CN105035202B - 船舶除锈爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明适用于爬壁机器人技术领域，提供了一种船舶除锈爬壁机器人，旨在解决现有技术中船舶除锈爬壁机器人越障能力差的技术问题。该船舶除锈爬壁机器人包括清洗盘、与船舶壁面接触的履带、驱动组件、具有从动轮的从动浮动组件、安带动清洗盘相对船舶壁面自动上下运动的浮动连接组件以及提供预压力以压紧履带的压紧组件。该船舶除锈爬壁机器人利用驱动件驱动主动轮以带动从动轮运动，从而带动履带在船舶壁面上行走；于行走过程中遇到障碍物时，利用浮动连接组件带动清洗盘越过障碍物，同时，履带的内拉力增大，使得主动轮与从动轮之间的中心距减小以使履带紧密贴合于船舶壁面上而实现越障，提高了船舶除锈爬壁机器人的壁面适应能力。

Description

船舶除锈爬壁机器人

技术领域

本发明属于爬壁机器人技术领域，尤其涉及一种船舶除锈爬壁机器人。

背景技术

目前，国内船舶除锈采用人工干气喷砂除锈，即利用0.4-0.6MPa的压缩空气，人工手持喷枪运动，将有压钢制容器内的干砂输送至喷枪，使铜矿砂以每秒几十米的高速冲击钢板表面，快速除去铁锈层，然而，这种方式污染重，成本高，损害工人健康。

另外，常见的船舶除锈也有采用爬壁机器人搭载除锈清洗器作业，将超高压纯水射流除锈、真空系统抽干并排渣、爬壁机器人执行除锈作业三者成套设计于一体。其中，采用水射流除锈，然后真空抽干水分并回收锈渣来防止返锈，应用大型爬壁机器人来搭载除锈清洗器进行遥控作业可以保证操作安全，使得除锈质量和效率明显提高，而这种方案得以成功实施的关键技术之一就是爬壁机器人技术，这种爬壁机器人需要负载大、能越障、可灵活实现前行转弯。

目前，哈尔滨工业大学机器人研究所潘焕焕等人在《机器设计与制造工程》2000年9月第29卷第5期发表的《水冷壁爬壁机器人的本体结构设计》一文中公开了一种履带式爬壁机器人，介绍了一种抗倾覆的结构，但其结构自适用于水冷壁排管的工作环境，其负载轻，抗倾覆结构在大负载在未必可靠。

例如，中国专利(申请号：200510127370.2)公开了一种船体表面清刷用永磁吸附双履带机器人，具体公开了双列履带永磁吸附爬壁机器人用于船体表面清刷、负载轻，是一种小型履带爬壁机器人；中国专利(申请号：200920247834.7)公开了一种船舶壁面除锈爬壁机器人以及中国专利(申请号：201010191649.8)公开了一种用于干、湿环境的磁隙式爬壁机器人，这两件专利都提出了针对船舶除锈作业的爬壁机器人方案，这两种爬壁机器人分别采用永磁与真空混合吸附方式和永磁间隙与真空混合吸附方式，提高了负载能力，但这两种爬壁机器人在工作过程中从动轮都是固定的，只能在工作前调节，没有越障机构、壁面适应性差，且负载能力有限。

针对目前船舶除锈爬壁机器人由于越障能力差、负载轻、壁面适应能力差而导致爬行高度有限和易倾覆的难题，提供一种具有越障能力强、工作负载大和壁面适应能力好的船舶除锈爬壁机器人已成为实现高空大负载稳定除锈作业亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶除锈爬壁机器人，旨在解决现有技术中船舶除锈爬壁机器人越障能力差的技术问题。

本发明是这样实现的，一种船舶除锈爬壁机器人，包括用于对船舶壁面进行除锈处理并具有清洗盘的清洗组件、安装于所述清洗盘相对两侧并与所述船舶壁面接触的履带、驱动所述履带在所述船舶壁面上行走并具有主动轮和驱动件的驱动组件、具有从动轮的从动浮动组件、安装于所述清洗盘外侧以带动所述清洗盘相对所述船舶壁面自动上下运动的浮动连接组件以及提供预压力以压紧所述履带的压紧组件；所述主动轮和所述从动轮与所述履带配合，所述驱动件驱动所述主动轮运动并带动所述从动轮运动，以带动所述履带在所述船舶壁面上行走；于行走过程中遇到障碍物时，自动调节所述主动轮与所述从动轮之间的中心距，并在所述从动浮动组件和所述压紧组件的作用下，所述履带紧贴所述船舶壁面而实现越障。

进一步地，所述船舶除锈爬壁机器人还包括设置于所述清洗盘相对两侧以用于安装所述浮动连接组件的支架杆、位于所述清洗盘外围的支架组件以及固定于所述浮动连接组件与所述支架组件之间的支撑件，所述支架组件包括一对平行设置以安装所述从动浮动组件和所述压紧组件的内支撑板和外支撑板，所述内支撑板位于所述外支撑板与所述清洗盘之间。

进一步地，所述浮动连接组件还包括固定于所述清洗盘外壁上的连接件以及调节所述清洗盘与所述船舶壁面间距的第一调节部件，所述第一调节部件安装于所述连接件上并连接至机架。

进一步地，所述第一调节部件包括安装于所述机架与支撑件之间的光轴以及与所述光轴配合以向所述清洗盘提供预紧力的弹性部件。

进一步地，所述弹性部件包括套设于所述光轴上且靠近所述机架一侧以相对所述光轴上下移动的调节支座以及套设于所述光轴上并抵顶于所述调节支座与所述连接件之间的第一弹性件。

