CN109910025B - 一种水下螺旋桨清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水下螺旋桨清洗机器人，移位组件安装于水下机器人组件左侧，机械手爪组件安装于水下机器人组件底部；水下机器人组件包括第一框架以及设置于第一框架内的电子舱、推进器和电力舱；所述移位组件包括陶瓷导轨，陶瓷导轨安装于第一框架左侧并配置有自锁电机，陶瓷导轨上安装于直线模组和对应的第二电机；两个直线模组上分别安装有机械手，机械手上通过夹手连接有清洗组件；机械手爪组件的底板与第一框架底部相连，底板下安装两对手爪，每对手爪上均设有各自的第二转轴，两个第二转轴之间采用联轴器相连，手爪均通过第一电动缸与底板相连并实现张开与收回，且每个手爪上均通过第二电动缸连接有手指，手指和第二电动缸实现张开与收回。

Description

一种水下螺旋桨清洗机器人

技术领域

本发明涉及水下清洗技术，特别是涉及一种水下螺旋桨清洗机器人。

背景技术

船用螺旋桨在水下工作一段时间后需要清洗，桨叶与船体之间沿桨轴方向距离有限，而桨叶半径很大，为螺旋桨清洗带来很大难度。

目前，已有的水下清洗装置，如专利CN 106583307 A，名称为“一种水下空化清洗机器人”，采用滚轮式的定位导航装置，通过推进器和浮体材料，将机器人移动至需要除污处清洗，但是整体结构过长，不能满足桨叶与船体之间距离短的要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种水下螺旋桨清洗机器人，本发明可以有效地解决桨叶与船体之间距离有限和桨叶半径过高的问题，大大提高了工作的可行性和效率。

技术方案：本发明的一种水下螺旋桨清洗机器人，包括水下机器人组件、移位组件、机械手爪组件、清洗组件和机械手；移位组件安装于水下机器人组件左侧，机械手爪组件安装于水下机器人组件底部；所述水下机器人组件包括第一框架以及设置于第一框架内的电子舱、推进器和电力舱；所述移位组件包括陶瓷导轨，陶瓷导轨安装于第一框架左侧并配置有自锁电机，陶瓷导轨上安装于直线模组和对应的第二电机；所述两个直线模组上分别安装有机械手，机械手上通过夹手连接有清洗组件；所述机械手爪组件包括底板、第一电动缸、手爪和第二电动缸，底板与第一框架底部相连，底板下安装两对手爪，每对手爪上均设有各自的第二转轴，两个第二转轴之间采用联轴器相连，手爪均通过第一电动缸与底板相连并实现张开与收回，且每个手爪上均通过第二电动缸连接有手指，手指和第二电动缸实现张开与收回。

进一步的，所述两个陶瓷导轨均通过导轨安装板竖向设置于第一框架，直线模组设有机械手安装板，通过机械手安装板固定机械手；所述清洗组件的输出口正对螺旋桨的桨叶平面。

进一步的，所述推进器包括对称布置的两个垂向推进器以及两个与水下机器人组件水平方向呈45度推进器；第一框架两侧内部均配置有控制系统，该控制系统采用现有型号，接受岸上发出的控制信号并分别传递给推进器、机械手爪组件和机械手，使其按照指令要求完成相应动作，例如整个装置在水下运动、抱轴等。

进一步的，所述第一框架两侧分别固定有挡板，挡板上设有第一转轴，第一框架内两侧分别一个第一电机，同一侧的第一转轴和同一侧的第一电机相对应，第一转轴与第一电机的同步带轮上套有同步带；第一电机正转，驱动同步带轮和同步带带动第一转轴转动，进而将水下机器人组件两侧的侧框架翻转至顶部；第一电机反转，驱动同步带轮和同步带带动第一转轴转动，进而将水下机器人组件两侧的顶部侧框架翻转至两侧收回。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、由于水下机器人采用翻折结构，工作时，水下机器人两侧向上翻转至顶部，既减短了沿桨轴方向整个清洗装置的尺寸，解决了桨叶与船体之间距离有限的难题，同时又增加了沿桨叶径向整个清洗装置的高度，亦解决了桨叶半径过高难以清洗的问题，满足螺旋桨清洗的各个位置的要求。

