CN101139007B - 水下清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下清洁机器人，所述的机器人可以在遥控和自主控制两种工作模式下进行工作，包括排水机构、清洁与移动平台以及控系统。通过排水机构、清洁与移动平台以及控制系统的配合分工，可实现机器人在水下、水平面、垂直面以及倾斜面自主或遥控地进行清洁工作。本发明具有重量小、容量大，具有机械结构紧凑合理，实用性、稳定性、节能性、经济性和通用性好等特点，是一种可以用于游泳池池底和池壁水下清洁的机器人。

Description

水下清洁机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别用于水下环境的清洁，具有自主移动功能可以通过遥控或自主控制用于水下水平面、垂直面以及倾斜面清洁，能够代替人自主完成水下清洁工作的水下清洁机器人。

背景技术

游泳这项运动已有几千年的历史，随着现代生活节奏的加快和生活水平的提高，游泳已成为人们强身健体、休闲娱乐的重要运动形式。游泳池的清洁卫生状况直接关系到游泳者的运动状态和运动效果，因此，保持游泳池池水与池壁的清洁卫生是至关重要的。游泳池的清洁方式会根据游泳池的形式和规模而改变，就目前来看，无论是人工清洁，还是自动水循环，都在水资源或其它能源利用以及劳动力使用上存在着巨大的浪费或者冗余，造成游泳池维护成本提高，而且还直接增加了游泳者的游泳运动费用，因此，需要一种自动水下清洁装置来解决这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种能够灵活机动、经济节能、多种工作模式的水下机器人，从而更好地完成水下清洁工作。

本发明是一种水下清洁机器人，包括排水机构、清洁与移动平台以及控制系统。

本发明所述的排水机构包括排水器、驱动控制密封箱与机器人外壳内壁形成的流水通道、流水过滤网以及进水口与防倒流装置。排水器包括排水口、排水螺旋桨、排水口支架、排水口固定架、排水螺旋桨支架以及排水口驱动轴。排水器的排水口安装固定于排水口支架，并通过排水口支架与排水口驱动轴连接，可以围绕驱动轴转动；排水螺旋桨由高速直流电机驱动，一同固定于排水螺旋桨支架，亦与排水口驱动轴连接，与排水口同步围绕驱动轴转动；排水口固定架与排水口支架以及排水螺旋桨支架共同由排水口驱动轴连接，可绕其旋转，排水口固定架与驱动控制密封箱顶部固定。所述的流水通道包括驱动控制密封箱外壁与机器人外壳内壁所构成空间。所述的流水过滤网固定于流水通道，与机器人外壳内壁以及驱动控制密封箱将流水通道分成两个部分。所述的进水口与防倒流装置，位于机器人底壳体底面，包括进水口以及防倒流装置，防倒流装置分为两个部分，通过轴架固定，覆盖于进水口上方，可以围绕轴转动。排水机构可选择安装一个或多个排水器，当选择安装多个排水器时，要保持排水器排水器的排水驱动轴同轴。

本发明所述的清洁与移动平台包括机器人外壳体、清洁驱动轮、同步带齿轮与驱动同步带。机器人外壳体包括机器人上顶盖、机器人侧壁以及机器人主壳体，机器人的壳体使用一次成型的高分子材料。清洁驱动轮包括四个独立驱动的圆柱形轮毂，轮毂外层可根据清洁需要配套不同材料的轮面，四个清洁驱动轮两个一组，通过机器人侧壁以及机器人主壳体的清洁驱动轮侧支架、中心支架与机器人安装连接。同步带齿轮与驱动同步带，两个同步带齿轮与一条驱动同步带为一组，安装于机器人主壳体侧面板与机器人侧壁之间，其中一个同步带齿轮与一个驱动直流电机连接，另一同步带齿轮与一个清洁驱动轮连接，这两个同步带齿轮由驱动同步带进行传动。

