CN109263828A - 用于对海洋中航行船舶清洗的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于对海洋中航行船舶清洗的方法及设备，方法包括：在海洋中航行船舶的两侧分别设置用于为机器人的移动进行导航的多个RFID标签；在机器人上设置用于与船舶上的多个RFID标签分别进行信息交互的RFID标签读写器；将放置于船舶上的机器人沿船舶一侧释放在海洋中，机器人根据船舶发送的响应RFID标签读写器的信号在船舶一侧移动；当机器人在船舶一侧移动时，根据其检测到的对船舶进行清洗的信号对船舶进行清洗。本发明的方法，可对航行中的船舶进行非接触式巡线清洗，摆脱船坞和码头的限制，减少了船舶停航损失，延长了船只寿命，增强船只远洋航行的能力，增大航行里程。

Description

用于对海洋中航行船舶清洗的方法及设备

技术领域

本发明涉及船体外壳清洗技术领域，尤其涉及一种用于对海洋中航行船舶清洗的方法及设备。

背景技术

船舶长期在海水中航行，尤其是船舶底部长期浸入海水中，通过一系列物理、化学因素的作用，其表面很快覆盖了一层聚合物材料的调节膜，调节膜的主要成分是蛋白质大分子，是浮游生物附着、繁殖的基础。随着调节膜的形成，细菌、单核细胞生物、多核细胞生物、大型海洋生物的幼虫和孢子依次在表面附着，最终形成一个规模较大的无损生物群落。这些海洋污损生物会减慢船舶的航行速度、增加燃油消耗、甚至造成经济损失。

现有的船舶清洗技术，分为物理方法、化学方法、生物方法。其中化学方法主要将带有毒性的化学涂料喷刷在船底，这种方法虽然能够将附着生物杀死，但是其中的有害物质会对海洋环境造成污染。而生物方法基础薄弱，目前尚处于研究阶段。物理方法无毒环保，简单方便，但是往往需要潜水员下水作业，这会对潜水员的生命安全造成威胁。

针对水下船舶清洗领域，可采用水下机器人代替人类进行清洁工作。目前我国船舰清洗市场价格为每吨20多元，按船舶每吨3500吨位来算，清洗一艘船需7万多元。而目前已有的水下清洗机器人，按水下清洗可节省6％的燃油来计算，对一年燃油消耗量1千万吨以上的我国远洋及沿海船舶来说，使用该机器清刷每年的净收益可达2亿元左右。

但现有的水下清洗机器人，其只能在近海、港口、船厂进行清理，无法在远洋处进行工作，工作环境受到限制。如中国专利CN207360541U所公开的设备需通过传感器和监控设备来确定污损生物的位置再进行清理，无法实现整体循环清洗，不具备自动寻线和自适应的功能；同时该设备需要靠永磁铁吸附到船体表面，无法做到高自由度清洗，受到船体状况的约束较大，甚至导致清洗出现死角。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于对海洋中航行船舶清洗的方法及设备。

