CN110871448A - 一种水下清淤巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下清淤巡检机器人，涉及机器人技术领域。该水下清淤巡检机器人包括机架、动力装置、清淤装置、检测装置和升降装置。固定架固定安装于机架内，且与限位杆固定连接，并套设于外壳外，安装架与固定架平行间隔设置，且与限位杆滑动配合，并与外壳固定连接，电动推杆固定安装于机架上，且与安装架连接；潜水泵固定安装于清淤管道内，清淤管道固定连接于机架上。与现有技术相比，本发明提供的水下清淤巡检机器人由于采用了通过安装架与外壳连接的电动推杆以及安装于清淤管道内的潜水泵，所以既能够实现对水下建筑表面的实时清淤，便于观察其表观缺陷，又能够灵活地调整检测装置的位置，防止检测装置被刮花，实用可靠。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种水下清淤巡检机器人。
背景技术
在水电水利枢纽工程中，混凝土水下建筑物长期浸泡在水下，加之结构老化和地震等地质灾害影响，安全问题日益凸显。为了避免安全事故的发生，对水下建筑物进行定期巡检成为了不可或缺的任务。然而由于水下建筑物的表面一般都会堆积有淤泥，通用观测级的水下机器人，无法满足对建筑物混凝土表观缺陷的观察。
另外，现在水下机器人的检测装置都是固定在机器人底部的，以观察水底建筑物，在此情况下，若检测装置位置靠下，则在水下机器人行进过程中检测装置容易被水底的石块刮花，若检测装置位置靠上，则拍摄时检测装置距离水底建筑物较远，视野不够清晰。
有鉴于此，设计制造出一种实用可靠的水下清淤巡检机器人特别是在机器人生产中显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水下清淤巡检机器人，既能够实现对水下建筑表面的实时清淤，便于观察其表观缺陷，又能够灵活地调整检测装置的位置，防止检测装置被刮花，实用可靠。
本发明是采用以下的技术方案来实现的。
一种水下清淤巡检机器人，包括机架、动力装置、清淤装置、检测装置和升降装置；检测装置包括外壳和检测机构，检测机构安装于外壳内，且能够透过外壳的底部对水底进行检测；升降装置包括固定架、电动推杆、安装架和限位杆，固定架固定安装于机架内，且与限位杆固定连接，并套设于外壳外，安装架与固定架平行间隔设置，且与限位杆滑动配合，并与外壳固定连接，电动推杆固定安装于机架上，且与安装架连接，电动推杆能够通过安装架带动外壳相对于固定架升起或者降落；清淤装置包括潜水泵和清淤管道，潜水泵固定安装于清淤管道内，清淤管道固定连接于机架上，清淤管道的出水端的朝向位置与检测机构的检测位置相对应；动力装置包括两个履带机构和多个推进器，两个履带机构相对设置，且均安装于机架的底部，履带机构用于带动机架在水底运动，多个推进器安装于机架上，推进器用于带动机架在水里游动。
进一步地，检测机构包括检测摄像头、补光灯和点云采集器，外壳的底部由透明材料制成，检测摄像头用于对水底图像进行拍摄，补光灯用于提供光源，点云采集器用于采集点云数据。
进一步地，升降装置还包括止挡块，止挡块固定连接于限位杆远离固定架的一端，安装架滑动设置于固定架和止挡块之间，止挡块用于对安装架进行限位。
进一步地，清淤管道呈折弯状，清淤管道包括第一管部和第二管部，第一管部与第二管部固定连接，第一管部竖直设置，且与机架固定连接，潜水泵设置于第一管部内，第二管部朝靠近外壳的方向倾斜。
进一步地，第一管部远离第二管部的一端设置有防护滤网，防护滤网用于防止杂物进入第一管部。
进一步地，履带机构包括驱动电机、主动轮、从动轮和履带，驱动电机固定安装于机架上，且与主动轮固定连接，主动轮通过履带与从动轮传动连接。
进一步地，多个推进器包括多个第一推进器和多个第二推进器，第一推进器固定连接于机架上，第一推进器的轴向为竖直方向，第二推进器转动连接于机架上，第二推进器的轴向为水平方向。
进一步地，水下清淤巡检机器人还包括前置摄像头，前置摄像头固定连接于机架上，且设置于机架的前端。
进一步地，水下清淤巡检机器人还包括水声定位信标，水声定位信标固定连接于机架上，且与基站通信连接。
进一步地，水下清淤巡检机器人还包括浮力块，浮力块固定连接于机架的侧面，浮力块用于向机架提供浮力。
本发明提供的水下清淤巡检机器人具有以下有益效果：
