CN108425395B - 一种水下清淤机器人及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水下清淤机器人，包括车架体、底盘、两个行走机构；车架体连接在底盘上方，两个行走机构在底盘的长度方向上呈前后布置，每个行走机构均包括分别位于底盘相对两侧的两个行走轮，其特征在于，水下清淤机器人还包括壳体和吸入装置；壳体与车架体连接，壳体具有吸口；吸入装置包括旋转式松泥机构和吸管；旋转式松泥机构包括电机、旋转轴和多个旋转组件。本发明具有设计新颖、清淤能力强等优点。

Description

一种水下清淤机器人及其系统
技术领域
本发明涉及清淤领域，尤其涉及一种水下清淤机器人及其系统。
背景技术
现在的河流、湖泊经常因为淤泥的积累已经日益影响到防洪、排涝、灌溉、供水、通航等各项功能的正常发挥，为恢复河道的正常功能，促进经济社会的健康快速持续发展，需要进行河流清淤疏浚工程。使河道通过治理变深变宽，河水、湖水变清。
现有的清淤方案，对于通航河道一般用挖泥船，装运到远处卸泥。不能通航的河道一般采用泥浆泵清，就近堆放。市面上一般的清淤机器人只做到将淤泥少量的吸走，效率低下且容易陷进淤泥中。而泥浆泵个体较大从而运动困难，采用离心式泥浆泵时管道的抽吸不易定位，由此设计一款新式清理淤泥系统势在必行。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供了一种可以解决日益积累的淤泥问题，以方便进行淤泥再利用的水下清淤机器人。
本发明所采取的技术方案如下：
一种水下清淤机器人，包括车架体、底盘、两个行走机构；所述车架体连接在所述底盘上方，两个行走机构在所述底盘的长度方向上呈前后布置，每个行走机构均包括分别位于所述底盘相对两侧的两个行走轮，所述水下清淤机器人还包括壳体和吸入装置；所述壳体与所述车架体连接，所述壳体具有吸口；所述吸入装置包括旋转式松泥机构和吸管；所述旋转式松泥机构包括电机、旋转轴和多个旋转组件，所述电机连接在所述壳体上，所述电机驱动连接所述旋转轴，所述旋转轴转动连接在所述壳体上，所述旋转轴沿其轴向套装有多个旋转组件，每个旋转组件包括多个旋转叶片，所述旋转叶片相对所述旋转轴的中心线呈环状分布，所述旋转叶片具有第一连接段和第二连接段，所述第一连接段和第二连接段均为板状结构，所述第一连接段的两端分别与所述旋转轴和第二连接端连接，所述第一连接段和第二连接段之间具有夹角，以形成用于装载淤泥的装载空间，所述装载空间能进入至所述吸口内；所述吸管的进口与所述吸口连通，所述吸管的出口与离心泵连通，所述离心泵管路连接有压滤机。
优选地，所述壳体与所述车架体之间通过升降机构连接，所述升降机构包括气缸和支架，所述气缸的固定端铰接在所述车架体上，所述支架包括始端相互连接的第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂的末端铰接在所述壳体上，所述第二连接臂的末端铰接在所述底盘上，所述第一连接臂和第二连接臂的连接处与所述气缸的活塞端活动连接。
优选地，所述第一连接臂和第二连接臂之间还设有第三连接臂，所述第一连接臂、第二连接臂和第三连接臂构成了一个类三角形的结构。
优选地，所述底盘的底部呈光滑流线型；所述底盘的底部呈光滑流线型；所述行走轮包括驱动轮和多个相对所述驱动轮的轴线呈环状分布的驱动长齿，所述驱动长齿呈板状。
优选地，所述第二连接段背离第一连接段的一端向外延伸形成有刺入段，所述刺入段的末端呈薄片状。
本发明还提出了一种水下清淤机器人系统，该系统包括运输船和水下清淤机器人，所述离心泵和压滤机固定在所述运输船上，所述水下清淤机的车架体内设有控制仓，所述控制仓内设有控制模块和动力驱动模块，所述控制模块通过电缆与运输船内的主控端通讯连接，所述控制模块通过所述动力驱动模块驱动所述气缸和电机运作。
