CN106737725B - 一种隧洞附着海生物清理执行装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧洞附着海生物清理执行装置，包括：支架、清扫盘、激光测距装置以及自适应调节装置；其中：根据第一激光传感器、第二激光传感器以及第三激光传感器分别测量的相对于隧洞内壁的测量值判定隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态，自适应调节装置根据隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态调节隧洞附着海生物清理执行装置的姿态。实施本发明的隧洞附着海生物清理执行装置，能够自适应调整自身的姿态；精准控制执行装置与隧洞内壁的接触力，实现过载保护功能；结构精简，可实现安全、高效及可靠的清洗。

Description

一种隧洞附着海生物清理执行装置

技术领域

本发明涉及隧道机器人领域，尤其涉及一种隧洞附着海生物清理执行装置。

背景技术

现有技术中的隧洞附着海生物清理执行装置因结构设计不合理，主要存在如下技术缺陷：

1、现有隧洞附着海生物清理执行装置中的刀片结构与隧洞面的有效接触面很小，导致清理的效率较低。

2、现有隧洞附着海生物清理执行装置没有对清理装置的姿态进行调整的结构，也就是说，现有产品没有对执行器与隧洞面的接触力进行控制的措施，无法保证执行装置的运行安全，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种隧洞附着海生物清理执行装置，能够自适应调整自身的姿态；精准控制执行装置与隧洞内壁的接触力，实现过载保护功能；结构精简，可实现安全、高效及可靠的清理。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种隧洞附着海生物清理执行装置，用以随搭载的移动车体前行完成对隧洞内壁海生物的清理，其特征在于，包括：支架；设置在支架上的能够实现自转的清扫盘，清扫盘上设置清理刀片，清理刀片包括刀片本体和/或毛刷；连接在支架上的用以对隧洞附着海生物清理执行装置进行初始状态定位和调整的激光测距装置，激光测距装置至少包括基板和分别设置在基板上的第一激光传感器、第二激光传感器以及第三激光传感器；分别与支架和清扫盘相连的用以根据隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态对隧洞附着海生物清理执行装置的姿态进行调整的自适应调节装置；其中：根据第一激光传感器、第二激光传感器以及第三激光传感器分别测量的相对于隧洞内壁的测量值判定隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态，自适应调节装置根据隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态调节隧洞附着海生物清理执行装置的姿态。

其中，激光测距装置还包括：用以将基板连接在支架上的连杆，第一激光传感器和第三激光传感器设置在靠近清扫盘的基板上，第二激光传感器设置在远离清扫盘的基板上；第一激光传感器和第三激光传感器的连线方向垂直于连杆的延伸方向。

其中，自适应调节装置包括：分别连接在支架和清扫盘之间的十字轴式联轴器、第一油缸以及第二油缸，第一油缸和第二油缸分别设置压力传感器，其中：根据压力传感器检测的摆动第一油缸、第二油缸的实际压力值与存储的摆动油缸的设定压力值之间的偏差值，调整第一油缸、第二油缸的压力，使隧洞附着海生物清理执行装置前后左右摆动。

其中，第一油缸和第二油缸分别在其内部的油压超过一定的泄压值时进行泄压，用以降低隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞面的接触力。

其中，刀片本体包括多条设有一定弧度的条状刀体，多条刀体在清扫盘自转时形成弧面，用以清理和粉碎隧洞表面坚硬、附着力强的海生物。

其中，多条条状刀体设为可拆卸，且其相互之间等距均匀设置。

其中，毛刷为用以深度刷洗残余海生物的硬质毛刷，其设置在相邻的两条刀体之间的区域。

本发明所提供的隧洞附着海生物清理执行装置，具有如下有益效果：

第一、执行装置能够根据第一激光传感器、第二激光传感器以及第三激光传感器分别测量的相对于隧洞内壁的测量值判定隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态，使得自适应调节装置能够在移动车体发生跑偏、地面不平或隧洞表面不规则变化的情况下，能够根据上述隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态调节隧洞附着海生物清理执行装置的姿态。

第二，自适应调节装置能够获得精准的末端执行装置的清理力，以便控制执行装置与隧洞内壁的接触力，实现过载保护功能。

第三、结构精简，可实现安全、高效及可靠的清理。

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是本发明实施例隧洞附着海生物清理执行装置清理隧洞内壁的结构示意图。

图2是本发明实施例隧洞附着海生物清理执行装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合参见图1-图2所示，为本发明隧洞附着海生物清理执行装置的实施例一。

