CN109910022A - 水下自动切割打磨机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下自动切割打磨机器人，其特征在于：它包括运动箱，所述运动箱上端安装摄像头，下端连接转盘，所述转盘套接齿条杆，运动箱两侧铰接安装连杆，所述连杆上安装着电磁铁和吸盘，所述吸盘连接高压管，所述高压管与双向水泵连接；所述连杆与运动箱之间通过电动推杆连接，所述齿条杆两端分别焊接U形板，所述U形板上分别安装两个电磁铁和两个吸盘；所述齿条杆的前端安装V形板，后端两侧通过连板连接两个保护罩，所述保护罩内安装螺旋桨；所述运动箱的后端安装喷射机械臂。该水下自动切割打磨机器人，可切割、打磨、清理水下设备，操作人员只需岸上遥控，安全方便。

Description

水下自动切割打磨机器人

技术领域

本发明属于机器人切割打磨工具技术领域，具体涉及一种水下自动切割打磨机器人。

背景技术

每年由于自然灾害及行驶事故等原因，导致大量的船或其他物体沉入水底。这些物体若不打捞，将会损失大量的金属钢材，同时还会堵塞水道及污染水资源。但是若想打捞就需要专用设备才能实现，体积极大的物体或沉积位置在内河的物体的打捞也是更加困难。

船在使用时间较长后，会在船体上粘结一层厚厚的污垢，该污垢不仅使船的重量增加，还会增大船与水的摩擦力。若不及时清理，会使得船在行进过程中，耗费的动力增大。长期以往，需要多消耗大量的能源。

另外一些考古发掘需要在水下进行，那么就要对水下沉积的金属物进行切割、打磨等操作。

这些情况下都需要有设备进入水底对船及其他物体进行切割、打磨。但现有技术中，很少有设备能够实现该目的，为此需要设计一款机器人来解决这些问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种水下自动切割打磨机器人，不仅能有效的对水下物体进行切割，还能做到打捞工作，自动化程度高。

本发明为解决上述技术问题，所采用的的技术方案是：一种水下自动切割打磨机器人，包括：运动箱、转盘、电动马达、转轮、连杆、电磁铁、吸盘、高压管、电动推杆、双向水泵、摄像头、喷射机械臂、机械手、高压水射流发生装置、高压输水管、支杆、电动马达、绕轮、柔性钢索、卡爪、圆柱杆、角板、凸台、弹簧、齿条杆、U形板、电磁铁、吸盘、V型板、水箱、双向水泵、连板、保护罩、螺旋桨等。

所述运动箱上端安装摄像头，下端连接转盘，所述转盘套接齿条杆。

进一步地，所述转盘套接在运动箱的底部，运动箱内部安装齿圈，所述齿圈与电动马达配合，转盘中间有矩形孔，孔套接齿条板，所述齿条板一侧与转轮接触，另一侧与电动马达配合。

进一步地，所述运动箱两侧铰接安装连杆，所述连杆上安装着电磁铁和吸盘，所述吸盘连接高压管，所述高压管与双向水泵连接。

所述连杆与运动箱之间通过电动推杆连接，所述齿条杆两端分别焊接U形板，每个U形板上分别安装电磁铁和吸盘，吸盘的高压管与运动箱上的双向水泵连接。

优选地，所述双向水泵和与水箱、吸盘之间设置有电磁阀，所述电磁阀为三位三通电磁阀。

所述齿条杆的前端安装V形板，后端两侧通过连板连接两个保护罩，所述保护罩内安装螺旋桨。

所述运动箱的后端安装喷射机械臂，所述喷射机械臂顶端安装喷射切割头，所述切割头通过高压输水管与水面上的高压水射流发生装置连接。

所述运动箱的一侧固定若干卡爪，每个卡爪连接在柔性钢索上，多根柔性钢索缠绕在绕轮上，所述绕轮与电动马达固连，所述电动马达安装在支杆上。

进一步地，所述卡爪由圆柱杆，角板，凸台，弹簧组成，所述圆柱杆下端有空腔，两边有矩形孔，所述矩形孔各穿过一个三角板，所述角板一端焊接凸台，所述弹簧设置在两个角板之间。