本发明提供的水下清淤巡检机器人，固定架固定安装于机架内，且与限位杆固定连接，并套设于外壳外，安装架与固定架平行间隔设置，且与限位杆滑动配合，并与外壳固定连接，电动推杆固定安装于机架上，且与安装架连接，电动推杆能够通过安装架带动外壳相对于固定架升起或者降落；潜水泵固定安装于清淤管道内，清淤管道固定连接于机架上，清淤管道的出水端的朝向位置与检测机构的检测位置相对应。与现有技术相比，本发明提供的水下清淤巡检机器人由于采用了通过安装架与外壳连接的电动推杆以及安装于清淤管道内的潜水泵，所以既能够实现对水下建筑表面的实时清淤，便于观察其表观缺陷，又能够灵活地调整检测装置的位置，防止检测装置被刮花，实用可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的水下清淤巡检机器人一个视角的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的水下清淤巡检机器人中检测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的水下清淤巡检机器人中升降装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的水下清淤巡检机器人中清淤装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的水下清淤巡检机器人另一个视角的结构示意图。
图标：100-水下清淤巡检机器人；110-机架；120-动力装置；121-履带机构；122-推进器；123-驱动电机；124-主动轮；125-从动轮；126-履带；127-第一推进器；128-第二推进器；130-清淤装置；131-潜水泵；132-清淤管道；133-第一管部；134-第二管部；135-防护滤网；140-检测装置；141-外壳；142-检测机构；143-检测摄像头；144-补光灯；145-点云采集器；150-升降装置；151-固定架；152-电动推杆；153-安装架；154-限位杆；155-止挡块；160-前置摄像头；170-水声定位信标；180-浮力块；190-主控箱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
实施例
请参照图1，本发明实施例提供了一种水下清淤巡检机器人100，用于对水下建筑物进行表观检测。其既能够实现对水下建筑表面的实时清淤，便于观察其表观缺陷，又能够灵活地调整检测装置140的位置，防止检测装置140被刮花，实用可靠。
水下清淤巡检机器人100包括机架110、动力装置120、清淤装置130、检测装置140、升降装置150、前置摄像头160、水声定位信标170、浮力块180和主控箱190。其中，动力装置120、清淤装置130、升降装置150、前置摄像头160、水声定位信标170、浮力块180和主控箱190均安装于机架110上，检测装置140设置于机架110内，且与升降装置150连接。主控箱190用于与基站通信连接，以接收基站发出的控制指令，主控箱190分别与动力装置120、清淤装置130、升降装置150、前置摄像头160和检测装置140连接，以根据控制指令控制动力装置120、清淤装置130、升降装置150、前置摄像头160或者检测装置140做出相应的动作。
需要说明的是，动力装置120用于带动机架110运动，从而带动整个水下清淤巡检机器人100在水下发生位移。清淤装置130用于对水下建筑物冲水，以去除其表面的淤泥，便于后续观察检测。升降装置150用于带动检测装置140升起或者降落，以防止检测装置140被刮花，并且提高检测清晰度。前置摄像头160固定连接于机架110的前端，以对前方的视野进行拍摄，便于实现水下清淤巡检机器人100的避障功能。水声定位信标170用于与基站通信连接，以实现水下清淤巡检机器人100的水下定位，便于基站实时了解水下清淤巡检机器人100所在的位置。浮力块180固定连接于机架110的侧面，浮力块180用于向机架110提供浮力，以平衡水下清淤巡检机器人100的部分重力。
请参照图2，检测装置140包括外壳141和检测机构142。检测机构142安装于外壳141内，且能够透过外壳141的底部对水底进行检测。具体地，外壳141的底部由透明材料制成，以使光线能够透过，便于检测机构142的检测。本实施例中，整个外壳141均采用亚克力板制成，但并不仅限于此，在其它实施例中，外壳141也可以采用透明塑料制成，对外壳141的制作材料不作具体限定。
检测机构142包括检测摄像头143、补光灯144和点云采集器145。检测摄像头143用于对水底图像进行拍摄，以获得水下建筑物表观图像数据，并将其通过主控箱190发送到基站，便于工作人员直观地看到水下建筑物的缺陷。补光灯144用于提供光源，以在水下昏暗的环境下发出光线，便于检测摄像头143的拍摄。点云采集器145用于采集水底的点云数据，并将其通过主控箱190发送到基站，便于工作人员知道水下的环境情况，还能通过后期处理得到水下建筑物的缺陷损失面积。