本实施例中的隧洞附着海生物清理执行装置T，用以随搭载的移动车体在无水条件下的大直径隧洞内壁A上前行时对其上的海生物进行清理，其具体包括：支架1、清扫盘2、激光测距装置3以及自适应调节装置4。

支架1是用以将执行装置连接在可移动的车体上的连接装置，其在本实施例中为一支撑杆结构，其它实施方式中可根据实际实用需要调整形状。

清扫盘2是用以对隧洞内壁附着的海生物进行清理的装置，其连接在支架1上。本实施例中，清扫盘2包括：将清扫盘2连接在支架1上的框架21、设置在框架21顶部的清理刀片，清理刀片包括刀片本体和毛刷。当然，也可以根据实际需要仅设置刀片本体或仅设置毛刷。

进一步的，刀片本体包括多条设有一定弧度的条状刀体22，本实施例中为4条，且其相互之间等距均匀设置，用以在清扫盘2自转时形成均匀且稳定的清理和粉碎隧洞表面坚硬、附着力强的海生物的清除外力。此外，多条刀体22因其设置一定的弧度，使其在清扫盘2自转时形成一弧面，该弧面的弧度与待清理隧洞内壁的弧度大致相同，作用是：可以实现对隧洞圆弧面进行大面积的清理，提升清理效率。

优选的，刀体22设为可拆卸，以便于维修和维护。

进一步的，毛刷设置在相邻的两条刀体22之间的区域，本实施例中的毛刷为用以深度刷洗残余海生物的硬质毛刷。具体实施时，刀体22可以将隧洞表面坚硬、附着力强的顽固海生物进行清理或者粉碎，而硬质毛刷可以对隧洞残余的体型较小、易粘附在隧洞表面的海生物进行深度刷洗，两者互补可实现对隧洞海水物实现高质量清洗。

激光测距装置3的作用是对隧洞附着海生物清理执行装置进行初始状态定位和调整，其连接在支架1上且布置在移动车体前进方向的后端，具体包括：基板31、用以将基板31连接在支架上的连杆32和分别设置在基板31上的第一激光传感器33、第二激光传感器34以及第三激光传感器35。本实施例中，第一激光传感器33和第三激光传感器35设置在靠近清扫盘2的基板31上，第二激光传感器34设置在远离清扫盘2的基板31上；第一激光传感器33和第三激光传感器35的连线方向垂直于连杆32的延伸方向。

具体实施时，根据第一激光传感器33、第二激光传感器34以及第三激光传感器35分别测量的相对于隧洞内壁的测量值可以判定隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态。例如：在执行装置与隧洞内壁接触时，在第一激光传感器33、第二激光传感器34以及第三激光传感器35相对于隧洞内壁的测量值一致时，则说明执行装置与隧洞内壁接触合理；当第一激光传感器33的测量值明显小于第三激光传感器35的测量值时，则说明执行装置与隧洞内壁靠近第二激光传感器34一侧侧压的过紧而另一端没接触，可通过自适应调节装置4的油缸进行调整，下述详细说明；反之亦然。当第一激光传感器33或第三激光传感器35的测量值明显小于第二激光传感器34的测量值时，则说明执行装置与隧洞内壁靠近第二激光传感器34一侧的侧压过紧而另一端没接触，也可以通过自适应调节装置4的油缸进行调整，反之亦然；当第一激光传感器33、第二激光传感器34以及第三激光传感器35相对于隧洞内壁的测量值一致，且均偏大时，说明执行装置过于远离隧洞面，反之，当第一激光传感器33、第二激光传感器34以及第三激光传感器35相对于隧洞内壁的测量值一致，且均偏小时，说明执行装置过于靠近隧洞面，通过此种方式可以判定隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态。

进一步的，自适应调节装置4用以根据上述隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态对隧洞附着海生物清理执行装置的姿态进行调整，用以在移动车体发生跑偏、地面不平或隧洞表面不规则变化等状态下，使执行装置自适应调整。本实施例子中，自适应调节装置4分别与支架1和清扫盘2相连。

具体实施时，自适应调节装置4包括：分别连接在支架1和清扫盘2之间的十字轴式联轴器41、第一油缸42以及第二油缸43，第一油缸42和第二油缸43分别呈杆状，其其上分别设置压力传感器，其中：根据压力传感器检测的摆动第一油缸42、第二油缸43的实际压力值与存储的摆动油缸的设定压力值（理论作业状态下摆动油缸时的压力值）之间的偏差值，调整第一油缸42、第二油缸43的压力，使隧洞附着海生物清理执行装置前后左右摆动，使其调整到合理姿态，实现执行器以最佳的姿态贴合隧洞表面，实现高效清理。