优选地，所述车架体的前端连接有探照灯和云台摄像头，所述探照灯和云台摄像头均与所述主控端通讯连接。
优选地，所述壳体下端连接有轮组件，所述轮组件包括外壳、压簧、连接件和滚轮，所述外壳连接在所述壳体上，所述外壳内具有供连接件上下运动的通道，所述连接件活动连接于所述通道内，所述连接件与所述外壳之间通过所述压簧连接，所述滚轮转动连接在所述连接件的下端；所述通道内还设有用于检测弹簧受到压力大小的测压元件，所述测压元件与所述主控端通讯连接。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
旋转叶片能相对外壳进行转动，在旋转叶片转动过程中，沉积在水底的淤泥受旋转叶片作用发生松动，并被卷起于旋转叶片的承载空间内。在淤泥随旋转叶片运动进入外壳的吸口后，淤泥最终会受到重力脱离承载空间，并由离心泵通过吸管吸入至压滤机内，从而达到清淤的效果。本发明中的旋转叶片能够同时起到松土以及将淤泥喂入吸口的功能，相对于吸管在外壳外部进行抽吸淤泥而言，其清淤效率和清淤效果有着极大改善。
在淤泥由离心泵和吸管吸走后，淤泥在压滤机内实现固液分离，使得淤泥的存储与转运更加的方便。
进一步，通过升降机构能够实现吸入装置的升降，使得旋转叶片得以充分作用于水底的淤泥，清淤近乎无死角，清淤效果理想。
进一步，第一连接臂、第二连接臂和第三连接臂围合形成的类三角形结构使支架的整体结构更加的稳固，在气缸通过支架驱动外壳进行运动时，外壳能够平稳地进行升降运动，达到了提高吸入装置运动稳定性的效果。
进一步，行走轮采用分叉的结构以及底盘采用光滑流线型结构，能够防止该机器人陷入淤泥中，使得机器人的行走更加的顺畅。
进一步，刺入段能够减少旋转叶片插入淤泥过程中的阻力，在起到节能效果的同时，提高了清淤的效率。
附图说明
图1是本发明提出的水下清淤机器人的结构示意图。
图2是图1的俯视状态下的结构示意图。
图3是图1中吸口装置示意图。
图4是图3的侧面剖视图。
图5是图1中轮组件的结构示意图。
图6是图1中行走轮的结构示意图；
图7是图6的斜视立体图；
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
如图1-7所示，本发明提出了一种水下清淤机器人，包括车架体3、底盘10、两个行走机构。
所述车架体3连接在所述底盘10上方，两个行走机构在所述底盘10的长度方向上呈前后布置，每个行走机构均包括分别位于所述底盘10相对两侧的两个行走轮11，所述水下清淤机器人还包括壳体61和吸入装置6；所述壳体61与所述车架体3连接，所述壳体61具有吸口12；所述吸入装置6包括旋转式松泥机构和吸管4；所述旋转式松泥机构包括电机5、旋转轴62和多个旋转组件，所述电机5连接在所述壳体61上，所述电机5驱动连接所述旋转轴62，所述旋转轴62转动连接在所述壳体61上，所述旋转轴62沿其轴向套装有多个旋转组件，每个旋转组件包括多个旋转叶片63，所述旋转叶片63相对所述旋转轴62的中心线呈环状分布，所述旋转叶片63具有第一连接段和第二连接段，所述第一连接段和第二连接段均为板状结构，所述第一连接段的两端分别与所述旋转轴62和第二连接端连接，所述第一连接段和第二连接段之间具有夹角，以形成用于装载淤泥的装载空间，所述装载空间能进入至所述吸口12内；所述吸管4的进口与所述吸口12连通，所述吸管4的出口与离心泵连通，所述离心泵管路连接有压滤机。
本发明原理如下：电机5通过旋转轴62驱动旋转叶片63相对壳体61进行转动，在旋转叶片63转动过程中，沉积在水底的淤泥受旋转叶片63作用发生松动，并被卷起于旋转叶片63的承载空间内。在淤泥随旋转叶片63运动进入壳体61的吸口12后，淤泥最终会受到重力脱离承载空间，并由离心泵通过吸管4吸入至压滤机内。
