CN108951743A - 航道测量疏浚机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航道测量疏浚机器人，包括气缸，气缸顶部连接有第一驱动装置，第一驱动装置顶部连接有固定板，固定板的顶部中间设有滑轨，滑轨上设有滑块；固定板底部从左至右依次设有第二驱动装置、第二轴承座和第一轴承座，第一轴承座与第二轴承座之间安装有丝杆，丝杆上设有与其配合的螺母，丝杆左端与第二驱动装置相连接，螺母前侧设有连杆，连杆上端连接在滑块前侧；固定板上还设有用于实时探测滑块位移的位移传感器，位移传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连；本发明不仅可以在测量航道的同时加深航道，而且测量方便，有利于提高测量效率及准确度，降低工作人员的劳动强度。

Description

航道测量疏浚机器人

技术领域

本发明涉及航道工程领域，尤其涉及一种航道测量疏浚机器人。

背景技术

航道疏浚是用挖泥船或其他工具在航道中清除水下泥沙的作业，航道疏浚是开发航道，增加和维护航道尺度的主要手段之一；航道疏浚与其他航道工程相比，机动灵活，收效快，疏浚后航道尺度立即增加，施工相对比较简单，不需要消耗大量工程材料和人力。

目前存在一种航道测量疏浚装置，其包括有气缸、第一电机、第一轴承座、固定板、滑轨、支杆、刻度尺、连杆、测量杆、滑块、第二电机、第二轴承座、丝杆、挖板、电动推杆、第一连接杆、第二连接杆和螺母；船面上设有气缸，气缸顶部连接有第一电机，第一电机顶部连接有固定板，固定板顶部两侧对称设有支杆，支杆上端设有刻度尺，固定板顶部中间设有滑轨，刻度尺位于滑轨上方，滑轨上设有滑块，滑块顶部设有测量杆，测量杆位于刻度尺前方，固定板底部从左至右依次设有第二电机、第二轴承座和第一轴承座，第一轴承座与第二轴承座之间安装有丝杆，丝杆上设有螺母，丝杆与螺母配合，丝杆左端与第二电机相连接，螺母前侧设有连杆，连杆上端连接在滑块前侧，螺母底部设有第二连接杆，第二连接杆下端铰接连接有第一连接杆，第一连接杆与第二连接杆之间铰接连接有电动推杆，第一连接杆左侧设有挖板，挖板与测量杆位于同一垂直线上。

上述航道测量疏浚装置的工作原理是：最初，气缸处于伸长状态，螺母位于右方，此时整个装置在船内，启动第一电机正转90°，带动固定板转动90°，第一电机停止工作；启动第二电机正转，第二电机带动丝杆顺时针转动，丝杆带动螺母向左移动，同时连杆推动滑块向左移动，当挖板与航道海岸线位于同一垂直线时，第二电机停止工作，此时人可以通过测量杆与刻度尺了解到航道的宽度；当航道宽度不达标时，启动气缸缩短，气缸带动固定板向下移动，固定板带动挖板向下移动，当挖板向下运动到合适位置时，气缸停止缩短；同时启动电动推杆开始工作，电动推杆伸缩运动带动挖板摆动，挖板将泥土挖除，同时启动第二电机正转，使得挖板向左移动，拓宽航道的宽度，同时人能够随时通过测量杆观察到航道的宽度，当航道足够宽时，挖板复位后，电动推杆停止工作；启动气缸伸长，带动挖板向上运动复位后，气缸停止伸长；启动第二电机反转，第二电机带动螺母向右运动复位后，第二电机停止工作；启动第一电机反转90°，带动固定板转动90°复位，第一电机停止工作。

然而，其需要通过肉眼观察的方式来测量航道的宽度，其测量效率低，且容易受到可视环境的影响，准确度也有所不足，不当增加了工作人员的劳动强度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种航道测量疏浚机器人，不仅可以在测量航道的同时加深航道，而且测量方便，有利于提高测量效率及准确度，降低工作人员的劳动强度。

