CN107117223B - 船舶除锈爬壁机器人 - Google Patents

Abstract

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，包括机架、驱动机构、真空清洗机构和吸附行走机构；吸附行走机构包括安装于机架的侧部的主动磁轮组和从动磁轮组及皮带组；驱动机构驱动主动磁轮组和从动磁轮组转动；真空清洗机构包括水射流冲洗机构、浮动机构、真空罩和橡胶皮囊，真空罩与机架连接并位于机架中部的下方，水射流冲洗机构安装于真空罩上，橡胶皮囊连接于真空罩的周缘，浮动机构连接于橡胶皮囊与真空罩的顶部之间以带动橡胶皮囊上下运动。本发明的船舶除锈爬壁机器人，大幅提高了船舶除锈爬壁机器人的吸附能力和越障能力，增强了对船舶壁面的适应能力，提高了除锈效率，从而实现无污染、高效率的除锈作业。

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

现在国内修船行业在船舶表面去漆除锈上通常使用喷砂喷丸的方法，这种传统的工艺往往会造成大量的粉尘污染，甚至在2.5公里高的空气层里仍有灰沙，是造成PM2.5大面积污染的众多因素之一。这种人工除锈方式具有高污染、高危险、高成本、效率低的缺点，欧洲发达国家目前已全面禁止人工喷砂除锈。机器人技术远程遥控自动化除锈是通过爬壁机器人搭载清洗除锈装置、真空回收装置执行除锈任务，具有效率高、无污染、安全可靠等特点，是未来除锈行业的发展趋势。研制一款壁面适应能力强的爬壁机器人是实现自动化除锈的关键。

中国专利(申请号：200410016429.6)提出了一种磁轮吸附式爬壁机器人，其具有运动灵活的优点，但是由于磁轮的有效吸附面积小，磁能利用率不高，负载能力较差。中国专利(申请号：200510086382.5)提出了一种具有自适应能力的轮式磁吸附爬壁机器人，它具有良好的曲面自适应能力，采用差速驱动方式，具有运动灵活的特点，但是磁轮有效吸附面积较小，负载能力差。中国专利(申请号：201521070017.0)提出了一种可以在水冷壁上进行爬行的爬壁机器人方案，它具有良好的吸附能力，运动灵活，但是其越障能力并没有提升，遇到焊缝等障碍物易出现卡住情况，阻碍机器人的正常行走。中国专利(201510504773.8)提出了一种永磁履带式爬壁机器人方案，其通过携带清洗装置，对船舶进行除锈。永磁吸附为其提供了强大吸附力。但该机器人采用履带式行走方式，不适合大弧度壁面作业，具有一定的局限性。

综上可知，现有提出的针对船舶除锈爬壁机器人的方案，主要存在着爬壁机器人越障能力差、壁面适应能力差、负载能力不强、结构复杂、本体过重等缺点，导致机器人执行除锈工作过程中，不能灵活适应大弧度壁面，遇到焊缝或缺口等障碍，易出现卡死或倾覆现象。

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的船舶除锈爬壁机器人越障能力差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种船舶除锈爬壁机器人，包括机架、驱动机构、真空清洗机构和吸附行走机构；

所述吸附行走机构包括安装于所述机架的侧部的主动磁轮组和从动磁轮组以及绕设于所述主动磁轮组与所述从动磁轮组之间的皮带组；

所述驱动机构与所述主动磁轮组连接以驱动所述主动磁轮组转动，并通过所述皮带组带动所述从动磁轮组转动；

所述真空清洗机构包括水射流冲洗机构、浮动机构、真空罩和橡胶皮囊，所述真空罩与所述机架连接并位于所述机架中部的下方，所述水射流冲洗机构安装于所述真空罩上，所述橡胶皮囊连接于所述真空罩靠近所述真空罩底部的周缘，所述浮动机构连接于所述橡胶皮囊与所述真空罩的顶部之间以带动所述橡胶皮囊上下运动。

优选地，所述浮动机构包括皮囊连接件、若干凸出块和若干弹性件，所述橡胶皮囊通过所述皮囊连接件连接于所述真空罩靠近所述真空罩底部的周缘，各所述凸出块设于所述真空罩顶部的周缘且呈环形均匀分布，各所述弹性件的顶端分别与各所述凸出块对应连接，各所述弹性件的底端与所述皮囊连接件固定连接。

优选地，所述皮囊连接件包括环形套圈和环形缘板，所述环形套圈套接于所述真空罩的外周，所述环形缘板固定于所述环形套圈外并与所述环形套圈呈垂直夹角，所述橡胶皮囊固定于所述环形缘板的底部，各所述弹性件的底端与所述环形缘板的顶部固定连接。

优选地，所述主动磁轮组包括第一主动磁轮和第二主动磁轮，所述从动磁轮组包括第一从动磁轮和第二从动磁轮，所述皮带组包括第一皮带和第二皮带；

所述第一皮带绕设于所述第一主动磁轮和所述第一从动磁轮之间，所述第二皮带绕设于第二主动磁轮与所述第二从动磁轮之间；

所述驱动机构与所述第一主动磁轮和所述第二主动磁轮连接以驱动所述第一主动磁轮和所述第二主动磁轮转动，并通过所述第一皮带和所述第二皮带分别带动所述第一从动磁轮和所述第二从动磁轮转动。

