CN109153042A - 用于弯曲表面的具有被动自我调整的水下海洋生物洗刷机构 - Google Patents

用于弯曲表面的具有被动自我调整的水下海洋生物洗刷机构 Download PDF

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CN109153042A CN201780030027.7A CN201780030027A CN109153042A CN 109153042 A CN109153042 A CN 109153042A CN 201780030027 A CN201780030027 A CN 201780030027A CN 109153042 A CN109153042 A CN 109153042A
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F.阿布德拉蒂夫
A.阿默
S.帕特尔
H.特里古伊
A.奥比丹
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Abstract

一种清洁装置(100)，所述清洁装置被动地进行自我调整以改善弯曲的、非均一的或不规则的水下表面上的生物污垢移除。所述清洁装置(100)包括：电动机(102)；一个或多个轴杆(104、108)，所述一个或多个轴杆耦接至所述电动机(102)并且经由至少一个万向接头(106)而彼此耦接；以及清洁机构(110)，所述清洁机构用于从目标表面移除生物污垢。所述清洁装置(100)包括对准机构(216)，所述对准机构限制所述清洁机构的移动以改善生物污垢移除。所述对准机构(216)可以包括轴承、弹簧部件、阻尼材料、粘附部件、漂浮物体或其组合。

Description

用于弯曲表面的具有被动自我调整的水下海洋生物洗刷机构
技术领域
本专利申请总体上涉及机动化清洁机构，并且更明确地说，涉及用于使用遥控车辆来清洁水下船用装置污垢的装置。
背景技术
习惯以一定频率对水下表面(诸如船壳、桩、管道和立管)进行清洁以便刮掉此类表面上的非所要的海洋生物(或“生物污垢”)。举例来说，藤壶或其它大的生物有机体附着至此类表面并且如果留着不处理则可能会损坏或毁坏表面。另外，生物污垢在表面上未经抑制的时间越长，生物污垢变得越难以移除。在典型情形中，可以通过耦接至遥控车辆(remotely operated vehicle,“ROV”)的刷子、锤子、水射流、喷沙或其它清洁机构来移除生物污垢。然而，在清洁机构接触弯曲的、非均一的、或不规则的表面时，对ROV施加的牵引力和重力会影响ROV的稳定性和运动，这样会降低清洁效率并且增加移除生物污垢所需的时间。
提供本发明以解决这些问题。
发明内容
本发明的实施方案涉及一种用于清洁物体的水下表面的装置，并且更具体地说，涉及可以附接至遥控车辆(“ROV”)的清洁装置，所述清洁装置被动地对准以清洁弯曲表面。
根据本发明的一个方面，提供一种用于清洁物体的水下表面的装置。所述装置包括：电动机壳体；以及用于提供动力的电动机，所述电动机设置在所述电动机壳体内。根据这个实施方案，所述装置包括第一轴杆，所述第一轴杆具有近端和远端，所述近端耦接至所述电动机，使得所述第一轴杆沿着第一轴线从所述电动机纵向地延伸，并且其中所述电动机将动力提供给所述第一轴杆以使得所述第一轴杆能够绕着所述第一轴线旋转。另外，所述装置包括万向接头，所述万向接头具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至所述第一轴杆的所述远端，并且所述第二端耦接至第二轴杆的近端。所述第二轴杆沿着第二轴线远离所述万向接头纵向地延伸，使得所述万向接头将所述电动机的所述动力传递给所述第二轴杆以使得所述第二轴杆能够绕着所述第二轴线旋转，并且其中所述第二轴杆具有一个或多个移动自由度。
继续本发明的这个方面，所述装置包括清洁机构，所述清洁机构耦接至所述第二轴杆的远端并且包括设置在基本上垂直于所述第二轴线的平面中的清洁面。所述装置还包括围绕所述第二轴杆而设置的对准机构。所述对准机构可以被整形并且被设定大小以将所述第二轴杆的移动限制在相对于所述第一轴杆的指定最大角度内，使得所述清洁机构通过所述对准机构被定向成在所述水下表面的任何清洁过程中基本上横向于所述物体的表面。