进一步地，所述弹性部件还包括设置于所述光轴上并位于所述机架与所述调节支座之间的调节板以及与所述光轴平行设置并穿过所述调节板且一端抵持于所述调节支座上的调节螺栓，调节所述调节板以压缩所述第一弹性件并推动所述调节支座移动并提供所述清洗盘与所述船舶壁面接触的压紧力。

进一步地，所述调节部件第一调节部件还包括穿过所述调节板且一端抵持于所述清洗盘上以限制所述清洗盘位移的限位螺栓。

进一步地，所述从动浮动组件包括与所述从动轮连接且两端放置于所述内支撑板和所述外支撑板上的从动轴、固定于所述从动轴上以调节所述从动轮与所述主动轮之间间距的第二调节部件以及与所述第二调节部件连接以提供所述第二调节部件做直线运动动力的动力件。

进一步地，所述第二调节部件包括一对一端固定于所述从动轴端部且平行设置的滑动导杆、两端分别固定于各所述滑动导杆另一端的连杆以及弹性连接于所述连杆与所述动力件输出端之间的第二弹性件。

进一步地，所述动力件包括固定安装于所述内支撑板和所述外支撑板之间的驱动气缸以及一端固定安装于所述连杆上且另一端抵持于所述第二弹性件一端的过渡块。

进一步地，所述动力件包括固定安装于所述内支撑板和所述外支撑板之间的驱动电机以及一端固定安装于所述连杆上且另一端抵持于所述第二弹性件一端的丝杆。

进一步地，所述压紧组件包括位于所述履带上表面以压紧所述履带且具有压紧轴的压紧轮、固定安装于所述压紧轴一端并安装于所述内支撑板上的第三调节部件以及固定安装于所述压紧轴另一端并安装于所述外支撑板上的第四调节部件，所述第三调节部件与所述第四调节部件成对设置并用于共同调节所述压紧轮与所述履带之间压力大小。

进一步地，所述第三调节部件包括一端固定于所述压紧轴端部的第一导杆、固定安装于所述内支撑板上的第一固定架、活动安装于所述第一固定架上的第一调整螺栓以及弹性连接于所述第一导杆与所述第一调整螺栓之间的第一拉簧；

所述第四调节部件包括一端固定于所述压紧轴端部的第二导杆、固定安装于所述外支撑板上的第二固定架、活动安装于所述第二固定架上的第二调整螺栓以及弹性连接于所述第二导杆与所述第二调整螺栓之间的第二拉簧。

进一步地，所述第一固定架包括一对固定安装于所述内支撑板上并位于所述第一拉簧两侧的第一固定杆、固定安装于所述第一固定杆一端以安装所述第一导杆的第一上支撑板以及固定安装于所述第一固定杆另一端以安装所述第一调整螺栓的第一下支撑板。

进一步地，所述第二固定架包括一对固定安装于所述外支撑板上并位于所述第二拉簧两侧的第二固定杆、固定安装于所述第二固定杆一端以安装所述第二导杆的第二上支撑板以及固定安装于所述第二固定杆另一端以安装所述第二调整螺栓的第二下支撑板。

进一步地，所述支架组件还包括与所述内支撑板固定连接的前支撑板和后支撑板，所述前支撑板与所述后支撑板平行设置并与两所述内支撑板围合于所述清洗盘四周。

进一步地，所述船舶除锈爬壁机器人还包括安装于所述前支撑板上以提供辅助吸附作用的永磁万向轮以及固定安装于所述后支撑板上以防止倾覆的支撑万向轮。

进一步地，所述永磁万向轮包括相对于所述前支撑板转动连接并设有环形容置槽的外支撑轮以及固定安装于所述容置槽内并提供所述外支撑轮吸附力的永磁组件。

进一步地，所述永磁万向轮包括固定安装于所述前支撑板上的安装座、与所述安装座固定连接并设有一对轴孔的固定轮架以及固定安装于所述轴孔内并用于安装所述外支撑轮的轴芯，所述外支撑轮部分容置于所述固定轮架内。

进一步地，所述永磁组件包括固定安装于所述容置槽内并靠近所述轴芯的轭铁、两块充磁方向相反并设置于所述容置槽内的环形永磁体、夹持于两所述环形永磁体之间的隔磁铜板以及包覆于所述环形永磁体外围的橡胶套。

进一步地，所述驱动组件还包括连接于所述驱动件输出端与所述主动轮之间以带动所述主动轮转动的主动轴、设置于所述驱动件输出端的减速器以及设置于所述减速器与所述主动轴之间的联轴器。

进一步地，所述履带包括连接于所述主动轮和所述从动轮上的链条以及设置于所述链条上以提供吸附力的吸附机构。

进一步地，所述船舶除锈爬壁机器人还包括多个安装于所述清洗盘外侧并用于支撑所述清洗盘以使所述清洗盘与所述船舶壁面保持间距的万向轮。

本发明相对于现有技术的技术效果是：该船舶除锈爬壁机器人通过在所述清洗盘的相对两侧安装所述履带，并利用所述驱动件驱动所述主动轮以带动所述从动轮运动，从而带动所述履带在所述船舶壁面上行走；于行走过程中遇到障碍物时，利用所述浮动连接组件带动所述清洗盘越过所述障碍物，同时，所述履带的内拉力增大，使得所述主动轮与所述从动轮之间的中心距减小以使所述履带紧密贴合于所述船舶壁面上而实现越障，提高了所述船舶除锈爬壁机器人的壁面适应能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的俯视图；