为实现本发明的上述目的，本发明一方面提供一种用于对海洋中航行船舶清洗的方法，包括：

在海洋中航行船舶的两侧分别设置用于为机器人的移动进行导航的多个RFID标签；

在机器人上设置用于与船舶上的多个RFID标签分别进行信息交互的RFID标签读写器；

将放置于船舶上的机器人沿船舶一侧释放在海洋中，机器人根据船舶发送的响应RFID标签读写器的信号在船舶一侧移动；

当机器人在船舶一侧移动时，根据其检测到的对船舶进行清洗的信号对船舶进行清洗。

其中，机器人根据船舶发送的响应RFID标签读写器的信号在船舶一侧移动包括：

当机器人被释放在海洋中时，其上的RFID标签读写器读取船舶上RFID标签的信息，并将读取到的信息发送给位于船舶上的控制中心；

控制中心对RFID标签读写器发送的信息进行处理分析，并将处理后的信息传送给RFID标签读写器；

机器人根据RFID标签读写器接收到的处理后信息进行航线调整。

其中，机器人RFID标签读写器读取的信息至少包括磁强度信息。

其中，机器人根据RFID标签读写器接收到的处理后信息进行航线调整包括：

若RFID标签读写器所读取的磁强度信息小于预设第一阈值，则机器人朝着靠近船舶的方向移动，直至读取到的磁强度信息大于或等于预设第一阈值；

若RFID标签读写器所读取的磁强度信息大于预设第二阈值，则机器人朝着远离船舶的方向移动，直至读取到的磁强度信息在小于或等于预设第二阈值、大于或等于预设第一阈值。

其中，当机器人在船舶一侧移动时，根据其检测到的对船舶进行清洗的信号对船舶进行清洗包括：

当机器人沿船舶一侧被释放在海洋中时，通过位于机器人两侧的一对侧翼螺旋桨，提供使其由该侧船头至船尾方向移动的驱动力；

若机器人上的RFID标签读写器读取到船舶上RFID标签的信息为开始清洗的定位信息，则机器人开始对船舶进行清洗；

若机器人上的RFID标签读写器读取到船舶上RFID标签的信息为结束清洗的定位信息，则机器人停止对船舶进行清洗。

其中，若机器人上的RFID标签读写器读取到船舶上RFID标签的信息为开始清洗的定位信息，则机器人开始对船舶进行清洗包括：

当机器人上的RFID标签读写器读取到的信息为开始清洗的定位信息时，其上的一对侧翼螺旋桨停止工作，其上的空化水流喷射装置喷出相对其移动方向倾斜向后对准船舶的水流，以便利用水流对航行中的船舶进行清洗，并为机器人提供用于继续移动的驱动力。

进一步的，机器人对船舶进行清洗还包括：

在利用空化水流喷射装置喷出的水流对船舶进行清洗时，通过调整机器人斜上方两侧的一对顶部螺旋桨相对一对侧翼螺旋桨的旋转平面的旋转角度，以便抵消所述水流对所述机器人造成的垂直于航线方向的横向作用力。

其中，若机器人上的RFID标签读写器读取到船舶上RFID标签的信息为结束清洗的定位信息，则机器人停止对船舶进行清洗包括：

当机器人沿船舶一侧移动至其上的RFID标签读写器读取到的船舶上RFID标签的信息为结束清洗的定位信息时，空化水流喷射装置和一对顶部螺旋桨停止工作，并通过一对侧翼螺旋桨驱动机器人继续移动至船舶该侧与另一侧的转弯位置处。

进一步的，机器人停止对船舶进行清洗还包括：

当机器人移动至转弯位置处时，一对侧翼螺旋桨停止工作，通过一对顶部螺旋桨驱动机器人移动至船舶另一侧，然后一对顶部螺旋桨停止工作。

此外，本发明还提供一种用于如上所述清洗方法的设备，包括：

用于与海洋中航行船舶巡航并在巡航中对船舶进行清洗的机器人；

分别设置在海洋中航行船舶的两侧的用于为机器人的巡航进行导航的多个RFID标签；

设置在机器人上的用于与船舶上的多个RFID标签分别进行信息交互的RFID标签读写器；

机器人包括用于通过喷出的水流对航行中的船舶外壁进行清洗、并为机器人提供辅助驱动力的空化水流喷水装置；

其中，所述机器人沿船舶一侧释放在海洋中时，机器人根据船舶发送的响应RFID标签读写器的信息在船舶一侧巡航，并在检测到对船舶进行清洗的信息时通过空化水流喷水装置对船舶进行清洗。

与现有技术相比，本发明的用于对海洋中航行船舶清洗的方法及设备具有如下优点：

本发明的方法，机器人对航行中的船舶进行非接触式巡线清洗，具有自适应功能，能够对抗远洋潮汐的影响，摆脱船坞和码头的限制，减少了船舶停航损失，延长了船只寿命，增强船只远洋航行的能力，增大航行里程，保障工作人员身体健康。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的机器人释放于海洋中航行的船舶一侧的示意图；

图2是本发明实施例的用于对海洋中航行船舶清洗的机器人的第一视角透视图；

图3是本发明实施例的用于对海洋中航行船舶清洗的机器人的第二视角透视图；

图4是本发明实施例的空化水流喷射装置的透视图；

图5是本发明实施例的空化水流喷射装置的半剖图；

图6是本发明实施例的对海洋中航行船舶清洗的流程图；

图7是本发明实施例副翼螺旋桨相对机器人旋转的示意图；

图8是本发明的用于调节副翼螺旋桨相对机器人角度的位姿调节机构的示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明实施例的机器人释放于海洋中航行的船舶一侧的示意图，如图2、图3所示，分别为本实施例的对海洋中航行船舶清洗的机器人的两个视角的透视图，由图1-图3可知，本实施例的用于对海洋中航行船舶清洗的设备包括：用于与海洋中航行船舶200巡航并在巡航中对船舶200进行清洗的机器人100；分别设置在海洋中航行的船舶200的两侧的用于为机器人100的巡航进行导航的多个RFID标签；设置在机器人100上的用于与船舶上200的多个RFID标签分别进行信息交互的RFID标签读写器8；其中，机器人100包括用于通过喷出的水流对航行中的船舶200外壁进行清洗、并为机器人100提供辅助驱动力的空化水流喷水装置5；其中，当机器人100沿船舶200一侧释放在海洋中时，机器人根据船舶200发送的响应RFID标签读写器的信息在船舶200一侧巡航巡航，并在检测到对船舶200进行清洗的信息时通过空化水流喷水装置5对船舶200外壁进行清洗。

