CN111112190B - 一种桥墩水下表面附着物清洗系统及结构改进的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥墩水下表面附着物清洗系统及结构改进的机器人，属于水下作业机器人技术领域。水下作业机器人包括机架、柔性履带、螺旋桨推进器、负压旋流吸附装置与作业系统；柔性履带为设有多个通过孔的环形橡胶带；在机架的每侧，布设有位于柔性履带的带间空间内的负压旋流吸附装置，且负压旋流吸附装置的吸附口透过设于通过孔后，对作业场所的表面生成吸附力；在同侧的带间空间内布设还有两个以上间距排布的负压旋流吸附装置；沿延伸方向，两个以上的负压旋流吸附装置间距排布；在行进过程中，始终有一个以上的吸附口完全被通过孔所完全覆盖。该机器人适用对非钢铁结构表面进行作业，其可广泛应用于桥墩表面清洗、探伤等领域。

Description

一种桥墩水下表面附着物清洗系统及结构改进的机器人

技术领域

本发明涉及一种水下机器人技术领域，具体地说，涉及一种桥墩水下表面附着物清洗系统及可用于构建该清洗系统的水下作业机器人。

背景技术

桥梁在完成建造之后，桥梁上的部分结构会长期浸泡在水中，例如桥墩，该部分表面会附着上藤壶藻类等海生物，而加速桥体的腐蚀，降低桥梁的使用寿命；此外，对桥墩的检测与修复也需要进行表面附着物的清洗处理。

为了解决上述技术问题，本申请人提出一种结构改进的水下作业机器人并基于该水下作业机器人提出了一种桥墩水下表面附着物清洗方法，并已申请了申请号为CN201911121719.X的发明专利申请，其中，该作业机器人包括机架，及安装在该机架上的行走系统、作业系统与用于对水下作业机器人的周边场景进行成像的摄像头；行走系统包括安装在机架上的螺旋桨推进器；行走系统包括布设在机架的两侧上且在行走面投影上避让螺旋桨推进器的柔性履带；在机架上安装有负压旋流吸附装置，用于对作业表面生成吸附力，以能驱使柔性履带抵压于作业表面上。

为了能够同步利用柔性履带进行行走驱动，及利用负压旋流吸附装置提供吸附力的同时，能利用柔性履带为负压旋流吸附装置提供保护，在柔性履带上布设有多个通过孔。

申请人在使用该水下作业机器人进行桥墩表面附着物进行清洗的过程中，发现当部分附着物中存在较深的沟壑时，如果该沟壑较窄，则其容易被部分薄层附着物覆盖而难以发现，导致当两侧负压旋流吸附装置同时行经该沟壑时，存在脱离吸附表面的风险；此外，若履带相邻两个通过孔之间的履带部遮盖住了吸附口，同时行经表面较为凹凸不平的附着物表面时，也存在脱离附着物表面的风险。

此外，其在清洗桥墩表面的附着物时，需要进行多次换位而导致其清洗效率较低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种结构改进的桥梁水下表面附着物清洗系统，以降低其作业过程中脱离附着物表面的风险；

本发明的另一目的是提供一种结构改进的桥梁水下表面附着物清洗系统，以提高其作业效率的同时，能增加其可清洗桥墩面结构的种类；

本发明的再一目的是提供一种可用于构建上述清洗系统的水下作业机器人。

为了实现上述目的，本发明提供的桥墩水下表面附着物清洗系统包括水下清洗机器人及布设在桥面上且通过复合脐带缆向水下清洗机器人供给高压水的泵机，水下清洗机器人包括机架及安装在机架上的柔性履带、螺旋桨推进器、负压旋流吸附装置与喷射方向朝下倾斜布置的空化射流清洗喷头；柔性履带为在其延伸方向上间隔地布设有多个通过孔的环形橡胶带；在机架的每侧，布设有位于柔性履带的带间空间内的负压旋流吸附装置，且负压旋流吸附装置的吸附口透过设于通过孔后，对作业场所的表面生成吸附力；在同侧的带间空间内布设还有两个以上间距排布的负压旋流吸附装置；沿延伸方向，两个以上的负压旋流吸附装置间距排布；在行进过程中，始终有一个以上的吸附口完全被通过孔所完全覆盖。

