CN106583307A - 一种水下空化清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水下空化清洗机器人，属于水下机器人技术领域，包括机器人模块和清洗模块，所述的机器人模块包括浮力材料一、垂直推进器、框架、水平推进器、LED灯、摄像头、总控制舱和前后推进器，所述的清洗模块包括传动舱、滚轮、喷头、保护罩、浮力材料二、舵机舱和分控制舱，所述的清洗模块通过连接架与机器人模块的框架相连，传动舱内设有一根丝杠和驱动舵机，丝杠与保护罩的连接头相连，清洗模块的四角处设有通过舵机进行驱动的滚轮。本发明的有益效果为：具有结构合理、清洗效率高、安全可靠等优点，采用模块化设计，可以代替潜水员进行水下作业，同时设有滚轮式的定位导航装置，可以保证清洗作业的顺利进行，智能化程度高，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种水下空化清洗机器人。
背景技术
水下清洗是一项技术难度较大而又极具市场潜力的行业。我国在这一行业的技术研发还处于极为落后的状态。国际上现阶段所使用的液压清洗刷使用不方便，效率低(尤其对污损生物滋生严重的表面)，对被清洁物表面和涂料有很大的损伤并对环境产生污染。空化射流技术是目前清洗行业上新兴的最具潜力的方法，但在水下清洗的设备上还存在着许多问题，如目前只能进行潜水员进行手持作业，清洗效率低，人力成本高等。
发明内容
本发明提供了一种水下空化清洗机器人，具有结构合理、清洗效率高、安全可靠等优点，采用模块化设计，将智能控制水下机器人与空化清洗装置进行有机组合，可以代替潜水员进行水下作业，同时设有滚轮式的定位导航装置，可以保证清洗作业的顺利进行，智能化程度高，使用方便。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种水下空化清洗机器人，包括机器人模块和清洗模块，其特征在于，所述的机器人模块包括浮力材料一、把手、垂直推进器、框架、水平推进器、LED灯、摄像头、总控制舱和前后推进器，所述的清洗模块包括传动舱、滚轮、喷头、保护罩、浮力材料二、舵机舱和分控制舱，所述的机器人模块框架的顶部设有浮力材料一和两个垂直推进器，框架的前上部设有总控制舱，框架的后端设有两个前后推进器，侧部设有至少一个水平推进器，两侧分别设有一组LED灯和摄像头，所述的清洗模块的传动舱通过连接架与机器人模块的框架相连，传动舱内设有一根丝杠和驱动舵机，丝杠与保护罩后端的连接头相连，保护罩的中心位置设有喷头，传动舱的上端设有两块浮力材料二，浮力材料二的四角处后端设有舵机舱，舵机舱内舵机轴与滚轮相连，上浮力材料二的后端设有分控制舱。
作为本方案的优选实施例，所述的机器人模块和清洗模块的整体重力等于浮力，且中心与浮心处于同一垂直线上，其中机器人模块的长L、宽W和高H的比例为2：1：1。
作为本方案的优选实施例，所述的浮力材料一和浮力材料二的材质均为高强度环氧基材料为基体，内部填充浮力调节介质，表面浇注聚乙烯或ABS外壳，其中浮力材料一的表面设有与把手、垂直推进器和总控制舱相匹配的镂孔。
作为本方案的优选实施例，所述的机器人模块整体的重心点处于水平推进器的中心线上，同时位于垂直推进器和前后推进器中心线所在平面的交界线上。
作为本方案的优选实施例，所述的喷头为空化清洗喷头，整体结构成S形，后端设有水管连接头。
作为本方案的优选实施例，所述的保护罩为半圆形的盘状结构，底表面均匀设有若干镂孔。
作为本方案的优选实施例，所述的滚轮的旋转轴在驱动舵机的驱动下可以进行0-90度的旋转，位于同一侧的两个滚轮最大间距小于喷头的旋转直径。
作为本方案的优选实施例，所述的浮力材料二通过连接杆与连接架进行螺栓连接，其中连接架上设有若干连接孔。
作为本方案的优选实施例，所述的丝杠和滚轮与舵机之间通过涡轮蜗杆进行连接传动。
作为本方案的优选实施例，所述的框架底部设有至少一个水管固定栓。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
具有结构合理、清洗效率高、安全可靠等优点，采用模块化设计，将智能控制水下机器人与空化清洗装置进行有机组合，可以代替潜水员进行水下作业，同时设有滚轮式的定位导航装置，可以保证清洗作业的顺利进行，智能化程度高，使用方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的结构示意图；