图2是图1中II的局部放大图；

图3是图1中船舶除锈爬壁机器人的侧视图；

图4是图1中船舶除锈爬壁机器人的剖视图，以表达所述浮动连接组件与清洗盘的连接关系；

图5是图1中船舶除锈爬壁机器人的剖视图，以表达所述从动浮动组件的结构特征；

图6是本发明实施例提供的压紧组件的结构图；

图7是本发明实施例提供的永磁万向轮的结构图。

附图标记说明：

10 清洗盘 6224 调节支座

2 履带 6226 调节螺栓

20 链条 64 固定座

22 吸附机构 65 上轴承

3 驱动组件 66 下轴承

30 主动轮 68 限位螺栓

32 驱动件 7 压紧组件

34 主动轴 72 压紧轮

36 减速器 720 压紧轴

38 联轴器 74 第三调节部件

4 从动浮动组件 740 第一导杆

40 从动轮 742 第一固定架

41 从动轮调节螺栓 7420 第一固定杆

42 从动轴

44 第二调节部件 7422 第一上支撑板

442 滑动导杆 7424 第一下支撑板

443 直线轴承 744 第一调整螺栓

445 连杆 746 第一拉簧

446 第二弹性件 75 第四调节部件

448 弹簧座 750 第二导杆

46 固定座 752 第二固定架

48 动力件 7520 第二固定杆

480 驱动气缸 7522 第二上支撑板

481 输出杆 7524 第二下支撑板

482 过渡块 754 第二调整螺栓

50 支架杆 756 第二拉簧

52 支架组件 8 永磁万向轮

520 内支撑板 82 外支撑轮

522 外支撑板 820 容置槽

524 前支撑板 84 永磁组件

526 后支撑板 840 轭铁

54 支撑件 842 环形永磁体

6 浮动连接组件 844 隔磁铜板

60 连接件 846 橡胶套

62 第一调节部件 85 安装座

620 光轴 86 固定轮架

622 弹性部件 88 轴芯

6220 调节板 90 支撑万向轮

6222 第一弹性件 100 万向轮

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1至图7，本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人包括用于对船舶壁面进行除锈处理并具有清洗盘10的清洗组件(未标示)、安装于所述清洗盘10相对两侧并与所述船舶壁面(未图示)接触的履带2、驱动所述履带2在所述船舶壁面上行走并具有主动轮30和驱动件32的驱动组件3、具有从动轮40的从动浮动组件4、安装于所述清洗盘10外侧以带动所述清洗盘10相对所述船舶壁面自动上下运动的浮动连接组件6以及提供预压力以压紧所述履带2的压紧组件7；所述主动轮30和所述从动轮40与所述履带2配合，所述驱动件32驱动所述主动轮30运动并带动所述从动轮40运动，以带动所述履带2在所述船舶壁面上行走；于行走过程中遇到障碍物时，自动调节所述主动轮30与所述从动轮40之间的中心距，并在所述从动浮动组件4和所述压紧组件7的作用下，所述履带2紧贴所述船舶壁面而实现越障。

本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人通过在所述清洗盘10的相对两侧安装所述履带2，并利用所述驱动件32驱动所述主动轮30以带动所述从动轮40运动，从而带动所述履带2在所述船舶壁面上行走；于行走过程中遇到障碍物时，利用所述浮动连接组件6带动所述清洗盘10越过所述障碍物，同时，所述履带2的内拉力增大，使得所述主动轮30与所述从动轮40之间的中心距减小以使所述履带2紧密贴合于所述船舶壁面上而实现越障，提高了所述船舶除锈爬壁机器人的壁面适应能力。

在该实施例中，所述清洗组件用于提供高压水射流以对所述船舶壁面进行清洗和/或者除锈作业，至少包括高压水管和喷嘴(未图示)，所述喷嘴设置于所述清洗盘10内。

在该实施例中，所述驱动件32为驱动电机。在其他实施例中，所述驱动件32也可以是其他动力产生装置，例如，燃气轮机、蒸汽轮机或者柴油机等。

请参照图1至图7，进一步地，所述船舶除锈爬壁机器人还包括设置于所述清洗盘10相对两侧以用于安装所述浮动连接组件6的支架杆50、位于所述清洗盘10外围的支架组件52以及固定于所述浮动连接组件6与所述支架组件52之间的支撑件54，所述支架组件52包括一对平行设置以安装所述从动浮动组件4和所述压紧组件7的内支撑板520和外支撑板522，所述内支撑板520位于所述外支撑板522与所述清洗盘10之间。所述支撑件54固定安装于所述内支撑板520与所述浮动连接组件6之间，以使所述从动浮动组件4和所述压紧组件7与所述清洗盘10相连接，该支撑件54起到连接桥梁作用。通过所述主动轴设置于所述内支撑板520与所述外支撑板522上以使所述主动轮30位于所述内支撑板520与所述外支撑板522之间。所述履带2安装于所述内支撑板520与所述外支撑板522之间，所述压紧组件7安装于所述内支撑板520和所述外支撑板522上并抵持于所述履带2表面。所述内支撑板520和所述外支撑板522与所述支架杆50平行设置，两所述内支撑板520位于所述清洗盘10的相对两侧，优选地，两所述内支撑板520关于所述清洗盘10的中心对称设置，同样地，两所述外支撑板522关于所述清洗盘10的中心对称设置。优选地，所述支架杆50的数量为两个，并与所述浮动连接组件6的数量相对应，并且关于所述清洗盘10的中心对称设置，以使所述清洗盘10的受力均衡，避免出现侧倾现象。