优选的，第一油缸42和第二油缸43分别在其内部的油压超过一定的泄压值时进行泄压，用以降低隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞面的接触力。也就是说，由于第一油缸42和第二油缸43上分别设置压力传感器并且能够摆动，当执行装置与隧洞面接触力过大时，油缸内的油压将超过泄压值，油缸泄压，接触力下降，对隧洞面和执行器都起到保护作用。

本发明的隧洞附着海生物清理执行装置在具体实施时，当在载有隧洞附着海生物清理执行装置的移动车体跑偏或地面不平导致其偏离理论位置时，执行装置能够根据第一激光传感器、第二激光传感器以及第三激光传感器分别测量的相对于隧洞内壁的测量值判定隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态，使得自适应调节装置能够上述接触状态调节隧洞附着海生物清理执行装置的姿态，不至与隧道内壁刚性碰撞，同时可通过力控自适应调整自身姿态，确保末端执行器工作时不损坏隧洞内壁。

实施本发明的隧洞附着海生物清理执行装置，具有如下有益效果：

第一、执行装置能够根据第一激光传感器、第二激光传感器以及第三激光传感器分别测量的相对于隧洞内壁的测量值判定隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态，使得自适应调节装置能够在移动车体发生跑偏、地面不平或隧洞表面不规则变化的情况下，能够上述根据隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态调节隧洞附着海生物清理执行装置的姿态。

第二，自适应调节装置能够获得精准的末端执行装置的清理力，以便控制执行装置与隧洞内壁的接触力，实现过载保护功能。

第三、结构精简，可实现安全、高效及可靠的清理。

Claims (7)

1.一种隧洞附着海生物清理执行装置，用以随搭载的移动车体前行完成对隧洞内壁海生物的清理，其特征在于，包括：

支架；

设置在所述支架上的能够实现自转的清扫盘，所述清扫盘上设置清理刀片，所述清理刀片包括刀片本体和/或毛刷；

连接在所述支架上的用以对隧洞附着海生物清理执行装置进行初始状态定位和调整的激光测距装置，所述激光测距装置至少包括基板和分别设置在所述基板上的第一激光传感器、第二激光传感器以及第三激光传感器；

分别与所述支架和所述清扫盘相连的用以根据隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态对所述隧洞附着海生物清理执行装置的姿态进行调整的自适应调节装置；其中：

根据所述第一激光传感器、所述第二激光传感器以及所述第三激光传感器分别测量的相对于隧洞内壁的测量值判定所述隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态，所述自适应调节装置根据所述隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞内壁的接触状态调节所述隧洞附着海生物清理执行装置的姿态。

2.如权利要求1所述的隧洞附着海生物清理执行装置，其特征在于，所述激光测距装置还包括：用以将所述基板连接在所述支架上的连杆，所述第一激光传感器和所述第三激光传感器设置在靠近所述清扫盘的所述基板上，所述第二激光传感器设置在远离所述清扫盘的所述基板上；

所述第一激光传感器和所述第三激光传感器的连线方向垂直于所述连杆的延伸方向。

3.如权利要求1或2所述的隧洞附着海生物清理执行装置，其特征在于，所述自适应调节装置包括：分别连接在所述支架和所述清扫盘之间的十字轴式联轴器、第一油缸以及第二油缸，所述第一油缸和所述第二油缸分别设置压力传感器，其中：根据压力传感器检测的摆动所述第一油缸、所述第二油缸的实际压力值与存储的摆动油缸的设定压力值之间的偏差值，调整所述第一油缸、所述第二油缸的压力，使隧洞附着海生物清理执行装置前后左右摆动。

4.如权利要求3所述的隧洞附着海生物清理执行装置，其特征在于，所述第一油缸和所述第二油缸分别在其内部的油压超过一定的泄压值时进行泄压，用以降低隧洞附着海生物清理执行装置与隧洞面的接触力。

5.如权利要求1所述的隧洞附着海生物清理执行装置，其特征在于，所述刀片本体包括多条设有一定弧度的条状刀体，所述多条刀体在所述清扫盘自转时形成弧面，用以清理和粉碎隧洞表面坚硬、附着力强的海生物。

6.如权利要求5所述的隧洞附着海生物清理执行装置，其特征在于，多条条状刀体设为可拆卸，且其相互之间等距均匀设置。

7.如权利要求5所述的隧洞附着海生物清理执行装置，其特征在于，所述毛刷为用以深度刷洗残余海生物的硬质毛刷，其设置在相邻的两条刀体之间的区域。