CN109466724A - 一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人 - Google Patents
一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，包括机身、减速器、行走机构、电机、辅助吸盘、喷射机构、动密封装置、前置防水相机、上盖和后置防水相机，所述行走机构有两个，分布于机身左侧与右侧，所述电机有两个，分别安装在机身内部左右两侧，所述辅助吸盘安装在机身后方，所述喷射机构安装在机身前端，所述前置防水相机安装在机身前方，所述后置防水相机安装在机身后方。本发明将高压水射流喷头集成到机器人身上，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，通过对机器人进行密封和防腐蚀处理，使其能够适应海水水下工作条件，行走机构加装磁铁使其能够在船体表面自由移动，可以通过防水相机观测行走路线、工作效果等。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，具体地说是一种带有高压水喷头的密封磁吸附式爬壁机器人。
背景技术
我国拥有473万平方公里的海域面积，海洋生物的种类更是数以万计，船舶或者其他水下设施长时间浸没于海洋环境中，将会不可避免地遭受海生物的污染，严重影响甚至破坏其原本的特性，所以定期水下清洗是刚性需求。海洋生物的大量附着会直接导致舰船表面光滑程度降低，航速明显下降，燃油消耗大幅增加。生物粘液侵蚀表面钢结构，使钢结构的不稳定性提高，进而对船舶的航行带来安全隐患。
而在附着物的清除作业中，水下部分的清除作业难度更大。现有的附着物清除作业多为人工操作，工作强度大，效率较低，而且长期泡于水中对人的身体健康也会产生不良影响，市面上的附着物清除机器人多数只能适应水上工作环境，水下清除能力较差。
发明内容
针对上述的不足，本发明提供了一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，目的在于提高船舶附着物清除作业的自动化程度，解决现有人工水下作业强度高、不安全等问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，包括机身、减速器、行走机构、电机、辅助吸盘、喷射机构、动密封装置、前置防水相机、上盖和后置防水相机，所述减速器有两个，分别安装在机身内部左前方与右前方，所述行走机构有两个，分布于机身左侧与右侧，所述电机有两个，分别安装在机身内部左右两侧，输出轴连接减速器输入轴，所述辅助吸盘安装在机身后方，所述喷射机构安装在机身前端，所述动密封装置有两个，分别安装在两个减速器输出轴从机身伸出的开孔处，所述前置防水相机安装在机身前方，其镜头向下倾斜，所述上盖通过内六角螺钉紧固在机身上方，并设有十字形加强筋，所述后置防水相机安装在机身后方，其镜头向下倾斜。
前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述行走机构包括链条磁铁、链条、链轮、防滑橡胶块、张紧小轮、张紧花篮螺栓和减震装置，所述链轮有八个，对称安装在机身左右侧的行走机构中，在每个行走机构中，前面两个链轮为主动链轮，并排安装在减速器输出轴上，后面连个链轮为从动链轮，通过轴承安装在机身外侧，所述链条有四条，安装在链轮上，所述链条磁铁有若干，横跨在机身同侧的两个链条中间，每个链条磁铁两端通过防松螺钉分别固定在两链条平行位置的链节上，所述防滑橡胶块有若干，每个链条磁铁两侧各安装一个，所述张紧小轮有四个，每条链条内侧安装一个，所述张紧花篮螺栓有两个，每个螺栓一端连接机身，另一端连接两个张紧小轮，张紧花篮螺栓两端伸出时使链条紧绷，张紧花篮螺栓两端缩回时使链条松弛，所述减震装置有两套，每一套由两组弹簧构成，每个行走机构中各安装一套。
前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述辅助吸盘包括盘体、万向轮和吸盘磁铁，所述盘体铰接在机身的后方，所述万向轮分布于每个盘体的前后两侧，所述吸盘磁铁均匀排布在盘体中央，其作用为增强吸力，防止掉落。
前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述喷射机构包括挡板、喷头、进水管和T型板，所述T型板通过两个螺栓固定在机身正前方，所述挡板焊接在T型板前部，所述进水管后方接高压水管，前方安装有喷头，所述喷头有三个，喷嘴方向向下，并向前倾斜30°。
前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述动密封装置由四个O型圈组成，每个减速器的输出轴上安装两个O型圈。
前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述机身为密封状态，机身与上盖之间装有密封垫并涂有密封胶。
前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述机身、辅助吸盘、喷射机构、上盖和行走机构表面涂有专门的海水防腐涂料，所述链条磁铁和吸盘磁铁为铷铁硼磁铁，并做镀锌处理以提高防腐性能，所述防滑橡胶块为防腐橡胶材料制作。
该发明的有益之处是：与现有技术相比，本发明将高压水射流喷头集成到机器人身上，通过操作者在岸上的操作实现对船舶表面的附着物清除作业，大大降低了工人的劳动强度，而且提高了效率；通过对机器人进行密封和防腐蚀处理，使其能够适应海水水下工作条件，行走机构与辅助吸盘共同工作，使其能够在船体表面自由移动，并且有一定的越障能力，链条的柔性使其能够在一定弧度的表面行走，操作者可以通过前置防水相机观测其行走路线，通过后置防水相机观测其工作效果，并根据回传图像更改行走速度等工作参数，提高工作效率。