由以上方案可见，通过布设两个以上的间距布置的负压旋流吸附装置，从而可提高单次的吸附力的同时，且时刻保持一个吸附口被完全暴露，从而能提高其吸附性能，从而能有效地降低其在作业过程中出现脱离的概率；另外，由于两个间距大，出现此宽度的沟壑被遮盖的概率得到有效地降低，即进一步降低其在作业过程中出现脱离的概率。

具体的方案为相邻两个通过孔间的孔间带部的宽度小于吸附口的口径。以确保每个吸附口都有部分被暴露，而确保其的吸附效果。

更具体的方案为吸附口为圆形口；通过孔为矩形孔，且一矩形边沿延伸方向布置。进一步提高负压吸附装置的吸附口的暴露面积。

再具体的方案为负压旋流吸附装置的整体外径为100d，两个负压旋流吸附装置的中心间距为104d，柔性履带的行走面长为300d，吸附口的口径为40d，矩形孔在延伸方向上的边长为65d。经仿真，在该尺寸结构下，两个吸附装置中始终有一个的吸附口处于完全暴露的状态。

为了实现上述另一目的，本发明提供的优选方案为机架上安装有喷射角度调整模块，喷射角度调整模块包括固定在机架上固定座，可绕横向轴转动地安装在固定座上的第一转台，用于驱使第一转台绕横向轴转动的第一转角驱动器，可绕竖向轴转动地安装在第一转台上的第二转台，及用于驱使第二转台绕竖向轴转动的第二转角驱动器；横向轴与竖向轴相垂直布置，且沿平行于柔性履带的延伸方向布置；空化射流清洗喷头安装在第二转台上；转角驱动器包括与旋转驱动轴一端固定连接的摆杆，及用于驱使摆杆绕转动轴转动的液压驱动器；液压驱动器的液压源为布设在桥面上的泵机。

通过将空化射流清洗喷头的设置成利用转角驱动机构驱使其喷射方向的改变，从而可对凹槽的槽壁与槽底面进行清洗，从而可适于更多的桥墩表面结构；且能在一个位置停下进行横向扫描清理，即减少其往复换位的次数，而提高其作业效率。此外，利用转角机构比直接利用横移驱动机构，可有效地避免设备动作卡住的问题。

为了实现上述再一目的，本发明提供的水下作业机器人包括机架及安装在机架上的柔性履带、螺旋桨推进器、负压旋流吸附装置与作业系统；柔性履带为在其延伸方向上间隔地布设有多个通过孔的环形橡胶带；在机架的每侧，布设有位于柔性履带的带间空间内的负压旋流吸附装置，且负压旋流吸附装置的吸附口透过设于通过孔后，对作业场所的表面生成吸附力；在同侧的带间空间内布设还有两个以上间距排布的负压旋流吸附装置；沿延伸方向，两个以上的负压旋流吸附装置间距排布；在行进过程中，始终有一个以上的吸附口完全被通过孔所完全覆盖。

具体的方案为相邻两个通过孔间的孔间带部的宽度小于吸附口的口径。

更具体的方案为吸附口为圆形口；通过孔为矩形孔，且一矩形边沿延伸方向布置。

再具体的方案为负压旋流吸附装置的整体外径为100d，两个负压旋流吸附装置的中心间距为104d，柔性履带的行走面长为300d，吸附口的口径为40d，矩形孔在延伸方向上的边长为65d。

优选的方案为机架上安装有喷射角度调整模块，喷射角度调整模块包括固定在机架上固定座，可绕横向轴转动地安装在固定座上的第一转台，用于驱使第一转台绕横向轴转动的第一转角驱动器，可绕竖向轴转动地安装在第一转台上的第二转台，及用于驱使第二转台绕竖向轴转动的第二转角驱动器；横向轴与竖向轴相垂直布置，且沿平行于柔性履带的延伸方向布置；空化射流清洗喷头安装在第二转台上；转角驱动器包括与旋转驱动轴一端固定连接的摆杆，及用于驱使摆杆绕转动轴转动的液压驱动器；液压驱动器的液压源与负压旋流吸附装置同液压源。