本发明的机器人100在船舶200远航前安置于船舶200上，当需要对船舶200进行清洗时，将机器人100从船舶200上放入到海洋中，使机器人100与船舶200巡航，并在巡航过程中完成对船舶200外壁的清洗，从而解决了现有技术中只能在近海、港口、船厂等地方对待远航的船舶进行清理，而无法在船舶远航过程中随时对船舶进行清理的问题。

为了使机器人100能与船舶200定位巡航，本实施例在海洋中航行的船舶200的两侧分别设置用于为机器人100的巡航进行导航的多个RFID标签，并在机器人100上设置用于读取船舶上200的多个RFID标签的信息并与这些标签分别进行信息交互的RFID标签读写器8。

具体的，如图1所示，在船舶航行方向的右侧(其航行方向可如图1中位于船舶前方的箭头所示)由船头至船尾方向依次设置多个RFID标签，多个RFID标签包括用于标示出船舶右侧待清洗区域的开始与结束位置的定位开始标签2a和定位结束标签2b；在船舶的左侧由船尾至船头方向依次设置多个RFID标签，多个RFID标签包括用于标示出船舶左侧待清洗区域的开始与结束位置的定位开始标签2c和定位结束标签2d；进一步的，还可以在船舶的船尾处也依次设置一个或多个RFID标签2n。

此外，船舶上有控制中心，控制中心分别与外界网络中心、多个RFID标签、安装在机器人100上的RFID标签读写器8相通信，以便信息的互通和突发情况的解决，并随时对机器人100的巡航进行操控。

机器人100上的RFID标签读写器为有源RFID标签读写器，其附着在机器人上随机器人一起运动时，不断地向船舶发射携带有位置信息的磁信号，在读取到船舶上的RFID标签的信息后，对信息解码并传送给控制中心，控制中心记录并分析后再通过相反路径向RFID标签读写器传达指令，以使机器人矫正巡航时的航线。

采用RFID的实时接收和发送电磁信号的定位功能确定航线以及监控运动轨迹，可使其成为机器人的“眼睛”。由于RFID标签快捷方便，容易更换，能够较为准确地实现自身位置的监控以及与船舶控制中心的实时沟通，可以根据海洋中的状况改写RFID标签上的内容，保证运作中整个设备工作的连续性。同时也可以利用RFID标签对船舶上某一个部位进行定位，使机器人对该特定部位进行清洗。

由于水下是一个连续性变化的环境，本实施例采用的RFID标签的不间断发射信号正好契合了水下的实际情况，解决了变幻莫测的水流及各种情况导致的机器人无法在与船舶巡航时对船舶进行清洗的问题。

其中，机器人上有控制箱，控制箱包括主控板、微处理器和集成传感器，控制箱是机器人完成动作或作业任务的实际操控者。主控板可直接对机器人发出指令(机器人语言)以使机器人执行相应动作，还可接受经过转换的控制中心所发出的信号，从而维护控制中心对机器人的操控权。集成传感器有助于机器人进一步判断外界的情况，其通过图像获取、图像处理和图像理解分析所处位置，并向主控制板和微处理器传达信息。

其中，如图2、图3所示，本实施例的机器人100包括：机器人本体1，大致呈长方体形，在其壳体内安置控制箱；对称设置在机器人本体1两侧的一对侧翼螺旋桨组件，具有一对侧翼螺旋桨9；对称设置在机器人本体1两侧且位于一对侧翼螺旋桨组件斜上方的一对副翼螺旋桨组件，具有一对副翼螺旋桨4；沿机器人本体1的中轴线方向安装在其上的空化水流喷射装置5。其中，一对侧翼螺旋桨9和一对副翼螺旋桨4用于为机器人本体1提供巡航的驱动力，此外，一对副翼螺旋桨9还用于为机器人本体1提供调整巡航姿态的动力。

如图2、图3所示，侧翼螺旋桨9的中轴线平行于机器人100的巡航方向，副翼螺旋桨4的中轴线与侧翼螺旋桨9的中轴线之间具有大于0°的夹角。即，侧翼螺旋桨9的旋转平面与巡航方向垂直，而副翼螺旋桨7的旋转平面与巡航方向之间具有大于0°的夹角。

制造时，机器人本体的壳体的后盖和副翼固定架3是铸造成型为第一主体，而两个侧翼螺旋桨固定架和壳体的底盘(电源内置壳体中)是铸造成型为第二主体，第一、第二两个主体部分通过预留槽隼结构连接再通过螺丝固定在一起。

侧翼螺旋桨9的驱动电机通过电机轴和销键将动力传递给侧翼螺旋桨的旋转轴，侧翼螺旋桨的扇叶通过垫圈和特制螺母固定于旋转轴上，驱动电机通过螺纹和橡胶垫片拧紧在侧翼螺旋桨固定架6的末端。