本发明所述的控制系统包括中心处理器、监控摄像机、图像采集卡、惯性导航元件、遥控信号接口、电源管理模块、电机驱动器、控制系统盒、清洁驱动轮直流电机、排水口驱动舵机、排水螺旋桨高速直流电机、驱动控制密封箱以及控制及能源管理系统。其特征在于所述的中心处理器芯片与图像采集卡、惯性导航元件以及遥控信号接口构成控制系统的输入部分；中心处理器芯片与电机驱动器构成控制系统的输出部分。所述的电机驱动器与清洁驱动轮直流电机构成了控制系统的清洁驱动执行层；电机驱动器与排水口驱动舵机构成排水口转动执行层；电机驱动器与排水螺旋桨高速直流电机构成螺旋桨驱动执行层。所述的监控摄像机安装于机器人主壳体的两个正面板上，监控摄像机与图像采集卡构成控制系统环境感知层。所述的惯性导航元件安装于机器人驱动控制密封箱，构成控制系统自身姿态定位层。所述的控制系统盒将包括中心处理器、图像采集卡、惯性导航元件、遥控信号接口、电源管理模块、电机驱动器的控制系统封装，兼有电源输入接口与可充电电池盒，可由机器人外部供电，也可短时间内由电池盒为机器人供电，控制系统盒固定于驱动控制密封箱的底部。所述的电源管理模块用于稳压稳流以及监控机器人电路的过流过载，保护机器人控制系统。所述的清洁驱动轮直流电机，装配有减速箱与编码器，通过前法兰安装固定于驱动控制密封箱侧壁与机器人主壳体侧壁，通过同步带齿轮与同步带，驱动清洁驱动轮。所述的排水口驱动舵机，安装固定于排水口固定架，驱动排水口支架以及排水螺旋桨支架围绕排水口驱动轴转动。所述的排水螺旋桨高速直流电机，安装固定于排水螺旋桨支架，驱动排水螺旋桨转动。所述的清洁驱动轮直流电机、排水螺旋桨高速直流电机都配有编码器，可以与其电机驱动器实现电机伺服控制。所述的驱动控制密封箱，包括密封箱箱体上盖以及主箱体，密封箱箱体上盖包括有防水功能的排水口滑动槽；驱动控制密封箱通过机器人主壳体的两端侧壁安装固定于机器人主壳体内部，将包括控制系统盒、清洁驱动轮直流电机、排水口驱动舵机、排水螺旋桨高速直流电机的控制系统部分密闭封装，使用一次成型的高分子材料，具有防水特性。所述的控制及能源管理系统包括控制信号浮漂天线、控制信号浮漂天线电缆、信号中继及电缆管理器、信号及能源电缆、电缆导向滑轮架以及电缆配重环。其特征在于所述的信号中继及电缆管理器包括信号中继器、电缆管理器，通过管理器支架与池岸地面固定，将控制信号浮漂天线安装连接于信号中继及电缆管理器天线接口，接收控制键盘的控制信号，经过信号中继，由信号及能源电缆传输给水下清洁机器人的遥控信号接口；信号中继及电缆管理器配有外接交流电源以及交流到直流变压装置，通过信号及能源电缆与水下清洁机器人的电源输入接口连接，为机器人供电；信号中继及电缆管理器由水下清洁机器人中心处理器通过电机驱动器控制收放电缆电机执行电缆的收放；信号中继及电缆管理器的信号中继器实现与控制信号浮漂天线连接，并发送数据给机器人；信号中继及电缆管理器的电缆管理器内包括带编码器的电缆收放电机，由机器人中心处理器控制，实现电缆收放功能。信号及能源电缆内包括控制信号线、电源线，电缆的密度小于水的密度，可通过装配电缆配重环改变其密度，以调节其在水中的悬浮状态。电缆配重环为高密度高分子材料，与电缆紧密相扣，安装位置可以调节。所述的控制信号浮漂天线包括控制信号天线与浮漂载体，其密度远小于水，漂浮于水面，与控制键盘进行无线通讯，可通过控制信号浮漂天线电缆直接与机器人遥控信号接口通讯，也可以安装固定于信号中继及电缆管理器，再通过信号及能源电缆间接与机器人通讯。信号中继及电缆管理器可以外接显示设备，显示水下清洁机器人工作状态及相关性能指标。所述的电缆导向滑轮架当机器人带缆工作时，安装于岸边拐角处，包括定滑轮、定滑轮座转动轴，实现定滑轮自身转动以及定滑轮装置绕定滑轮座转动轴转动。