本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人通过设置所述支架杆50、所述支撑件54、所述内支撑板520和所述外支撑板522，以使位于所述清洗盘10外围的各个部件具有相应的安装位置以及各部件之间具有相互连接关系。

请参照图1至图4，进一步地，所述浮动连接组件6还包括固定于所述清洗盘10外壁上的连接件60以及调节所述清洗盘10与所述船舶壁面间距的第一调节部件62，所述第一调节部件62安装于所述连接件60上并连接至机架(未图示)。所述连接件60位于所述支架杆50与所述支撑件54之间，且固定于所述清洗盘10外壁上，通过调节所述第一调节部件62以改变所述清洗盘10相对于所述船舶壁面之间的距离。该机架为船舶除锈爬壁机器人的本体机架，在所述第一调节部件62上作用一外部作用力，所述第一调节部件62在外部作用力下压迫所述清洗盘10并使所述清洗盘10与所述船舶壁面接触。

在该实施例中，所述第一调节部件62的数量为两个，且所述第一调节部件62对称设置于所述清洗盘10的相对两侧，以保证所述清洗盘10受力平稳，避免出现侧倾。利用所述第一调节部件62于清洗和/或者除锈过程中所述清洗盘10与所述船舶壁面紧密接触，并于遇到障碍物时所述清洗盘10与所述船舶壁面形成间距而实现越障。

请参照图1至图4，进一步地，所述第一调节部件62包括安装于所述机架与支撑件54之间的光轴620以及与所述光轴620配合以向所述清洗盘10提供预紧力的弹性部件622。所述光轴620的一端固定于所述机架上以及另一端固定于所述支撑件54上，优选地，所述第一调节部件62还包括将所述光轴620另一端固定于所述支撑件54上的固定座64，所述固定座64固定于所述支撑件54上，一方面用于固定所述光轴620，另一方面起到导引所述光轴620的作用。所述第一调节部件62通过设置所述弹性部件622以提供所述清洗盘10一定的预紧力，以保证所述清洗盘10与所述船舶壁面的充分接触；当遇到障碍物时，在所述弹性部件622的作用下，预紧力得到释放，从而使所述清洗盘10与所述船舶壁面形成间距，从而实现越障功能。

请参照图2至图4，优选地，所述弹性部件622包括套设于所述光轴620上且靠近所述机架一侧以相对所述光轴620上下移动的调节支座6224以及套设于所述光轴620上并抵顶于所述调节支座6224与所述连接件60之间的第一弹性件6222。通过调节所述调节支座6224相对于所述光轴620的位置，以改变作用于所述清洗盘10的预紧力大小，从而改变所述清洗盘10与所述船舶壁面的间距大小。所述第一弹性件6222可以使所述清洗盘10自动复位。优选地，所述第一弹性件6222为弹簧。

请参照图2至图4，所述弹性部件622还包括设置于所述光轴620上并位于所述机架与所述调节支座6224之间的调节板6220以及与所述光轴620平行设置并穿过所述调节板6220且一端抵持于所述调节支座6224上的调节螺栓6226。所述调节板6220起到安装所述调节螺栓6226的作用，调节所述调节板6220以压缩所述第一弹性件6222并推动所述调节支座6224移动并提供所述清洗盘10与所述船舶壁面接触的压紧力。在该实施例中，所述第一调节部件62还包括套设于所述光轴620上并位于所述支架杆50与所述调节支座6224之间的上轴承65以及套设于所述光轴620上并固定于所述连接件60上的下轴承66，利用所述上轴承65和所述下轴承66以保证所述光轴620的直线度。优选地，所述上轴承65和所述下轴承66均为直线轴承。

请参照图2和图4，所述第一调节部件62还包括穿过所述调节板6220且一端抵持于所述清洗盘10上以限制所述清洗盘10位移的限位螺栓68。利用所述调节板6220定位所述限位螺栓68，优选地，所述调节板6220上设有与所述限位螺栓68配合的定位孔(未标示)，所述限位螺栓68穿过定位孔且末端抵持于所述清洗盘10外壁上，利用所述限位螺栓68以限制所述清洗盘10的位置，避免所述清洗盘10产生过大位移。

请参照图1、图3和图4，所述从动浮动组件4包括与所述从动轮40连接且两端放置于所述内支撑板520和所述外支撑板522上的从动轴42、固定于所述从动轴42上以调节所述从动轮40与所述主动轮30之间间距的第二调节部件44以及与所述第二调节部件44连接以提供所述第二调节部件44做直线运动动力的动力件48。所述内支撑板520和所述外支撑板522上均设有安装所述从动轴42的U型槽(未图示，所述从动轴42安装于所述U型槽内以使所述从动轮40带动所述履带2转动，从而实现行走功能。

当所述船舶除锈爬壁机器人遇到障碍物时，所述履带2所受的内拉力增大，从而拉着所述从动轮40在所述内支撑板520和所述外支撑板522的U型槽内滑动，进一步压紧所述第二调节部件44，使得所述主动轮30与所述从动轮40之间的中心间距减小，所述履带2可以紧密贴合到所述船舶壁面上，提高了船舶壁面的适应能力，不至于由于障碍物而使得所述履带2一端翘起并与所述船舶壁面脱离。

