CN109317463A - 一种水下清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水下清洗机器人，属于清洗机器人技术领域。所述水下清洗机器人包括框架本体和安装在框架本体中的电子系统；其中，框架本体包括上框架、隔板和下框架，并通过螺栓连接；电子系统包括设置在隔板上表面的多个碰撞检测装置、密封舱和深度仪，设置在隔板下表面的多个水平推进器和两个垂直推进器；隔板的下方设置有清洗装置。该水下清洗机器人无需安装，接通电源放置于水下，就能按照自动规划的路径对整个沉淀池底部斜管进行清洗；当推进器等主要器件出现问题时，可以进行整体更换，维护快捷方便。另外，一台水下清洗机器人可在多个独立的沉淀池之间转场作业，其价格远低于现有的支架式超声波清洗设备，大幅降低了水厂的设备采购成本。
Description
技术领域
本发明涉及清洗机器人技术领域，特别涉及一种水下清洗机器人。
背景技术
在水处理领域中，斜管沉淀池是水厂应用较为普遍的一种高效沉淀设备，其主要利用“浅层沉淀”的原理，在池内安装一组并排叠成的有一定倾斜角度的斜管，为水中固体颗粒的沉降提供有利条件，可以大大提高水处理的效果和能力。然而，由于斜管管径较小，在管内容易积泥，并且在一定条件下会滋生藻类，若斜管内污垢得不到及时清理，容易造成斜管堵塞，产生反泥现象，使出水水质恶化。当前，为解决斜管容易堵塞的难题，水厂常采用高压水枪清洗斜管，但存在工作效率低、清洗效果差、需停产放水配合作业等问题。
现有的水池超声波清洗设备为了驱动超声波震板在沉淀池中进行清洗运动，需要在水面或水下设置复杂的支架式运动机构，类似于工厂中使用的行车，设备比较笨重，安装繁杂、维护困难；而且现有的水池超声波清洗设备，其运动机构是固定安装的，不能随意搬动，因而一套清洗设备只能用于相应的一个沉淀池，而水厂通常有2-4个沉淀池，一些大型水厂会有6-8个沉淀池甚至更多，这样就大大增加了水厂的设备采购成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水下清洗机器人，以解决现有的水池超声波清洗设备安装繁琐、维护困难且采购成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种水下清洗机器人，包括框架本体和安装在所述框架本体中的电子系统；其中，
所述框架本体包括上框架、隔板和下框架，并通过螺栓连接；
所述电子系统包括设置在所述隔板上表面的多个碰撞检测装置、密封舱和深度仪，设置在所述隔板下表面的多个水平推进器和两个垂直推进器；所述隔板的下方设置有清洗装置。
可选的，所述下框架包括底部框架、震板支撑梁、侧栏和多个缓冲滚轮装置；所述震板支撑梁焊接在所述底部框架上；所述缓冲滚轮装置设置在所述底部框架的四个端点处。
可选的，所述上框架包括相互焊接的顶部框架、支撑座和吊环；所述支撑座上开有螺栓孔，通过螺栓与所述隔板和所述下框架的侧栏连接。
可选的，所述多个水平推进器直接采用螺栓与所述隔板连接；所述两个垂直推进器采用螺栓与角钢支座连接，所述角钢支座与所述隔板连接。
可选的，所述隔板的下方设置有超声波震板，所述清洗装置为超声波震板，与震板支撑梁通过螺栓连接。
可选的，所述碰撞检测装置的数量为四个，分别设置在所述隔板上表面的四边；所述水平推进器的数量为四个，设置在所述隔板下表面，并互呈45度对称。
可选的，所述水下清洗机器人还包括泡沫，采用螺栓与所述隔板连接。
可选的，所述密封舱通过固定环固定在所述隔板上。
可选的，所述密封舱内设置有传感单元和控制单元。
可选的，所述缓冲滚轮装置为聚氨酯滚轮。
在本发明中提供了一种水下清洗机器人，包括框架本体和安装在所述框架本体中的电子系统；其中，所述框架本体包括上框架、隔板和下框架，并通过螺栓连接；所述电子系统包括设置在所述隔板上表面的多个碰撞检测装置、密封舱和深度仪，设置在所述隔板下表面的多个水平推进器和两个垂直推进器。
本发明的水下清洗机器人具有以下有益效果：无需安装，接通电源放置于水下，就能按照自动规划的路径对整个沉淀池底部斜管进行清洗，还可加装摄像头及专用测试设备，对现场作业情况进行监控，并可对清洗效果进行实时分析；当推进器等主要器件出现问题时，可以进行整体更换，维护快捷方便。另外，一台水下清洗机器人可在多个独立的沉淀池之间转场作业，而且其价格远低于现有的支架式超声波清洗设备，大幅降低了水厂的设备采购成本，减少了设备冗余。
附图说明
图1是本发明提供的水下清洗机器人的结构示意图；