根据如可以在各种实施方案中实施的本发明的另一个方面，提供一种用于清洁物体的水下表面的装置。所述装置包括：电动机壳体；以及用于提供动力的电动机，所述电动机设置在所述电动机壳体内。根据这个实施方案，所述装置包括第一轴杆，所述第一轴杆具有近端和远端，所述近端耦接至所述电动机，使得所述第一轴杆沿着第一轴线从所述电动机纵向地延伸，并且其中所述电动机将动力提供给所述第一轴杆以使得所述第一轴杆能够绕着所述第一轴线旋转。另外，所述装置包括万向接头，所述万向接头具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至所述第一轴杆的所述远端，并且所述第二端耦接至第二轴杆的近端。所述第二轴杆沿着第二轴线远离所述万向接头纵向地延伸，其中所述万向接头将所述电动机的所述动力传递给所述第二轴杆以使得所述第二轴杆能够绕着所述第二轴线旋转，并且其中所述第二轴杆具有一个或多个移动自由度。
继续本发明的这个方面，所述装置包括清洁机构，所述清洁机构耦接至所述第二轴杆的远端，所述清洁机构具有设置在基本上垂直于所述第二轴线的平面中的清洁面并且具有行星齿轮组。所述行星齿轮组包括太阳齿轮、与所述太阳齿轮啮合的多个行星齿轮、与所述行星齿轮啮合的环形齿轮以及耦接至所述行星齿轮、第一刷子和第二刷子的载体。所述装置另外包括对准机构，所述对准机构围绕所述第二轴杆而设置，所述对准机构被整形并且被设定大小以将所述第二轴杆的移动限制在相对于所述第一轴杆的指定最大角度内，使得所述清洁机构通过所述对准机构被定向成在所述水下表面的任何清洁过程中基本上横向于所述物体的表面。
根据如可以在各种实施方案中实施的本发明的另一个方面，提供一种用于清洁物体的水下表面的装置。所述装置包括：电动机壳体；以及用于提供动力的电动机，所述电动机设置在所述电动机壳体内。包括第一轴杆，所述第一轴杆具有近端和远端，所述近端耦接至所述电动机，使得所述第一轴杆沿着第一轴线从所述电动机纵向地延伸，并且其中所述电动机将动力提供给所述第一轴杆以使得所述第一轴杆能够绕着所述第一轴线旋转。所述装置还包括第一万向接头，所述第一万向接头具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至所述第一轴杆的所述远端、连接部件或第二万向接头。所述连接部件具有近端和远端，所述近端耦接至所述第一万向接头的第二端，使得所述连接部件沿着第二轴线远离所述第一万向接头纵向地延伸，其中所述第一万向接头将所述电动机的所述动力传递给所述连接部件以使得所述连接部件能够绕着所述第二轴线旋转，并且其中所述连接部件具有一个或多个移动自由度。所述第二万向接头具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至所述连接部件的所述远端。另外，所述装置包括第二轴杆，所述第二轴杆具有近端和远端，所述近端耦接至所述第二万向接头的第二端，使得所述第二轴杆沿着第三轴线远离所述第二万向接头纵向地延伸，其中所述第二万向接头将所述电动机的所述动力传递给所述第二轴杆以使得所述第二轴杆能够绕着所述第三轴线旋转，并且其中所述第二轴杆具有一个或多个移动自由度。
继续本发明的这个方面，所述装置包括清洁机构，所述清洁机构耦接至所述第二轴杆的远端，此类清洁机构具有设置在基本上垂直于所述第二轴线的平面中的清洁面。
附图说明
附图示出示例性实施方案并且不意欲为本发明的限制。在图式中，相同的附图标记意欲指代相同的或对应的部件。
图1示出根据本申请的至少一个实现方式的示例性清洁装置；
图2A是示出根据本申请的至少一个实现方式的具有对准机构的清洁装置的实例的图；
图2B是示出根据本申请的至少一个实现方式的具有对准机构的清洁装置的示例性操作的图；
图3示出根据本申请的至少一个实现方式的具有对准机构的示例性清洁装置，所述对准机构包括轴承；
图4A至图4B示出根据本申请的至少一个实现方式的具有对准机构的示例性清洁装置，所述对准机构包括多个弹簧部件；
图5A至图5B示出根据本申请的至少一个实现方式的具有对准机构的示例性清洁装置，所述对准机构包括具有阻尼材料的轴承；