优选地，所述吸附行走机构还包括张紧机构，所述张紧机构包括第一张紧杆和第二张紧杆，所述第一张紧杆安装于所述机架靠近所述第一皮带的侧部，且所述第一张紧杆延伸至所述第一皮带位于所述第一主动磁轮与所述第一从动磁轮之间的底部并对所述第一皮带施加向上的预紧力；所述第二张紧杆安装于所述机架靠近所述第二皮带的侧部，且所述第二张紧杆延伸至所述第二皮带位于所述第二主动磁轮与所述第二从动磁轮之间的底部并对所述第二皮带施加向上的预紧力。

优选地，所述张紧机构包括第一安装板和第二安装板，所述第一安装板安装于所述机架靠近所述第一皮带的侧部且沿竖直方向布置，所述第一安装板上开设有沿竖直方向布置的若干第一张力调节孔，所述第一张紧杆固定于其中一所述第一张力调节孔上；所述第二安装板安装于所述机架靠近所述第二皮带的侧部且沿竖直方向布置，所述第二安装板上开设有沿竖直方向布置的若干第二张力调节孔，所述第二张紧杆固定于其中一所述第二张力调节孔上。

优选地，所述驱动机构包括第一电机、第二电机、第一主动轴、第二主动轴、第一从动轴、第二从动轴，所述第一主动轴和所述第二主动轴分别可转动地安装于所述机架后端的两侧，所述第一从动轴和所述第二从动轴分别可转动地安装于所述机架前端的两侧，所述第一电机的主轴与所述第一主动轴驱动连接，所述第二电机的主轴与所述第二主动轴驱动连接；

所述第一主动磁轮与所述第一主动轴连接，所述第二主动磁轮与所述第二主动轴连接，所述第一从动磁轮与所述第一从动轴连接，所述第二从动磁轮与所述第二从动轴连接。

优选地，所述驱动机构还包括第一减速器和第二减速器，所述第一减速器连接于所述第一电机的主轴与所述第一主动轴之间，所述第二减速器连接于所述第二电机的主轴与所述第二主动轴之间。

优选地，所述机架包括第一横管、第二横管、第一侧杆、第二侧杆和固定支架，所述第一横管与所述第二横管间隔布置且所述第一横管位于所述真空罩的上方，所述第一侧杆固定连接于所述第一横管的第一侧与所述第二横管的第一侧之间，所述第二侧杆固定连接于所述第二横管的第二侧与所述第二横管的第二侧之间；

所述第一主动轴与所述第一侧杆的第一端转动连接，所述第二主动轴与所述第二侧杆的第一端转动连接，所述第一从动轴与所述第一侧杆的第二端转动连接，所述第二从动轴与所述第二侧杆的第二端转动连接。

优选地，所述水射流冲洗机构包括支撑轴承、旋转轴和旋转架，所述支撑轴承固定于所述真空罩的顶部，所述旋转轴穿过所述真空罩并与所述支撑轴承固定连接，所述旋转架设于所述真空罩内并与所述旋转轴固定连接，所述旋转架上设有若干喷嘴，所述旋转架内设有与各所述喷嘴连通的喷嘴管路，所述旋转轴设有与所述喷嘴管路连通的引水管路。

本发明的有益效果：本发明的船舶除锈爬壁机器人，当行走过程中，船舶除锈爬壁机器人遇到障碍物时，从动磁轮组会先越过障碍物，真空清洗机构的橡胶皮囊在浮动机构的作用下向上浮动相应的高度，越过障碍物，最后主动磁轮组越过障碍物，从而完成越障。整个过程中，船舶除锈爬壁机器人吸附壁面是依靠从动磁轮组和主动磁轮组对船舶壁面的吸附力和真空罩对船舶壁面的真空吸附力共同作用实现的。当从动磁轮组越障时，主动磁轮组和真空罩提供吸附力；反之，主动磁轮组越障时，从动磁轮组和真空罩提供吸附力；真空罩越障时，从动磁轮组和主动磁轮组共同提供磁吸附力。本发明的船舶除锈爬壁机器人，通过对吸附行走机构和真空清洗机构进行最优化设计，大幅提高了船舶除锈爬壁机器人的吸附能力和越障能力，增强了对船舶壁面的适应能力，提高了除锈效率，从而实现无污染、高效率的除锈作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的结构示意图一。

图2为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的结构示意图二。

图3为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的俯视图。

图4为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的结构分解示意图。

图5为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的真空清洗机构的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的真空清洗机构隐藏水射流冲洗机构后的结构分解示意图。

图7为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的水射流冲洗机构的结构示意图。

图8为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的水射流冲洗机构的结构分解示意图。

图9为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的机架的结构示意图。

图10为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的橡胶皮囊的结构示意图。

图11为本发明实施例提供的船舶除锈爬壁机器人的张紧机构的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—机架              11—第一横管       12—第二横管