图2是本发明提供的电子系统的结构示意图；
图3是本发明提供的下框架的结构示意图；
图4是本发明提供的上框架的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种水下清洗机器人作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种水下清洗机器人，其结构如图1所示。所述水下清洗机器人包括框架本体和安装在所述框架本体中的电子系统；其中，所述框架本体包括上框架1、隔板2和下框架3，并通过螺栓连接，形成可拆卸结构；所述电子系统包括设置在所述隔板2上表面的多个碰撞检测装置4、密封舱5和深度仪6，设置在所述隔板2下表面的多个水平推进器7和两个垂直推进器8。所述深度仪6用于检测水下清洗机器人在水面下的深度。所述水下清洗机器人还包括泡沫9，用于增加水下清洗机器人的浮力，所述泡沫9采用螺栓与所述隔板2连接。所述隔板2的下方设置有超声波震板10，所述超声波震板10向下发射超声波，用于清除机器人下方物体表面的污垢。
具体的，如图2所示，所述碰撞检测装置4的数量为四个，分别为碰撞检测装置41、碰撞检测装置42、碰撞检测装置43和碰撞检测装置44；分别设置在所述隔板2上表面的四边，用于对水下机器人在前后左右四个不同方向与池壁的接触状态进行检测；所述水平推进器的数量为四个，设置在所述隔板下表面，并互呈45度对称。请继续参阅图2，所述多个水平推进器7（包括水平推进器71、水平推进器72、水平推进器73和水平推进器74）直接采用螺栓与所述隔板2连接；所述两个垂直推进器8（包括垂直推进器81和垂直推进器82）采用螺栓与角钢支座11连接，所述角钢支座11与所述隔板2通过螺栓或者焊接进行连接。进一步的，所述密封舱5通过固定环12固定在所述隔板2上，所述密封舱5内设置有传感单元和控制单元。
具体的，所述下框架3的结构如图3所示。所述下框架3包括底部框架31、震板支撑梁32、侧栏33和多个缓冲滚轮装置34；所述震板支撑梁32焊接在所述底部框架31上；所述隔板2搁置在所述侧栏33上。所述缓冲滚轮装置34设置在所述底部框架31的四个端点处。进一步的，所述缓冲滚轮装置34为聚氨酯滚轮，当水下机器人与池壁碰撞时，起到缓冲作用。所述震板支撑梁32上开有螺栓孔，通过螺栓与所述超声波震板10连接。
具体的，如图4所示为所述上框架1的结构示意图。所述上框架1包括相互焊接的顶部框架11、支撑座12和吊环13；所述支撑座12上开有螺栓孔，通过螺栓与所述隔板2和所述下框架3的侧栏33连接，继而将水下清洗机器人的下框架3、隔板2与上框架1连接在一起。所述吊环13用于水下清洗机器人出入水时通过绳索对其进行吊装。
该水下清洗机器人采用六驱模式，其中，如图2所示，水平推进器72和水平推进器74是前侧水平推进器，水平推进器71和水平推进器73是后侧水平推进器，垂直推进器81和垂直推进器82是左右两侧垂向推进器，实现机器人的前进、后退、左右平移、上升和下降等运动方式，进而实现机器人在整个清洗区域的扫描运动，使得超声波震板10能够完成沉淀池任一区域内斜管的清洗。主要工作步骤如下：
（1）水下清洗机器人下潜至预定深度。将水下清洗机器人沿着沉淀池的一边放入水中（前后侧与沉淀池短边大致平行，左右侧与沉淀池长边大致平行），启动系统运行，控制左右两侧垂向推进器运转，使机器人下潜至距底部斜管上表面约5厘米处，关闭垂直推进器81和垂直推进器82，使其与底部斜管保持一定距离，既保证清洗效果，又不会损伤斜管；
（2）调整水下清洗机器人姿态，确定清洗运动起点。水平推进器73和水平推进器74反转，机器人向左运动，在一定时间内碰撞检测装置41输出碰撞信号，关闭水平推进器73和水平推进器74，并记录该位置为清洗运动起点；如在一定时间内碰撞检测装置41没有信号输出，则关闭水平推进器73和水平推进器74；打开水平推进器71和水平推进器72并反转，机器人向右运动，直至碰撞检测装置44输出右到边信号，关闭水平推进器71、水平推进器72，该点即为清洗运动起点。
（3）确定清洗运动原点。后侧水平推进器71和后侧水平推进器73正转，机器人向前运动，直至碰撞检测装置43输出碰撞信号，待机器人运动状态稳定后，关闭后侧水平推进器71和后侧水平推进器73，该点即为清洗运动的原点，记录此时机器人的姿态角和运行时间T1，用于机器人在扫描运动过程中的姿态调整以及清洗扫描运动结束后回归清洗运动起点。