当所述主动轮30与所述从动轮40的中心距减小时，不与所述船舶壁面贴合的履带2一侧变松，所述压紧组件7压紧所述履带2，以防止所述履带2因松弛而掉链。

当所述船舶除锈爬壁机器人越过障碍物时，所述从动轮40在所述第二调节部件44的作用下回复到原来位置。

当所述船舶除锈爬壁机器人转弯时，由于受到的驱动力比较大，所述履带2受到的拉力大，为了防止所述从动轮40在转弯时出现浮动现象，利用所述动力件48动作，通过所述动力件48抵顶所述第二调节部件44，从而使所述从动轮40固定。

进一步地，所述第二调节部件44包括一对一端固定于所述从动轴42端部且平行设置的滑动导杆442、两端分别固定于各所述滑动导杆442另一端的连杆445以及弹性连接于所述连杆445与所述动力件48输出端之间的第二弹性件446。

当所述船舶除锈爬壁机器人遇到障碍物时，所述履带2所受的内拉力增大，从而拉着所述从动轮40在所述内支撑板520和所述外支撑板522的U型槽内滑动，进一步压紧所述第二弹性件446，使得所述主动轮30与所述从动轮40之间的中心间距减小，所述履带2可以紧密贴合到所述船舶壁面上，提高了船舶壁面的适应能力，不至于由于障碍物而使得所述履带2一端翘起并与所述船舶壁面脱离。

当所述船舶除锈爬壁机器人越过障碍物时，所述从动轮40在所述第二弹性件446的压力作用下回复到原来位置，所述履带2之不与所述船舶壁面贴合的一侧拉紧，所述压紧组件7压紧所述履带2并随所述履带2上升，以实现越障功能。

当所述船舶除锈爬壁机器人转弯时，由于受到的驱动力比较大，所述履带2受到的拉力大，为了防止所述从动轮40在转弯时出现浮动现象，利用所述动力件48动作，通过所述动力件48抵顶所述第二弹性件446并推动所述连杆445和所述滑动导杆442，从而使所述从动轮40固定。

请参照图5，在该实施例中，所述第二调节部件44还包括套设于所述滑动导杆442上以固定于所述内支撑板520和所述外支撑板522上的直线轴承443，利用所述直线轴承443以保证所述滑动导杆442的移动方向，保证所述滑动导杆442顺畅滑动。

请参照图5，优选地，所述第二弹性件446为弹簧。所述第二调节部件44还包括固定于所述动力件48的输出杆481一侧并套设于所述输出杆481外围以抵持所述第二弹性件446的弹簧座448，所述第二弹性件446抵持于所述连杆445与所述弹簧座448之间，通过所述第二弹性件446的弹性作用，以改变所述主动轮30与所述从动轮40之间的中心距。

请参照图5，优选地，所述动力件48包括固定安装于所述内支撑板520和所述外支撑板522之间的驱动气缸480以及一端固定安装于所述连杆445上且另一端抵持于所述第二弹性件446一端的过渡块482。利用所述驱动气缸480提供动力以使所述第二弹性件446处于拉伸或者压缩状态，从而改变所述主动轮30与所述从动轮40的中心距大小，以协助所述船舶除锈爬壁机器人越障。在该实施例中，所述过渡块482与所述动力件48的输出杆481同轴，以保证所述第二弹性件446的受力方向沿着所述输出杆481而出。所述过渡块482的轴线与所述连杆445垂直，所述连杆445垂直设于两所述滑动导杆442之间并与所述从动轴42平行。

请参照图5，优选地，所述动力件48包括固定安装于所述内支撑板520和所述外支撑板522之间的驱动电机(未图示)以及一端固定安装于所述连杆445上且另一端抵持于所述第二弹性件446一端的丝杆(未图示)。所述驱动电机与所述丝杆的作用和所述驱动气缸480与所述过渡块482所起的作用相同。

请参照图5，在该实施例中，所述驱动气缸480或者所述驱动电机固定安装于固定座64上，所述固定座64固定于所述外支撑板522上并位于所述内支撑板520与所述外支撑板522之间。

在该实施例中，所述从动轮40通过轴承与所述从动轴42连接，所述从动轴42放入所述内支撑板520和所述外支撑板522的U型槽中，所述从动轴42的两端分别于左右两所述滑动导杆442一段通过螺纹连接，所述滑动导杆442由直线轴承443支撑和导向，左右两个所述滑动导杆442另一端与所述连杆445项链，所述连杆445与所述过渡块482或者丝杆连接，所述第二弹性件446设置于所述过渡块482与所述弹簧座448直接，在所述内支撑板520和所述外支撑板522的端部连接有从动轮调节螺栓41，所述从动轮调节螺栓41的端部抵持于所述从动轴42上，通过调节所述从动轮调节螺栓41以压紧所述从动轴42，使所述第二弹性件446具有预紧力，从而通过所述第二弹性件446的推力压紧所述从动轴42。所述驱动气缸480固定于所述内支撑板520和所述外支撑板522之间，所述驱动气缸480动作时，通过所述驱动气缸480的输出杆481定到所述过渡块482上，可将所述从动轮40压紧固定。