请参照图3，升降装置150包括固定架151、电动推杆152、安装架153、限位杆154和止挡块155。固定架151固定安装于机架110内，且与限位杆154固定连接，并套设于外壳141外，外壳141能够相对于固定架151滑动，固定架151能够对外壳141进行限位，防止外壳141脱离固定架151。安装架153与固定架151平行间隔设置，且与限位杆154滑动配合，并与外壳141固定连接，安装架153能够相对于限位杆154滑动，以靠近或者远离固定架151，从而实现外壳141的降落或者升起，限位杆154能够对安装架153的运动方向进行限定。电动推杆152固定安装于机架110上，且与安装架153连接，电动推杆152能够带动安装架153运动，从而带动外壳141相对于固定架151升起或者降落。止挡块155固定连接于限位杆154远离固定架151的一端，安装架153滑动设置于固定架151和止挡块155之间，止挡块155用于对安装架153进行限位，防止安装架153脱离限位杆154。
需要说明的是，安装架153设置于固定架151的上方，安装架153与固定架151平行设置，限位杆154垂直于安装架153设置，也垂直于固定架151设置，安装架153的底面与外壳141的顶面固定连接，安装架153能够带动外壳141沿限位杆154的轴向升起或者降落。本实施例中，固定架151和安装架153均呈矩形，限位杆154的数量为四个，其中两个限位杆154间隔设置于固定架151的一侧，另外两个限位杆154间隔设置于固定架151相对地另一侧，以提高限位导向效果。
值得注意的是，水下清淤巡检机器人100包括两种状态，一是运动状态，二是检测状态。当水下清淤巡检机器人100处于运动状态时，电动推杆152通过安装架153带动外壳141相对于机架110升起，使得外壳141包裹于机架110内，且远离水底，在此过程中，即便水底有石块或者其它杂物，也只会与机架110发生摩擦，不会刮花外壳141，起到了对外壳141底部的保护作用。当水下清淤巡检机器人100处于检测状态时，水下清淤巡检机器人100保持不动，电动推杆152通过安装架153带动外壳141相对于机架110降落，使得检测机构142降落，贴近水底建筑物，使得拍摄视野更加清晰。
请参照图4，清淤装置130包括潜水泵131和清淤管道132。潜水泵131固定安装于清淤管道132内，清淤管道132固定连接于机架110上，潜水泵131用于带动水在清淤管道132内流动。清淤管道132的出水端的朝向位置与检测机构142的检测位置相对应，检测机构142的检测位置即为水下建筑物的表面位置。潜水泵131将水流从清淤管道132的出水端冲出，以将水下建筑物表面的淤泥冲净，便于后续检测装置140对水下建筑物的表面进行观察。
本实施例中，清淤管道132呈折弯状，清淤管道132包括第一管部133和第二管部134。第一管部133与第二管部134固定连接，第一管部133竖直设置，且与机架110固定连接，第一管部133的轴向与限位杆154的轴向相同。潜水泵131设置于第一管部133内，第二管部134朝靠近外壳141的方向倾斜。潜水泵131能够将水从第一管部133引入，从第二管部134输出，并对检测机构142的检测位置进行冲刷，从而实现对水下建筑物表面的清淤作业。具体地，第一管部133远离第二管部134的一端设置有防护滤网135，防护滤网135用于防止杂物进入第一管部133，从而避免杂物影响潜水泵131的正常作业。
本实施例中，清淤装置130的数量为四个，其中两个清淤装置130间隔设置于外壳141的一侧，另外两个清淤装置130间隔设置于外壳141相对地另一侧，以提高冲刷清淤效果。
请参照图5，动力装置120包括两个履带机构121和多个推进器122。两个履带机构121相对设置，且均安装于机架110的底部，履带机构121用于带动机架110在水底运动。多个推进器122安装于机架110上，推进器122用于带动机架110在水里游动。
需要说明的是，履带机构121包括驱动电机123、主动轮124、从动轮125和履带126。驱动电机123固定安装于机架110上，且与主动轮124固定连接，主动轮124通过履带126与从动轮125传动连接。驱动电机123启动时，带动主动轮124转动，主动轮124通过履带126带动从动轮125转动，在此过程中，履带126相对于水底转动，以带动机架110发生位移，从而带动水下清淤巡检机器人100运动。