所述机械手设置在运动箱侧边。

优选地，绕轮和高压水射流发生装置一同安装在岸上或者船上。

本发明有益效果：1，可切割、打磨、清理水下大型物体；2，同时可将水下的物体提升至水面；3，操作人员只需岸上遥控，安全、方便。

附图说明

图1为该机器人整体示意图。

图2转盘与齿条板的配合示意图。

图3为卡爪的说明图。

图4为各水箱、吸盘、双向水泵的连接示意图。

图中：11运动箱，12转盘，121、123电动马达，122转轮，13连杆，131电磁铁，132吸盘，133高压管，14电动推杆，15双向水泵，16摄像头，17喷射机械臂，18机械手，21高压水射流发生装置，22高压输水管，31支杆，32电动马达，33绕轮，34柔性钢索，35卡爪，351圆柱杆，352角板，353凸台，354弹簧，41齿条杆，42U形板，421电磁铁，422吸盘，43V型板，44水箱，45双向水泵，51U形板，511电磁铁，512吸盘，52连板，551电磁阀，53保护罩，531螺旋桨，54水箱，55双向水泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明，这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

如图1所示，本发明具体包括运动装置、切割装置、提升装置。

所述运动装置中，运动箱11下端连接转盘12，而转盘12套接齿条杆41，保证运动箱11可在齿条杆41来回运动；运动箱11两侧铰接安装连杆13，而连杆13上安装着电磁铁131和吸盘132；所述吸盘132连接高压管133，而高压管133与双向水泵15连接。通过水泵15的工作使吸盘132产生或释放吸力，从而保证吸盘132能使该机器人吸附在被切割物体上。而电磁铁和吸盘的双重吸附可使该装置能够紧密与被切割物体相连。

所述连杆13与运动箱11之间通过电动推杆14连接，通过电动推杆14的运动，可使连杆13上下摆动。摄像头16为拍摄角度可变的装置，用于将水底画面传输至操作人员手中，方便操作人员控制机器人。

所述齿条杆41两端分别焊接U形板42和51，而每个U形板上分别安装电磁铁421、511和吸盘422、512。吸盘422的高压管与水箱44上的双向水泵45连接，而吸盘512与水泵55相连。在水下，通过水泵对吸盘里水的排放，可使吸盘与被吸附物体间的水压变成低压，从而使吸盘能够紧紧吸附住物体。

进一步，齿条杆41的前端安装V形板43，后端两侧通过连板52连接两个保护罩53，而保护罩53内安装螺旋桨531。V形板43可保证两个螺旋桨531在驱动该机器人向前运动时，能够极大的降低行驶阻力。另外两个螺旋桨531通过改变相对速度差，可实现在水中的转向。

所述切割装置中，喷射机械臂17为可自由转动且转动幅度较大的机械臂，在机械臂顶端安装喷射切割头，该切割头通过高压输水管22与水面上的高压水射流发生装置21连接。如此装置21将水加压后经长输水管22传输后从喷射机械臂17的顶端射出，可用于切割或者打磨金属。

考虑到一些被切割掉的金属板需要从水底提升至水面，为此该机器人的机械手18可将卡爪35抓取后插入到金属板上提前切割好的孔里。待金属板被切割分离后，通过提升装置使金属板被拉到水面上。

所述提升装置中，支杆31上安装电动马达32，而电动马达32与绕轮33固连，当电动马达32转动时可带动绕轮33转动。绕轮33缠绕着多根柔性钢索34，钢索另一端连接卡爪35。卡爪35全部固定在运动箱11的一侧，方便机械手18抓取的地方。绕轮33和高压水射流发生装置21一同安装在岸上或者船上。

如图2所示，转盘12套接在运动箱11的底部，在运动箱11内部安装齿圈。该齿圈与电动马达123配合，可使转盘相对运动箱11而转动。转盘12中间有矩形孔，该孔套接齿条板41。齿条板41一侧与转轮122接触，另一侧与电动马达121配合，如此结构可使转盘12在齿条板41上轻松来回运动。

如图3所示，圆柱杆351的下端有空腔，两边有两个矩形孔。该孔各穿过一个三角形角板352，角板352一边焊接凸台353，该凸台可把角板352限制在矩形孔内。当把卡爪35放进金属板上圆孔的过程中，角板352外侧会受到金属板的压力，从而进入到圆柱杆351的矩形孔内。待穿过圆孔后，角板352在弹簧354的作用下自动伸出，这样可保证卡爪35卡在金属板的圆孔内。

如图4所示，运动箱11与水箱44、55相同，内部都能储水的水箱。而安装在水箱的各个双向水泵不仅仅是为了控制所连吸盘的工作。最重要的是，双向水泵可向连接的水箱内充水，同时还能排出水箱内的水，而水箱内水的多少，决定了机器人在水下的深度。当需要完全上浮时，就需要排完水箱内的水。