附图说明
附图1为本发明的总体结构示意图；
附图2为本发明图1的外部结构及行走机构示意图；
附图3为本发明图1的辅助吸盘结构示意图；
附图4为本发明图1的喷射机构结构示意图。
附图5为本发明图1的动密封装置结构示意图；
附图6为本发明图2的上盖结构示意图。
图中，1、机身，2、减速器，3、行走机构，301、链条磁铁，302、链条，303、链轮，304、防滑橡胶块，305、张紧小轮，306、张紧花篮螺栓，307、减震装置，4、电机，5、辅助吸盘，501、盘体，502、万向轮，503、吸盘磁铁，6、喷射机构，601、挡板，602、喷头，603、进水管，604、T型板，7、动密封装置，701、O型圈，8、前置防水相机，9、上盖，10、后置防水相机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2和图6，本发明提供一种技术方案：一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，包括机身1、减速器2、行走机构3、电机4、辅助吸盘5、喷射机构6、动密封装置7、前置防水相机8、上盖9和后置防水相机10，所述减速器2有两个，分别安装在机身1内部左前方与右前方，所述行走机构3有两个，分布于机身1左侧与右侧，所述电机4有两个，分别安装在机身1内部左右两侧，输出轴连接减速器2输入轴，所述辅助吸盘5安装在机身1后方，所述喷射机构6安装在机身1前端，所述动密封装置7有两个，分别安装在两个减速器2输出轴从机身1伸出的开孔处，所述前置防水相机8安装在机身1前方，其镜头向下倾斜，所述上盖9通过内六角螺钉紧固在机身1上方，并设有十字形加强筋，所述后置防水相机10安装在机身1后方，其镜头向下倾斜。
请参阅图2，前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述行走机构3包括链条磁铁301、链条302、链轮303、防滑橡胶块304、张紧小轮305、张紧花篮螺栓306和减震装置307，所述链轮303有八个，对称安装在机身1左右侧的行走机构3中，在每个行走机构3中，前面两个链轮303为主动链轮303，并排安装在减速器2输出轴上，后面连个链轮303为从动链轮303，通过轴承安装在机身1外侧，所述链条302有四条，安装在链轮303上，所述链条磁铁301有若干，横跨在机身1同侧的两个链条302中间，每个链条磁铁301两端通过防松螺钉分别固定在两链条302平行位置的链节上，所述防滑橡胶块304有若干，每个链条磁铁301两侧各安装一个，所述张紧小轮305有四个，每条链条302内侧安装一个，所述张紧花篮螺栓306有两个，每个螺栓一端连接机身1，另一端连接两个张紧小轮305，张紧花篮螺栓306两端伸出时使链条302紧绷，张紧花篮螺栓306两端缩回时使链条302松弛，所述减震装置307有两套，每一套由两组弹簧构成，每个行走机构3中各安装一套。
请参阅图3，前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述辅助吸盘5包括盘体501、万向轮502和吸盘磁铁503，所述盘体501铰接在机身1的后方，所述万向轮502分布于每个盘体501的前后两侧，所述吸盘磁铁503均匀排布在盘体501中央，其作用为增强吸力，防止掉落。
请参阅图4，前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述喷射机构6包括挡板601、喷头602、进水管603和T型板604，所述T型板604通过两个螺栓固定在机身1正前方，所述挡板601焊接在T型板604前部，所述进水管603后方接高压水管，前方安装有喷头602，所述喷头602有三个，喷嘴方向向下，并向前倾斜30°。
请参阅图5，前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述动密封装置7由四个O型圈701组成，每个减速器2的输出轴上安装两个O型圈701。
请参阅图1/6，前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述机身1为密封状态，机身1与上盖9之间装有密封垫并涂有密封胶。
请参阅图1-6，前述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人中，所述机身1、辅助吸盘5、喷射机构6、上盖9和行走机构3表面涂有专门的海水防腐涂料，所述链条磁铁301和吸盘磁铁503为铷铁硼磁铁，并做镀锌处理以提高防腐性能，所述防滑橡胶块304为防腐橡胶材料制作。
工作原理：当机器人进行附着物清除工作时，行走机构3与辅助吸盘5在链条磁铁301与吸盘磁铁503的共同作用下紧紧地吸附在船体表面，由于机器人通体密封，并且涂有防腐涂料，所以清除工作在水上或者水下皆可。此时启动电机4，动力从电机4经过减速器2的降速增矩传递到链轮303和链条302，推动机器人爬向待清除的表面附近，打开喷头602开关，高压水射流从位于机身1前方的三个喷头602中喷出，水射流打在船体附着物上，此时电机4继续推动机器人向前推进，位于机器人行走轨迹下方的附着物将被去除；在翻越障碍时，行走机构3的前端首先轧过障碍，然后继续吸到船上，行走机构3中的柔性链条302将保证机器人轧过障碍而不会掉落，最后位于后部的辅助吸盘5经过障碍；当两个电机4转向相反，并且转速不同，机器人将转弯，继续另一个方向的附着物清除工作，如此循环直至清除工作完毕。
在进行附着物清除工作时，尤其是在水下工作时，水下工况难以观察，此时操作者可通过前置防水相机8实时回传的视频资料观测行进路线，及时进行掉头绕障等工作，机身1前方和后方各设有两只照明灯，以保证图像清晰，便于观察；由于前部的挡板601两端为开放式，船舶表面的附着物被高压水射流冲击掉落后，将从两端排出而不会阻挡前置防水相机8的视野；通过后置防水相机10可查看附着物清除的状况，根据实际工况调整速度、水压等参数，达到最高工作效率。