图6示出根据本申请的至少一个实现方式的具有多个万向接头的示例性清洁装置。
具体实施方式
现在参看附图来描述本发明，附图形成本发明的部分并且举例说明来示出本发明的示例性实现方式和/或实施方案。应理解，可以实施其它实施方案，并且在不脱离本发明的精神的情况下，可以进行结构改变。其中，例如，所公开的主题可以体现为方法、装置、部件或系统。
此外，将认识到，术语可以具有超出明确叙述的含义之外的在上下文中表明或隐含的微妙含义。同样地，短语“在一个实现方式中”如本文中使用不一定是指同一个实现方式，并且短语“在另一个实现方式中”如本文中所使用不一定是指不同的实现方式。举例来说，希望要求权利保护的主题可以是基于单独的示例性实现方式的组合或单独的示例性实现方式的部分的组合。
根据本申请，耦接至ROV的机动化清洁装置提供(例如)从基于水上的清洁系统无法到达的位置移除生物污垢以及提高特定表面攻击准确性的优点，由此提供更大的生物污垢移除效率。目前可用的机动化清洁装置包括复杂的机器臂和/或抓手，所述机器臂和/或抓手需要工作级ROV以耐受清洁过程中存在的大振动。较小ROV(其依赖于机动化清洁装置)将所述装置锁定在指定定向并且依赖于复杂的控制算法来将清洁装置引导至待清洁的水下表面(“目标表面”)。然而，在目标表面是弯曲的、非均一的或不规则时，因为在表面接触之后会向清洁装置施加牵引力，所以此后一种类型的ROV清洁装置难以维持朝向目标表面的最佳清洁装置定向。此牵引力会暂时地使ROV失去稳定以及使清洁装置失去方向，由此增加清洁目标表面所需的时间。另外，重力效应通过将清洁装置向下拉而进一步使清洁装置失去方向。
根据一个或多个实现方式，描述了用于ROV的被动的、自我调整的清洁装置。更具体地说，公开一种用于ROV的电动清洁装置，所述电动清洁装置将清洁机构被动地对准弯曲的、非均一的或不规则的水下表面以提供增强的清洁性能以及最小化对ROV的不稳定效应。本文中公开的清洁装置提供能够适应于弯曲表面(诸如，例如，管道、立管或船壳)的轮廓的优点。在一个方面中，所述清洁装置具有一个或多个移动自由度，以便使清洁机构基本上横向于目标表面来对准。在另一个方面中，所述清洁机构在两个直径方向相对的点处接触目标表面以最小化牵引效应。在额外方面中，所述清洁装置包括对准机构以最小化牵引力和重力。更具体地说，对准机构将清洁机构的运动限制于指定范围以便最小化此类牵引力和重力并且最大化ROV稳定性。在一个方面中，提供具有清洁器械(诸如刷子、鬃毛或水射流)的清洁机构。在另一个方面中，所述清洁机构包括多个同心刷子，所述同心刷子能够使用行星齿轮系统而在交替方向上旋转。
参看图1，提供根据本申请的一个或多个实现方式的示例性清洁装置100。设置在壳体中的电动机102附接至可旋转的第一轴杆104的近端，所述轴杆沿着第一轴线纵向地延伸。所述电动机提供动力以使第一轴杆绕着第一轴线旋转。第一轴杆104的远端耦接至万向接头106。万向接头106可以是本领域中已知的任何常规万向接头(例如，卡丹或胡克型(Cardan or Hooke type))，所述万向接头可以在两个轴杆之间传递旋转能(例如，速度和扭矩)，同时提供至少两个移动自由度(例如，旋转运动和角运动)。在示例性清洁装置100中，万向接头106还耦接至可旋转的第二轴杆108的近端，所述第二轴杆沿着第二轴线从万向接头纵向地延伸。万向接头106使得第二轴杆108能够接收第一轴杆104的旋转运动，使得第二轴杆可以绕着第二轴线旋转并且还使得第二轴杆可以绕着中心点在万向接头处的旋转轴线有角度地移位(即，俯仰)。在第二轴杆108绕着旋转轴线俯仰时，在第一轴杆104与第二轴杆108之间形成角度。此角度可能会受到所选择的万向接头106的类型限制。
具有清洁面112的清洁机构110耦接至第二轴杆108的远端。清洁机构110接收第二轴杆108绕着第二轴线的旋转运动，这转而使得清洁面112能够在基本上垂直于第二轴线的平面中旋转。清洁面112可以(例如)包括清洁器械，诸如刷子、鬃毛或水射流。在清洁面112旋转时，所述清洁器械接触目标表面并移除生物污垢。在一个或多个实现方式中，电动机102可以提供动力来改变清洁装置100的部件的旋转方向(例如，从顺时针方向变为逆时针方向，并且反之亦然)。交替旋转方向允许(例如)具有刷子的清洁面112在两个旋转方向上交替地刷洗目标表面，由此增强清洁效率。此运动可以机械地(例如，经由曲轴)实现或电子地控制。