请参照图1、图3、图4和图6，所述压紧组件7包括位于所述履带2上表面以压紧所述履带2且具有压紧轴720的压紧轮72、固定安装于所述压紧轴720一端并安装于所述内支撑板520上的第三调节部件74以及固定安装于所述压紧轴720另一端并安装于所述外支撑板522上的第四调节部件75，所述第三调节部件74与所述第四调节部件75成对设置并用于共同调节所述压紧轮72与所述履带2之间压力大小。所述第三调节部件74和所述第四调节部件75具有预压力，以使所述压紧轮72紧贴于所述履带2表面，从而使所述履带2紧贴于所述船舶壁面，避免所述履带2出现翘起而掉链现象。所述压紧轮72与所述履带2面接触并随所述履带2运动而绕所述压紧轴720转动。

请参照图1、图3、图4和图6，进一步地，所述第三调节部件74包括一端固定于所述压紧轴720端部的第一导杆740、固定安装于所述内支撑板520上的第一固定架742、活动安装于所述第一固定架742上的第一调整螺栓744以及弹性连接于所述第一导杆740与所述第一调整螺栓744之间的第一拉簧746；所述第四调节部件75包括一端固定于所述压紧轴720端部的第二导杆750、固定安装于所述外支撑板522上的第二固定架752、活动安装于所述第二固定架752上的第二调整螺栓754以及弹性连接于所述第二导杆750与所述第二调整螺栓754之间的第二拉簧756。所述第三调节部件74与所述第四调节部件75的结构相同，并对称设置于所述履带2的相对两侧边，这样，使得作用于所述履带2上的预压力受力均衡，避免受力偏向所述履带2某一侧而出现翘起现象。所述第一导杆740与所述压紧轴720垂直设置并与所述第一拉簧746同轴设置；同样地，所述第二导杆750与所述压紧轴720垂直设置并与所述第二拉簧756同轴设置，以保证受力方向。利用所述第一固定架742保证所述第一导杆740做直线移动，同样地，利用所述第二固定架752保证所述第二导杆750做直线移动。

请参照图6，优选地，所述第一固定架742包括一对固定安装于所述内支撑板520上并位于所述第一拉簧746两侧的第一固定杆7420、固定安装于所述第一固定杆7420一端以安装所述第一导杆740的第一上支撑板7422以及固定安装于所述第一固定杆7420另一端以安装所述第一调整螺栓744的第一下支撑板7424。所述第一固定杆7420、所述第一上支撑板7422和所述第一下支撑板7424构成一框架结构，以限制所述第一拉簧746，通过调节所述第一调整螺栓744以改变所述第一拉簧746的受力，从而改变所述压紧轮72与所述履带2之间的压力大小。所述第一固定杆7420与所述第一拉簧746平行设置且关于所述第一拉簧746的中心轴线对称设置，以保证受力作用于中心轴上。

请参照图6，优选地，所述第二固定架752包括一对固定安装于所述外支撑板522上并位于所述第二拉簧756两侧的第二固定杆7520、固定安装于所述第二固定杆7520一端以安装所述第二导杆750的第二上支撑板7522以及固定安装于所述第二固定杆7520另一端以安装所述第二调整螺栓754的第二下支撑板7524。所述第二固定杆7520、所述第二上支撑板7522和所述第二下支撑板7524构成一框架结构，以限制所述第二拉簧756，通过调节所述第二调整螺栓754以改变所述第二拉簧756的受力，从而改变所述压紧轮72与所述履带2之间的压力大小。所述第二固定杆7520与所述第二拉簧756平行设置且关于所述第二拉簧756的中心轴线对称设置，以保证受力作用于中心轴上。

请参照图1，进一步的，所述支架组件52还包括与所述内支撑板520固定连接的前支撑板524和后支撑板526，所述前支撑板524与所述后支撑板526平行设置并与两所述内支撑板520围合于所述清洗盘10四周。所述前支撑板524、所述后支撑板526和两所述内支撑板520构成一四方形结构。此处所述的“前”和“后”是相对于所述船舶除锈爬壁机器人的行走方向。

请参照图1和图3，进一步的，所述船舶除锈爬壁机器人还包括安装于所述前支撑板524上以提供辅助吸附作用的永磁万向轮8以及固定安装于所述后支撑板526上以防止倾覆的支撑万向轮90。所述永磁万向轮8的数量有两个，所述支撑万向轮90的数量为一个，两所述永磁万向轮8对称设置于所述支撑万向轮90与所述清洗盘10中心所在直线相对两侧。

本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人采用后轮驱动方式，通过链轮链条传动，前轮为从动轮40且起到浮动支撑的作用，所述压紧轮72压紧所述履带2，两所述永磁万向轮8放在所述船舶除锈爬壁机器人的最前端辅助吸附，所述支撑万向轮90放在所述船舶除锈爬壁机器人的最后端以起到防止倾覆的作用，结构稳定，可靠性强。

本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人通过所述永磁万向轮8的吸附作用，在所述支撑万向轮90的作用下，从而加大了所述船舶除锈爬壁机器人的防纵向倾覆力矩，使得所述船舶除锈爬壁机器人的负载能力提高。

请参照图7，进一步地，所述永磁万向轮8包括相对于所述前支撑板524转动连接并设有环形容置槽820的外支撑轮82以及固定安装于所述容置槽820内并提供所述外支撑轮82吸附力的永磁组件84。所述永磁组件84提供磁力以提高所述船舶除锈爬壁机器人的吸附能力，提高负载能力。优选地，所述永磁万向轮8包括固定安装于所述前支撑板524上的安装座85、与所述安装座85固定连接并设有一对轴孔的固定轮架86以及固定安装于所述轴孔内并用于安装所述外支撑轮82的轴芯88，所述外支撑轮82部分容置于所述固定轮架86内。