本发明提出的水下清洁机器人其工作模式包括手动清洁与自主清洁。所述的手动模式，其控制信号由控制键盘人工操作发出，通过控制信号浮漂天线直接或者间接地控制水下清洁机器人。所述的自主模式，其控制信号由中央处理器根据环境感知层与自身位姿定位层的信息，结合预先设定的清洁任务，自主地规划路径与动作，驱动机器人执行层，完成水下清洁任务。长时间全局清洁时，采用机器人带缆工作，使用信号中继及电缆管理器与信号及能源电缆；短时间局部清洁时，机器人使用电池盒供电，不使用信号中继及电缆管理器与信号及能源电缆，使用控制信号浮漂天线及控制信号浮漂天线电缆，工作时间相对较短。

本发明提出的水下清洁机器人完成清洁任务的过程为：

水下清洁机器人根据中央处理器发出的控制指令控制机器人动作。排水机构中，排水螺旋桨高速直流电机在其电机驱动器的控制下带动排水螺旋桨按照设定转速旋转，将机器人流水通道内的水排出，使流水通道内部形成高负压，将机器人底部的池水从进水口吸入流水通道，经过流水过滤网过滤下水流中的杂物，将清洁的水排出。同时，排水螺旋桨高速直流电机驱动器通过对电机转速及电流的监控，可以判断流水通道内污物的密度，当污物达到一定密度时，发出污物已满警报。排水口驱动舵机由其电机驱动器控制，带动排水口支架围绕排水口驱动轴沿排水口滑动槽转动，改变排水方向。进水口上面安装有防倒流装置，当水流又进水口进入时，由于水的作用力，防倒流装置打开，当水流停止进入时，防倒流装置由于水的作用力消失而关闭，可以防止流水通道内杂物的流出。清洁与移动平台中，4个独立的清洁驱动轮由其电机驱动器控制，可以实现独立的运动，通过使用不同的轮速组合实现机器人的前进、后退、转弯以及刷洗清洁的任务。当机器人带缆在水下执行清洁任务时，机器人利用惯性导航元件与清洁驱动轮进行航位推算，得到机器人位置信息，进而由中心处理器控制收放电缆电机根据实际长度需要而收放信号及能源电缆。根据游泳池深度与实际需要，选择合适位置安装电缆配重环，调节电缆在水中的悬浮状态。信号中继及电缆管理器由电缆导向滑轮架为电缆收放导向。当机器人脱缆在水下执行任务时，控制信号浮漂天线通过控制信号浮漂天线电缆与机器人连接，接收遥控信号，控制机器人运动。在自主清洁的过程中，设定游泳池清洁度图像阈值，机器人利用监控摄像机拍摄游泳池池底图片，通过与阈值比较来判断游泳池池底的清洁程度，进行清洁运动规划，完成清洁任务。

本发明提出的水下清洁器人其特征在于由于机器人流水通道内的高负压以及排水机构的作用力，可使机器人黏附在游泳池竖直壁面上进行清洗，实现机器人竖直贴壁行进动作。

本发明提出的水下清洁机器人其特征在于由于排水口可以沿排水口滑动槽运动，可以对机器人的行进、清洁、转向以及竖直贴壁行进产生作用。多个排水口协调沿排水口滑动槽运动或定位，改变排水口排水方向，对机器人的运动产生不同的作用力。如机器人在水中处于漂浮状态时，可以通过调整两个排水口的排水方向与排水力度，调节机器人在水中的姿态，帮助机器人正确的姿态。特别是当机器人在爬壁的过程中，由于游泳池台阶等因素的影响，可能会底盘顶起，使机器人的4个清洁驱动轮失效，这时要靠调整排水口位置给机器人推动力，使其回到正常工作的状态中来。