为了增强从弯曲的水下表面移除生物污垢的效率，攻击角度(清洁机构110朝向目标表面的方向和路径)指向目标表面的曲率中心。指向别处的攻击角度限制了万向接头106对清洁机构110定向的有效性。这包括使清洁机构110保持基本上横向于目标表面来对准。攻击角度可以根据(例如)从万向接头106到清洁面112的距离和目标表面的曲率来确定，并且还应虑及指定的偏转范围，以便在清洁机构110朝向目标表面移动(例如，如果ROV被驱动向前或如果清洁面112接触目标表面)时维持攻击角度。根据本发明的方面，万向接头106将攻击角度锁定在指定的偏转范围内，还容许由ROV移动或表面接触造成的小的偏转，同时维持有效的清洁定向。
在一个或多个实现方式中，将粘附部件引入到清洁装置100以增强其被动自我定向能力。举例来说，可以使清洁机构110或清洁面112磁化(例如，经由如钕等稀土磁体或电磁体)以帮助引导清洁表面横向于铁磁性弯曲表面(诸如管)来定向。在一个或多个实现方式中，所述粘附部件包括用于朝向非铁磁性目标表面引导清洁面的吸附机构。
然而，如果清洁装置100的唯一对准机构是万向接头106，那么清洁装置将特别易受牵引力和重力影响。此类力可能会使清洁机构110失去方向并且破坏攻击角度。明确地说，如果清洁机构110的定向使得清洁面112的仅一个点接触目标表面，那么清洁机构110将像旋转轮那样表现。这将会产生沿着表面直线地拖拽或推动清洁装置100的牵引力。另外，重力可能会通过用于持续地将清洁机构和清洁面112拉到向下方向上的点而使清洁机构110失去方向。
因此，为了减少牵引力和重力效应的影响，根据本发明的重要方面，提供一种对准机构。现在参看图2A至图2B，示出清洁装置200，所述清洁装置包括电动机202、第一轴杆204、万向接头206、第二轴杆208和具有清洁面的清洁机构210。总起来说，这些部件与见于图1中的示例性实现方式中的部件基本上类似地相互作用和起作用，同时提供围绕第二轴杆208引入的对准机构216的其它特征。举例来说，对准机构216可以包括围绕第二轴杆208沿周向耦接的环或轴承。通过引入对准机构216来限制第二轴杆208的运动，可以实现清洁机构210的所要定向，同时还阻止重力将清洁机构向下拉。
在这个实例中，第二轴杆208具有直径d，并且对准机构216具有指定的直径D并且位于与万向接头206相距距离L处。这些参数限定第一轴杆204与第二轴杆208之间的最大容许角度θ，所述角度转而限定第二轴杆和清洁机构210的运动的角范围。如果第二轴杆208以小于角度θ的角度来指向曲率中心，那么可以在清洁机构接触目标表面时校正清洁机构210的对准。举例来说，在清洁面越过弯曲的、非均一的或不规则的目标表面时，清洁面接收用于改变第一轴杆204与第二轴杆208之间的角度的力。根据本发明的此实现方式，如此引致的角度仅可以增加到角度θ。明确地说，角度θ可以由用户选择为在其中清洁机构210仍基本上可以用于从特定目标表面移除生物污垢的角度。举例来说，较平坦的目标表面需要对清洁机构210进行较少调整，并且因此，可以选择较小的角度θ，而非常不规则的表面需要额外的清洁机构调整并且因此较大的角度θ将是更有效的。可以根据以下方程式用经验来确定上述几何参数的容许偏差和选择：
在本申请的一个或多个实现方式中，对准机构216可以包括被设计成抵消重力效应的漂浮物体。
现在参看图2B，示出具有弯曲表面218的清洁装置200与在使用期间作用于所述装置的对应的力的相互作用。沿着所指示的方向将推力(FP)220提供给清洁装置200，所述推力使所述装置朝向弯曲表面218移动。举例来说，ROV的车辆推进器可以将FP 220提供到清洁装置200上。当清洁机构210接触弯曲表面218时，沿着所指示的方向产生反作用力(FR)222。FP 220与FR 222环绕第二轴杆208的重心224产生扭矩。由FP 220和FR 222所产生的组合扭矩导致的所得力矩可以限定第二轴杆208是否旋转以使清洁机构210垂直于弯曲表面218来对准。