其中，副翼螺旋桨组件还包括用于为一对副翼螺旋桨4提供支撑的副翼固定架3，副翼固定架3的未支撑副翼螺旋桨8一端与机器人本体1转动连接。设计时，可以采用销轴将副翼固定架3与机器人本体1转动连接在一起，并通过分别连接副翼固定架3和机器人本体1的位姿调节机构(图中未示出)，调节副翼固定架相对机器人本体1的角度，使副翼螺旋桨4旋转平面相对机器人本体1的角度发生改变(如图7所示，箭头所示方向为副翼螺旋桨4相对机器人本体1可旋转的方向)，从而达到对机器人巡航时的位姿进行调整的目的，如，使机器人倾斜、转向等。而使副翼螺旋桨4的旋转平面相对机器人本体的角度发生多少改变能满足上述倾斜、转向等目的，可以在预设程序中设定。

其中，位姿调节机构可以采用如图8所示的结构，在机器人本体1的壳体的用于与副翼固定架3连接的位置附近安装一个旋转驱动电机33，旋转驱动电机33的转轴31伸入到副翼固定架3内并与其通过销键35连接，在转轴31的副翼固定架3与机器人本体1的壳体连接处套设一铜套32，以便通过铜套将副翼固定架3与机器人本体1的壳体转动连接在一起，且便于润滑。此外，在旋转驱动电机33外设置用于将其包围住的防水套34。当旋转驱动电机33动作时，可带动副翼固定架3相对壳体旋转(如图7所示)，从而使安装在副翼固定架3上的副翼螺旋桨可以改变相对机器人本体的角度(如使副翼螺旋桨实现顺时针90度、逆时针90度共180度的旋转)，达到预定目的。此外，也可以采用将旋转驱动电机33安置于副翼固定架3内的方案。

或者，位姿调节机构还可以包括分别连接副翼固定架3和机器人本体1的连杆组件和驱动连杆组件动作的动力源，动力源可以采用电机，也可以采用气压缸或液压缸。该位姿调节机构的具体结构及与副翼固定架、机器人本体1的装配，还可以参见现有技术中的可以自动调节两个构件间角度的结构。设计时，可将动力源及副翼螺旋桨组件的驱动电机安装在机器人本体1的壳体内或外，而副翼固定架3做成中空悬臂，可以在其内部走线。

其中，副翼螺旋桨的扇叶和电机的连接与侧翼螺旋桨和电机的连接类似，在此不再描述。本实施例的四组螺旋桨分别由四组电机驱动，四组驱动电机受到主控板控制，主控板分别控制一组单自由度的螺旋桨推进器，保证四组螺旋桨刚性运动能通过差速适应陌生水文条件，能以全直线行驶代替易受影响的弧线转弯。尤其是副翼螺旋桨相对机器人本体的角度可以改变，使其在180°范围内变化，从而用以转弯时调整机器人的移动方向和适应潮汐变化。其中，本实施例在机器人本体1上安装有一套空化水流喷水装置5，以便对船舶200外壁进行清洗。为了使机器人本体1的前端和后端都可以喷射水流，本实施例还可以在机器人本体1的前部和后部分别安装有一套空化水流喷水装置5，且两套空化水流喷水装置5的结构相同，仅是安装方向相反，根据机器人巡航的具体情况确定哪套空化水流喷水装置5工作。

如图2-图5所示，本实施例的空化水流喷水装置5包括沿机器人本体11的中轴线方向依次连接的连接管55、空化器喷嘴54、空化器53、平流管52和喷管51，且喷管51的末端伸出于机器人本体1外。此外，还包括其一端与连接管55内部相连通、其另一端伸出于机器人本体1外的进气管56，以及用于使海水进入连接管的高压水泵(图中未示出)。其中，连接管55与机器人本体1内部通过球转动副连接，且连接管55的进水口通过进水管与机器人本体1外部的海水入口相连通(图中未示出)，以便海水可以通过连接管55进入、经加速后从喷管51喷出。为防止海水对进水管的侵蚀，在进水管外套设保护套2，高压水泵与进水管、连接管分别相连通。

具体的，如图4所示，连接管55为呈阶梯形的套筒，其一端为进水口，其另一端与空化器53通过螺纹连接。

空化器53为中心带有阶梯形通孔的圆筒，其一端连接连接管55、其另一端与平流管52螺纹连接。在空化器53的通孔内还安置有与其螺纹连接的空化器喷嘴54，该喷空化器喷嘴54中心具有连通连接管55中心孔和空化器53的阶梯形通孔的锥台形通孔，且锥台形通孔的孔径由连接管55中心孔朝阶梯形通孔的方向逐渐减小，以便将由连接管55进入的海水进行压缩。此外，空化器53上还设有与其内部相连通的、另一端伸出于机器人本体1外的进气管56，进气管56可与气囊或气缸连接。通过进气管56可使空气进入到空化器53内，并与由连接管55进入到空化器53内的海水混合，形成混合着大量气泡的液流，以便合着大量气泡的液流被喷射在船舶表面时，气泡破裂形成无数微小的小气泡，无数小气泡对船舶表面产生无数微小作用力，使粘附于船舶上的异物脱离船舶表面，从而达到清除船舶异物的目的。