13—第一侧杆          14—第二侧杆       15—固定支架

16—第一竖杆          17—第二竖杆       20—驱动机构

21—第一电机          22—第二电机       23—第一主动轴

24—第二主动轴        25—第一从动轴     26—第二从动轴

27—第一减速器        28—第二减速器     30—真空清洗机构

31—水射流冲洗机构    32—浮动机构       33—真空罩

34—橡胶皮囊          40—吸附行走机构   41—主动磁轮组

42—从动磁轮组        43—皮带组         44—张紧机构

311—支撑轴承         312—旋转轴        313—旋转架

314—喷嘴             321—皮囊连接件    322—凸出块

323—弹性件           331—真空连通口    332—污水回收口

341—连接圈部         342—吸附边部      411—第一主动磁轮

412—第二主动磁轮     421—第一从动磁轮  422—第二从动磁轮

431—第一皮带         432—第二皮带      441—第一张紧杆

442—第二张紧杆       443—第一安装板    444—第二安装板

3121—引水管路        3131—喷嘴管路     3132—旋转体

3133—旋转支臂        3211—环形套圈     3212—环形缘板

3213—下连接孔        3221—上连接孔     4431—第一张力调节孔

4441—第二张力调节孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～11描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1～4所示，本发明实施例提供的一种船舶除锈爬壁机器人，其主要应用于船舶表面的除锈。其中，船舶除锈爬壁机器人包括机架10、驱动机构20、真空清洗机构30和吸附行走机构40。也就是说，本实施例中的船体清洗爬壁机器人主要由三大模块组装在机架10上形成，组装更加容易，驱动机构20主要起到产生动力的作用，真空清洗机构30则实现清洗喷水作业以及辅助行走的作用，而吸附行走机构40主要起到在船舶壁面行走的作用。

进一步地，所述吸附行走机构40包括安装于所述机架10的侧部的主动磁轮组41和从动磁轮组42以及绕设于所述主动磁轮组41与所述从动磁轮组42之间的皮带组43。具体地，吸附行走机构40在行走过程中，是由主动磁轮组41转动通过皮带组43带动从动磁轮组42转动从而实现船舶除锈爬壁机器人整机的行走。

进一步地，所述驱动机构20与所述主动磁轮组41连接以驱动所述主动磁轮组41转动，并通过所述皮带组43带动所述从动磁轮组42转动。具体地，驱动机构20的主要主动是为主动磁轮组41的转动提供动力，这样主动磁轮组41才能转动，那么主动磁轮组41才能通过皮带组43带动从动磁轮组42转动，从而实现船舶除锈爬壁机器人整机的行走。

进一步地，结合图4～5所示，所述真空清洗机构30包括水射流冲洗机构31、浮动机构32、真空罩33和橡胶皮囊34，所述真空罩33与所述机架10连接并位于所述机架10中部的下方，所述水射流冲洗机构31安装于所述真空罩33上，所述橡胶皮囊34连接于所述真空罩33靠近所述真空罩33底部的周缘，所述浮动机构32连接于所述橡胶皮囊34与所述真空罩33的顶部之间以带动所述橡胶皮囊34上下运动。具体地，真空罩33在越障过程中必须要能够向上浮动相应的高度以避开越过障碍物，那么设置该浮动机构32即可带动橡胶皮囊34上下上浮以避开越过障碍物，同时，橡胶皮囊34在实现上浮的过程中，浮动机构32还一直起到施加驱使橡胶皮囊34下浮的力，这样可以确保与橡胶皮囊34始终贴附在障碍物或者船舶的壁面上，如此，也可以确保真空罩33具有真空的环境，以便进行抽真空吸附。而水射流冲洗机构31是实现喷射高压水流实现对船舶的壁面除锈。其中，水射流冲洗机构31可以连接外界的高压水泵装置(图未示)等机构，高压水泵装置产生高压水源，并将该高压水源通过水射流冲洗机构31喷射出实现除锈。

具体地，本发明实施例的船舶除锈爬壁机器人，当行走过程中，船舶除锈爬壁机器人遇到障碍物时，从动磁轮组42会先越过障碍物，真空清洗机构30的橡胶皮囊34在浮动机构32的作用下向上浮动相应的高度，越过障碍物，最后主动磁轮组41越过障碍物，从而完成越障。整个过程中，船舶除锈爬壁机器人吸附壁面是依靠从动磁轮组42和主动磁轮组41对船舶壁面的吸附力和真空罩33对船舶壁面的真空吸附力共同作用实现的。当从动磁轮组42越障时，主动磁轮组41和真空罩33提供吸附力；反之，主动磁轮组41越障时，从动磁轮组42和真空罩33提供吸附力；真空罩33越障时，从动磁轮组42和主动磁轮组41共同提供磁吸附力。

本发明实施例的船舶除锈爬壁机器人，通过对吸附行走机构40和真空清洗机构30进行最优化设计，大幅提高了船舶除锈爬壁机器人的吸附能力和越障能力，增强了对船舶壁面的适应能力，提高了除锈效率，从而实现无污染的除锈作业。