如图2B的图示(i)中所示，FP 220使清洁机构210的下边缘接触弯曲表面218。在接触之后，FP 220产生驱迫第二轴杆208在角方向上旋转的扭矩，所述旋转将清洁机构210驱迫到向下的点。同时，FR 222产生驱迫第二轴杆208在角方向上旋转的扭矩，所述旋转将清洁机构210驱迫到向上的点。如果由FP 220产生的扭矩大到足以抵消由FR 222产生的扭矩，那么清洁装置200将按照预期工作，并且清洁机构210将旋转以使清洁机构的清洁表面垂直于弯曲表面218来对准。举例来说，如果FP 220大于FR 222，那么清洁机构210可以对准弯曲表面。
然而，如图2B的图示(ii)中所示，如果FP 220使清洁机构的上边缘接触弯曲表面218，那么清洁装置200将不能将清洁机构210恰当地定向到弯曲表面218。这是因为由FP220和FR222产生的扭矩会绕着重心224产生所得力矩，所述力矩在同一方向上驱迫第二轴杆208。所得力矩指向将不会使清洁机构垂直于弯曲表面218来对准的方向。具体地说，清洁机构210将旋转，使得其表面远离弯曲表面218。
在任一种情况中，设计参数(例如，θ、D、d、L和第二轴杆208的长度)的选择可能全都会影响由FP 220和FR 222产生的扭矩如何相互作用以产生所得力矩并且转而导致清洁机构210按期望工作的情况。举例来说，通过改变设计参数，可以增加或减少为了导致对准而需要用于抵销FR 222的FP 220。在一个或多个实施方案中，可以引入额外的对准部件以帮助清洁机构210的表面对准弯曲表面218。举例来说，可以在清洁装置处引入一个或多个磁体和/或一个或多个吸附装置以进一步帮助清洁装置210定向。明确地说，如果待清洁的表面是铁磁的，那么在清洁机构210的清洁表面112处引入磁体会使所述表面在施加FP 220时更容易地定向。
现在转向图3，示出根据本申请的一个或多个实现方式的示例性清洁装置。清洁装置300包括设置在壳体中的电动机302、第一轴杆304、万向接头306、第二轴杆308和具有清洁面312的清洁机构310。在一个或多个实现方式中，对准机构314包括绕着第二轴杆308的轴承316，此类轴承耦接至环绕电动机302的壳体，由此绕着第一轴杆304的纵轴将轴承固定在恰当位置。在一个或多个实现方式中，轴承316具有比第二轴杆308大的直径以使得第二轴杆308在轴承316的内径内在准许的θ范围内自由地移动。取决于目标表面的曲率，可以改变轴承316的直径以优化性能(例如，与较大的轴承直径相比，较小的轴承直径将更大程度地限制第二轴杆的角运动范围)。在一个或多个实施方案中，轴承316可以包括沿着轴承的内表面设置的滚柱以减少在第二轴杆308旋转而与轴承接触时产生的摩擦。举例来说，所述滚柱可以沿着轴承的内圆周的全部或一部分设置。所述滚柱可以是球形的、圆柱形的、锥形的或包括异形滚动元件的组合。
在本申请的一个或多个实现方式中，弹簧部件的布置可以替代或补充轴承型对准机构。如图4A和图4B中所示，提供清洁装置400，所述清洁装置包括设置于壳体中的电动机402、第一轴杆404、万向接头406、第二轴杆408和具有清洁面412的清洁机构410。对准机构414的近端耦接至电动机402的壳体，并且所述对准机构的远端耦接至轴承416。在一个或多个实现方式中，轴承416具有与第二轴杆408的外径匹配的内径。轴承416未直接耦接至电动机402的壳体，而是经由一个或多个弹簧元件418a、418b、418c来悬挂，如此将轴承保持在恰当位置，同时给予清洁机构410足够的灵活性以对准目标表面。基于弹簧元件418的刚度和轴承416相对于万向接头406的位置来限制清洁机构410的运动范围。举例来说，在弹簧元件418的刚度增加时并且在轴承416定位成较接近于清洁机构410时，清洁机构的运动范围越来越受限制。
在一个或多个实现方式中，弹簧元件418a、418b、418c绕着第一轴杆404和第二轴杆408来设置。举例来说，弹簧元件418可以按照某种方式来设置，其中每个弹簧元件的每一端的耦接位置与下一个弹簧元件的耦接位置基本上等距隔开。将弹簧元件418基本上等距隔开来定位可以提供所接收到的牵引力更均匀地分布的优点，由此帮助维持基本上横向于目标表面的清洁面412定向。举例来说，如图4A至图4B中所示，弹簧元件418可以形成三棱锥形状。可以实现一个或多个弹簧元件418的其它布置以实现其它所要的特定清洁机构410或清洁面412定向。在不失一般性的情况下，可以通过其它机械元件(诸如活塞或阻尼器)来完成弹簧元件的作用。