平流管52为呈阶梯形的圆筒，其直径较大段与空化器53另一端的内壁螺纹连接。平流管52的中心带有与空化器53的阶梯形通孔相连通的异形通孔，异形通孔包括位于平流管52的直径较小段的第一锥台形孔、位于直径较大段的与第一锥台形孔连接的等直径孔和与等直径孔连接的第二锥台形孔。第二锥台形孔的孔径由直径较大段朝着直径较小段的方向逐渐减小，第一锥台形孔的孔径由直径较大段朝着直径较小段的方向逐渐增大，等直径孔的孔径远小于空化器的阶梯形通孔的孔径，且等直径孔的长度大于任一锥台形孔的长度。

喷管51为中心带有通孔的阶梯形喷管，包括用于伸出于机器人本体1外的小直径段和与小直径段连接的大直径段，大直径段与平流管52的直径较小段连接在一起，如通过过盈方式组装在一起。喷管51的通孔与平流管52的异形通孔相连通，其通孔为直径不变的通孔，且其通孔的孔径大于平流管52的等直径孔的孔径。本实施例的空化水流喷水装置5，采用空化技术的基本原理，形成空穴及空化气泡。当水流在连接管入口处进入后，通过空化器喷嘴的收敛使水的流速极大增加后进入到空化器内，而空化器内高速流动的水流与从进气管进入的空气相遇，形成混合着大量气泡的液体，混合着大量气泡的液体被挤压入平流管的异形通孔内，使得流速进一步增加，最后在喷管处放慢并以稳定的速度喷射出去，而混着大量气泡的液体射流在船舶表面，气泡破裂，船舶表面的铁锈等被无数气泡破裂形成的作用力冲击而脱离船舶表面，从而达到清洗的目的。

本实施例的空化水流喷射装置位于机器人本体上，由驱动装置为其正常工作提供动力，连接管与机器人本体通过球转动副连接(即，通过球形关节连接，从而使整个空化水流喷射装置可相对机器人本体改变角度)，设计时，可通过内置电机控制连接管相对机器人本体的转角，使喷管喷出的水流可在270°的工作空间内变化，对船舶进行扇面形清洗，保证与船舶相对位置的微小浮动不会产生清洗死角，从而确保对船舶两端实现清洗。另外，清洗过程中，空化水流喷射出的动能作为机器人前进的辅助动力，与副翼螺旋桨推进器配合，可使机器人与船舶保持固定距离，不发生贴壁状态。进一步的，为了在RFID标签失效的作用下机器人还可以与船舶巡航，本实施例在海洋中航行船舶200的两侧分别设置用于为机器人100的巡航进行导航的多个颜色标签，相应的，在机器人100上设置用于检测船舶200上的多个颜色标签的颜色传感器。颜色传感器可安装在RFID标签读写器的旁边，即，RFID标签读写器8、颜色传感器可安装在副翼螺旋桨的副翼固定架3上。

本实施例采用的使机器人与船舶巡航的检测装置包括RFID标签读写器和颜色传感器，两种均属于非接触式感应，使机器人在运动过程中与船舶保持适当距离，不断地接收信息并传送给控制中心。其中RFID标签读写器采用“射频标签先讲”模式，即标签主动自报家门，控制中心根据被读写器解码后的信息做出应答(即记录或者进一步询问信息或者根据信息发出指令等)与射频标签、读写器、应用软件构成一个完整的对话反馈运行系统。将RFID标签和RFID标签读写器分别放置在自主移动的两个物体上(船舶与机器人)，RFID标签随时跟进自身位置信息，船舶所携带的有源RFID标签不断的发送着磁场信号，经机器人的RFID标签读写器调制、解码并解密，随后再加密、编码并调制成计算机语言向船舶的控制中心发送，控制中心接收到信号后使用计算机对数据进行分析(实质上是读写器和无线射频标签的数据交换)。计算机会根据当前水下情况、天气以及机器人状态等等对RFID标签读写器作出最适宜的指令，RFID标签读写器接收到指令后一边将信息解码翻译为原生码直接导入机器人的主控板，向机器人做出指令、使机器人执行命令，一边将信息反馈给RFID标签，更改RFID标签所储存的信息，保证RFID标签所存储信息的实时更新，从而使机器人在与船舶巡航时能够自主偏正校准航线、确保航线的准确性，进而达到在巡航时无死角清洗船舶的目的。