本发明的有益效果是：重量小、容量大，运动灵巧轻便，具有机械结构紧凑合理，智能性、实用性、稳定性、节能性、经济性和通用性好等特点，能够帮助以及代替人工自主完成水下清洁工作。

附图说明

图1-水下清洁机器人整体示意图，其中：1-机器人外壳体，2-监控摄像机，3-清洁驱动轮，4-驱动同步带，5-同步带齿轮；

图2-水下清洁机器人驱动控制密封箱示意图，其中：6-驱动控制密封箱，7-清洁驱动轮直流电机，8-控制系统盒，9-排水口滑动槽；

图3-水下清洁机器人排水器示意图，其中：10-排水口，11-排水螺旋桨，12-排水口支架，13-排水口固定架，14-排水螺旋桨高速直流电机，15-排水螺旋桨支架，16-排水口驱动舵机，17-排水口驱动轴；

图4-水下清洁机器人清洁与移动平台示意图，其中：18-机器人上顶盖，19-机器人主壳体，20-机器人侧壁，21-清洁驱动轮侧支架，22-清洁驱动轮中心支架；

图5-水下清洁机器人侧向剖面图，其中：23-流水过滤网，24-流水通道，25-防倒流装置，26-进水口；

图6-水下清洁机器人控制系统示意图。

图7-水下清洁机器人带缆工作示意图，其中：27-控制信号浮漂天线，28-信号中继及电缆管理器，29-电缆管理器，30-管理器支架，31-控制键盘，32-电缆导向滑轮架，33-信号及能源电缆，34-电缆配重环。

图8-水下清洁机器人脱缆工作示意图，其中：35-控制信号浮漂天线电缆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