现在转向图5A和图5B，示出根据本申请的一个或多个实现方式的示例性清洁装置。如所示，清洁装置500包括设置在壳体中的电动机502、第一轴杆504、万向接头506、第二轴杆508和具有清洁面512的清洁机构510。在一个或多个实现方式中，清洁装置500包括对准机构514，所述对准机构具有围绕第二轴杆506的外轴承516和内轴承518，此类外轴承耦接至环绕电动机502的壳体，由此绕着第一轴杆504的纵轴将外轴承固定在恰当位置。内轴承518的直径可以(例如)匹配第二轴杆508的外径。另外，阻尼材料520设置在外轴承516与内轴承518之间。阻尼材料520是柔软的并且在牵引力和重力作用于清洁装置500时，所述阻尼材料压缩以阻止清洁机构510失去方向而远离目标表面。举例来说，阻尼材料520可以是橡胶或其它柔软的材料。
图6示出根据本申请的一个或多个实现方式的具有多个万向接头的示例性清洁装置600。清洁装置600包括电动机(未图示，但所述电动机可以如之前所描述)、第一轴杆602、第一万向接头604、连接部件606、第二万向接头608、第二轴杆610和清洁机构610。在这个实现方式中，按如上文所描述的相同方式来耦接电动机、第一轴杆602和第一万向接头604。另外，将第一万向接头604耦接至连接部件606的近端，并且将第二万向接头608耦接至连接部件的远端。如在本文中讨论的其它实现方式中，接着将第二万向接头608耦接至第二轴杆的近端。第二万向接头的引入给清洁装置600提供了额外的移动自由度，这在清洁机构610定向到目标表面时促成了额外的清洁机构610可操纵性。另外，在一个或多个实现方式中，可以引入对准机构(例如，对准机构314、414、514)以进一步限制牵引力和重力。
在一个或多个实现方式中，提供双同心刷系统以便最小化净牵引力并增强清洁装置稳定性和清洁质量。两组刷子同心地设置在清洁面(例如，清洁面112、312、412等)上，其中每组在与另一组相反的方向上按圆形运动来旋转。在刷子的较大圆周内添加较小的一组旋转刷子会产生相反的牵引力以减少由较大的一组刷子产生的牵引力。可以(例如)通过行星齿轮系统来提供此双刷系统。在一个或多个实现方式中，行星齿轮组包括太阳齿轮、与太阳齿轮啮合的一个或多个行星齿轮、与行星齿轮啮合的环形齿轮以及耦接至行星齿轮的载体。圆周较大的第一刷组可以耦接至环形齿轮，并且较小的第二刷组可以耦接至太阳齿轮。如本领域中所理解的，通过将相应的刷子耦接至太阳齿轮中的偶数或奇数个齿轮，可以按顺时针或逆时针方式来驱动相应的刷子。
在一个或多个实现方式中，可以通过电动机或通过ROV来引入直线运动以使清洁机构或整个清洁装置在清洁期间按直线前后运动来移动。此类振荡运动避免使清洁机构停转并且使其嵌入于生物污垢中。避免长时间嵌入于生物污垢中有助于维持刷子或清洁机构的其它清洁器械的高旋转速度。可以(例如)由耦接至电动机以便将旋转运动转换成直线运动的曲柄机构来提供所述直线运动。在一个或多个实现方式中，刮擦工具可以实施为清洁机构的部分，所述刮擦工具利用此类直线运动来提供额外的清洁或擦洗力。
显著地，以上图式和实例不打算将本申请的范围限制于单个实现方式，因为通过交换一些或全部的所述或所示元件，其它实现方式是可能的。此外，在可以使用已知部件来部分地或完全地实施本申请的某些元件的情况下，仅描述对于理解本申请来说是必要的此类已知部件的那些部分，并且省去此类已知部件的其它部分的详细描述以免掩盖本申请。在本说明书中，除非本文中另外明确地指出，否则示出单数部件的实现方式将不一定限于包括多个所述部件的其它实现方式，并且反之亦然。此外，申请人不希望说明书或权利要求书中的任何术语具有不常见的或特殊的含义，除非明确地如此陈述。另外，本申请包含本文中以举例说明的方式提到的已知部件的目前知道的和将来知道的等效物。
