CN110696988A - 一种履带式爬壁水下清污机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种履带式爬壁水下清污机器人，其特征在于：包括驱动模块、传动模块、磨盘模块、升降模块和框架模块；本发明中爬壁机器人采用左右对称、前后不对称的结构，采用后轮驱动、前轮从动的传动方式，结构上有利于将爬壁机器人的重心下移，有利于增加机器人吸附稳定性；本发明选用链条进行传动，它依靠链轮的轮齿与链节的啮合来传递扭矩和动力，这个传动装置主要由链条和主、从动链轮组成；链传动优势十分明显：加工和装配方面不需要较高的精度，传动过程中传动十分平稳不会出现打滑现象；本发明具有吸附，爬壁，清污多种功能，实用性和机动性强，结构紧凑，操控方便简单，同时具有很强的耐用性。

Description

一种履带式爬壁水下清污机器人

技术领域

本发明涉及履带式机器人领域，尤其涉及一种履带式爬壁水下清污机器人。

背景技术

随着经济全球化的发展，海洋运输、海洋开发和国防建设等对船舶工业的需求增加，船舶作为远洋运输事业的主要交通工具正发挥着越来越重要的作用，对船舶工业的技术要求也越来越高。其中船舶清污除锈是船舶工业中一项重要的业务，是造船和修船不可或缺的重要环节，是船舶涂装前的首要步骤。另外由于船舶外壁长期沉浸在海水中，饱受海水的侵蚀，随着船舶使用时间的增加，船舶外壁不可避免的会发生锈蚀，为了提高船舶的使用寿命和增加使用安全性，保证船舶的安全航行，当船舶外壁锈蚀到一定的程度时必须进行清污除锈，并重新喷涂以保护船舶外壁不受海水过快侵蚀。

由于海洋环境错综复杂，在船舶使用期船体损伤及海水腐蚀不可避免，在传统清污作业中，通常需要人工操作。目前，人工喷砂除锈方式作为世界上绝大部分修船企业普遍采用的方法，但是人工喷砂除锈也存在着诸多问题：除锈成本过高，环境污染严重。人工喷砂除锈会造成十分严重污染，造成恶劣的空气污染；另一方面，喷射出铜矿渣去除锈迹后会留在坞底，进而排放到海洋中，其会对当地水体产生严重污染。严重损害劳动人员的身体健康，喷抢喷射出的铜矿渣击打在船舶壁面会产生较大的反冲力，容易产生安全隐患。除锈工序复杂。劳动人员进行喷砂除锈作业过后，船舶壁面会留有一定的锈砂灰，必须清除掉，增加了辅助工序，降低了船舶清污的效率，带来了空气污染。

在复杂的海洋环境进行作业时，不仅工作效率得不到保障，连人身安全也难以得到很好的保证，而机器人却能够摆脱这一束缚，它能代替人工不受外界环境的影响，更加快速，高效同时更加环保的完成清污工作。因此清污爬壁机器人成为船体清污一种重要的手段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能代替人工不受外界环境的影响，更加快速，高效同时更加环保的完成清污工作的船舶用履带式爬壁水下清污机器人。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种履带式爬壁水下清污机器人，其创新点在于：包括驱动模块、传动模块、磨盘模块、升降模块和框架模块；所述驱动模块设置在框架模块的一端，所述传动模块位于框架模块的两侧且每个传动模块均有独立的驱动模块驱动；所述升降模块安装在框架模块的另一端，且升降模块的输出端连接在磨盘模块上带动磨盘模块在竖直方向升降；

所述驱动模块包括驱动电机、驱动链轮、后支撑板和后支撑座；所述驱动电机具有一对且分别通过后支撑座安装在框架模块的端部；所述驱动电机的输出端同轴设置有驱动轴且驱动轴通过回转轴承与轴承座配合安装在后支撑板上；所述后支撑板连接在框架模块一端的侧边；所述驱动链轮通过平键同轴设置在驱动轴上；

所述传动模块包括前支撑板、支撑角板、传动链轮、传动轴和传动链；所述前支撑板连接在框架模块的另一端侧边，所述支撑角板连接在框架模块的另一端上且与前支撑板之间留有容纳传动链轮的间隙；所述传动轴通过回转轴承连接在前支撑板与支撑角板上，所述传动链轮通过平键同轴设置在传动轴上，所述传动链缠绕在驱动链轮和传动链轮上；所述传动链上安装有永磁体；

所述磨盘模块包括连接板、磨盘电机、主轴、输出轴和磨盘单元；所述连接板上开有若干容纳磨盘单元的安装孔；所述主轴通过回转轴承安装在安装孔内，所述输出轴分布在主轴的四周且输出轴的轴线至主轴轴线距离相同；所述主轴上嵌套有小齿轮，所述输出轴上嵌套有大齿轮，且输出轴上的大齿轮与主轴上的小齿轮形成行星齿轮结构；所述磨盘电机设置在连接板的安装孔上且磨盘电机的输出端与主轴相连驱动主轴旋转；所述磨盘单元连接在输出轴上，通过输出轴驱动磨盘单元动作；