图2是本申请实施例的侧视结构示意图；
图3是本申请实施例的后视结构示意图；
图4是本申请实施例的前视结构示意图；
图5是本申请实施例的仰视结构示意图；
图6是本申请实施例的机器人模块结构示意图；
图7是本申请实施例的清洗路径规划结构示意图。
图1-图7中：1、浮力材料一，2、把手，3、垂直推进器，4、框架，5、水平推进器，6、LED灯，7、摄像头，8、传动舱，9、丝杠，10、滚轮，11、喷头，12、保护罩，13、浮力材料二，14、总控制舱，15、前后推进器，16、连接架，17连接杆，18、舵机舱，19、水管连接头，20、连接头，21、分控制舱，22、水管固定栓。
具体实施方式
本发明提供了一种水下空化清洗机器人，具有结构合理、清洗效率高、安全可靠等优点，采用模块化设计，将智能控制水下机器人与空化清洗装置进行有机组合，可以代替潜水员进行水下作业，同时设有滚轮式的定位导航装置，可以保证清洗作业的顺利进行，智能化程度高，使用方便。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1-图7所示，一种水下空化清洗机器人，包括机器人模块和清洗模块，所述的机器人模块包括浮力材料一1、把手2、垂直推进器3、框架4、水平推进器5、LED灯6、摄像头7、总控制舱14和前后推进器15，所述的清洗模块包括传动舱8、滚轮10、喷头11、保护罩12、浮力材料二13、舵机舱18和分控制舱21，所述的机器人模块框架4的顶部设有浮力材料一4和两个垂直推进器3，框架4的前上部设有总控制舱14，框架4的后端设有两个前后推进器15，侧部设有至少一个水平推进器5，两侧分别设有一组LED灯6和摄像头7，所述的清洗模块的传动舱8通过连接架16与机器人模块的框架4相连，传动舱8内设有一根丝杠9和驱动舵机，丝杠9与保护罩12后端的连接头20相连，保护罩12的中心位置设有喷头11，传动舱8的上端设有两块浮力材料二13，浮力材料二13的四角处后端设有舵机舱18，舵机舱18内舵机轴与滚轮10相连，上浮力材料二13的后端设有分控制舱21。
其中，在实际应用中，所述的机器人模块和清洗模块的整体重力等于浮力，且中心与浮心处于同一垂直线上，其中机器人模块的长L、宽W和高H的比例为2：1：1，各个模块之间均可进行独立使用，可以方便进行独立工作及模块更换，例如可以单独使用机器人模块进行水下观察作业，对需清洗面进行提前观察定位，以及后期清洗效果的检查，整体结构的长大于高，可以最大限度的提高清洗效率，同时增强运动的稳定性。
其中，在实际应用中，所述的浮力材料一1和浮力材料二13的材质均为高强度环氧基材料为基体，内部填充浮力调节介质，表面浇注聚乙烯或ABS外壳，其中浮力材料一1的表面设有与把手2、垂直推进器3和总控制舱14相匹配的镂孔，浮力材料自身的防水性能可以满足水中使用的要求，同时可以提高浮力材料的高抗冲击性和耐蚀性，利用浮力材料的作用，使得各个模块的重浮力均相等，增强整体结构在水中的运动稳定性。
其中，在实际应用中，所述的机器人模块整体的重心点处于水平推进器5的中心线上，同时位于垂直推进器3和前后推进器15中心线所在平面的交界线上，可以实现整体结构进行前进、后退、侧移及偏转角度的姿态调整，同时对于提高整体结构的可操纵性和稳定性具有重要意义。
其中，在实际应用中，所述的喷头11为空化清洗喷头，整体结构成S形，后端设有水管连接头19，利用S形结构的喷头11，可以利用水流的冲击力实现喷头11的自动旋转，从而不仅能够提供垂直冲击力，还可以提供剪切力，提高清洗效率，水管连接头19连通高压输水管，在水管连接头19上设有卸荷孔，可以有效减小冲击的回冲力，提高了整体结构的稳定作业。
其中，在实际应用中，所述的保护罩12为半圆形的盘状结构，底表面均匀设有若干镂孔，保护罩12可以防止杂屑飞到作业机构中，尤其推进器中，造成螺旋桨桨叶等结构的损坏，同时镂孔的设置可以有效减小前后运动的水阻力。
其中，在实际应用中，所述的滚轮10的旋转轴在驱动舵机的驱动下可以进行0-90度的旋转，位于同一侧的两个滚轮10最大间距小于喷头11的旋转直径，由于喷头11设置在整体结构的最下方，从第二道清洗面开始可以保证滚轮10在已经清洗干净的壁面上滚动，减小了清洗作业过程中的阻力，同时可以保证滚轮10的正常滚动，从而准确指示清洗机器人是否贴合壁面进行作业以及运动的距离等参数，当清洗完一道后，通过舵机将滚轮10旋转90度后向下运动一定距离，运动距离需小于或等于喷头11的旋转直径，然后滚轮10再旋转90度后恢复原始状态，开始下一道的清洗作业，从而形成Z形的自动清洗路线。