特定实现方式的前文描述将完全地揭露本申请的一般性质，使得在不脱离本申请的一般概念的情况下，其他人可以通过应用相关领域的技术范围内的知识(包括所援引的和以引用方式并入本文中的文件的内容)而在不进行过度实验的情况下容易地修改和/或调整此类特定实现方式使之适合各种应用。基于本文中呈现的教导和指示，此类调整和修改因此意欲属于所公开的实现方式的等效物的含义和范围内。将理解，本文中的短语或术语用于进行描述而非限制，使得本领域技术人员将依据本文中呈现的教导和指示并结合相关领域的技术人员的知识来解释本说明书的术语或短语。
虽然已在上文描述了本申请的各种实现方式，但是将理解，以举例方式而非限制方式来呈现所述实现方式。相关领域的技术人员将显而易见，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以对所述实现方式进行形式和细节上的各种改变。因此，本申请不应受上文描述的示例性实现方式中的任一者限制。

Claims (24)

1.一种用于清洁物体的水下表面的装置，所述装置包括：
电动机壳体；
用于提供动力的电动机，所述电动机设置在所述电动机壳体内；
第一轴杆，所述第一轴杆具有近端和远端，所述近端耦接至所述电动机，其中所述第一轴杆沿着第一轴线从所述电动机纵向地延伸，并且其中所述电动机将动力提供给所述第一轴杆以使得所述第一轴杆能够绕着所述第一轴线旋转；
万向接头，所述万向接头耦接至所述第一轴杆的所述远端；
第二轴杆，所述第二轴杆具有近端和远端，所述近端耦接至所述万向接头，其中所述第二轴杆沿着第二轴线远离所述万向接头纵向地延伸，其中所述万向接头将所述电动机的所述动力传递给所述第二轴杆以使得所述第二轴杆能够绕着所述第二轴线旋转，并且其中所述第二轴杆具有一个或多个移动自由度；
清洁机构，所述清洁机构耦接至所述第二轴杆的所述远端并且包括设置在基本上垂直于所述第二轴线的平面中的清洁面；以及
对准机构，所述对准机构围绕所述第二轴杆而设置，所述对准机构被成形并且被设定大小以将所述第二轴杆的移动限制在相对于所述第一轴杆的指定最大角度内，其中所述清洁机构通过所述对准机构被定向成在所述水下表面的任何清洁过程中基本上横向于所述物体的所述表面。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述清洁机构包括设置在所述清洁面上的一个或多个可旋转刷子。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述清洁机构在两个基本上直径方向相对的点处接触所述水下表面。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述清洁机构被动地贴合到所述物体的外表面。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二轴杆将所述电动机的所述动力传递给所述清洁机构，以使得所述清洁机构能够绕着所述第二轴线旋转。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置安装在远程操作的水下车辆上。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述清洁机构包括粘附部件。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述粘附部件包括稀土磁体、电磁体或吸附机构。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述对准机构绕着所述第二轴杆沿周向耦接。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述对准机构包括耦接至所述电动机壳体的一个或多个轴承。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述一个或多个轴承包括设置在所述一个或多个轴承与所述第二轴杆之间的阻尼材料。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述阻尼材料是橡胶。
13.根据权利要求10所述的装置，其中所述一个或多个轴承通过一个或多个弹簧部件耦接至所述电动机。