（4）清洗扫描运动。①前侧水平推进器72、74正转，机器人向后运动，直至碰撞检测装置42输出碰撞信号，关闭前侧水平推进器72、74，记录机器人的运行时间T2；②如机器人在沉淀池的最左侧（执行右向扫描），水平推进器71、水平推进器72反转，向右移动半个机位后，关闭水平推进器71、72，打开后侧水平推进器71、73并正转，机器人向前运动，直至碰撞检测装置43输出碰撞信号，关闭后侧水平推进器71、73；③水平推进器71、72反转，机器人向右移动半个机位后，关闭水平推进器71、72，打开前侧水平推进器72、74并正转，机器人向后运动，直至碰撞检测装置42输出碰撞信号，关闭前侧水平推进器72、74，至此清洗扫描运动的一个循环结束；④重复上述步骤②③，直至机器人在向右移动的过程中触碰到沉淀池的右侧壁，即碰撞检测装置44输出碰撞信号，打开相应的推进器并正转（机器人在沉淀池前侧壁时，打开前侧水平推进器72、74，机器人向后运动；机器人在沉淀池后侧壁时，打开后侧水平推进器71、73，机器人向前运动），当碰撞检测装置43、42输出碰撞信号时，关闭相应的水平推进器，至此整个水池清洗扫描运动过程结束，完成整个沉淀池的清洗。⑤如机器人在沉淀池的最右侧（执行左向扫描），在碰撞检测装置43、42输出碰撞信号时，水平推进器73、74反转，每次向左移动半个机位，其余过程与右向扫描相同。
（5）清洗机器人返回清洗运动起点。如机器人执行的是右向扫描，水平推进器73、74反转，机器人向左移动，直至碰撞检测装置41输出碰撞信号，关闭水平推进器73、74，此时机器人回到清洗原点或沉淀池同侧清洗原点的相对点；如机器人在清洗原点，打开前侧水平推进器72、74，机器人向后运动，当运行时间到达T1值时，关闭前侧水平推进器72、74，此时清洗机器人回到清洗运动起点（即机器人入水的位置）；如机器人在沉淀池同侧清洗原点的相对点，打开后侧水平推进器71、73，机器人向前运动，当运行时间到达T2-T1值时，关闭后侧水平推进器71、73，此时清洗机器人回到清洗运动起点（即机器人入水的位置）；至此整个清洗作业结束。
在整个运动过程中，为了确保机器人能够保持直线扫描运动，按照事先规划的路径对整个沉淀池进行清洗作业，因而控制单元中包括航向纠偏模块，以及时调整水体扰动、池壁碰撞惯性、线缆拖拽等因素引起的机器人航向偏差；在确保清洗效果的前提下，为了减少对底部斜管的损伤，机器人需要在预先设定的深度进行清洗作业（即距底部斜管上表面约5厘米），因而控制单元中包括深度调节模块，以及时调整机器人自身重力与浮力不同而产生的深度变化。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种水下清洗机器人，其特征在于，包括框架本体和安装在所述框架本体中的电子系统；其中，
所述框架本体包括上框架、隔板和下框架，并通过螺栓连接；
所述电子系统包括设置在所述隔板上表面的多个碰撞检测装置、密封舱和深度仪，设置在所述隔板下表面的多个水平推进器和两个垂直推进器；所述隔板的下方设置有清洗装置。
2.如权利要求1所述的水下清洗机器人，其特征在于，所述下框架包括底部框架、震板支撑梁、侧栏和多个缓冲滚轮装置；所述震板支撑梁焊接在所述底部框架上；所述缓冲滚轮装置设置在所述底部框架的四个端点处。
3.如权利要求2所述的水下清洗机器人，其特征在于，所述上框架包括相互焊接的顶部框架、支撑座和吊环；所述支撑座上开有螺栓孔，通过螺栓与所述隔板和所述下框架的侧栏连接。
4.如权利要求1所述的水下清洗机器人，其特征在于，所述多个水平推进器直接采用螺栓与所述隔板连接；所述两个垂直推进器采用螺栓与角钢支座连接，所述角钢支座与所述隔板连接。
5.如权利要求4所述的水下清洗机器人，其特征在于，所述清洗装置为超声波震板，与震板支撑梁通过螺栓连接。
6.如权利要求1所述的水下清洗机器人，其特征在于，所述碰撞检测装置的数量为四个，分别设置在所述隔板上表面的四边；所述水平推进器的数量为四个，设置在所述隔板下表面，并互呈45度对称。
7.如权利要求1-6任一所述的水下清洗机器人，其特征在于，所述水下清洗机器人还包括泡沫，采用螺栓与所述隔板连接。
8.如权利要求1所述的水下清洗机器人，其特征在于，所述密封舱通过固定环固定在所述隔板上。
9.如权利要求1所述的水下清洗机器人，其特征在于，所述密封舱内设置有传感单元和控制单元。
10.如权利要求1所述的水下清洗机器人，其特征在于，所述缓冲滚轮装置为聚氨酯滚轮。
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