附图说明

图1为本发明实施例1中水下清洗作业系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1中水下清洗机器人在略去负压旋流吸附装置后的立体结构示意图；

图3为本发明实施例1中柔性履带及负压旋流吸附装置的结构示意图；

图4为本发明实施例1中柔性履带及负压旋流吸附装置的结构尺寸关系示意图；

图5为本发明实施例1中清洗方法所针对的初始作业区域示意图；

图6为本发明实施例1中清洗方法在进行第一条带状清洗区域的作业过程示意图；

图7为本发明实施例1中清洗方法在进行第二条带状清洗区域的作业过程示意图；

图8为本发明实施例1中清洗方法在进行第三条带状清洗区域的作业过程示意图；

图9为本发明实施例1中清洗方法在清洗出半机身容纳槽的作业过程示意图；

图10为本发明实施例1中清洗方法在第一柔性履带置于半机身容纳槽内后的作业过程示意图；

图11为本发明实施例2中喷射角度调整模块与空化射流清洗喷头的立体图；

图12为本发明实施例2中喷射角度调整模块与空化射流清洗喷头的局部结构图；

图13为本发明实施例2中喷射角度调整模块驱动空化射流清洗喷头的喷射方向转向一侧的局部结构图；

图14为本发明实施例2中喷射角度调整模块驱动空化射流清洗喷头的喷射方向转向另一侧的局部结构图；

图15为本发明实施例2中转角驱动器的结构示意图。

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

参见图1，本发明桥墩水下表面附着物的清洗方法所适用的水下清洗系统1包括水下作业机器人2及布设在桥面01上且通过复合脐带缆10向水下作业机器人2供给高压水的泵机11，并提供该复合脐带缆10内的线缆向水下作业机器人2供给电能与通信信号，即该复合脐带缆10至少集成有通信线路、供能线路与高压水流管；对于通信，可以利用无线模块进行通信，或者增设无线通信模块，以能通过有线及无线方式进行通信。在本实施例中，水下作业机器人2由于集成了清洗模块而构成水下清洗机器人。复合脐带缆10由水密电缆、高压水管和安全绳组成。

如图1所示，在桥面01上支承有泵机11与卷扬机，二者安装在小车子上而可在桥面上移动，除了泵机11与卷扬机之外，在本实施例中，在桥面01的小车子上还布设有用于显示安装在水下作业机器人2上的摄像头所拍摄到的显示器及用于控制整个作业过程的操控系统。并可在机架3的周边布设有LED灯带构成的补光装置，以提高成像的清晰度。

参见图2至图4，本发明水下清洗机器人2包括机架3及安装在该机架3上的行走系统、作业系统、浮力生成装置与用于对水下作业机器人的周边场景进行成像的摄像头。机架3为具有密封腔室的长方体结构。

在本实施例中，浮力生成装置采用密度较小的浮体进行构建，固定在机架3的表层上的泡沫层进行构建，不仅能提供浮力，且能保护机架3而防撞，从而使整个水下作业机器人能在水中大致处于悬浮状态，优选方案为处于悬浮状态或整体浮力略小于整体重量；此外可以可采用主动浮力调节装置构建浮力生成装置，以提供吸入水或排出水而改变整体浮力。在本实施例中，在作业过程中，连接与卷扬机上的牵引绳的端部始终固定在机架3上，有效地确保作业过程的安全。