14.根据权利要求10所述的装置，其中所述一个或多个轴承包括沿着所述轴承的内表面设置的一个或多个滚柱。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述对准机构包括用于抵销所述第二轴杆上的重力效应的一个或多个漂浮物体。
16.一种用于清洁物体的水下表面的装置，所述装置包括：
电动机壳体；
用于提供动力的电动机，所述电动机设置在所述电动机壳体内；
第一轴杆，所述第一轴杆具有近端和远端，所述近端耦接至所述电动机，其中所述第一轴杆沿着第一轴线从所述电动机纵向地延伸，并且其中所述电动机将动力提供给所述第一轴杆以使得所述第一轴杆能够绕着所述第一轴线旋转；
万向接头，所述万向接头耦接至所述第一轴杆的所述远端；
第二轴杆，所述第二轴杆具有近端和远端，所述近端耦接至所述万向接头，其中所述第二轴杆沿着第二轴线远离所述万向接头纵向地延伸，其中所述万向接头将所述电动机的所述动力传递给所述第二轴杆以使得所述第二轴杆能够绕着所述第二轴线旋转，并且其中所述第二轴杆具有一个或多个移动自由度；
清洁机构，所述清洁机构耦接至所述第二轴杆的所述远端、包括设置在基本上垂直于所述第二轴线的平面中的清洁面并且包括行星齿轮组；以及
对准机构，所述对准机构围绕所述第二轴杆而设置，所述对准机构被成形并且被设定大小以将所述第二轴杆的移动限制在相对于所述第一轴杆的指定最大角度内，其中所述清洁机构通过所述对准机构被定向成在所述水下表面的任何清洁过程中基本上横向于所述物体的所述表面。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述行星齿轮组包括太阳齿轮、与所述太阳齿轮啮合的一个或多个行星齿轮、与所述行星齿轮啮合的环形齿轮以及耦接至所述行星齿轮的载体。
18.根据权利要求17所述的装置，所述装置还包括第一刷子和第二刷子，并且其中所述第一刷子和所述第二刷子彼此同心，并且所述第一刷子耦接至所述环形齿轮，并且所述第二刷子耦接至所述太阳齿轮。
19.根据权利要求16所述的装置，其中所述对准机构绕着所述第二轴杆沿周向耦接。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述对准机构包括以下中的一者或多者：轴承、弹簧部件、具有阻尼材料的轴承以及漂浮物体。
21.一种用于清洁物体的水下表面的装置，所述装置包括：
电动机壳体；
用于提供动力的电动机，所述电动机设置在所述电动机壳体内；
第一轴杆，所述第一轴杆具有近端和远端，所述近端耦接至所述电动机，其中所述第一轴杆沿着第一轴线从所述电动机纵向地延伸，并且其中所述电动机将动力提供给所述第一轴杆以使得所述第一轴杆能够绕着所述第一轴线旋转；
第一万向接头，所述第一万向接头耦接至所述第一轴杆的所述远端；
连接部件，所述连接部件具有近端和远端，所述近端耦接至所述第一万向接头，其中所述连接部件沿着第二轴线远离所述第一万向接头纵向地延伸，其中所述第一万向接头将所述电动机的所述动力传递给所述连接部件以使得所述连接部件能够绕着所述第二轴线旋转，并且其中所述连接部件具有一个或多个移动自由度；
第二万向接头，所述第二万向接头耦接至所述连接部件的所述远端，
第二轴杆，所述第二轴杆具有近端和远端，所述近端耦接至所述第二万向接头，其中所述第二轴杆沿着第三轴线远离所述第二万向接头纵向地延伸，其中所述第二万向接头将所述电动机的所述动力传递给所述第二轴杆以使得所述第二轴杆能够绕着所述第三轴线旋转，并且其中所述第二轴杆具有一个或多个移动自由度；以及
清洁机构，所述清洁机构耦接至所述第二轴杆的所述远端并且包括设置在基本上垂直于所述第二轴线的平面中的清洁面。
22.根据权利要求21所述的装置，所述装置还包括对准机构，所述对准机构围绕所述第二轴杆而设置，所述对准机构被成形并且被设定大小以将所述第二轴杆的移动限制在相对于所述第一轴杆的指定最大角度内，其中所述清洁机构通过所述对准机构被定向成在所述水下表面的任何清洁过程中基本上横向于所述物体的所述表面。
23.根据权利要求22所述的装置，其中所述对准机构绕着所述第二轴杆沿周向耦接。
24.根据权利要求22所述的装置，其中所述对准机构包括以下中的一者或多者：轴承、弹簧部件、具有阻尼材料的轴承以及漂浮物体。
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