所述升降模块包括升降电机、升降固定板、蜗轮、蜗杆、升降螺杆、联动板和挂臂；所述升降固定板设置在框架模块上，所述升降固定板上设置有导向杆以及配合容纳升降螺杆的通孔；所述升降电机通过电机座安装在升降固定板的底端上，所述蜗杆水平设置在升降电机的输出端；所述升降螺杆通过回转轴承沿着竖直方向设置在升降固定板上的通孔内，所述蜗轮通过平键嵌套在升降螺杆上且与蜗杆配合带动升降螺杆旋转；所述联动板上开有与升降螺杆配合的螺纹孔，且联动板的两侧开有导向孔与升降固定板上导向杆配合；所述挂臂的一端连接在联动板上，所述挂臂的另一端连接在磨盘模块的连接板上，带动磨盘模块在竖直方向运动。

进一步的，所述传动模块的前支撑板上设置有传动链轮涨紧拉杆，所述涨紧拉杆的一端连接在传动轴上，涨紧拉杆的另一端通过限位块固定在前支撑板的端部。

进一步的，所述框架模块呈矩形结构，框架模块包括呈矩形结构的机架和角接件；所述角接件安装在机架的内转角处。

进一步的，所述磨盘单元为磨盘电刷。

本发明的优点在于：

1）本发明中爬壁机器人采用左右对称、前后不对称的结构，采用后轮驱动、前轮从动的传动方式，结构上有利于将爬壁机器人的重心下移，有利于增加机器人吸附稳定性。

2）本发明选用链条进行传动，它依靠链轮的轮齿与链节的啮合来传递扭矩和动力，这个传动装置主要由链条和主、从动链轮组成；链传动优势十分明显：加工和装配方面不需要较高的精度，传动过程中传动十分平稳不会出现打滑现象。

3）本发明中使用永磁体吸附依靠磁力将机器人吸附于壁面。磁吸附方式的爬壁机器人要求壁面必须是铁磁性材料,但它结构简单,吸附力很强且对壁面的凹凸适应性强，永磁吸附方式具有更简单的结构和更高的可靠性；当爬壁机器人采用永磁吸附方式时,即使机器人发生供电中断等故障,其吸附力也不会发生任何变化,因而不会从壁面剥落而电磁吸附一旦出现供电中断,其吸附力会立即消失,这样机器人会从壁面剥落。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的一种履带式爬壁水下清污机器人的立体结构示意图。

图2为本发明的一种履带式爬壁水下清污机器人的剖视图。

图3为本发明的一种履带式爬壁水下清污机器人的驱动模块结构图。

图4为本发明的一种履带式爬壁水下清污机器人的传动模块结构图。

图5为本发明的一种履带式爬壁水下清污机器人的磨盘模块结构图。

图6为本发明的一种履带式爬壁水下清污机器人的升降模块结构图。

图7为本发明的一种履带式爬壁水下清污机器人的升降模块局部放大图。

图8为本发明的一种履带式爬壁水下清污机器人的框架模块结构示意图。

图9为本发明的一种履带式爬壁水下清污机器人的传动模块的局部结构图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1至图9所示的一种履带式爬壁水下清污机器人，包括驱动模块1、传动模块2、磨盘模块3、升降模块4和框架模块5；所述驱动模块1设置在框架模块5的一端，所述传动模块2位于框架模块5的两侧且每个传动模块2均有独立的驱动模块1驱动；所述升降模块4安装在框架模块5的另一端，且升降模块4的输出端连接在磨盘模块3上带动磨盘模块3在竖直方向升降。

驱动模块1包括驱动电机11、驱动链轮12、后支撑板13和后支撑座14；所述驱动电机11具有一对且分别通过后支撑座14安装在框架模块5的端部；所述驱动电机11的输出端同轴设置有驱动轴15且驱动轴通15过回转轴承与轴承座配合安装在后支撑板13上；所述后支撑板13连接在框架模块5一端的侧边；所述驱动链轮12通过平键同轴设置在驱动轴15上。

传动模块2包括前支撑板21、支撑角板22、传动链轮23、传动轴24和传动链25；所述前支撑板21连接在框架模块5的另一端侧边，所述支撑角板22连接在框架模块5的另一端上且与前支撑板21之间留有容纳传动链轮23的间隙；所述传动轴24通过回转轴承连接在前支撑板21与支撑角板22上，所述传动链轮23通过平键同轴设置在传动轴24上，所述传动链25缠绕在驱动链轮12和传动链轮23上；所述传动链25上安装有永磁体。

磨盘模块3包括连接板31、磨盘电机32、主轴33、输出轴34和磨盘单元35；所述连接板31上开有若干容纳磨盘单元的安装孔；所述主轴33通过回转轴承安装在安装孔内，所述输出轴34分布在主轴33的四周且输出轴34的轴线至主轴33轴线距离相同；所述主轴33上嵌套有小齿轮331，所述输出轴34上嵌套有大齿轮341，且输出轴34上的大齿轮341与主轴33上的小齿轮331形成行星齿轮结构；所述磨盘电机32设置在连接板31的安装孔上且磨盘电机32的输出端与主轴33相连驱动主轴33旋转；所述磨盘单元35连接在输出轴34上，通过输出轴34驱动磨盘单元35动作。