本发明具有如下效果：
本发明中的旋转叶片63能够同时起到松土以及将淤泥喂入吸口12的功能，相对于吸管4在壳体61外部进行抽吸淤泥而言，其清淤效率和清淤效果有着极大改善。
在淤泥由离心泵和吸管4吸走后，淤泥在压滤机内实现固液分离，使得淤泥的存储与转运更加的方便。
在有的实施例中，所述壳体61与所述车架体3之间通过升降机构连接，所述升降机构包括气缸9和支架8，所述气缸9的固定端铰接在所述车架体3上，所述支架8包括始端相互连接的第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂的末端铰接在所述壳体61上，所述第二连接臂的末端铰接在所述底盘10上，所述第一连接臂和第二连接臂的连接处与所述气缸9的活塞端活动连接。
通过升降机构能够实现吸入装置6的升降，使得旋转叶片63得以充分作用于水底的淤泥，清淤近乎无死角，清淤效果理想。
在有的实施例中，所述第一连接臂和第二连接臂之间还设有第三连接臂，所述第一连接臂、第二连接臂和第三连接臂构成一个类三角形的结构。
第一连接臂、第二连接臂和第三连接臂围合形成的类三角形结构使支架的整体结构更加的稳固，在气缸9通过支架8驱动壳体61进行运动时，壳体61能够平稳地进行升降运动，达到了提高吸入装置6运动稳定性的效果。
在有的实施例中，所述底盘10的底部呈光滑流线型；所述底盘10的底部呈光滑流线型；所述行走轮11包括驱动轮112和多个相对所述驱动轮112的轴线呈环状分布的驱动长齿111，所述驱动长齿111呈板状。
行走轮11采用分叉的结构以及底盘10采用光滑流线型结构，能够防止该机器人陷入淤泥中，使得机器人的行走更加的顺畅。
在有的实施例中，所述第二连接段背离第一连接段的一端向外延伸形成有刺入段，所述刺入段的末端呈薄片状。
刺入段能够减少旋转叶片63插入淤泥过程中的阻力，在起到节能效果的同时，提高了清淤的效率。
上述方案中的机器人采用密封圈密封，从而达到防水的目的，密封圈的安装可查相关资料,此处不多赘述。
所述离心泵、压滤器的选用根据所抽淤泥的体积量进行调整。
本发明还提出了一种水下清淤机器人系统，该系统包括运输船和水下清淤机器人，所述离心泵和压滤机固定在所述运输船上，所述水下清淤机的车架体3内设有控制仓2，所述控制仓2内设有控制模块和动力驱动模块，所述控制模块通过电缆与运输船内的主控端通讯连接，所述控制模块通过所述动力驱动模块驱动所述气缸9和电机5运作。
在有的实施例中，所述壳体61下端连接有轮组件7，所述轮组件7包括外壳71、压簧74、连接件72和滚轮73，所述外壳71连接在所述壳体61上，所述外壳71内具有供连接件72上下运动的通道，所述连接件72活动连接于所述通道内，所述连接件72与所述外壳71之间通过所述压簧74连接，所述滚轮73转动连接在所述连接件72的下端。所述通道内还设有用于检测压簧74收到压力情况的测压元件75。所述测压元件75与主控端通讯连接，使工作人员能够知晓当前清淤机器人的清淤状况，避免旋转叶片63长时间空转，从而有助于提高清淤效率。
为方便观测水底景象，所述车架体3的前端连接有探照灯1和云台摄像头，所述探照灯1和云台摄像头均与所述主控端通讯连接。
主控端是由控制柜、工控机、显示屏、鼠标和键盘组成。所述控制柜内设有工控机分别与鼠标和键盘相连接，所述工控机与防水电缆相连接，以利于通过显示屏看到水下的情况，通过鼠标和键盘控制工控机以及防水电缆与工控机相连的控制仓，通过向控制仓发送信号从而控制整个水下清淤机器人的工作状态。