同时，本发明实施例的爬壁除锈机器人，具有负载能力强、转向灵活、轻量化等特点，通过对驱动机构20、真空清洗机构30和行走吸附机构进行模块化设计，满足简便、轻量化、拆卸方便的需求，从而可以代替人工携带清洗装置附在船体表面工作，实现高效率的清洗除锈作业。

需要说明的是，真空罩33连通外界的真空机构(图未示)，通过真空机构对真空罩33进行抽真空，这样使得真空罩33具有真空吸附能力。例如，可以在真空罩33的顶部开设真空连通口331，然后通过真空管路(图未示)与外界的真空机构连通。

进一步地，结合图6所示，真空罩33的顶部还可以设置污水回收口332，该污水回收口332可以连通抽水机构(图未示)，由于水射流冲洗机构31喷射的高压水源对船舶的壁面进行除锈后会产生污水，那么通过外界的抽水机构连通真空罩33顶部开设的污水回收口332后即可将该污水抽走，不但实现环保处理污水；同时也具有抽真空效果，即进一步提升真空罩33内的抽真空效果，实用性强。

本实施例中，结合图4～6所示，所述浮动机构32包括皮囊连接件321、若干凸出块322和若干弹性件323，其中，凸出块322与弹性件323的数量相同，所述橡胶皮囊34通过所述皮囊连接件321连接于所述真空罩33靠近所述真空罩33底部的周缘，各所述凸出块322设于所述真空罩33顶部的周缘且呈环形均匀分布，各所述弹性件323的顶端分别与各所述凸出块322对应连接，各所述弹性件323的底端与所述皮囊连接件321固定连接。具体地，当船舶除锈机器人遇到障碍物时，橡胶皮囊34向上凸起变形，从而压缩弹性件323，使得橡胶皮囊34实现向上浮动，进而实现有效的越障。更具体地，若干弹性件323通过若干凸出块322环形均布设置在真空罩33的外周侧侧方，这样橡胶皮囊34在圆周方向任意位置越障时，都能够在对应的位置处压缩其中一个或者两个以上的弹性件323，使得橡胶皮囊34在与障碍物对应的部位处实现向上浮动，进而实现有效的越障。

其中，结合图6所示，弹性件323的数量优选为十二个，以与时钟时刻对准的位置设置。当然，弹性件323的数量也可以为少于十二个，例如为十个或者十一等；弹性件323的数量还可以为多余十二个，例如为十五个或者十六个等。

其中，结合图6所示，每个凸出块322于真空罩33顶部的周缘以径向延伸设置，优选地，各凸出块322与真空罩33一体成型设计。

优选地，弹性件323为弹簧。

本实施例中，结合图6所示，所述皮囊连接件321包括环形套圈3211和环形缘板3212，所述环形套圈3211套接于所述真空罩33的外周，所述环形缘板3212固定于所述环形套圈3211外并与所述环形套圈3211呈垂直夹角，所述橡胶皮囊34固定于所述环形缘板3212的底部，各所述弹性件323的底端与所述环形缘板3212的顶部固定连接。具体地，环形套圈3211的设置用于使得整个皮囊连接件321与真空罩33连接，与而环形缘板3212的作用是起到间接连接橡胶皮囊34和环形套圈3211，这样即可实现橡胶皮囊34与真空罩33的连接。其中，环形缘板3212与环形套圈3211呈垂直夹角可以确保环形缘板3212沿着环形套圈3211的侧面以径向凸出设置，这样就使得环形缘板3212与各个浮动机构32的凸出块322相对应，如此就可以将各个弹性件323连接在各个凸出块322与环形缘板3212之间。而且，橡胶皮囊34又连接在环形缘板3212的底部，这样橡胶皮囊34向上凸起变形时，可以通过该环形缘板3212压缩对应位置的一个或者两个以上的弹性件323，使得橡胶皮囊34实现向上浮动，进而实现有效的越障。

进一步地，结合图5～6和图10所示，橡胶皮囊34包括连接圈部341和吸附边部342，吸附边部342与连接圈部341形成大致为九十度的夹角。其中，吸附边部342用于与船舶的壁面贴合，而连接圈部341则形成圆形圈状设置在环形套圈3211的外部，并且连接圈部341的顶部与环形缘板3212连接，这样可以结合真空罩33在抽真空时，能够形成密封的空间，结构设计巧妙，实用性强。

优选地，结合图6所示，吸附边部342与连接圈部341一体成型而制。

更进一步地，结合图6所示，各个凸出块322上均设有上连接孔3221，而环形缘板3212与各个上连接孔3221对应的位置设有下连接孔3213，那么每个弹性件323的上端和下端分别与上下位置对应的上连接孔3221和下连接块固定连接，这样弹性件323即实现连接在凸出块322与环形缘板3212之间。

本实施例的皮囊连接件321的设计非常巧妙，既确保了将橡胶皮囊34实现与真空罩33的连接，又确保了橡胶皮囊34能够实现变形以压缩弹性件323实现浮动越障，越障效果极佳。