本发明的航道测量疏浚机器人，包括固定于船面的气缸，所述气缸顶部连接有第一驱动装置，所述第一驱动装置顶部连接有固定板，所述固定板的顶部中间设有滑轨，所述滑轨上设有滑块；所述固定板底部从左至右依次设有第二驱动装置、第二轴承座和第一轴承座，第一轴承座与第二轴承座之间安装有丝杆，所述丝杆上设有与其配合的螺母，所述丝杆左端与第二驱动装置相连接，所述螺母前侧设有连杆，所述连杆上端连接在滑块前侧，所述螺母底部设有第二连接杆，所述第二连接杆下端铰接连接有第一连接杆，所述第一连接杆与第二连接杆之间铰接连接有电动推杆，所述第一连接杆左侧设有挖板；所述固定板上还设有用于实时探测滑块位移的位移传感器，所述位移传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述处理器通过无线通信器与上位机相连。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述位移传感器激光式位移传感器结构。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第一驱动装置包括第一伺服电机及减速器，所述第一伺服电机的输出轴与减速器的输入端相连，所述减速器的输出端与固定板相连。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述上位机包括主机及显示器；所述显示器由一支撑装置支撑定位；所述支撑装置包括由下至上依次连接的定位座、底座及支杆；所述定位座与底座之间通过滑移机构相连，且底座可在定位座上滑动；所述支杆的顶面向上延伸形成延长杆，所述延长杆外套设有一轴承，所述轴承外套设有一转盘，所述转盘上固定连接有一用于与显示器连接的连接杆。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述滑移机构包括由定位座顶面上凸形成的滑块及由底座底面上凹形成的用于与滑块配合的滑槽，所述滑块的纵截面与滑槽的纵截面均为上大下小的梯形结构。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述定位座上设有至少两条相平行的滑块，所述滑槽的数量与滑块的数量相同且一一对应；所述滑块的前后两端均设有限位孔，用于阻挡底座移动的限位件以可拆卸方式连接于限位孔。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述定位座为方形座结构，在定位座的四个边角处均设有用于固定于支撑体的固定孔。

作为对上述技术方案的进一步改进，还包括限位块，所述限位块的底面中部设有上凹的容腔，所述延长杆同轴伸入容腔并可轴向移动；所述限位块的底面位于容腔四侧还设置有周向均匀分布的限位杆，所述转盘中设有与各限位杆一一对应的用于供限位杆插入的限位通道。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述限位杆上设有弹珠，所述限位通道中设有与弹珠适配的弧形槽；所述限位杆的顶部与容腔闭口端之间设有压簧。

通过上述公开内容，本发明具有以下有益技术效果：

本发明的航道测量疏浚机器人，由于增设了位移传感器，可以实时探测滑块位移，通过滑块的位移量即可了解到航道的宽度，相比于人工肉眼观察的方式，其测量方便，提高了测量效率及准确度，降低了工作人员的劳动强度。本发明还可以在测量航道的同时加深航道，具体流程为：最初，气缸处于伸长状态，螺母位于右方，此时机器人整体处于船内，启动第一驱动装置带动固定板转动，第一驱动装置停止工作后启动第二驱动装置带动丝杆转动，丝杆带动螺母向左移动，同时连杆推动滑块向左移动，当挖板与航道海岸线位于同一垂直线时，第二驱动装置停止工作，此时通过位移传感器及处理器即可了解到航道的宽度；当航道宽度不达标时，启动气缸缩短，气缸带动固定板向下移动，固定板带动挖板向下移动，当挖板向下运动到合适位置时，气缸停止缩短；同时启动电动推杆开始工作，电动推杆伸缩运动带动挖板摆动，挖板将泥土挖除，同时启动第二驱动装置，使得挖板向左移动，拓宽航道的宽度，同时能够随时通过位移传感器得到航道的宽度信息，当航道足够宽时，挖板复位后，电动推杆停止工作；启动气缸伸长，带动挖板向上运动复位后，气缸停止伸长；启动第二驱动装置反转，第二驱动装置带动螺母向右运动复位后，第二驱动装置停止工作；启动第一驱动装置带动固定板转动复位，第一驱动装置停止工作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的上位机的结构示意图；

图3为本发明的支撑装置的主视图；

图4为本发明的支撑装置的左视图；

图5为本发明的支撑装置的俯视图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图所示：本实施例的航道测量疏浚机器人，包括固定于船面1的气缸2，所述气缸2顶部连接有第一驱动装置，所述第一驱动装置顶部连接有固定板4，所述固定板4的顶部中间设有滑轨5，所述滑轨5上设有滑块6；所述固定板4底部从左至右依次设有第二驱动装置7、第二轴承座8和第一轴承座9，第一轴承座9与第二轴承座8之间安装有丝杆10，所述丝杆10上设有与其配合的螺母11，所述丝杆10左端与第二驱动装置7相连接，所述螺母11前侧设有连杆12，所述连杆12上端连接在滑块6前侧，所述螺母11底部设有第二连接杆13，所述第二连接杆13下端铰接连接有第一连接杆14，所述第一连接杆14与第二连接杆13之间铰接连接有电动推杆15，所述第一连接杆14左侧设有挖板16；所述固定板4上还设有用于实时探测滑块6位移的位移传感器17，所述位移传感器17的信号输出端与处理器18的信号输入端相连；“左”“右”以图1所示方向为准；挖板16上可设置锯齿，以加快工作速度。