本发明的水下清洁机器人包括排水机构、清洁与移动平台以及控制系统。如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7以及图8所示，所述的排水机构包括排水器、驱动控制密封箱与机器人外壳内壁形成的流水通道24、流水过滤网23以及进水口与防倒流装置25。排水器包括排水口10、排水螺旋桨11、排水口支架12、排水口固定架13、排水螺旋桨支架15以及排水口驱动轴17。水下清洁机器人可安装多个独立的排水器，协调各排水器的运动。排水器排水口10通过排水口支架12与排水口驱动轴17连接，可以围绕驱动轴转动；排水螺旋桨11由高速直流电机驱动，一同固定于排水螺旋桨支架15，亦与排水口驱动轴17连接，与排水口10同步围绕驱动轴转动；排水口固定架13与驱动控制密封箱顶部固定。流水通道24包括驱动控制密封箱外壁与机器人外壳体1内壁所构成空间。流水过滤网23固定于流水通道24，与机器人外壳体1内壁以及驱动控制密封箱将流水通道24分成两个部分。进水口26与防倒流装置25，位于机器人主壳体19底面，防倒流装置分为两个部分，通过轴架固定，覆盖于进水口26上方，可以围绕轴转动。当水进入机器人流水通道24时，防倒流装置25的两个部分由于水流的作用，绕轴旋转，进水口26打开；当停止进水时，防倒流装置25恢复闭合状态，保证流水通道24内的水不会倒流。排水机构可选择安装一个或多个排水器，当选择安装多个排水器时，要保持排水器排水器的排水口驱动轴17同轴。所述的排水机构以清洁与移动平台为载体，与清洁与移动平台协调运动。所述的清洁与移动平台包括机器人外壳体1、清洁驱动轮3、同步带齿轮5与驱动同步带4。其特征在于所述的机器人外壳体1包括机器人上顶盖18、机器人侧壁20以及机器人主壳体19，机器人的壳体使用一次成型的高分子材料。所述的清洁驱动轮3包括四个独立驱动的圆柱形轮毂，轮毂外层可根据清洁需要配套不同材料的轮面，四个清洁驱动轮3两个一组，通过机器人侧壁以及机器人主壳体的清洁驱动轮侧支架21、清洁驱动轮中心支架22与机器人安装连接。所述的同步带齿轮5与驱动同步带4，两个同步带齿轮5与一条驱动同步带4为一组，安装于机器人主壳体19侧面板与机器人侧壁20之间，其中一个同步带齿轮5与一个驱动直流电机7连接，另一同步带齿轮5与一个清洁驱动轮3连接，这两个同步带齿轮5由驱动同步带4进行传动。控制系统包括中心处理器、监控摄像机、图像采集卡、惯性导航元件、遥控信号接口、电机驱动器、控制系统盒8、清洁驱动轮直流电机7、排水口驱动舵机16、排水螺旋桨高速直流电机14、驱动控制密封箱以及控制及能源管理系统。中心处理器芯片与图像采集卡、惯性导航元件以及遥控信号接口构成控制系统的输入部分；中心处理器芯片与电机驱动器构成控制系统的输出部分。电机驱动器与清洁驱动轮直流电机7构成了控制系统的清洁驱动执行层；电机驱动器与排水口驱动舵机16构成排水口10转动执行层；电机驱动器与排水螺旋桨高速直流电机14构成螺旋桨11驱动执行层。所述的监控摄像机2安装于机器人主壳体19的两个正面板上，监控摄像机2与图像采集卡构成控制系统环境感知层。所述的惯性导航元件安装于机器人控制系统盒8构成控制系统自身姿态定位层。控制系统盒8将包括中心处理器、图像采集卡、惯性导航元件、遥控信号接口、电源管理模块、电机驱动器的控制系统封装，兼有电源输入接口与可充电电池盒，可由机器人外部供电，也可短时间内由电池盒为机器人供电，控制系统盒固定于驱动控制密封箱的底部。所述的电源管理模块用于稳压稳流以及监控机器人电路的过流过载，保护机器人控制系统。所述的清洁驱动轮直流电机7，装配有减速箱与编码器，通过前法兰安装固定于驱动控制密封箱侧壁与机器人主壳体19侧壁，驱动清洁驱动轮3。排水口驱动舵机16，安装固定于排水口固定支架12，驱动排水口10及排水口支架12围绕排水口驱动轴17转动。排水螺旋桨高速直流电机14，安装固定于排水螺旋桨支架15，驱动排水螺旋桨11转动。清洁驱动轮直流电机7、排水螺旋桨高速直流电机14都配有编码器，可以与其电机驱动器实现电机伺服控制。驱动控制密封箱，包括密封箱箱体上盖以及主箱体，密封箱箱体上盖包括有防水功能的排水口滑动槽9；驱动控制密封箱通过机器人主壳体19的两端侧壁安装固定于机器人主壳体19内部，将包括控制系统盒8、清洁驱动轮直流电机7、排水口驱动舵机16、排水螺旋桨高速直流电机14的控制系统部分密闭封装，使用一次成型的高分子材料，具有防水特性。控制及能源管理系统包括控制信号浮漂天线27、控制信号浮漂天线电缆35、信号中继及电缆管理器28、信号及能源电缆33、电缆导向滑轮架32以及电缆配重环34。信号中继及电缆管理器28包括信号中继器、电缆管理器29，通过管理器支架30与池岸地面固定，将控制信号浮漂天线安装27连接于信号中继及电缆管理器28天线接口，接收控制键盘31的控制信号，经过信号中继，由信号及能源电缆33传输给水下清洁机器人的遥控信号接口；信号中继及电缆管理器28配有外接交流电源以及交流到直流变压装置，通过信号及能源电缆33与水下清洁机器人的电源输入接口连接，为机器人供电；信号中继及电缆管理器28由水下清洁机器人中心处理器通过电机驱动器控制收放电缆电机执行电缆的收放；信号中继及电缆管理器28的信号中继器实现与控制信号浮漂天线连接，并发送数据给机器人；信号中继及电缆管理器28的电缆管理器29内包括带编码器的电缆收放电机，由机器人中心处理器控制，实现电缆收放功能。信号及能源电缆33内包括控制信号线、电源线，电缆的密度小于水的密度，可通过装配电缆配重环34改变其密度，以调节其在水中的悬浮状态。电缆配重环34为高密度高分子材料，与电缆紧密相扣，安装位置可以调节。控制信号浮漂天线27包括控制信号天线与浮漂载体，其密度远小于水，漂浮于水面，与控制键盘31进行无线通讯，可通过控制信号浮漂天线电缆35直接与机器人遥控信号接口通讯，也可以安装固定于信号中继及电缆管理器28，再通过信号及能源电缆33间接与机器人通讯。信号中继及电缆管理器28可以外接显示设备，显示水下清洁机器人工作状态及相关性能指标。电缆导向滑轮架32当机器人带缆工作时，安装于岸边拐角处，包括定滑轮、定滑轮座转动轴，实现定滑轮自身转动以及定滑轮装置绕定滑轮座转动轴转动。