本发明除了提供用于对海洋中航行船舶清洗的设备之外，还提供一种利用该设备进行清洗的方法，如图6所示，该方法包括如下步骤：

在海洋中航行船舶的两侧分别设置用于为机器人的移动进行导航的多个RFID标签；

在机器人上设置用于与船舶上的多个RFID标签分别进行信息交互的RFID标签读写器；

将放置于船舶上的机器人沿船舶一侧释放在海洋中，机器人根据船舶发送的响应RFID标签读写器的信号在船舶一侧移动；

当机器人在船舶一侧移动时，根据其检测到的对船舶进行清洗的信号对船舶进行清洗。

下面，对采用本实施例设备对海洋中航行船舶清洗的过程进行详细描述。

在船舶200远航之前，先在船舶200两侧分别间隔设置多个用于为机器人导航的RFID标签。相应的，在待命清洗的机器人100上设置可与船舶200上的多个RFID标签分别进行信息交互的RFID标签读写器。该机器人100在未开始对船舶清洗时，放置在船舶上，以便随时待命，当需要对船舶进行清洗时，再将机器人100释放在海洋中，与船舶200巡航时对船舶200进行清洗。其中，多个RFID标签至少包括用于标示出船舶200左侧和右侧待清洗区域的开始与结束位置的定位开始标签和定位结束标签，即，当RFID标签读写器读取到定位开始标签的信息时，机器人对船舶进行清洗，当RFID标签读写器读取到定位结束标签的信息时，停止对船舶的清洗。进一步的，还可以在船舶的船尾处也依次设置一个或多个RFID标签，以便于引导机器人在船尾处由一侧移动至另一侧。

当船舶200航行在海洋中并需要对其进行清洗时，将放置于船舶200上的机器人100沿船舶200一侧释放在海洋中，则机器人100会根据船舶200发送的响应RFID标签读写器8的信息在船舶200一侧巡航，并根据检测到的对船舶200开始清洗的信息对船舶200进行清洗，清洗包括如下步骤：

S01、将放置于船舶200上的机器人100沿船舶200一侧释放在海洋中后，机器人根据船舶发送的响应RFID标签读写器的信息在船舶一侧巡航

当机器人被释放在海洋中时，船舶上的RFID标签向机器人上的RFID标签读写器发射包括磁强度、TID数据等的信息，RFID标签读写器读取到磁强度信息后将信息传送给位于船舶上的控制中心；

控制中心对RFID标签读写器发送的信息进行处理分析，并根据分析结果将处理后信息传送给RFID标签读写器；

机器人根据RFID标签读写器接收到的处理后信息进行航线调整。

其中，机器人根据RFID标签读写器接收到的处理后信息进行航线调整包括：

机器人在海洋中移动时，RFID标签读写器将所读取到的RFID标签的磁强度传送给控制中心后，控制中心对磁强度与预设磁强度进行比较，若该磁强度小于预设磁强度的第一阈值，控制中心向机器人(如机器人的主控板)发送使机器人朝着靠近船舶的方向移动的指令，以使机器人朝着靠近船舶的方向巡航，直至RFID标签读写器读取到的磁强度大于或等于预设第一阈值；

若机器人在海洋中移动时，RFID标签读写器所读取到的RFID标签的磁强度大于预设第二阈值，则控制中心发送指令使机器人朝着远离船舶的方向移动，直至读取到的磁强度在小于或等于预设第二阈值、大于或等于预设第一阈值，从而使机器人可与船舶在既定距离范围内巡航。

S02、当机器人在船舶一侧以预设距离范围巡航时，会根据其检测到的对船舶进行清洗的信息对船舶进行清洗

S21、当机器人沿船舶一侧被释放在海洋中时，船舶上的控制中心向机器人发送指令，使位于机器人两侧的一对侧翼螺旋桨工作，以便通过一对侧翼螺旋桨提供使机器人由该侧船头至船尾方向巡航的驱动力；

S22、若机器人上的RFID标签读写器读取到船舶上RFID标签的信息为标示开始清洗的定位开始标签的信息时，则控制中心控制机器人开始对船舶进行清洗；

S23、若机器人上的RFID标签读写器读取到船舶上RFID标签的信息为标示结束清洗的定位结束标签的信息时，则控制中心控制机器人停止对船舶进行清洗。

具体的，当机器人上的RFID标签读写器读取到的RFID标签为标示清洗区域的开始清洗位置的定位开始标签时，控制中心控制机器人上的一对侧翼螺旋桨停止工作、空化水流喷射装置开始工作，使空化水流喷射装置喷出相对机器人巡航方向倾斜向后对准船舶的水流，以便利用喷出的水流对航行中的船舶进行清洗，此外，由于喷出的水流位于机器人斜后方，所以水流还可为机器人提供用于继续巡航的辅助驱动力，且通过水流可使机器人与船舶外壁保持适当距离，使机器人不会贴壁巡航。

在机器人利用空化水流喷射装置喷出的水流对船舶进行清洗时，可调整机器人斜上方两侧的一对副翼螺旋桨相对一对侧翼螺旋桨的旋转平面的旋转角度(如绕机器人本体前进方向逆时针旋转90度)，然后保持在该角度后一直旋转，以便抵消水流对机器人造成的垂直于航线方向的横向作用力。

