CN108382547A - 一种用于水下构筑物清洗的机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于水下构筑物清洗的机器人，包括密封舱，所述的机器人通过设置在密封舱上的法兰盘与清洗检测装置相连；在密封舱上还设置了姿态及运动控制机构、平衡机构，用于机器人在水下的运动和平衡和调整清洗检测装置以完成检测和清洗工作；还包括电气连接机构，用于与电气供应装置相连。本发明所设计的用于水下构筑物清洗的机器人相比于现有技术，不仅实现对水下构筑物的清洗及检测，而且具有良好的平衡稳定性的同时提供稳定的姿态及易于控制的运动，提高了清洗及检测的质量。
Description
技术领域
本发明属于水下工程技术领域，具体涉及一种用于水下构筑物清洗的机器人。
背景技术
随着我国水利水电技术的发展，水利工程不断增多，越来越多的水下构筑物在为我们的生活带来改变的同时，也存在一系列的安全隐患，因此对水下构筑物进行清洗与检测便显得尤为重要。目前许多水下作业主要是由人工完成，人工作业的方式固然可以解决部分问题，但是由于水下环境的不确定性以及深水区域水压较大，均会对人体造成巨大的危害。目前，利用水下机器人实现水下构筑物的清洗与检测是一个有效的手段，但现已出现的水下构筑物清洗系统，平衡性能较差，在作业的过程中严重影响清洗的效果，同时无法实现对水下构筑物的初步的检测功能。因此，本发明设计了一种用于水下构筑物清洗的机器人。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种用于水下构筑物清洗的机器人。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于水下构筑物清洗的机器人，包括密封舱，其特征在于：所述的机器人通过设置在密封舱上的法兰盘与清洗检测装置相连；
在密封舱上还设置了姿态及运动控制机构、平衡机构，用于机器人在水下的运动和平衡和调整清洗检测装置以完成检测和清洗工作；
还包括电气连接机构，用于与电气供应装置相连。
作为本发明的进一步改进，所述的姿态及运动控制机构包括主螺旋桨推进器和辅助螺旋桨推进器，用于控制机器人在水中的前进或旋转；
还包括设置在舱体底部左右两侧的浮舱，用于控制机器人在垂直方向上的运动。
作为本发明的进一步改进，四个所述辅助螺旋桨推进器，分别位于密封舱中部同一水平面上的四角处；所述的四个螺旋桨推进器的方向与该水平面呈45度角指向密封舱重心所在直线且交于一点，四个螺旋桨均可单独控制，调节机器人在水中的推力方向，推动水下机器人在水中运动。
作为本发明的进一步改进，所述的浮舱的上下两端分别设有进气排气阀和进水排水阀，通过控制调节气液的比例调节机器人上浮和下沉的速度。
作为本发明的进一步改进，所述的平衡机构包括相互配合的水平稳定翼和垂直稳定翼，所述的水平稳定翼一端固定在密封舱上，另一端连接主螺旋桨推进器，所述的垂直稳定翼的一端与水平稳定翼垂直相连，另一端与密封舱连接；
还包括设于悬挂于密封舱底部的配重平衡机构，所述的配重平衡机构设置包括滑轨、连接杆和配重，所述的滑轨安装在舱体底部，所述的连接杆的底端与配重相连，上端设有滑块与滑轨相连。
作为本发明的进一步改进，所述的清洗检测装置与所述的主螺旋桨推进器分别设置在舱体长轴方向的两端，包括清洗装置和检测装置，所连接的法兰盘上留有电气信号、液压油路接口。
作为本发明的进一步改进，所述的姿态及运动控制机构还包括设置在舱体和法兰盘之间的翻转马达。
作为本发明的进一步改进，所述的电气供应装置包括设置水面作业船上的发动机组、压缩空气站、液压工作站、操作台和脐带缆；
所述的电气供应装置通过脐带缆与检修口的法兰盘相连，为机器人提供电力、空气动力控制以及传输信号，提供液压通道。
作为本发明的进一步改进，所述的密封舱内还包括与操作台相连的液体流量分配器和姿态传感器。
作为本发明的进一步改进，所述的密封舱上端的检修口设有与脐带缆连接的法兰。
本发明的有益效果：本发明所设计的用于水下构筑物清洗的机器人相比于现有技术，不仅实现对水下构筑物的清洗及检测，而且具有良好的平衡稳定性的同时提供稳定的姿态及易于控制的运动，提高了清洗及检测的质量。
附图说明