机器人在工作完毕后应及时进行检查上盖9密封，增涂防腐材料等维护工作，以及检查动密封装置7的密封效果，保证机器人的正常运行。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，包括机身(1)和设置在机身(1)两侧的行走装置(3)，其特征在于：在所述机身(1)内设有减速器(2)、电机(4)、动密封装置(7)，在所述机身(1)上部设有上盖(9)，在所述上盖(9)前部设置前置防水相机(8)，后部设置后置防水相机(10)，在所述机身(1)前部还设有喷射机构(6)，后部设有辅助吸盘(5)；
所述电机(4)输出轴连接减速器(2)输入轴，所述动密封装置(7)安装在减速器(2)输出轴从机身(1)伸出的开孔处，所述行走装置(3)连接在所述减速器(2)的输出轴上，所述机身(1)、辅助吸盘(5)、喷射机构(6)、上盖(9)和行走机构(3)表面还涂有海水防腐涂料。
2.根据权利要求1所述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，其特征在于：所述电机(4)、减速器(2)、动密封装置(7)从后往前依次设置在所述机身(1)内，并且所述电机(4)、减速器(2)、动密封装置(7)分别为两套，以机身(1)轴线为中心对称设置在机身(1)内。
3.根据权利要求1所述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，其特征在于：所述行走机构(3)包括链条磁铁(301)、链条(302)、链轮(303)、防滑橡胶块(304)、张紧小轮(305)、张紧花篮螺栓(306)和减震装置(307)，所述链轮(303)有八个，对称安装在机身(1)左右侧的行走机构(3)中，在每个行走机构(3)中，前面两个链轮(303)为主动链轮(303)，并排安装在减速器(2)输出轴上，后面连个链轮(303)为从动链轮(303)，通过轴承安装在机身(1)外侧，所述链条(302)有四条，安装在链轮(303)上，所述链条磁铁(301)有若干，横跨在机身(1)同侧的两个链条(302)中间，每个链条磁铁(301)两端通过防松螺钉分别固定在两链条(302)平行位置的链节上，所述链条磁铁(301)为铷铁硼磁铁，并做镀锌处理以提高防腐性能，所述防滑橡胶块(304)有若干，为防腐橡胶材料制作，每个链条磁铁(301)两侧各安装一个，所述张紧小轮(305)有四个，每条链条(302)内侧安装一个，所述张紧花篮螺栓(306)有两个，每个螺栓一端连接机身(1)，另一端连接两个张紧小轮(305)，张紧花篮螺栓(306)两端伸出时使链条(302)紧绷，张紧花篮螺栓(306)两端缩回时使链条(302)松弛，所述减震装置(307)有两套，每一套由两组弹簧构成，每个行走机构(3)中各安装一套。
4.根据权利要求1所述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，其特征在于：所述辅助吸盘(5)包括盘体(501)、万向轮(502)和吸盘磁铁(503)，所述盘体(501)铰接在机身(1)的后方，所述万向轮(502)分布于每个盘体(501)的前后两侧，所述吸盘磁铁(503)均匀排布在盘体(501)中央，为铷铁硼磁铁，并做镀锌处理。
5.根据权利要求1所述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，其特征在于：所述喷射机构(6)包括挡板(601)、喷头(602)、进水管(603)和T型板(604)，所述T型板(604)通过两个螺栓固定在机身(1)正前方，所述挡板(601)焊接在T型板(604)前部，所述进水管(603)后方接高压水管，前方安装有喷头(602)，所述喷头(602)有三个，喷嘴方向向下，并向前倾斜30°。
6.根据权利要求1所述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，其特征在于：所述动密封装置(7)由四个O型圈(701)组成，每个减速器(2)的输出轴上安装两个O型圈(701)。
7.根据权利要求1所述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，其特征在于：所述上盖(9)通过内六角螺钉紧固在机身(1)上方，并设有十字形加强筋，在所述机身(1)与上盖(9)之间还装有密封垫并通过密封胶连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于船舶附着物清除的水下爬壁机器人，其特征在于：所述前置防水相机(8)镜头向下倾斜，所述后置防水相机(10)镜头也向下倾斜。
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|---|---|---|---|---|
| CN110271654A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-09-24 | 邓冰冰 | 一种船底清理机 |
| CN110375903A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-10-25 | 西湖大学 | 一种水下清洗盘转矩及转速测试装置及测量方法 |
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2019
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