本实施例中，结合图1～4所示，所述主动磁轮组41包括第一主动磁轮411和第二主动磁轮412，所述从动磁轮组42包括第一从动磁轮421和第二从动磁轮422，所述皮带组43包括第一皮带431和第二皮带432；所述第一皮带431绕设于所述第一主动磁轮411和所述第一从动磁轮421之间，所述第二皮带432绕设于第二主动磁轮412与所述第二从动磁轮之间；所述驱动机构20与所述第一主动磁轮411和所述第二主动磁轮412连接以驱动所述第一主动磁轮411和所述第二主动磁轮412转动，并通过所述第一皮带431和所述第二皮带432分别带动所述第一从动磁轮421和所述第二从动磁轮转动。具体地，当驱动机构20驱动第一主动磁轮411在船舶的壁面转动时，那么第一主动磁轮411通过第一皮带431带动第一从动磁轮421转动；同样，当驱动机构20驱动第二主动磁轮412在船舶的壁面转动时，那么第二主动磁轮412通过第二皮带432带动第二从动磁轮转动，这样就实现通过驱动机构20同时驱动第一主动磁轮411和第二主动磁轮412以及第一从动磁轮421和第二从动磁轮422的转动，船舶除锈机器人即可实现在船舶的壁面行走。

其中，结合图1～3所示，第一主动磁轮411和第二主动磁轮412位于机架10的后端的两侧位置，而第一从动磁轮421和第二从动磁轮422则位于机架10的前端的两侧位置。以船舶除锈机器人的行走方向来看，那么第一主动磁轮411和第二主动磁轮412位于后方的左右两侧布置，而第一从动磁轮421和第二从动磁轮422则位于前方的左右两侧布置。也就是说，第一主动磁轮411与第二主动磁轮412对称设置，第一从动磁轮421与第二从动磁轮对称设置。第一主动磁轮411、第二主动磁轮412、第一从动磁轮421、第二从动磁轮依序连接后形成矩形结构，例如正方形结构，且真空罩33设于该矩形结构的正中间的位置。如此形成的船舶除锈机器人的整体结构更加稳定，在行走越障过程中不易倾覆。

进一步地，本实施例的第一主动磁轮411、第二主动磁轮412、第一从动磁轮421和第二从动磁轮均由永磁体制造形成。也就是说，本实施例的第一主动磁轮411、第二主动磁轮412、第一从动磁轮421和第二从动磁轮的整体结构均为磁性结构，这样结构的第一主动磁轮411、第二主动磁轮412、第一从动磁轮421和第二从动磁轮在船舶的壁面形成时的吸附力更佳。

更进一步地，本实施例的第一主动磁轮411、第二主动磁轮412、第一从动磁轮421和第二从动磁轮的外周缘均设有软磁套(图未示)，即软磁套包覆于第一主动磁轮411、第二主动磁轮412、第一从动磁轮421和第二从动磁轮的外周缘，这样船舶除锈机器人在形走过程中，可以增大与船舶壁面的摩擦力和最大程度地减少第一主动磁轮411、第二主动磁轮412、第一从动磁轮421和第二从动磁轮对船舶壁面的磁性衰减程度，还能在越障时起缓冲作用，与真空罩33结合实现加强越障能力。

本实施例中，结合图1～4和图11所示，所述吸附行走机构40还包括张紧机构44，所述张紧机构44包括第一张紧杆441和第二张紧杆442，所述第一张紧杆441安装于所述机架10靠近所述第一皮带431的侧部，且所述第一张紧杆441延伸至所述第一皮带431位于所述第一主动磁轮411与所述第一从动磁轮421之间的底部并对所述第一皮带431施加向上的预紧力；所述第二张紧杆442安装于所述机架10靠近所述第二皮带432的侧部，且所述第二张紧杆442延伸至所述第二皮带432位于所述第二主动磁轮412与所述第二从动磁轮之间的底部并对所述第二皮带432施加向上的预紧力。具体地，第一张紧杆441固定在机架10的侧方，并抵顶第一皮带431往上绷紧，从而第一皮带431施加了向上的预紧力，这样第一皮带431可以紧紧地绕设在第一主动磁轮411与第一从动磁轮421之间，确保在第一主动磁轮411转动时，通过第一皮带431的绷紧的力带动第一从动磁轮421转动；同理，第二张紧杆442同样是固定在机架10的侧方，位置与第一张紧杆441相对应(左右对应)，第二张紧杆442抵顶第二皮带432往上绷紧，从而第二皮带432施加了向上的预紧力，这样第二皮带432可以紧紧地绕设在第二主动磁轮412与第二从动磁轮之间，确保在第二主动磁轮412转动时，通过第二皮带432的绷紧的力带动第二从动磁轮转动。

本实施例中，结合图1～4和图11所示，所述张紧机构44包括第一安装板443和第二安装板444，所述第一安装板443安装于所述机架10靠近所述第一皮带431的侧部且沿竖直方向布置，所述第一安装板443上开设有沿竖直方向布置的若干第一张力调节孔4431，所述第一张紧杆441固定于其中一所述第一张力调节孔4431上；所述第二安装板444安装于所述机架10靠近所述第二皮带432的侧部且沿竖直方向布置，所述第二安装板444上开设有沿竖直方向布置的若干第二张力调节孔4441，所述第二张紧杆442固定于其中一所述第二张力调节孔4441上。具体地，张紧机构44包括第一张紧杆441和第二张紧杆442以及第一安装板443和第二安装板444组成。第一张紧杆441和第二张紧杆442根据张紧程度需求，可以分别安装在第一安装板443和第二安装板444上不同的高度位置。