所述控制仓内还装有声呐装置——应答器，由于应答器体积小、质量轻，固可在水下机器人上装多个应答器从而实现精确定位。运输船内装有定位主机，所述定位主机是一个坚固耐用的甲板单元，带有一个遥测换能器，所述工控机内装有数据实时处理软件和编码测试单元，从而对所述定位主机采集的数据进行处理。
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 (6)

1.一种水下清淤机器人，包括车架体、底盘、两个行走机构；所述车架体连接在所述底盘上方，两个行走机构在所述底盘的长度方向上呈前后布置，每个行走机构均包括分别位于所述底盘相对两侧的两个行走轮，其特征在于，所述水下清淤机器人还包括壳体和吸入装置；所述壳体与所述车架体连接，所述壳体具有吸口；所述吸入装置包括旋转式松泥机构和吸管；所述旋转式松泥机构包括电机、旋转轴和多个旋转组件，所述电机连接在所述壳体上，所述电机驱动连接所述旋转轴，所述旋转轴转动连接在所述壳体上，所述旋转轴沿其轴向套装有多个旋转组件，每个旋转组件包括多个旋转叶片，所述旋转叶片相对所述旋转轴的中心线呈环状分布，所述旋转叶片具有第一连接段和第二连接段，所述第一连接段和第二连接段均为板状结构，所述第一连接段的两端分别与所述旋转轴和第二连接端连接，所述第一连接段和第二连接段之间具有夹角，以形成用于装载淤泥的装载空间，所述装载空间能进入至所述吸口内；所述吸管的进口与所述吸口连通，所述吸管的出口与离心泵连通，所述离心泵管路连接有压滤机；
电机通过旋转轴驱动旋转叶片相对壳体进行转动，在旋转叶片转动过程中，沉积在水底的淤泥受旋转叶片作用发生松动，并被卷起于旋转叶片的装载空间内。在淤泥随旋转叶片运动进入壳体的吸口后，淤泥最终会受到重力脱离装载空间，并由离心泵通过吸管吸入至压滤机内；
所述壳体与所述车架体之间通过升降机构连接，所述升降机构包括气缸和支架，所述气缸的固定端铰接在所述车架体上，所述支架包括始端相互连接的第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂的末端铰接在所述壳体上，所述第二连接臂的末端铰接在所述底盘上，所述第一连接臂和第二连接臂的连接处与所述气缸的活塞端活动连接；
所述壳体下端连接有轮组件，所述轮组件包括外壳、压簧、连接件和滚轮，所述外壳连接在所述壳体上，所述外壳内具有供连接件上下运动的通道，所述连接件活动连接于所述通道内，所述连接件与所述外壳之间通过所述压簧连接，所述滚轮转动连接在所述连接件的下端；所述通道内还设有用于检测弹簧收到压力大小的测压元件，所述测压元件与主控端通讯连接。
2.根据权利要求1所述的水下清淤机器人，其特征在于，所述第一连接臂和第二连接臂之间还设有第三连接臂，所述第一连接臂、第二连接臂和第三连接臂构成了一个类三角形的结构。
3.根据权利要求1所述的水下清淤机器人，其特征在于，所述底盘的底部呈光滑流线型；所述行走轮包括驱动轮和多个相对所述驱动轮的轴线呈环状分布的驱动长齿，所述驱动长齿呈板状。
4.根据权利要求1所述的水下清淤机器人，其特征在于，所述第二连接段背离第一连接段的一端向外延伸形成有刺入段，所述刺入段的末端呈薄片状。
5.根据权利要求1所述的水下清淤机器人，其特征在于，还包括运输船，所述离心泵和压滤机固定在所述运输船上，所述车架体内设有控制仓，所述控制仓内设有控制模块和动力驱动模块，所述控制模块通过电缆与运输船内的主控端通讯连接，所述控制模块通过所述动力驱动模块驱动所述气缸和电机运作。
6.根据权利要求5所述的水下清淤机器人，其特征在于，所述车架体的前端连接有探照灯和云台摄像头，所述探照灯和云台摄像头均与所述主控端通讯连接。
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