需要说明的是，多个推进器122包括多个第一推进器127和多个第二推进器128。第一推进器127固定连接于机架110上，第一推进器127的轴向为竖直方向，第一推进器127用于控制水下清淤巡检机器人100在竖直方向升起或者降落。第二推进器128转动连接于机架110上，第二推进器128的轴向为水平方向，第二推进器128用于控制水下清淤巡检机器人100在水平方向前进或者转向。本实施例中，第一推进器127和第二推进器128的数量均为四个，四个第一推进器127呈矩形阵列地设置于机架的上方，四个第二推进器128呈矩形阵列地设置于机架的中部。
本发明实施例提供的水下清淤巡检机器人100，固定架151固定安装于机架110内，且与限位杆154固定连接，并套设于外壳141外，安装架153与固定架151平行间隔设置，且与限位杆154滑动配合，并与外壳141固定连接，电动推杆152固定安装于机架110上，且与安装架153连接，电动推杆152能够通过安装架153带动外壳141相对于固定架151升起或者降落；潜水泵131固定安装于清淤管道132内，清淤管道132固定连接于机架110上，清淤管道132的出水端的朝向位置与检测机构142的检测位置相对应。与现有技术相比，本发明提供的水下清淤巡检机器人100由于采用了通过安装架153与外壳141连接的电动推杆152以及安装于清淤管道132内的潜水泵131，所以既能够实现对水下建筑表面的实时清淤，便于观察其表观缺陷，又能够灵活地调整检测装置140的位置，防止检测装置140被刮花，实用可靠。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种水下清淤巡检机器人，其特征在于，包括机架、动力装置、清淤装置、检测装置和升降装置；
所述检测装置包括外壳和检测机构，所述检测机构安装于所述外壳内，且能够透过所述外壳的底部对水底进行检测；
所述升降装置包括固定架、电动推杆、安装架和限位杆，所述固定架固定安装于所述机架内，且与所述限位杆固定连接，并套设于所述外壳外，所述安装架与所述固定架平行间隔设置，且与所述限位杆滑动配合，并与所述外壳固定连接，所述电动推杆固定安装于所述机架上，且与所述安装架连接，所述电动推杆能够通过所述安装架带动所述外壳相对于所述固定架升起或者降落；
所述清淤装置包括潜水泵和清淤管道，所述潜水泵固定安装于所述清淤管道内，所述清淤管道固定连接于所述机架上，所述清淤管道的出水端的朝向位置与所述检测机构的检测位置相对应；
所述动力装置包括两个履带机构和多个推进器，两个所述履带机构相对设置，且均安装于所述机架的底部，所述履带机构用于带动所述机架在水底运动，多个所述推进器安装于所述机架上，所述推进器用于带动所述机架在水里游动。
2.根据权利要求1所述的水下清淤巡检机器人，其特征在于，所述检测机构包括检测摄像头、补光灯和点云采集器，所述外壳的底部由透明材料制成，所述检测摄像头用于对水底图像进行拍摄，所述补光灯用于提供光源，所述点云采集器用于采集点云数据。
3.根据权利要求1所述的水下清淤巡检机器人，其特征在于，所述升降装置还包括止挡块，所述止挡块固定连接于所述限位杆远离所述固定架的一端，所述安装架滑动设置于所述固定架和所述止挡块之间，所述止挡块用于对所述安装架进行限位。
4.根据权利要求1所述的水下清淤巡检机器人，其特征在于，所述清淤管道呈折弯状，所述清淤管道包括第一管部和第二管部，所述第一管部与所述第二管部固定连接，所述第一管部竖直设置，且与所述机架固定连接，所述潜水泵设置于所述第一管部内，所述第二管部朝靠近所述外壳的方向倾斜。
5.根据权利要求4所述的水下清淤巡检机器人，其特征在于，所述第一管部远离所述第二管部的一端设置有防护滤网，所述防护滤网用于防止杂物进入所述第一管部。
6.根据权利要求1所述的水下清淤巡检机器人，其特征在于，所述履带机构包括驱动电机、主动轮、从动轮和履带，所述驱动电机固定安装于所述机架上，且与所述主动轮固定连接，所述主动轮通过所述履带与所述从动轮传动连接。
7.根据权利要求1所述的水下清淤巡检机器人，其特征在于，多个所述推进器包括多个第一推进器和多个第二推进器，所述第一推进器固定连接于所述机架上，所述第一推进器的轴向为竖直方向，所述第二推进器转动连接于所述机架上，所述第二推进器的轴向为水平方向。
8.根据权利要求1所述的水下清淤巡检机器人，其特征在于，所述水下清淤巡检机器人还包括前置摄像头，所述前置摄像头固定连接于所述机架上，且设置于所述机架的前端。
9.根据权利要求1所述的水下清淤巡检机器人，其特征在于，所述水下清淤巡检机器人还包括水声定位信标，所述水声定位信标固定连接于所述机架上，且与基站通信连接。
10.根据权利要求1所述的水下清淤巡检机器人，其特征在于，所述水下清淤巡检机器人还包括浮力块，所述浮力块固定连接于所述机架的侧面，所述浮力块用于向所述机架提供浮力。
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