机器人工作的具体流程为：最初，气缸2处于伸长状态，螺母11位于右方，此时机器人整体处于船内，启动第一驱动装置带动固定板4转动，第一驱动装置停止工作后启动第二驱动装置7带动丝杆10转动，丝杆10带动螺母11向左移动，同时连杆12推动滑块6向左移动，当挖板16与航道海岸线位于同一垂直线时，第二驱动装置7停止工作，此时通过位移传感器17及处理器即可了解到航道的宽度；当航道宽度不达标时，启动气缸2缩短，气缸2带动固定板4向下移动，固定板4带动挖板16向下移动，当挖板16向下运动到合适位置时，气缸2停止缩短；同时启动电动推杆开始工作，电动推杆伸缩运动带动挖板16摆动，挖板16将泥土挖除，同时启动第二驱动装置7，使得挖板16向左移动，拓宽航道的宽度，同时能够随时通过位移传感器17得到航道的宽度信息，当航道足够宽时，挖板16复位后，电动推杆停止工作；启动气缸2伸长，带动挖板16向上运动复位后，气缸2停止伸长；启动第二驱动装置7反转，第二驱动装置7带动螺母11向右运动复位后，第二驱动装置7停止工作；启动第一驱动装置带动固定板4转动复位，第一驱动装置停止工作。

由于增设了位移传感器17，可以实时探测滑块6位移，通过滑块6的位移量即可了解到航道的宽度，相比于人工肉眼观察的方式，其测量方便，提高了测量效率及准确度，降低了工作人员的劳动强度。位移传感器17优选为激光式位移传感器结构，其具有激光发射器和激光接收器，通过激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至激光接收器，回波处理单元和微型CPU计算激光脉冲遇到检测物并返回至激光接收器所需的时间，以此计算出距离值，该距离值是将上千次的测量结果进行的平均输出。处理器18优选为单片机，所述处理器18通过无线通信器19与上位机20相连；上位机20例如可为PC机、移动电脑、手机等设备，可通过现有的无线网络与无线通信器19相通信，以及时获得位移传感器17的检测数据。

本实施例中，所述第一驱动装置包括第一伺服电机31及减速器32，所述第一伺服电机31的输出轴与减速器32的输入端相连，所述减速器32的输出端与固定板4相连；第二驱动装置7也可设置第二伺服电机；第一伺服电机31的输出轴连接减速器32，减速器32在降速同时提高输出扭矩，降低了负载的惯量，从而能够防止固定板4移动过快而难以控制，也保证了第一驱动装置具有充足的驱动力。

本实施例中，所述上位机20包括主机201及显示器202；所述显示器202由一支撑装置21支撑定位；处理器18通过无线通信器19与主机201中的通信模块相连；显示器202用于进行信息显示；支撑装置21包括由下至上依次连接的定位座211、底座212及支杆213；所述定位座211与底座212之间通过滑移机构相连，且底座212可在定位座211上滑动；所述支杆213的顶面向上延伸形成延长杆214，所述延长杆214外套设有一轴承215，所述轴承215外套设有一转盘216，所述转盘216上固定连接有一用于与显示器连接的连接杆217；支杆213为直杆，其一端与底座212相连；支杆213垂直于水平面设置，优选为圆杆结构；定位座211与支撑体(例如电脑台等物体)相连，其固定在支撑体上；底座212可为方形、圆形、椭圆形等常见结构；定位座211优选为方形座结构，在定位座211的四个边角处均设有用于固定于支撑体的固定孔211a，固定孔可为螺孔，使用时在支撑体上也预制对应的螺孔，通过螺栓即可将定位座211固定；延长杆214的直径可为支杆213的1/3；轴承215为圆柱滚动轴承215。

使用时，固定式显示器通过连接杆217连接于转盘216(连接方式可以为螺接或者其他合理方式)，转盘216可以延长杆214的轴线为转轴而旋转，从而使得显示器可左右旋转而根据需要调节位置；此外，由于底座212可在定位座211上滑动，从而可调节底座212在定位座211上的位置，进而调节显示器相对于使用者的距离。

本实施例中，所述滑移机构包括由定位座211顶面上凸形成的滑块2111及由底座212底面上凹形成的用于与滑块2111配合的滑槽2121，所述滑块2111为直轨结构；滑块2111可在滑槽2121中滑动(直线往复移动)，从而可调节底座212在定位座211上的位置，调节方式简单可靠；同时，所述滑块2111的纵截面与滑槽2121的纵截面均为上大下小的梯形结构，可有效防止滑块2111脱出，提高导向性能，定位座211上的滑块2111也容易清洁，极大提高了其推广应用程度；滑块2111的数量可根据需要而设；但定位座211上设有至少两条相平行的滑块2111，所述滑槽2121的数量与滑块2111的数量相同且一一对应。