请参照图7，进一步地，所述永磁组件84包括固定安装于所述容置槽820内并靠近所述轴芯88的轭铁840、两块充磁方向相反并设置于所述容置槽820内的环形永磁体842、夹持于两所述环形永磁体842之间的隔磁铜板844以及包覆于所述环形永磁体842外围的橡胶套846。优选地，所述环形永磁体842由汝铁硼永磁铁制成，沿所述环形永磁体842的径向进行充磁，且两块所述环形永磁体842的充磁方向相反，从而形成乙型磁路。所述橡胶套846由硫化氯丁橡胶材料制成，利用所述橡胶套846包覆于所述环形永磁体842外侧以防止海水接触其内部的各个部件，以起到防止锈蚀的作用，同时，所述橡胶套846在与所述船舶表面接触的过程中起到缓冲、防止打滑的作用。

请参照图1，进一步地，所述驱动组件3还包括连接于所述驱动件32输出端与所述主动轮30之间以带动所述主动轮30转动的主动轴34、设置于所述驱动件32输出端的减速器36以及设置于所述减速器36与所述主动轴34之间的联轴器38。所述减速器36为齿轮减速器、蜗杆减速器、蜗杆-齿轮减速器、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器或者谐波减速器，优选地，为谐波减速器。

请参照图1、图3和图4，进一步地，所述履带2包括连接于所述主动轮30和所述从动轮40上的链条20以及设置于所述链条20上以提供吸附力的吸附机构22。优选地，所述吸附机构22为由汝铁硼永磁铁制成的永磁吸附结构，所述吸附机构22包括两块环形永磁铁，并于该环形永磁铁的径向充磁，且两块所述环形永磁铁的充磁方向相反，从而形成乙型磁路。

本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人通过所述永磁万向轮8与履带2上的吸附机构22的联合吸附作用，在所述支撑万向轮90的作用下，从而加大了所述船舶除锈爬壁机器人的防纵向倾覆力矩，使得所述船舶除锈爬壁机器人的负载能力提高；而且能够打破仅仅依靠提高所述履带2上每一块吸附机构22的吸附力来提高负载能力而导致所述船舶除锈爬壁机器人自身体重上升的矛盾。这种联合吸附方式，可通过提高所述永磁万向轮8的吸附力来提高负载能力，且不会增加所述履带2与所述船舶壁面之间的压力，也不会增加所述船舶除锈爬壁机器人的驱动力；从而保证了所述船舶除锈爬壁机器人行走的灵活性，提高了负载能力。

请参照图1，进一步地，所述船舶除锈爬壁机器人还包括多个安装于所述清洗盘10外侧并用于支撑所述清洗盘10以使所述清洗盘10与所述船舶壁面保持间距的万向轮100。各所述万向轮100安装于所述清洗盘10外部且靠下端以支撑所述清洗盘10，优选地，万向轮100等间距分布于所述清洗盘10的外围。通过安装所述万向轮100以使所述清洗盘10与所述船舶壁面保持一定距离，所述万向轮100与所述船舶表面接触并产生滚动摩擦，以减小二者之间的摩擦力，方便了所述清洗盘10整体结构的运动。优选地，所述万向轮100的数量为4个且沿所述清洗盘10四周等间距分布，在其他实施例中，所述万向轮100的数量也可以是其他数量。

本发明实施例提供的所述船舶除锈爬壁机器人通过在所述清洗盘10下方设置万向轮100支撑，当遇到障碍物时，所述清洗盘10被抬起，所述浮动连接组件6的第一弹性件6222被进一步压缩，使得所述清洗盘10不会因为障碍物而卡死。当越过障碍物时，所述浮动连接组件6的所述第一弹性件6222的压力作用恢复，以使所述清洗盘10与所述船舶壁面接触。

本发明实施例提供的所述船舶除锈爬壁机器人除了可以用于对所述船舶壁面进行除锈外，还可以用于其他钢铁壁面的清洗，例如，大型油罐壁面。该爬壁机器人还可以携带其他设备如检测设备爬行于钢铁壁面完成相应的工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，包括用于对船舶壁面进行除锈处理并具有清洗盘的清洗组件、安装于所述清洗盘相对两侧并与所述船舶壁面接触的履带、驱动所述履带在所述船舶壁面上行走并具有主动轮和驱动件的驱动组件、具有从动轮的从动浮动组件、安装于所述清洗盘外侧以带动所述清洗盘相对所述船舶壁面自动上下运动的浮动连接组件以及提供预压力以压紧所述履带的压紧组件；所述主动轮和所述从动轮与所述履带配合，所述驱动件驱动所述主动轮运动并带动所述从动轮运动，以带动所述履带在所述船舶壁面上行走；于行走过程中遇到障碍物时，自动调节所述主动轮与所述从动轮之间的中心距，并在所述从动浮动组件和所述压紧组件的作用下，所述履带紧贴所述船舶壁面而实现越障；

所述船舶除锈爬壁机器人还包括设置于所述清洗盘相对两侧以用于安装所述浮动连接组件的支架杆、位于所述清洗盘外围的支架组件以及固定于所述浮动连接组件与所述支架组件之间的支撑件，所述支架组件包括一对平行设置以安装所述从动浮动组件和所述压紧组件的内支撑板和外支撑板，所述内支撑板位于所述外支撑板与所述清洗盘之间；

