis (Axis 3),
- a supporting structure (30) mounted in horizontal translation on the platform along a fourth axis (Axis 4),
- a tool holder assembly (31), adapted to carry a renovation and/or inspection tool (O), the tool holder assembly being mounted in rotation on the supporting structure around a fifth axis (Axis 5) orthogonal to the fourth axis (Axis 4), in horizontal translation on the supporting structure along a sixth axis (Axis 6) orthogonal to the fifth axis (Axis 5), in rotation on the supporting structure around a seventh axis (Axis 7) parallel to the sixth axis (Axis 6) and in translation on the supporting structure along an eighth axis (Axis 8) orthogonal to the seventh axis (Axis 7);
- at least one linear displacement sensor (50) adapted to measure the vertical deployment of the platform relative to the mobile base along the third axis (Axis 3),
- at least one angular measuring sensor (51), adapted to measure the angular position of the tool holder assembly relative to the supporting structure around the fifth axis (Axis 5),
- at least two distance measuring sensors (52) each adapted to measure a distance from a point of the tool holder assembly relative to the wall to be renovated and/or inspected;
- at least two distance measuring sensors (53) adapted to measure an inclination of the tool holder assembly relative to the wall to be renovated and/or inspected;
- un premier support monté en rotation sur la structure porteuse autour du cinquième axe (Axe 5),
- un deuxième support monté en translation sur le premier support selon le sixième axe (Axe 6),
- un troisième support monté en rotation sur le deuxième support autour du septième axe (Axe 7),
- un quatrième support monté en translation sur le troisième support selon le huitième axe (Axe 8) et sur lequel l’outil de rénovation et/ou d’inspection est destiné à être fixé.
- a first support mounted in rotation on the supporting structure around the fifth axis (Axis 5),
- a second support mounted in translation on the first support along the sixth axis (Axis 6),
- a third support mounted in rotation on the second support around the seventh axis (Axis 7),
- a fourth support mounted in translation on the third support along the eighth axis (Axis 8) and on which the renovation and/or inspection tool is intended to be fixed.
- un moteur électrique, fixé sur le premier support ;
- une vis à billes définissant le sixième axe (Axe 6), fixée sur le premier support de sorte à être mise en rotation par le moteur électrique du premier support ;
- un écrou formant avec la vis à billes un système-écrou pour entraîner en translation le deuxième support.
- an electric motor, fixed on the first support;
- a ball screw defining the sixth axis (Axis 6), fixed on the first support so as to be rotated by the electric motor of the first support;
- a nut forming with the ball screw a nut system to drive the second support in translation.
- un moteur électrique, fixé sur le deuxième support ;
- un arbre définissant septième axe (Axe 7), fixé sur le troisième support de sorte à être mise en rotation par le moteur électrique du deuxième support pour entraîner en rotation le troisième support.
- an electric motor, fixed on the second support;
- a shaft defining the seventh axis (Axis 7), fixed on the third support so as to be rotated by the electric motor of the second support to drive the third support in rotation.
- un moteur électrique, fixé sur la plate-forme de la nacelle;
- une vis à billes définissant quatrième axe (Axe 4), fixée sur la structure porteuse de sorte à être mise en rotation par le moteur électrique de la plate-forme;
- un écrou fixé sur la structure porteuse et formant avec la vis à billes un système-écrou pour entraîner en translation la structure porteuse.Robot (1) according to one of the preceding claims, comprising:
- an electric motor, fixed on the platform of the nacelle;
- a ball screw defining the fourth axis (Axis 4), fixed to the supporting structure so as to be rotated by the electric motor of the platform;
- a nut fixed to the supporting structure and forming with the ball screw a nut system to drive the supporting structure in translation.
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|---|---|---|---|
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