行走系统包括安装在机架3两侧上的共四个螺旋桨推进器20，布设在机架3的两侧上的共两条柔性履带4，及在机架3的两侧上各安装有两个负压旋流吸附装置5。

如图3及图4，在本实施例中，在同侧的带间空间400内布设还有两个间距排布的负压旋流吸附装置5，且负压旋流吸附装置5的本体与吸附口50均为圆形结构，即吸附口50为圆形口；沿柔性履带4的延伸方向，即其长度方向，两个负压旋流吸附装置5间距排布；在行进过程中，始终有一个以上的吸附口50完全被通过孔40所完全覆盖。在本实施例中，通过孔40为矩形孔，且一矩形边沿柔性履带4的延伸方向布置；相邻两个通过孔间40的孔间带部41的宽度小于吸附口50的口径。

如图4所示，经过仿真推算，在负压旋流吸附装置5的整体外径D1为100d，两个负压旋流吸附装置5的中心间距L2为104d，柔性履带4的行走面长M为300d，吸附口50的口径d1为40d，且矩形的通过孔40在柔性履带4的延伸方向上的边长L1为65d时，总有一个吸附口50被通过孔40所暴露，而能提高其对附着物的吸附力。

每条柔性履带4通过履带驱动轮60而张紧地安装在机架3的侧旁，并受该履带驱动轮60的驱使而旋转，以实现驱动；用于驱使履带驱动轮60转动的驱动机构安装在机架3的密封腔室内，并基于密封机构而使驱动轴穿过设于该密封腔室的腔壁上的通孔而驱使履带驱动轮60转动，在本实施例中，两侧的履带驱动轮60由独立的两个驱动电机等旋转驱动装置所驱使，以能利用两个履带存在速度差而实现转弯及位置横向移动。在本实施例中，柔性履带4为在其延伸方向上间隔地布设有多个通过孔40的环形橡胶带，在本实施例中，通过孔40的形状为矩形结构，此外，可根据需要而设置成其他结构形状。

四个螺旋桨推进器20分别通过安装支架61个固定在机架3的上表面上，以使其旋转轴沿竖向布置，即沿垂直于该上表面的方向布置；为了避免螺旋桨推进器20推进所产生的水流打在柔性履带4而降低推进效率，在沿横向平面的投影上，该横向平面平行于前述上表面与水下作业机器人2基于柔性履带4的行走面，要求螺旋桨推进器20的投影避让螺旋桨推进器20的投影。从而在机架3的每侧，位于每个柔性履带4的两端，各布置有一个以上的螺旋桨推进器20。以利用布设在长方体状的机架3的四个角部上的螺旋桨推进器20为整个水下作业机器人的升降运动而提高较为平衡的推力。此外，可将螺旋桨推进器20的角度设置可调而组合出能为该水下作业机器人提高角度与大小可调的推进力，及通过改变螺旋桨推进器20的角度而提供所需方向的推进力，以适配不同作业场景的需求。

对于摄像头的布设位置，安装在机架3的顶部侧，并远离螺旋桨推进器20的正向方侧，其所拍摄到的图像通过通信线路传输回水面上的处理装置进行显示与处理，以便于操作人员观察附着物的清理效果。对于摄像头的拍摄场景图像，主要包括其已作业区域与待作业区域，优选为包括该水下作业机器人2的四周的场景，以便于操作人员的观察判断其是否处于正常作业状态及是否存在危险问题。

在机架2的每侧，至少布设有一个位于柔性履带4的带间空间400内的负压旋流吸附装置5，在本实施例中为两个；其中，负压旋流吸附装置5的吸附口透过通过孔40后，而对桥墩表面生成吸附力，即负压旋流吸附装置5用于对作业表面生成吸附力，以能驱使柔性履带4抵压于该作业表面上，从而可在竖向及倾斜布置的作业面上行走。负压吸附装置5利用现有负压旋流吸附原理为水下作业机器人2的正常作业过程提供稳定的吸附力，以可在非磁吸材料的倾斜表面及竖向表面上进行作业。其中，桥墩表面构成清洗作业的作业场所表面。

对于负压吸附装置5的工作原理，可参照公开号为CN102083720A的专利文献等现有技术中所公开的结构设计，其主要工作原理为采用液体旋流负压吸附装置，由高压泵向吸盘内沿切向注入高速流动的水流，在吸盘内部形成高速涡流，产生离心力，而使得旋流中心的气压低于吸盘外的气压，形成压差，产生吸附力。