更具体地，结合图11所示，第一安装板443由于呈竖向分布设置且在第一安装板443上设有竖向间隔布置的若干个第一张力调节孔4431，这样当将第一张紧杆441分别于不同高度的第一张力调节孔4431固定连接时，第一张紧杆441则处于不同的高度位置。当需要对第一皮带431施加较大的预紧力时，那么可以将第一张紧杆441与位置较高的第一张力调节孔4431固定连接，这样第一皮带431可以绷得更紧；当需要对第一皮带431施加较小的预紧力时，那么可以将第一张紧杆441与位置较低的第一张力调节孔4431固定连接，这样第一皮带431则以较宽松的状态设置，这样第一皮带431可以绷得较松。

更具体地，结合图11所示，第二安装板444由于呈竖向分布设置且在第二安装板444上设有竖向间隔布置的若干个第二张力调节孔4441，这样当将第二张紧杆442分别于不同高度的第一张力调节孔4431固定连接时，第二张紧杆442则处于不同的高度位置。当需要对第二皮带432施加较大的预紧力时，那么可以将第二张紧杆442与位置较高的第二张力调节孔4441固定连接，这样第二皮带432可以绷得更紧；当需要对第二皮带432施加较小的预紧力时，那么可以将第二张紧杆442与位置较低的第二张力调节孔4441固定连接，这样第二皮带432则以较宽松的状态设置，这样第二皮带432可以绷得较松。

本实施例中，结合图1～4所示，所述驱动机构20包括第一电机21、第二电机22、第一主动轴23、第二主动轴24、第一从动轴25、第二从动轴26，所述第一主动轴23和所述第二主动轴24分别可转动地安装于所述机架10后端的两侧，所述第一从动轴25和所述第二从动轴26分别可转动地安装于所述机架10前端的两侧，所述第一电机21的主轴与所述第一主动轴23驱动连接，所述第二电机22的主轴与所述第二主动轴24驱动连接；所述第一主动磁轮411与所述第一主动轴23连接，所述第二主动磁轮412与所述第二主动轴24连接，所述第一从动磁轮421与所述第一从动轴25连接，所述第二从动磁轮422与所述第二从动轴26连接。具体地，第一主动磁轮411的转动由第一电机21带动第一主动轴23驱动，第二主动磁轮412的转动则由第二电机22带动第二主动轴24驱动。这样第一主动磁轮411的转速和第二主动磁轮412的转速可以相同也可以不同。当船舶除锈机器人的行走方向是直线时，那么通过第一电机21和第二电机22分别驱动第一主动磁轮411和第二主动磁轮412以相同的转速转动；当船舶除锈机器人的行走方向是曲线时，例如转弯，那么通过第一电机21和第二电机22分别驱动第一主动磁轮411和第二主动磁轮412以不同的转速转动，那么第一主动磁轮411和第二主动磁轮412之间产生差速，从而可以实现曲线行走，结构设计合理，能够确保船舶除锈机器人既能够直线行走，又能够曲线行走，对船舶的壁面适应能力极强。

进一步地，所述第一主动轴23和所述第二主动轴24与所述机架10的转动连接可以通过设置轴承(图未示)的方式实现，同理，所述第一从动轴25和所述第二从动轴26与所述机架10的转动连接方式可以通过设置轴承(图未示)的方式实现。

本实施例中，结合图1～4所示，所述驱动机构20还包括第一减速器27和第二减速器28，所述第一减速器27连接于所述第一电机21的主轴与所述第一主动轴23之间，所述第二减速器28连接于所述第二电机22的主轴与所述第二主动轴24之间。具体地，第一减速器27的作用是改变第一电机21的主轴传动至第一主动轴23的转速，以实现控制第一主动磁轮411减速转动；同理，第二减速器28的作用是改变第二电机22的主轴传动至第二主动轴24的转速，以实现第二主动磁轮412减速转动。这样便于使得第一主动磁轮411与第二主动磁轮412之间形成差速，方便控制船舶除锈机器人转弯或者行走弯曲的路线，使得船舶除锈机器人的行走非常灵活，船舶壁面适应能力超强。