电磁阀551为三位三通电磁阀，当电磁阀阀芯处于中间位置时，所有管道都是封闭状态。当电磁阀阀芯位于左侧时，仅左侧通道开通，双向水泵55可向水箱54充、排水。当电磁阀阀芯位于右侧时，仅右侧通道打开，双向水泵55可向吸盘512充、排水。

本发明工作原理：

使用时将该机器人放到岸上或者船上，行驶到预定区域。再根据情况选择是否需要使用提升装置，若需要提升水下的物体则把连接着柔性钢索34的卡爪35固定在运动箱11上即可。

将运动装置放进水里，在各个双向水泵向水箱充水的过程中，使得运动装置逐渐下潜。操作人员在摄像头16的帮助下，操纵螺旋桨531，使其控制运动装置行驶，从而到达指定区域。之后在各个电磁铁和吸盘共同作用下，让运动装置吸附在被切割物体表面上。之后切割装置工作，在金属表面切割出一个圆柱孔，然后机械手18工作，将卡爪35插入该圆柱孔。然后运动装置在螺旋桨531的作用下继续向前运动，再将下一个卡爪35插到圆柱孔里。

接着控制运动装置到达切割区域，使用前后U形板42、51上的电磁铁和吸盘将运动装置固定在物体表面。然后切割装置高压切割金属，同时运动箱11在齿条板41上匀速向前运动，待到达齿条板41的顶端后停止运动，切割装置也暂停工作。接着运动箱11上的电磁铁和吸盘在电动推杆14的作用下下落，然后吸附在物体表面。然后前后端的电磁铁和吸盘停止吸附物体，并且在电动马达121的作用下使齿条板41向前最大程度的伸出。另外当需要改变运动方向时，可操作电动马达123使齿条杆41发生转动。

之后前后端的电磁铁和吸盘继续吸附在物体表面，而运动箱11上的电磁铁和吸盘松开物体。同时切割装置开始工作，运动箱11也匀速先前运动。如此反复，可将被切割物体完全切割断裂。待物体切割断裂后，电动马达32工作，将物体缓慢提升至水面上。

当需要清理船或物体上的污垢时，基本操作不变，只需要降低切割装置的水压，并且使喷射机械臂17倾斜喷射被清理物体，如此可冲刷掉物体表面全部的污垢。同理根据水压的不同，可使该机器人用于打磨水下物体表面。

本装置的上述内容已经通过图示描述了本发明的具体实施方式，本领域技术人员应了解，本发明产品不限于上面描述的实施例，在不偏离本发明意图的情况下可以做出各种修改，所述修改也应包含在本发明的范围之内。

Claims (3)

1.水下自动切割打磨机器人，其特征在于：它包括运动箱11，所述运动箱11上端安装摄像头16，下端连接转盘12，所述转盘12套接齿条杆41，运动箱11两侧铰接安装连杆13，所述连杆13上安装着电磁铁131和吸盘132，所述吸盘132连接高压管133，所述高压管133与双向水泵15连接；

所述连杆13与运动箱11之间通过电动推杆14连接，所述齿条杆41两端分别焊接U形板42和51，所述每个U形板上分别安装电磁铁421、511和吸盘422、512；吸盘422的高压管与水箱44上的双向水泵45连接，所述吸盘512与水泵55相连；

齿条杆41的前端安装V形板43，后端两侧通过连板52连接两个保护罩53，所述保护罩53内安装螺旋桨531；

所述运动箱11的后端安装喷射机械臂17，所述喷射机械臂17顶端安装喷射切割头，所述切割头通过高压输水管22与水面上的高压水射流发生装置21连接；

所述运动箱11的一侧固定若干卡爪35，每个卡爪35连接在柔性钢索34上，多根柔性钢索34缠绕在绕轮33上，所述绕轮33与电动马达32固连，所述电动马达32安装在支杆31上；

所述转盘12套接在运动箱11的底部，运动箱11内部安装齿圈，所述齿圈与电动马达123配合，转盘12中间有矩形孔，孔套接齿条板41，所述齿条板41一侧与转轮122接触，另一侧与电动马达121配合。

2.根据权利要求1所述的水下自动切割打磨机器人，其特征在于：所述卡爪35由圆柱杆351，角板352，凸台353，弹簧354组成；所述圆柱杆351下端有空腔，两边有矩形孔，所述矩形孔各穿过一个角板352，所述角板一端焊接凸台353，所述弹簧354设置在两个角板之间。

3.根据权利要求1所述的水下自动切割打磨机器人，其特征在于：所述双向水泵与水箱、吸盘之间设置有电磁阀，所述电磁阀为三位三通电磁阀。