对于螺旋桨推进器20、柔性履带4与负压旋流吸附装置5的安装位置与数量根据机器人的机身大小及相关物理参数进行确认，并不局限于本实施例中的示例性结构说明。

如图2所示，作业系统包括安装在机架3的前端部上的空化射流清洗喷头21，且该空化射流清洗喷头21的喷射方向沿柔性履带的延伸方向朝下倾斜布置，从而在对行进方向的前方侧区域进行清洗处理。

使用该水下作业系统1对桥墩水下表面附着物的清洗方法包括下潜步骤S1、吸附步骤S2及清洗步骤S3，具体过程如下：

下潜步骤S1，通过支承在桥面01上的卷扬机将水下清洗机器人2从桥面01处放入水中，且使安装于机架3上的螺旋桨推进器20的转轴大致沿水平方向布置及安装在机架3两侧上的柔性履带4的延伸方向大致沿竖向布置，再控制螺旋桨推进器20驱使水下清洗机器人2横移并调整姿态，至柔性履带4的延伸方向沿竖向布置地着陆于桥墩表面02上且抵压于该桥墩表面02上。

如图1所示，利用卷扬机将水下作业机器人2从桥面01处放入水中，并基于复合脐带缆10提供供给清洗所需的高压水，及驱动柔性履带4转动而驱使整个设备前行的电能，用于驱使螺旋桨推进器20的螺旋桨转动而进行推进的电能，及用于供给负压旋流吸附装置5工作所需的电能。

此时，桥墩表面02为如图5所示，为整个区域附着有水生物的附着物03，其中，阴影线部分表示附着物，空表部分表示已经清晰区域。通过四个推进器的工作而调整两个柔性履带4位于预定位置处，而使空化射流清洗喷头21的清洗区域位于待清洗区域的起点处。

吸附步骤S2，开启布设在机架3两侧上的负压旋流吸附装置5，至能利用其吸附力驱使柔性履带4抵压于桥墩表面02上，再关闭螺旋桨推进器20。

先开负压旋流吸附装置5，再关闭螺旋桨推进器20，能始终维持有压力迫使柔性履带4抵压于桥墩表面02上，而避免因先管壁螺旋桨推进器20而使水下作业机器人2的位置产生偏离。

清洗步骤S3，在控制柔性履带4驱使水下清洗机器人2沿桥墩轴向移动的同时，控制安装在机架3上的空化射流清洗喷头21对附着物03进行清洗作业，如图6所示，从而在桥墩表面02这目标区域上逐条地清洗出沿桥墩轴向布置的带状已清洗区域04。

如图6至如图10所示，对于桥墩表面02上的附着物厚度较薄时，一侧柔性履带4支承在已清洗区域04上，另一柔性履带4支承在附着物03上，附着物03的厚度不会对负压旋流吸附装置5的负压吸附产生较大的影响而难以使柔性履带4紧压在桥墩表面02上，此时，清洗步骤03包括控制水下清洗机器人2在桥墩表面02上清洗出一条宽度大于L且小于L+B的半机身容纳槽06，该半机身容纳槽06由多条带状已清洗区域04相邻组成，在本实施例中为四条；如图10所示，在清洗出半机身容纳槽06后，调整水下清洗机器人2的位置至左侧柔性履带4置于半机身容纳槽06内，右侧柔性履带4搭靠于附着物03上，再开始对当前带状待清洗区域05的清洗处理，其中，B为柔性履带宽度4的一半，L为空化射流清洗喷头21的下一清洗范围外侧边缘与左侧柔性履带04的内侧边缘间距，即当前待清洗区域05邻近已清洗区域04的外侧边缘与左侧柔性履带04的内侧边缘间距。以避免左侧柔性履带4在置于半机身容纳槽06内之前支承在左侧部附着物03上的宽度太小而掉落进已清洗的部分内而对整个清洗过程产生影响。