其中，所述第一减速器27与所述第一主动轴23可以通过连轴承器(图未示)驱动连接，同理，所述第二减速器28与所述第二主动轴24可以通过连轴承器(图未示)驱动连接。

优选地，第一减速器27和第二减速器28均采用谐波减速器。

本实施例中，结合图4和图9所示，所述机架10包括第一横管11、第二横管12、第一侧杆13、第二侧杆14和固定支架15，所述第一横管11与所述第二横管12间隔布置且所述第一横管11位于所述真空罩33的上方，所述第一侧杆13固定连接于所述第一横管11的第一侧与所述第二横管12的第一侧之间，所述第二侧杆14固定连接于所述第二横管12的第二侧与所述第二横管12的第二侧之间。具体地，通过第一横管11、第二横管12、第一侧杆13和第二侧杆14连接后从俯视方向看大致形成矩形机构的机架10，而固定支架15的主要作用将真空罩33与机架10实现固定连接，那么整个真空清洗机构30也实现安装在机架10上，且真空清洗机构30位于整个机架10的中部位置。其中，第一横管11的两端可以分别设置第一竖杆16和第二竖杆17，通过该第一竖杆16和第二竖杆17分别与第一侧杆13和第二侧杆14实现连接，这样可以使得第一横管11的高度高于第二横管12的高度。从而为位于第一横管11下方的真空罩33的设置提供了空间。

优选地，固定支架15为两个，两个固定支架15并排设置。

进一步地，结合图4所示，所述第一主动轴23与所述第一侧杆13的第一端转动连接，所述第二主动轴24与所述第二侧杆14的第一端转动连接，所述第一从动轴25与所述第一侧杆13的第二端转动连接，所述第二从动轴26与所述第二侧杆14的第二端转动连接。具体地，该种方式设置好第一主动轴23和第二主动轴24以及第一从动磁轮421和第二从动磁轮后，那么第一主动磁轮411、第二主动磁轮412、第一从动磁轮421和第二从动磁轮则对应设置在呈矩形结构的机架10的四个角部，这样在真空罩33越障时，第一主动磁轮411、第二主动磁轮412、第一从动磁轮421和第二从动磁轮同时与船舶的壁面吸附，吸附力足够稳定，遇到障碍物不会脱离船舶的壁面，负载能力超强，从而带动船舶除锈机器人整机爬壁行走。

本实施例中，结合图5和图7～8所示，所述水射流冲洗机构31包括支撑轴承311、旋转轴312和旋转架313，所述支撑轴承311固定于所述真空罩33的顶部，所述旋转轴312穿过所述真空罩33并与所述支撑轴承311固定连接，所述旋转架313设于所述真空罩33内并与所述旋转轴312固定连接，所述旋转架313上设有若干喷嘴314，所述旋转架313内设有与各所述喷嘴314连通的喷嘴管路，所述旋转轴312设有与所述喷嘴管路连通的引水管路3121。具体地，支撑轴承311的作用是确保穿设真空罩33的旋转轴312能够减小旋转的摩擦力，而旋转架313与旋转轴312是固定连接，那么旋转架313的旋转的摩擦力在支撑轴承311的作用下也可以减小。其中，若干喷嘴314优选设置在旋转架313靠近旋转架313周缘的底部，且若干喷嘴314的安装角度可以根据需求调整，例如与水平面形成60°～80°的角度设置。

水射流冲洗机构31的具体工作如下：通过外界的高压水源通过管路接通到引水管路3121，这样高压水源在高压力下经过引水管理，再经过喷嘴管路，最后从各个喷嘴314喷出，实现对船舶壁面的除锈。由于，若干喷嘴314设置在旋转架313靠近旋转架313周缘的底部且呈角度设置，这样喷嘴314喷射出高压水源后，形成一个驱动旋转架313旋转的力，那么，持续不断通入高压水源后，旋转架313即可持续不断地旋转。

进一步地，结合图7～8所示，旋转架313包括旋转体3132和若干旋转支臂3133，各所述旋转支臂3133以径向设置在旋转体3132上，旋转体3132与旋转连接，喷嘴管路开设在旋转体3132和各个旋转支臂3133上且连通，每个所述旋转支臂3133靠近其末端的底部设置至少一个喷嘴314，例如每个所述旋转支臂3133靠近其末端的底部设置两个、三个或者四个以上的喷嘴314。

优选地，结合图7～8所示，旋转支臂3133有四个，四个所述旋转支臂3133形成十字架设置。

当然，本发明实施例船舶除锈爬壁机器人除了可用于对船舶表面的除锈外，还可以用于其它钢铁壁面如大型油罐壁面，海上钻井平台等的除锈工作等。船舶除锈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 (9)

1.一种船舶除锈爬壁机器人，其特征在于：包括机架、驱动机构、真空清洗机构和吸附行走机构；

所述吸附行走机构包括安装于所述机架的侧部的主动磁轮组和从动磁轮组以及绕设于所述主动磁轮组与所述从动磁轮组之间的皮带组；

所述驱动机构与所述主动磁轮组连接以驱动所述主动磁轮组转动，并通过所述皮带组带动所述从动磁轮组转动；

所述真空清洗机构包括水射流冲洗机构、浮动机构、真空罩和橡胶皮囊，所述真空罩与所述机架连接并位于所述机架中部的下方，所述水射流冲洗机构安装于所述真空罩上，所述橡胶皮囊连接于所述真空罩靠近所述真空罩底部的周缘，所述浮动机构连接于所述橡胶皮囊与所述真空罩的顶部之间以带动所述橡胶皮囊上下运动；