2、由于机械手安装在水下机器人一侧，以自锁电机驱动，通过陶瓷导轨，在水下机器人上携带清洗装置沿桨叶径向移动实现桨叶纵向清洗，以电机驱动，通过直线模组实现桨叶横向清洗，满足半径较大的桨叶清洗。

3、由于采用了陶瓷导轨，陶瓷导轨具有高硬度、耐腐蚀和耐磨损等优点，有利于本清洗装置在水下长时间有效工作。

附图说明

图1为本发明的入水未工作时的结构示意图。

图2为本发明入水工作时的结构示意图。

图3为本发明的整体结构主视图。

图4为本发明实际工作时定位于螺旋桨示意图。

其中：1、水下机器人；101、第一框架；102、电子舱；103、推进器；104、电力舱；105、导轨安装板；106、第一电机；107、同步带轮；108；同步带；109、第一转轴；110、转轴安装座；111、滚动轴承；112、控制系统；113、挡板；114、侧框架；2、移位装置；21、自锁电机；22、陶瓷导轨；23、直线模组；24、机械手安装板；25、第二电机；26、丝杆；27、丝杆安装座；3、机械手爪装置；31、第一电动缸；32、手爪；33、手指；34、第二电动缸；35、第二转轴；4、清洗装置；41、摄像机；5、机械手；51、夹手；6、螺旋桨；61、桨叶；62、桨轴。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1所示，本发明的一种水下螺旋桨清洗机器人，包括水下机器人组件1、移位组件2、机械手爪组件3、清洗组件4和机械手5；移位组件2安装于水下机器人组件1两侧，机械手爪组件安装于水下机器人组件1底部；所述水下机器人组件1包括第一框架101以及设置于第一框架101内的电子舱102、推进器103和电力舱104；所述移位组件2包括陶瓷导轨22，陶瓷导轨22分别安装于第一框架101两侧并配置有自锁电机21，陶瓷导轨22上安装于直线模组23和对应的第二电机25；所述两个直线模组23上分别安装有机械手5，机械手5上通过夹手51连接有清洗组件4；所述机械手爪组件3包括底板、第一电动缸31、手爪和第二电动缸34，底板与第一框架101底部相连，底板下安装两对手爪32，每对手爪32上均设有各自的第二转轴35，两个第二转轴35之间采用联轴器相连，手爪32均通过第一电动缸31与底板相连并实现张开与收回，且每个手爪32上均通过第二电动缸34连接有手指33，手指33和第二电动缸34实现张开与收回。

进一步的，所述两个陶瓷导轨22均通过导轨安装板105竖向设置于第一框架101，直线模组23设有机械手安装板24，通过机械手安装板24固定机械手5；所述清洗组件4的输出口正对螺旋桨6的桨叶61平面。

进一步的，所述推进器103包括对称布置的两个垂向推进器103以及两个与水下机器人组件1水平方向呈45度推进器103；第一框架101两侧内部均配置有控制系统。

进一步的，所述第一框架101两侧分别固定有挡板113，挡板113上设有第一转轴109，第一框架101内两侧分别一个第一电机106，同一侧的第一转轴109和同一侧的第一电机106相对应，第一转轴109与第一电机106的同步带轮107上套有同步带；第一电机106正转，驱动同步带轮107和同步带带动第一转轴109转动，进而将水下机器人组件1两侧的侧框架114翻转至顶部；第一电机106反转，驱动同步带轮107和同步带带动第一转轴109转动，进而将水下机器人组件1两侧的顶部侧框架114翻转至两侧收回。

本发明的具体工作原理为：

步骤一：水下机器人入水并展开。将整个装置放入水中，利用岸上控制台上的操纵手柄将整个装置移至桨轴62上方，第一电机106正转，驱动同步带轮107和同步带108带动第一转轴109转动，第一转轴109和挡板113焊在一起，挡板113和水下机器人1两侧框架通过螺栓连接，将水下机器人1两侧的侧框架113翻转至顶部。