所述浮动连接组件还包括固定于所述清洗盘外壁上的连接件以及调节所述清洗盘与所述船舶壁面间距的第一调节部件，所述第一调节部件安装于所述连接件上并连接至机架。

2.如权利要求1所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述第一调节部件包括安装于所述机架与支撑件之间的光轴以及与所述光轴配合以向所述清洗盘提供预紧力的弹性部件。

3.如权利要求2所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述弹性部件包括套设于所述光轴上且靠近所述机架一侧以相对所述光轴上下移动的调节支座以及套设于所述光轴上并抵顶于所述调节支座与所述连接件之间的第一弹性件。

4.如权利要求3所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述弹性部件还包括设置于所述光轴上并位于所述机架与所述调节支座之间的调节板以及与所述光轴平行设置并穿过所述调节板且一端抵持于所述调节支座上的调节螺栓，调节所述调节板以压缩所述第一弹性件并推动所述调节支座移动并提供所述清洗盘与所述船舶壁面接触的压紧力。

5.如权利要求3所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述第一调节部件还包括穿过所述调节板且一端抵持于所述清洗盘上以限制所述清洗盘位移的限位螺栓。

6.如权利要求1所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述从动浮动组件包括与所述从动轮连接且两端放置于所述内支撑板和所述外支撑板上的从动轴、固定于所述从动轴上以调节所述从动轮与所述主动轮之间间距的第二调节部件以及与所述第二调节部件连接以提供所述第二调节部件做直线运动动力的动力件。

7.如权利要求6所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述第二调节部件包括一对一端固定于所述从动轴端部且平行设置的滑动导杆、两端分别固定于各所述滑动导杆另一端的连杆以及弹性连接于所述连杆与所述动力件输出端之间的第二弹性件。

8.如权利要求7所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述动力件包括固定安装于所述内支撑板和所述外支撑板之间的驱动气缸以及一端固定安装于所述连杆上且另一端抵持于所述第二弹性件一端的过渡块。

9.如权利要求7所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述动力件包括固定安装于所述内支撑板和所述外支撑板之间的驱动电机以及一端固定安装于所述连杆上且另一端抵持于所述第二弹性件一端的丝杆。

10.如权利要求1所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述压紧组件包括位于所述履带上表面以压紧所述履带且具有压紧轴的压紧轮、固定安装于所述压紧轴一端并安装于所述内支撑板上的第三调节部件以及固定安装于所述压紧轴另一端并安装于所述外支撑板上的第四调节部件，所述第三调节部件与所述第四调节部件成对设置并用于共同调节所述压紧轮与所述履带之间压力大小。

11.如权利要求10所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述第三调节部件包括一端固定于所述压紧轴端部的第一导杆、固定安装于所述内支撑板上的第一固定架、活动安装于所述第一固定架上的第一调整螺栓以及弹性连接于所述第一导杆与所述第一调整螺栓之间的第一拉簧；

所述第四调节部件包括一端固定于所述压紧轴端部的第二导杆、固定安装于所述外支撑板上的第二固定架、活动安装于所述第二固定架上的第二调整螺栓以及弹性连接于所述第二导杆与所述第二调整螺栓之间的第二拉簧。

12.如权利要求11所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述第一固定架包括一对固定安装于所述内支撑板上并位于所述第一拉簧两侧的第一固定杆、固定安装于所述第一固定杆一端以安装所述第一导杆的第一上支撑板以及固定安装于所述第一固定杆另一端以安装所述第一调整螺栓的第一下支撑板。

13.如权利要求12所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述第二固定架包括一对固定安装于所述外支撑板上并位于所述第二拉簧两侧的第二固定杆、固定安装于所述第二固定杆一端以安装所述第二导杆的第二上支撑板以及固定安装于所述第二固定杆另一端以安装所述第二调整螺栓的第二下支撑板。

14.如权利要求1所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述支架组件还包括与所述内支撑板固定连接的前支撑板和后支撑板，所述前支撑板与所述后支撑板平行设置并与两所述内支撑板围合于所述清洗盘四周。

15.如权利要求14所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，还包括安装于所述前支撑板上以提供辅助吸附作用的永磁万向轮以及固定安装于所述后支撑板上以防止倾覆的支撑万向轮。

16.如权利要求15所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述永磁万向轮包括相对于所述前支撑板转动连接并设有环形容置槽的外支撑轮以及固定安装于所述容置槽内并提供所述外支撑轮吸附力的永磁组件。

17.如权利要求16所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述永磁万向轮包括固定安装于所述前支撑板上的安装座、与所述安装座固定连接并设有一对轴孔的固定轮架以及固定安装于所述轴孔内并用于安装所述外支撑轮的轴芯，所述外支撑轮部分容置于所述固定轮架内。

18.如权利要求17所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述永磁组件包括固定安装于所述容置槽内并靠近所述轴芯的轭铁、两块充磁方向相反并设置于所述容置槽内的环形永磁体、夹持于两所述环形永磁体之间的隔磁铜板以及包覆于所述环形永磁体外围的橡胶套。

19.如权利要求1至18任意一项所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述驱动组件还包括连接于所述驱动件输出端与所述主动轮之间以带动所述主动轮转动的主动轴、设置于所述驱动件输出端的减速器以及设置于所述减速器与所述主动轴之间的联轴器。

20.如权利要求1至18任意一项所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，所述履带包括连接于所述主动轮和所述从动轮上的链条以及设置于所述链条上以提供吸附力的吸附机构。

21.如权利要求1至18任意一项所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于，还包括多个安装于所述清洗盘外侧并用于支撑所述清洗盘以使所述清洗盘与所述船舶壁面保持间距的万向轮。