本发明提出的水下清洁机器人其工作模式包括手动清洁与自主清洁。所述的手动模式，其控制信号由控制键盘人工操作发出，通过控制信号浮漂天线直接或者间接地控制水下清洁机器人。所述的自主模式，其控制信号由中央处理器根据环境感知层与自身位姿定位层的信息，结合预先设定的清洁任务，自主地规划路径与动作，驱动机器人执行层，完成水下清洁任务。长时间全局清洁时，采用机器人带缆工作，使用信号中继及电缆管理器28与信号及能源电缆33；短时间局部清洁时，机器人使用电池盒供电，不使用信号中继及电缆管理器28与信号及能源电缆33，使用控制信号浮漂天线27及控制信号浮漂天线电缆35，工作时间相对较短。

本发明提出的水下清洁机器人完成清洁任务的过程为：水下清洁机器人根据中央处理器发出的控制指令控制机器人动作。排水机构中，排水螺旋桨高速直流电机14在其电机驱动器的控制下带动排水螺旋桨11按照设定转速旋转，将机器人流水通道24内的水排出，使流水通道内部形成高负压，将机器人底部的池水从进水口吸入流水通道24，经过流水过滤网23过滤下水流中的杂物，将清洁的水排出。同时，排水螺旋桨高速直流电机驱动器通过对电机转速及电流的监控，可以判断流水通道24内污物的密度，当污物达到一定密度时，发出污物已满警报。排水口驱动舵机16由其电机驱动器控制，带动排水口支架12围绕排水口驱动轴17沿排水口滑动槽9转动，改变排水方向。进水口26上面安装有防倒流装置25，当水流又进水口进入时，由于水的作用力，防倒流装置25打开，当水流停止进入时，防倒流装置25由于水的作用力消失而关闭，可以防止流水通道24内杂物的流出。清洁与移动平台中，4个独立的清洁驱动轮3由其电机驱动器控制，可以实现独立的运动，通过使用不同的轮速组合实现机器人的前进、后退、转弯以及刷洗清洁的任务。当机器人带缆在水下执行清洁任务时，机器人利用惯性导航元件与清洁驱动轮3进行航位推算，得到机器人位置信息，进而由中心处理器控制收放电缆电机根据实际长度需要而收放信号及能源电缆33。根据游泳池深度与实际需要，选择合适位置安装电缆配重环34，调节电缆在水中的悬浮状态。信号中继及电缆管理器28由电缆导向滑轮架32为电缆收放导向。当机器人脱缆在水下执行任务时，控制信号浮漂天线27通过控制信号浮漂天线电缆35与机器人连接，接收遥控信号，控制机器人运动。在自主清洁的过程中，设定游泳池清洁度图像阈值，机器人利用监控摄像机2拍摄游泳池池底图片，通过与阈值比较来判断游泳池池底的清洁程度，进行清洁运动规划，进而调节四个清洁驱动轮3和排水器的工作状态，完成清洁任务。具体可以调整每个轮子3的转速，通过不同的轮速组合，实现不同力度的清洁动作，例如，前轮顺时针快速旋转，后轮逆时针慢速旋转，水下清洁机器人则会沿前轮顺时针旋转所确定的方向行进，但这时的清洁力度要比后轮顺时针旋转时要大很多。同时，调整排水口10的排水位置方向以及排水螺旋桨11的转速，也可以改变清洁力度，使机器人的工作效率更高。对于竖直池壁的清洁，也可以使用相同的控制策略。本发明提出的水下清洁器人由于机器人流水通道24内的高负压以及排水机构的作用力，可使机器人黏附在游泳池竖直壁面上进行清洗，实现机器人竖直贴壁行进动作。本发明提出的水下清洁机器人由于排水口10可以沿排水口滑动槽9运动，可以对机器人的行进、清洁、转向以及竖直贴壁行进产生作用。多个排水口10协调沿排水口滑动槽9运动或定位，改变排水口10排水方向，对机器人的运动产生不同的作用力。如机器人在水中处于漂浮状态时，可以通过调整两个排水口10的排水方向与排水力度，调节机器人在水中的姿态，帮助机器人正确的姿态。特别是当机器人在爬壁的过程中，由于游泳池台阶等因素的影响，可能会底盘顶起，使机器人的4个清洁驱动轮3失效，这时要靠调整排水口位置给机器人推动力，使其回到正常工作的状态中来。水下清洁机器人根据自身安装的惯性导航元件与4个清洁驱动轮3的编码器通过航位推算保证水下清洁机器人自主导航运行。当完成清洁任务后，打开机器人上顶盖18以及流水过滤网23，然后对水下清洁机器人流水通道24进行清洗即可。