步骤二：手爪抱轴。通过两个第一电动缸31将机械手爪组件3上的左右手爪32沿着各自第二转轴35同时展开至垂直位置，通过每个手爪上32的第二电动缸34将各自连接的手指33打开，通过竖直装置的推进器103推动，清洗组件4下潜，当手爪32接触到桨轴62时，手指33回收抱住桨轴62。

步骤三：单叶清洗。根据清洗组件4上搭载的摄像机41拍摄的螺旋桨6画面，通过控制机械手5，以控制其夹持的清洗组件4完成底部桨叶61清洗，通过自锁电机21驱动，以陶瓷导轨22导向，带动机械手5和其携带的清洗组件4沿桨叶61径向移动，期间自锁电机21自锁，机械手5和其携带的清洗组件4停止移动，通过第二电机25驱动，清洗组件4输出口以直线模组23从桨叶61左端清洗至右端，自锁电机21自锁解除，机械手5和其携带的清洗组件4向上移动一段距离后停止，以同样方式清洗下一部分桨叶61，直至清洗完整片桨叶61。

步骤四：多叶清洗。通过四个第二电动缸34带动其手指33张开，通过水下螺旋桨清洗设备自身携带的推进器103推动，水下机器人组件1绕桨轴62转动一定角度至下一片桨叶61前面，通过第二电动缸34带动其手指33回收抱住桨轴62，重复步骤三的清洗内容，完成第二片桨叶61的清洗，然后依次完成所有桨叶61的清洗内容。

步骤五：装置回收。清洗组件4停止出水，机械手5下降到最低位置，机械手爪组件3上的手指33打开，水下机器人组件1上潜，机械手爪组件3上的各个手指33、手爪32依次收回到第一框架101底部，通过第一电机106驱动，以同样方式水下机器人组件1顶上侧框架113返回至水下机器人组件1两侧，控制水下螺旋桨清洗设备继续上潜至浮出水面并吊起收回，完成螺旋桨6水下清洗。

Claims (3)

1.一种水下螺旋桨清洗机器人，其特征在于：包括水下机器人组件、移位组件、机械手爪组件、清洗组件和机械手；移位组件安装于水下机器人组件左侧，机械手爪组件安装于水下机器人组件底部；所述水下机器人组件包括第一框架以及设置于第一框架内的电子舱、推进器和电力舱；所述移位组件包括陶瓷导轨，陶瓷导轨安装于第一框架左侧并配置有自锁电机，陶瓷导轨上安装有直线模组和对应的第二电机；直线模组上安装有机械手，机械手上通过夹手连接有清洗组件；所述机械手爪组件包括底板、第一电动缸、手爪和第二电动缸，底板与第一框架底部相连，底板下安装两对手爪，每对手爪上均设有各自的第二转轴，两个第二转轴之间采用联轴器相连，手爪均通过第一电动缸与底板相连并实现张开与收回，且每个手爪上均通过第二电动缸连接有手指，手指和第二电动缸实现张开与收回；

所述第一框架两侧分别固定有挡板，挡板上设有第一转轴，第一框架内两侧分别一个第一电机，同一侧的第一转轴和同一侧的第一电机相对应，第一转轴与第一电机的同步带轮上套有同步带；第一电机正转，驱动同步带轮和同步带带动第一转轴转动，进而将水下机器人组件两侧的侧框架翻转至顶部；第一电机反转，驱动同步带轮和同步带带动第一转轴转动，进而将水下机器人组件两侧的顶部侧框架翻转至两侧收回。

2.根据权利要求1所述的水下螺旋桨清洗机器人，其特征在于：所述陶瓷导轨通过导轨安装板竖向设置于第一框架上，直线模组设有机械手安装板，通过机械手安装板固定机械手；所述清洗组件的输出口正对螺旋桨的桨叶平面。

3.根据权利要求1所述的水下螺旋桨清洗机器人，其特征在于：所述推进器包括对称布置的两个垂向推进器以及两个与水下机器人组件水平方向呈45度推进器；第一框架两侧内部均配置有控制系统。

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