当机器人沿船舶一侧巡航至其上的RFID标签读写器读取到的船舶上RFID标签的信息为标示结束清洗的结束定位标签的信息时，空化水流喷射装置和一对副翼螺旋桨停止工作、一对侧翼螺旋桨工作，以通过一对侧翼螺旋桨驱动机器人继续巡航至船舶该侧与另一侧的转弯位置处。

而当机器人巡航至转弯位置处时，一对侧翼螺旋桨停止工作、一对副翼螺旋桨反向旋转90度回到原位置，然后一直旋转，通过一对副翼螺旋桨驱动机器人巡航至船舶另一侧，使机器人以直线运动而不会曲线转弯，且在移动过程中，可依据洋流潮汐监测和水文环境的了解适当调整角度，实现自适应功能。当机器人移动至船舶另一侧后，一对副翼螺旋桨停止工作、一对侧翼螺旋桨反转以更改机器人的移动方向，然后按照清洗完一侧的步骤对船舶另一侧由船尾至船头方向逐步进行清洗，直至清洗完成后，将机器人回收至船舶中。

本实施例在船舶上待清洗区域的开始与结束位置处分别设有开始定位标签和结束定位标签，当机器人检测到对应定位标签后，空化水流喷水装置开始或停止工作，从而确保清洗无死角。同时因为在船舶上均匀分布多个RFID标签，所以可以通过控制中心随时修改任意两个标签的内容，让这两个标签作为标示清洗的开始定位标签或结束定位标签，从而可实现对船舶上特定部位的清洗。通过这种方法进行的船舶清洗工作，实现了非接触式、自动寻线、自适应等功能，进而有效保障潜水人员的工作安全、提高船体的使用寿命，节约工作成本、增加经济效益。

简而言之，本发明对船舶清洗的工作原理如下：将机器人从船头向船尾方向释放，先由两组侧翼螺旋桨提供动力向前驱动。在RFID循线地带(即采用RFID标示出的清洗区域)的开头安装一个开始定位标签，位于机器人上的RFID标签读写器检测到位于船舶上的电子标签(即RFID标签)，经读写器将信息解码翻译为原生码传送给位于船舶上的控制中心，控制中心根据信息控制机器人调整其相对船舶之间的距离，若两者之间距离符合要求，则控制中心向机器人做出指令。此时，机器人的主控板控制侧翼螺旋桨推进装置停止工作，空化水流喷射装置工作并使其喷管斜向后对准船体开始喷水并对船体进行清理，同时喷出的水流作为机器人的辅助动力装置带动机器人继续前进，空化水流喷射装置利用球转动副连接机器人本体，使得喷管可以相对机器人改变角度，从而使水流扫出上下扇面，机器人随着潮汐上下浮动，但是通过扇面扫射可以覆盖大部分船体，减少清洗死角。水流喷射的同时会给机器人一个向前的反作用力，同时会产生一个向外侧的推出作用力，此时，使斜上方的一对副翼螺旋桨的旋转面相对机器人本体旋转90°，然后在该角度开始旋转，给机器人本体抵消横向作用力。机器人即将到达船尾时，RFID循线地带结束处有一个标示结束清洗的结束定位标签，当机器人上的RFID读写器读取到该标签信息后，使空化水流喷水装置停止作业，改由一对侧翼螺旋桨驱动机器人前进，在机器人定时脱离船体后，一对侧翼螺旋桨停止作业，斜上方的一对副翼螺旋桨再相对机器人本体反向旋转90°，然后以该角度持续旋转，以带动机器人向船体另一侧方向移动，以主动力直线驱动替代曲线转弯，副翼螺旋桨可依据洋流潮汐监测和水文环境的情况适当调整相对机器人本体的角度，实现自适应功能，当机器人移动到船体另一侧后，斜上方的一对副翼螺旋桨停止作业，两侧的一对侧翼螺旋桨反转，更改机器人的移动方向(即，机器人在船体一侧为由船头至船尾方向移动，在另一侧为由船尾至船头方向移动)，在船体另一侧的开始和结束标签与所述一侧相反，即，船尾为开始定位标签，船头为结束定位标签，当机器人上的RFID读写器检测到开始定位标签后，两侧的一对侧翼螺旋桨停止运动，后侧的空化水喷水装置开始工作向斜后方对准船体喷射水流对船舶清洗，并通过水流驱动机器人向船头方向移动，在另一侧作业完成后，整个机器人停止工作并将其回收至船舶中。

综上所述，与现有技术相比，本发明实施例的用于对海洋中航行船舶清洗的方法及设备具有如下优点：

本发明的方法，机器人对航行中的船舶进行非接触式巡线清洗，具有自适应功能，能够对抗远洋潮汐的影响，摆脱船坞和码头的限制，减少了船舶停航损失，延长了船只寿命，增强船只远洋航行的能力，增大航行里程，保障工作人员身体健康。

尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于对海洋中航行船舶清洗的方法，包括：

在海洋中航行船舶的两侧分别设置用于为机器人的移动进行导航的多个RFID标签；

在机器人上设置用于与船舶上的多个RFID标签分别进行信息交互的RFID标签读写器；

将放置于船舶上的机器人沿船舶一侧释放在海洋中，机器人根据船舶发送的响应RFID标签读写器的信号在船舶一侧移动；

当机器人在船舶一侧移动时，根据其检测到的对船舶进行清洗的信号对船舶进行清洗。

2.根据权利要求1所述的方法，机器人根据船舶发送的响应RFID标签读写器的信号在船舶一侧移动包括：

当机器人被释放在海洋中时，其上的RFID标签读写器读取船舶上RFID标签的信息，并将读取到的信息发送给位于船舶上的控制中心；

控制中心对RFID标签读写器发送的信息进行处理分析，并将处理后的信息传送给RFID标签读写器；

机器人根据RFID标签读写器接收到的处理后信息进行航线调整。

3.根据权利要求2所述的方法，机器人RFID标签读写器读取的信息至少包括磁强度信息。

4.根据权利要求3所述的方法，机器人根据RFID标签读写器接收到的处理后信息进行航线调整包括：

若RFID标签读写器所读取的磁强度信息小于预设第一阈值，则机器人朝着靠近船舶的方向移动，直至读取到的磁强度信息大于或等于预设第一阈值；

若RFID标签读写器所读取的磁强度信息大于预设第二阈值，则机器人朝着远离船舶的方向移动，直至读取到的磁强度信息在小于或等于预设第二阈值、大于或等于预设第一阈值。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，当机器人在船舶一侧移动时，根据其检测到的对船舶进行清洗的信号对船舶进行清洗包括：

当机器人沿船舶一侧被释放在海洋中时，通过位于机器人两侧的一对侧翼螺旋桨，提供使其由该侧船头至船尾方向移动的驱动力；

若机器人上的RFID标签读写器读取到船舶上RFID标签的信息为开始清洗的定位信息，则机器人开始对船舶进行清洗；

若机器人上的RFID标签读写器读取到船舶上RFID标签的信息为结束清洗的定位信息，则机器人停止对船舶进行清洗。

6.根据权利要求5所述的方法，若机器人上的RFID标签读写器读取到船舶上RFID标签的信息为开始清洗的定位信息，则机器人开始对船舶进行清洗包括：

当机器人上的RFID标签读写器读取到的信息为开始清洗的定位信息时，其上的一对侧翼螺旋桨停止工作，其上的空化水流喷射装置喷出相对其移动方向倾斜向后对准船舶的水流，以便利用水流对航行中的船舶进行清洗，并为机器人提供用于继续移动的驱动力。

7.根据权利要求6所述的方法，机器人对船舶进行清洗还包括：

在利用空化水流喷射装置喷出的水流对船舶进行清洗时，通过调整机器人斜上方两侧的一对顶部螺旋桨相对一对侧翼螺旋桨的旋转平面的旋转角度，以便抵消所述水流对所述机器人造成的垂直于航线方向的横向作用力。

8.根据权利要求7所述的方法，若机器人上的RFID标签读写器读取到船舶上RFID标签的信息为结束清洗的定位信息，则机器人停止对船舶进行清洗包括：

当机器人沿船舶一侧移动至其上的RFID标签读写器读取到的船舶上RFID标签的信息为结束清洗的定位信息时，空化水流喷射装置和一对顶部螺旋桨停止工作，并通过一对侧翼螺旋桨驱动机器人继续移动至船舶该侧与另一侧的转弯位置处。

9.根据权利要求8所述的方法，机器人停止对船舶进行清洗还包括：

当机器人移动至转弯位置处时，一对侧翼螺旋桨停止工作，通过一对顶部螺旋桨驱动机器人移动至船舶另一侧，然后一对顶部螺旋桨停止工作。

10.一种用于如权利要求1-9任一项所述清洗方法的设备，包括：

用于与海洋中航行船舶巡航并在巡航中对船舶进行清洗的机器人；

分别设置在海洋中航行船舶的两侧的用于为机器人的巡航进行导航的多个RFID标签；

设置在机器人上的用于与船舶上的多个RFID标签分别进行信息交互的RFID标签读写器；

机器人包括用于通过喷出的水流对航行中的船舶外壁进行清洗、并为机器人提供辅助驱动力的空化水流喷水装置；

其中，所述机器人沿船舶一侧释放在海洋中时，机器人根据船舶发送的响应RFID标签读写器的信息在船舶一侧巡航，并在检测到对船舶进行清洗的信息时通过空化水流喷水装置对船舶进行清洗。