本发明不限于此实例，凡是利用本设计的设计思路，做一些简单变化的设计都应进入该发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下清洁机器人，其特征在于：它是由排水机构、清洁与移动平台及控制系统组成；其中

排水机构包括排水器、驱动控制密封箱与机器人外壳内壁形成的流水通道(24)、流水过滤网(23)以及进水口与防倒流装置(25)；流水过滤网(23)固定于流水通道(24)，与机器人外壳体(1)内壁以及驱动控制密封箱将流水通道(24)分成两个部分；排水器包括排水口(10)、排水螺旋桨(11)、排水口支架(12)、排水口固定架(13)、排水螺旋桨支架(15)以及排水口驱动轴(17)；排水口(10)安装固定于排水口支架(12)，并通过排水口支架(12)与排水口驱动轴(17)连接，可以围绕排水口驱动轴(17)转动；排水螺旋桨(11)由排水螺旋桨高速直流电机(14)驱动，固定于排水螺旋桨支架(15)，排水螺旋桨支架(15)亦与排水口驱动轴(17)连接，与排水口(10)同步围绕排水口驱动轴(17)转动；排水口固定架(13)与驱动控制密封箱顶部固定，排水口固定架(13)也与排水口驱动轴(17)连接，可绕排水口驱动轴(17)旋转；排水口驱动舵机(16)连接并驱动排水口支架(12)以及排水螺旋桨支架(15)围绕排水口驱动轴(17)转动；进水口(26)与防倒流装置(25)，位于机器人壳体(20)底面，保证流水通道(24)内的水不会倒流；

清洁与移动平台包括机器人外壳体(1)、清洁驱动轮(3)、同步带齿轮(5)与驱动同步带(4)；所述的机器人外壳体(1)包括机器人上顶盖(18)、机器人侧壁(20)以及机器人主壳体(19)，所述的清洁驱动轮(3)包括四个独立驱动的圆柱形轮毂，四个清洁驱动轮(3)两个一组，通过机器人侧壁以及机器人主壳体的清洁驱动轮侧支架(21)、清洁驱动轮中心支架(22)与机器人安装连接；两个同步带齿轮(5)与一条驱动同步带(4)为一组，安装于机器人主壳体(19)侧面板与机器人侧壁(20)之间，其中一个同步带齿轮(5)与一个清洁驱动直流电机(7)连接，另一同步带齿轮(5)与一个清洁驱动轮(3)连接，这两个同步带齿轮(5)由驱动同步带(4)进行传动；