其中，所述船舶除锈爬壁机器人在行走过程中，所述船舶除锈爬壁机器人遇到障碍物时，所述从动磁轮组会先越过障碍物，所述真空清洗机构的橡胶皮囊在浮动机构的作用下向上浮动相应的高度，越过障碍物，最后所述主动磁轮组越过障碍物，从而完成越障；

所述浮动机构包括皮囊连接件、若干凸出块和若干弹性件，所述橡胶皮囊通过所述皮囊连接件连接于所述真空罩靠近所述真空罩底部的周缘，各所述凸出块设于所述真空罩顶部的周缘且呈环形均匀分布，各所述弹性件的顶端分别与各所述凸出块对应连接，各所述弹性件的底端与所述皮囊连接件固定连接。

2.根据权利要求1所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于：所述皮囊连接件包括环形套圈和环形缘板，所述环形套圈套接于所述真空罩的外周，所述环形缘板固定于所述环形套圈外并与所述环形套圈呈垂直夹角，所述橡胶皮囊固定于所述环形缘板的底部，各所述弹性件的底端与所述环形缘板的顶部固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于：所述主动磁轮组包括第一主动磁轮和第二主动磁轮，所述从动磁轮组包括第一从动磁轮和第二从动磁轮，所述皮带组包括第一皮带和第二皮带；

所述第一皮带绕设于所述第一主动磁轮和所述第一从动磁轮之间，所述第二皮带绕设于第二主动磁轮与所述第二从动磁轮之间；

所述驱动机构与所述第一主动磁轮和所述第二主动磁轮连接以驱动所述第一主动磁轮和所述第二主动磁轮转动，并通过所述第一皮带和所述第二皮带分别带动所述第一从动磁轮和所述第二从动磁轮转动。

4.根据权利要求3所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于：所述吸附行走机构还包括张紧机构，所述张紧机构包括第一张紧杆和第二张紧杆，所述第一张紧杆安装于所述机架靠近所述第一皮带的侧部，且所述第一张紧杆延伸至所述第一皮带位于所述第一主动磁轮与所述第一从动磁轮之间的底部并对所述第一皮带施加向上的预紧力；所述第二张紧杆安装于所述机架靠近所述第二皮带的侧部，且所述第二张紧杆延伸至所述第二皮带位于所述第二主动磁轮与所述第二从动磁轮之间的底部并对所述第二皮带施加向上的预紧力。

5.根据权利要求4所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于：所述张紧机构包括第一安装板和第二安装板，所述第一安装板安装于所述机架靠近所述第一皮带的侧部且沿竖直方向布置，所述第一安装板上开设有沿竖直方向布置的若干第一张力调节孔，所述第一张紧杆固定于其中一所述第一张力调节孔上；所述第二安装板安装于所述机架靠近所述第二皮带的侧部且沿竖直方向布置，所述第二安装板上开设有沿竖直方向布置的若干第二张力调节孔，所述第二张紧杆固定于其中一所述第二张力调节孔上。

6.根据权利要求3所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于：所述驱动机构包括第一电机、第二电机、第一主动轴、第二主动轴、第一从动轴、第二从动轴，所述第一主动轴和所述第二主动轴分别可转动地安装于所述机架后端的两侧，所述第一从动轴和所述第二从动轴分别可转动地安装于所述机架前端的两侧，所述第一电机的主轴与所述第一主动轴驱动连接，所述第二电机的主轴与所述第二主动轴驱动连接；

所述第一主动磁轮与所述第一主动轴连接，所述第二主动磁轮与所述第二主动轴连接，所述第一从动磁轮与所述第一从动轴连接，所述第二从动磁轮与所述第二从动轴连接。

7.根据权利要求6所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于：所述驱动机构还包括第一减速器和第二减速器，所述第一减速器连接于所述第一电机的主轴与所述第一主动轴之间，所述第二减速器连接于所述第二电机的主轴与所述第二主动轴之间。

8.根据权利要求6所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于：所述机架包括第一横管、第二横管、第一侧杆、第二侧杆和固定支架，所述第一横管与所述第二横管间隔布置且所述第一横管位于所述真空罩的上方，所述第一侧杆固定连接于所述第一横管的第一侧与所述第二横管的第一侧之间，所述第二侧杆固定连接于所述第二横管的第二侧与所述第二横管的第二侧之间；

所述第一主动轴与所述第一侧杆的第一端转动连接，所述第二主动轴与所述第二侧杆的第一端转动连接，所述第一从动轴与所述第一侧杆的第二端转动连接，所述第二从动轴与所述第二侧杆的第二端转动连接。

9.根据权利要求1或2所述的船舶除锈爬壁机器人，其特征在于：所述水射流冲洗机构包括支撑轴承、旋转轴和旋转架，所述支撑轴承固定于所述真空罩的顶部，所述旋转轴穿过所述真空罩并与所述支撑轴承固定连接，所述旋转架设于所述真空罩内并与所述旋转轴固定连接，所述旋转架上设有若干喷嘴，所述旋转架内设有与各所述喷嘴连通的喷嘴管路，所述旋转轴设有与所述喷嘴管路连通的引水管路。

Images