其中，在实际应用中，所述的浮力材料二13通过连接杆17与连接架16进行螺栓连接，其中连接架16上设有若干连接孔，可以通过选择不同的连接孔，调节滚轮10与喷头11之间的距离，从而根据实际需要调整喷头11的有效喷射距离，提高喷头11的清洗效果。
其中，在实际应用中，所述的丝杠9和滚轮10与舵机之间通过涡轮蜗杆进行连接传动，涡轮蜗杆具有自锁功能，可以有效防止滚轮10和保护罩12的自主移动，当清洗完一道壁面时，丝杠9在舵机的驱动下进行旋转，带动保护罩12和喷头11从一端移动到另一端，从而消除因机器人本身宽度造成的清洗死角。
其中，在实际应用中，所述的框架4底部设有至少一个水管固定栓22，利用水管固定栓22对输水管进行固定，防止其缠绕机器人本体，或自身下坠等原因对机器人的运动状态造成干扰。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种水下空化清洗机器人，包括机器人模块和清洗模块，其特征在于，所述的机器人模块包括浮力材料一(1)、把手(2)、垂直推进器(3)、框架(4)、水平推进器(5)、LED灯(6)、摄像头(7)、总控制舱(14)和前后推进器(15)，所述的清洗模块包括传动舱(8)、滚轮(10)、喷头(11)、保护罩(12)、浮力材料二(13)、舵机舱(18)和分控制舱(21)，所述的机器人模块框架(4)的顶部设有浮力材料一(4)和两个垂直推进器(3)，框架(4)的前上部设有总控制舱(14)，框架(4)的后端设有两个前后推进器(15)，侧部设有至少一个水平推进器(5)，两侧分别设有一组LED灯(6)和摄像头(7)，所述的清洗模块的传动舱(8)通过连接架(16)与机器人模块的框架(4)相连，传动舱(8)内设有一根丝杠(9)和驱动舵机，丝杠(9)与保护罩(12)后端的连接头(20)相连，保护罩(12)的中心位置设有喷头(11)，传动舱(8)的上端设有两块浮力材料二(13)，浮力材料二(13)的四角处后端设有舵机舱(18)，舵机舱(18)内舵机轴与滚轮(10)相连，上浮力材料二(13)的后端设有分控制舱(21)。
2.根据权利要求1所述的一种水下空化清洗机器人，其特征在于，所述的机器人模块和清洗模块的整体重力等于浮力，且中心与浮心处于同一垂直线上，其中机器人模块的长L、宽W和高H的比例为2：1：1。
3.根据权利要求1所述的一种水下空化清洗机器人，其特征在于，所述的浮力材料一(1)和浮力材料二(13)的材质均为高强度环氧基材料为基体，内部填充浮力调节介质，表面浇注聚乙烯或ABS外壳，其中浮力材料一(1)的表面设有与把手(2)、垂直推进器(3)和总控制舱(14)相匹配的镂孔。
4.根据权利要求1所述的一种水下空化清洗机器人，其特征在于，所述的机器人模块整体的重心点处于水平推进器(5)的中心线上，同时位于垂直推进器(3)和前后推进器(15)中心线所在平面的交界线上。
5.根据权利要求1所述的一种水下空化清洗机器人，其特征在于，所述的喷头(11)为空化清洗喷头，整体结构成S形，后端设有水管连接头(19)。
6.根据权利要求1所述的一种水下空化清洗机器人，其特征在于，所述的保护罩(12)为半圆形的盘状结构，底表面均匀设有若干镂孔。
7.根据权利要求1所述的一种水下空化清洗机器人，其特征在于，所述的滚轮(10)的旋转轴在驱动舵机的驱动下可以进行0-90度的旋转，位于同一侧的两个滚轮(10)最大间距小于喷头(11)的旋转直径。
8.根据权利要求1所述的一种水下空化清洗机器人，其特征在于，所述的浮力材料二(13)通过连接杆(17)与连接架(16)进行螺栓连接，其中连接架(16)上设有若干连接孔。
9.根据权利要求1所述的一种水下空化清洗机器人，其特征在于，所述的丝杠(9)和滚轮(10)与舵机之间通过涡轮蜗杆进行连接传动。
10.根据权利要求1所述的一种水下空化清洗机器人，其特征在于，所述的框架(4)底部设有至少一个水管固定栓(22)。
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