图1是本发明的机器人与水面的电气供应装置的连接示意图；
图2是本发明水下机器人的结构示意图；
其中：1：机器人，2：作业船，3：发电机组，4：压缩空气工作站，5：液压工作站，6：操作台，7：脐带缆，1-1:密封舱，1-2：检修口，1-3：垂直稳定翼，1-4：法兰盘，1-5：水平稳定翼，1-6：主螺旋桨推进器，1-7：辅助螺旋桨推进器，1-8：滑轨，1-9：连接杆，1-10：浮舱，1-11：配重，1-12：翻转马达，1-13:进气排气阀，1-14：进水排水阀。
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。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1、2所示，本发明所设计的一种用于水下构筑物清洗的机器人1，包括设计成近似椭圆体的密封舱1-1，用于水下机器人1左右摆动时产生恢复力，是水下机器人1的主体。
所述的机器人1通过设置在密封舱1-1上的法兰盘1-4与清洗检测装置相连；在密封舱1-1上还设置了姿态及运动控制机构、平衡机构，用于机器人1在水下的运动和平衡和调整清洗检测装置以完成检测和清洗工作；还包括电气连接机构，用于如图1所示的电气供应装置为机器人1提供电力、空气动力控制以及传输信号，提供液压通道。
所示的电气供应装置包括设置在水面作业船2上的发电机组3、压缩空气工作站4、液压工作站5、操作台6和脐带缆7，所述脐带缆7通过设置在机器人1密封舱1-1上方的检修口1-2处的法兰盘相连。
工作过程中，首先所述水面作业船2用于搭载水下机器人1至工作地点；所述船上的发电机组3为标准发电机，为压缩空气工作站4、液压工作站5和操作台6提供电力；所述压缩空气工作站4为标准空压机，为水下机器人1气动设备提供压缩空气源；所述液压工作站5为水下机器人1螺旋桨推进器及液压翻转马达1-12提供动力；所述操作台6使用可编程控制器控制水下机器人1工作；所述脐带缆7是电缆、液压管和气管的组合，为水下机器人1提供电力及空气动力、传输信号和提供液压通道。然后机器人1通过其自身的装置完成水下六个自由度的控制和清洗探测工作。
机器人1通过所述的姿态及运动控制机构完成在水中的活动，所述的姿态及运动控制机构包括主螺旋桨推进器1-6和辅助螺旋桨推进器1-7，用于控制机器人1在水中的前进或旋转；还包括设置在舱体底部左右两侧的浮舱1-10，用于控制机器人1在垂直方向上的运动。
所述主螺旋桨推进器1-6位于水下机器人1的尾部，通过控制其转速产生不同的推进力，能够实现水下机器人1的前进后退。
所述的四个辅助螺旋桨推进器1-7，分别位于密封舱1-1中部同一水平面上的四角处；所述的四个螺旋桨推进器的方向与该水平面呈度角指向密封舱1-1重心所在直线且交于一点，四个螺旋桨均可单独控制，调节机器人1在水中的推力方向，推动水下机器人1在水中朝不同的方向运动。
还包括调整清洗检测装置的液压翻转马达1-12，所述的翻转马达1-12设置在密封舱1-1和法兰盘1-4之间，与所述的主螺旋桨推进器1-6分别设置在舱体长轴方向的两端，包括清洗装置和检测装置，所连接的法兰盘1-4上留有电气信号、液压油路接口。本发明的实施例中，所述的清洗装置通过液压马达带动滚刷运动实现清洗功能；所述水下构筑物检测装置通过超声波探伤技术实现检测功能，两者可通过更换不同的法兰连接。清洗过程中，通过不断调节机器人1的位置，使水下构筑物清洗装置与被清洗面接触，并随着连接法兰盘1-4上液压油路接口的液压马达带动清洗装置上滚刷旋转，通过滚刷与被清洗面摩擦产生作用力，实现水下构筑物的清洗功能。
所述的浮舱1-10的上下两端分别设有进气排气阀1-13和进水排水阀1-14，通过控制调节气液的比例调节机器人1上浮和下沉的速度。例如通过进气排气阀1-13和进水排水阀1-14控制进气排水量调节上浮速度，控制进水排气量调节下沉速度。
所述的平衡机构包括相互配合的水平稳定翼1-5和垂直稳定翼1-3，所述的水平稳定翼1-5一端固定在密封舱1-1上，另一端连接主螺旋桨推进器1-6，所述的垂直稳定翼1-3的一端与水平稳定翼1-5垂直相连，另一端与舱体连接，保证主螺旋桨推进器1-6的稳定性，不会出现机器人1在水中运动过程中由于受到流体的干扰而造成对主螺旋桨推进器1-6的扰动。