本实施例中，所述滑块2111的前后两端均设有限位孔1211a，用于阻挡底座212移动的限位件2111b以可拆卸方式连接于限位孔1211a；限位件2111b限定了底座212在定位座211上的移动幅度，防止底座212脱离定位座211；限位孔1211a竖直设置；优选地，限位孔1211a为螺孔结构，限位件2111b与限位孔1211a通过螺纹副相连；限位件2111b例如可为防盗螺栓。

本实施例中，还包括限位块218，所述限位块218的底面中部设有上凹的容腔2181，所述延长杆214同轴伸入容腔2181并可轴向移动；所述限位块218的底面位于容腔2181四侧还设置有周向均匀分布的限位杆2182，所述转盘216中设有与各限位杆2182一一对应的用于供限位杆2182插入的限位通道2161；限位杆2182的数量可为4-8根；延长杆214插入容腔2181，对限位块218形成定位及导向作用；限位杆2182插入限位通道2161后，转盘216位置即固定，从而限制了显示器的位置；当需要转动转盘216时，向上拉出限位杆2182即可，调节方便可靠。

本实施例中，所述限位杆2182上设有弹珠2182a，所述限位通道2161中设有与弹珠2182a适配的弧形槽2161a；弹珠2182a部分设于限位杆2182中，在限位杆2182逐渐插入限位通道2161的过程中，弹珠2182a受到限位通道2161内壁的挤压而沿径向收缩入限位杆2182内，当限位杆2182移动到位后，弹珠2182a伸出并置入弧形槽2161a中，从而对限位杆2182形成限位作用，此时限位杆2182需要较大的向上拉力才能拉出；此外，所述限位杆2182的顶部与容腔2181闭口端之间设有压簧219，可提高限位杆2182拉出时的复位作用。

最后说明的是，本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，还可对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种航道测量疏浚机器人，包括固定于船面的气缸，所述气缸顶部连接有第一驱动装置，所述第一驱动装置顶部连接有固定板，所述固定板的顶部中间设有滑轨，所述滑轨上设有滑块；所述固定板底部从左至右依次设有第二驱动装置、第二轴承座和第一轴承座，第一轴承座与第二轴承座之间安装有丝杆，所述丝杆上设有与其配合的螺母，所述丝杆左端与第二驱动装置相连接，所述螺母前侧设有连杆，所述连杆上端连接在滑块前侧，所述螺母底部设有第二连接杆，所述第二连接杆下端铰接连接有第一连接杆，所述第一连接杆与第二连接杆之间铰接连接有电动推杆，所述第一连接杆左侧设有挖板；其特征在于：所述固定板上还设有用于实时探测滑块位移的位移传感器，所述位移传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述的航道测量疏浚机器人，其特征在于：所述处理器通过无线通信器与上位机相连。

3.根据权利要求2所述的航道测量疏浚机器人，其特征在于：所述位移传感器激光式位移传感器结构。

4.根据权利要求3所述的航道测量疏浚机器人，其特征在于：所述第一驱动装置包括第一伺服电机及减速器，所述第一伺服电机的输出轴与减速器的输入端相连，所述减速器的输出端与固定板相连。

5.根据权利要求4所述的航道测量疏浚机器人，其特征在于：所述上位机包括主机及显示器；所述显示器由一支撑装置支撑定位；所述支撑装置包括由下至上依次连接的定位座、底座及支杆；所述定位座与底座之间通过滑移机构相连，且底座可在定位座上滑动；所述支杆的顶面向上延伸形成延长杆，所述延长杆外套设有一轴承，所述轴承外套设有一转盘，所述转盘上固定连接有一用于与显示器连接的连接杆。

6.根据权利要求5所述的航道测量疏浚机器人，其特征在于：所述滑移机构包括由定位座顶面上凸形成的滑块及由底座底面上凹形成的用于与滑块配合的滑槽，所述滑块的纵截面与滑槽的纵截面均为上大下小的梯形结构。

7.根据权利要求6所述的航道测量疏浚机器人，其特征在于：所述定位座上设有至少两条相平行的滑块，所述滑槽的数量与滑块的数量相同且一一对应；所述滑块的前后两端均设有限位孔，用于阻挡底座移动的限位件以可拆卸方式连接于限位孔。

8.根据权利要求7所述的航道测量疏浚机器人，其特征在于：所述定位座为方形座结构，在定位座的四个边角处均设有用于固定于支撑体的固定孔。

9.根据权利要求8所述的航道测量疏浚机器人，其特征在于：还包括限位块，所述限位块的底面中部设有上凹的容腔，所述延长杆同轴伸入容腔并可轴向移动；所述限位块的底面位于容腔四侧还设置有周向均匀分布的限位杆，所述转盘中设有与各限位杆一一对应的用于供限位杆插入的限位通道。

10.根据权利要求9所述的航道测量疏浚机器人，其特征在于：所述限位杆上设有弹珠，所述限位通道中设有与弹珠适配的弧形槽；所述限位杆的顶部与容腔闭口端之间设有压簧。