控制系统包括中心处理器、监控摄像机、图像采集卡、惯性导航元件、遥控信号接口、电机驱动器、控制系统盒(8)、清洁驱动轮直流电机(7)、排水口驱动舵机(16)、排水螺旋桨高速直流电机(14)、驱动控制密封箱以及控制及能源管理系统；监控摄像机(2)通过图像采集卡连接到中心处理器，惯性导航元件、遥控信号接口也连接到中心处理器，中心处理器芯片与图像采集卡、惯性导航元件以及遥控信号接口构成控制系统的输入部分；中心处理器通过电机驱动器驱动清洁驱动轮直流电机(7)、排水口驱动舵机(16)、排水螺旋桨高速直流电机(14)，控制系统盒将包括中心处理器、图像采集卡、惯性导航元件、遥控信号接口、电机驱动器的控制系统封装，驱动控制密封箱将包括控制系统盒(8)、清洁驱动直流电机(7)、排水口驱动舵机(16)、排水螺旋桨高速直流电机(14)的控制系统部分密闭封装，具有防水特性；控制及能源管理系统实现对机器人的控制和能源管理。

2.根据权利要求1所述的水下清洁机器人，其特征在于，排水机构可选择安装一个或多个排水器，当选择安装多个排水器时，要保持排水器的排水口驱动轴(17)同轴。

3.根据权利要求2所述的水下清洁机器人，其特征在于，所述防倒流装置(25)分为两个部分，通过轴架固定，覆盖于进水口(26)上方，可以围绕轴转动，当水进入机器人流水通道(24)时，防倒流装置(25)的两个部分由于水流的作用，绕轴旋转，进水口(26)打开；当停止进水时，防倒流装置(25)恢复闭合状态，保证流水通道(24)内的水不会倒流。

4.根据权利要求1所述的水下清洁机器人，其特征在于，所述的控制及能源管理系统包括控制信号浮漂天线(27)、信号中继及电缆管理器(28)、信号及能源电缆(33)，将控制信号浮漂天线安装连接于信号中继及电缆管理器天线接口，接收控制键盘的控制信号，经过信号中继，由信号及能源电缆传输给水下清洁机器人的遥控信号接口。

5.根据权利要求4所述的水下清洁机器人，其特征在于，所述的控制及能源管理系统还包括电缆配重环(34)，信号及能源电缆(33)内包括控制信号线、电源线，电缆的密度小于水的密度，可通过装配电缆配重环(34)改变其密度，以调节其在水中的悬浮状态。

6.根据权利要求4所述的水下清洁机器人，其特征在于，所述的控制及能源管理系统还包括电缆导向滑轮架(32)，当机器人带缆工作时，电缆导向滑轮架(32)安装于岸边拐角处，包括定滑轮、定滑轮座转动轴，实现定滑轮自身转动以及定滑轮装置绕定滑轮座转动轴转动。

7.根据权利要求1所述的水下清洁机器人，其特征在于，所述的控制及能源管理系统包括控制信号浮漂天线(27)和控制信号浮漂天线电缆(35)，控制信号浮漂天线(27)通过控制信号浮漂天线电缆(35)直接与机器人遥控信号接口通讯。

8.根据权利要求1所述的水下清洁机器人，其特征在于，所述水下清洁机器人工作模式包括手动清洁与自主清洁；所述的手动模式，其控制信号由控制键盘人工操作发出，通过控制信号浮漂天线(27)直接或者间接地控制水下清洁机器人；所述的自主模式，其控制信号由中央处理器根据感知的环境信息与自身位置姿态信息，结合预先设定的清洁任务，自主地规划路径与动作，驱动机器人执行层，完成水下清洁任务。

9.根据权利要求1所述的水下清洁机器人，其特征在于，排水口(10)可以围绕排水口驱动轴(17)转动，从而改变排水方向，对机器人的行进、清洁、转向以及竖直贴壁行进产生不同的作用力。

10.根据权利要求1所述的水下清洁机器人，其特征在于，所述水下清洁机器人兼有电源输入接口与可充电电池盒，可由机器人外部供电，也可短时间内由电池盒为机器人供电。

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