还包括设于悬挂于舱体底部的配重1-11平衡机构，所述的配重1-11平衡机构设置包括滑轨1-8、连接杆1-9和配重1-11，所述的滑轨1-8安装在舱体底部，所述的连接杆1-9的底端与配重1-11相连，上端设有滑块与滑轨1-8相连。所述的配重1-11的重量可自由选择，该配重1-11不仅可降低水下机器人1的重心，且能够利用自身的惯性作用调整机器人1的方向，防止机器人1朝不同的方向倾斜，保持其水平性。当水下机器人1整体向后倾斜，则调节配重1-11向前滑动；若水下机器人1整体向前倾斜，则调节配重1-11向后滑动，有利于水下机器人1在水中的平衡。
本发明中所述的密封舱1-1的内部还包括液体流量分配器和姿态传感器，所述液体流量分配器可以根据可编程控制器的电气信号对各液压通道的流量进行分配；所述姿态传感器能够采集水下机器人1的姿态信息并反馈至操作台6可编程控制器，利于操作台6可编程控制器自动控制水下机器人1的姿态。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种用于水下构筑物清洗的机器人，包括密封舱，其特征在于：所述的机器人通过设置在密封舱上的法兰盘与清洗检测装置相连；
在密封舱上还设置了姿态及运动控制机构、平衡机构，用于机器人在水下的运动和平衡和调整清洗检测装置以完成检测和清洗工作；
还包括电气连接机构，用于与电气供应装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于水下构筑物清洗的机器人，其特征在于：所述的姿态及运动控制机构包括主螺旋桨推进器和辅助螺旋桨推进器，用于控制机器人在水中的前进或旋转；
还包括设置在舱体底部左右两侧的浮舱，用于控制机器人在垂直方向上的运动。
3.根据权利要求2所述的一种用于水下构筑物清洗的机器人，其特征在于：包括四个所述辅助螺旋桨推进器，分别位于密封舱中部同一水平面上的四角处；所述的四个螺旋桨推进器的方向与该水平面呈45度角指向密封舱重心所在直线且交于一点，四个螺旋桨均可单独控制，调节机器人在水中的推力方向，推动水下机器人在水中运动。
4.根据权利要求2所述的一种用于水下构筑物清洗的机器人，其特征在于：所述的浮舱的上下两端分别设有进气排气阀和进水排水阀，通过控制调节气液的比例调节机器人上浮和下沉的速度。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于水下构筑物清洗的机器人，其特征在于：所述的平衡机构包括相互配合的水平稳定翼和垂直稳定翼，所述的水平稳定翼一端固定在密封舱上，另一端连接主螺旋桨推进器，所述的垂直稳定翼的一端与水平稳定翼垂直相连，另一端与密封舱连接；
还包括设于悬挂于密封舱底部的配重平衡机构，所述的配重平衡机构设置包括滑轨、连接杆和配重，所述的滑轨安装在舱体底部，所述的连接杆的底端与配重相连，上端设有滑块与滑轨相连。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于水下构筑物清洗的机器人，其特征在于：所述的清洗检测装置与所述的主螺旋桨推进器分别设置在舱体长轴方向的两端，包括清洗装置和检测装置，所连接的法兰盘上留有电气信号、液压油路接口。
7.根据权利要求6所述的一种用于水下构筑物清洗的机器人，其特征在于：所述的姿态及运动控制机构还包括设置在舱体和法兰盘之间的翻转马达。
8.根据权利要求1所述的一种用于水下构筑物清洗的机器人，其特征在于：所述的电气供应装置包括设置水面作业船上的发动机组、压缩空气站、液压工作站、操作台和脐带缆；
所述的电气供应装置通过脐带缆与检修口的法兰盘相连，为机器人提供电力、空气动力控制以及传输信号，提供液压通道。
9.根据权利要求1或8所述的一种用于水下构筑物清洗的机器人，其特征在于：所述的密封舱内还包括与操作台相连的液体流量分配器和姿态传感器。
10.根据权利要求1或8所述的一种用于水下构筑物清洗的机器人，其特征在于：所述的密封舱上端的检修口设有与脐带缆连接的法兰盘。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180810 |