升降模块4包括升降电机41、升降固定板42、蜗轮43、蜗杆44、升降螺杆45、联动板46和挂臂47；所述升降固定板42设置在框架模块5上，所述升降固定板42上设置有导向杆48以及配合容纳升降螺杆45的通孔；所述升降电机41通过电机座安装在升降固定板42的底端上，所述蜗杆44水平设置在升降电机41的输出端；所述升降螺杆45通过回转轴承沿着竖直方向设置在升降固定板42上的通孔内，所述蜗轮43通过平键嵌套在升降螺杆45上且与蜗杆44配合带动升降螺杆45旋转；所述联动板46上开有与升降螺杆45配合的螺纹孔，且联动板46的两侧开有导向孔与升降固定板42上导向杆配合；所述挂臂47的一端连接在联动板46上，所述挂臂47的另一端连接在磨盘模块3的连接板31上，带动磨盘模块3在竖直方向运动。

传动模块2的前支撑板21上设置有传动链轮涨紧拉杆26，所述涨紧拉杆26的一端连接在传动轴24上，涨紧拉杆26的另一端通过限位块固定在前支撑板21的端部。

框架模块5呈矩形结构，框架模块5包括呈矩形结构的机架51和角接件52；所述角接件52安装在机架51的内转角处。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种履带式爬壁水下清污机器人，其特征在于：包括驱动模块、传动模块、磨盘模块、升降模块和框架模块；所述驱动模块设置在框架模块的一端，所述传动模块位于框架模块的两侧且每个传动模块均有独立的驱动模块驱动；所述升降模块安装在框架模块的另一端，且升降模块的输出端连接在磨盘模块上带动磨盘模块在竖直方向升降；

所述驱动模块包括驱动电机、驱动链轮、后支撑板和后支撑座；所述驱动电机具有一对且分别通过后支撑座安装在框架模块的端部；所述驱动电机的输出端同轴设置有驱动轴且驱动轴通过回转轴承与轴承座配合安装在后支撑板上；所述后支撑板连接在框架模块一端的侧边；所述驱动链轮通过平键同轴设置在驱动轴上；

所述传动模块包括前支撑板、支撑角板、传动链轮、传动轴和传动链；所述前支撑板连接在框架模块的另一端侧边，所述支撑角板连接在框架模块的另一端上且与前支撑板之间留有容纳传动链轮的间隙；所述传动轴通过回转轴承连接在前支撑板与支撑角板上，所述传动链轮通过平键同轴设置在传动轴上，所述传动链缠绕在驱动链轮和传动链轮上；所述传动链上安装有永磁体；

所述磨盘模块包括连接板、磨盘电机、主轴、输出轴和磨盘单元；所述连接板上开有若干容纳磨盘单元的安装孔；所述主轴通过回转轴承安装在安装孔内，所述输出轴分布在主轴的四周且输出轴的轴线至主轴轴线距离相同；所述主轴上嵌套有小齿轮，所述输出轴上嵌套有大齿轮，且输出轴上的大齿轮与主轴上的小齿轮形成行星齿轮结构；所述磨盘电机设置在连接板的安装孔上且磨盘电机的输出端与主轴相连驱动主轴旋转；所述磨盘单元连接在输出轴上，通过输出轴驱动磨盘单元动作；

所述升降模块包括升降电机、升降固定板、蜗轮、蜗杆、升降螺杆、联动板和挂臂；所述升降固定板设置在框架模块上，所述升降固定板上设置有导向杆以及配合容纳升降螺杆的通孔；所述升降电机通过电机座安装在升降固定板的底端上，所述蜗杆水平设置在升降电机的输出端；所述升降螺杆通过回转轴承沿着竖直方向设置在升降固定板上的通孔内，所述蜗轮通过平键嵌套在升降螺杆上且与蜗杆配合带动升降螺杆旋转；所述联动板上开有与升降螺杆配合的螺纹孔，且联动板的两侧开有导向孔与升降固定板上导向杆配合；所述挂臂的一端连接在联动板上，所述挂臂的另一端连接在磨盘模块的连接板上，带动磨盘模块在竖直方向运动。

2.根据权利要求1所述的一种履带式爬壁水下清污机器人，其特征在于：所述传动模块的前支撑板上设置有传动链轮涨紧拉杆，所述涨紧拉杆的一端连接在传动轴上，涨紧拉杆的另一端通过限位块固定在前支撑板的端部。

3.根据权利要求1所述的一种履带式爬壁水下清污机器人，其特征在于：所述框架模块呈矩形结构，框架模块包括呈矩形结构的机架和角接件；所述角接件安装在机架的内转角处。

4.根据权利要求1所述的一种履带式爬壁水下清污机器人，其特征在于：所述磨盘单元为磨盘电刷。

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