在清洗出半机身容纳槽06的过程中，先如图6所示，清洗出一条宽度为当前空化射流清洗喷头21清洗范围宽度且沿桥墩高度方向布置的带状已清洗区域04；接着如图7所示，清洗出第二条宽度为当前空化射流清洗喷头21清洗范围宽度且沿桥墩高度方向布置的带状已清洗区域04；再者，如图8所示，清洗出第三条宽度为当前空化射流清洗喷头21清洗范围宽度且沿桥墩高度方向布置的带状已清洗区域04；如图9所示，在清洗清洗出第三条带状待清洗区域时，通过计算当前已经清洗区域的跨度与L及L+B进行比较，控制第四条清洗区域的宽度至清洗后的整体已清洗区域的宽度满足半机身容纳槽06的宽度要求；即此时可以让空化射流清洗喷头21的部分清洗范围与已清洗区域相重叠。

在一次清洗流程中，清洗出一条沿桥墩的轴向布置的带状已清洗区域04后，在当前带状已经清洗区域04与当前带状待清洗区域05之间的换位过程包括可以有以下两种模式：

第一种换位模式包括以下步骤：在完成对当前带状已清洗区域04的清洗后，关闭空化射流清洗喷头21与负压旋流吸附装置5，再开启螺旋桨推进器20至柔性履带4与桥墩表面02间的距离增至大于预定间距，以避免上升或下降过程中碰到桥墩表面02而损坏水下作业机器人2，再利用卷扬机将水下清洗机器人以上升或下降方式吊离至当前带状待清洗区域的起点处，在本实施例中，待清洗区域的起点位于目标区域的上方侧，因此，利用卷扬机以上升方式进行吊离；接着，利用螺旋桨推进器驱使水下清洗机器人横移并调整姿态，此时可以辅助卷扬机的牵引绳牵引移动，至柔性履带4沿竖向布置地着陆于桥墩表面02的当前带状待清洗区域05的起点上后，开启负压旋流吸附装置5，至能利用其吸附力驱使柔性履带4抵压于桥墩表面02上，再关闭螺旋桨推进器20，并对当前带状待清洗区域05进行清洗处理。

即在本第一种换模模式中，可以为自上而下地对每条带状待清洗区域进行清洗，此时，牵引绳的下端固定在机架3的后端的中部区域，即水下作业机器人2的前端部朝下布置；也可以为自下而上地对每条带状待清洗区域进行清洗，此时，牵引绳的下端固定在机架3的前端的中部区域，即水下作业机器人2的前端部朝上布置。在本换位模式下，水下作业机器人2无需进行掉头处理。

第二中换位模式包括以下步骤：在完成对当前带状已清洗区域04的清洗后，开启螺旋桨推进器20至能驱使柔性履带4抵压于桥墩表面02上，再通过控制两侧柔性履带4的速度差异而使水下清洗机器人2调头，并调整其在桥墩表面02上的位置，至空化射流清洗喷头的清洗范围与已清洗区域的边界邻接或部分区域重叠；再利用负压旋流吸附装置5的吸附力驱使柔性履带4抵压于桥墩表面02上后，关闭螺旋桨推进器20，并对当前带状待清洗区域进行清洗处理。

在此换位模式下，可以基于浮力模块抵消部分机器人重力，而无需利用牵引绳辅助提拉水下作业机器人，其清洗轨迹为Z字形结构。

实施例2

作为对本发明实施例2的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明，即对空化射流清洗喷头21与机架3之间的连接装置的结构进行改进，以提高工作效率及增加适用范围。

参见图11至图14，在本实施例中，空化射流清洗喷头21通过喷射角度调整模块7而安装在机架3上，该喷射角度调整模块21包括固定在机架3上固定座70，可绕横向轴701转动地安装在固定座70上的第一转台71，用于驱使第一转台71绕横向轴701转动的第一转角驱动器，可绕竖向轴702转动地安装在第一转台71上的第二转台72，及用于驱使第二转台72绕竖向轴702转动的第二转角驱动器；其中，横向轴与竖向轴相垂直布置，且沿平行于柔性履带4的延伸方向布置，即竖向轴沿沿平行于柔性履带4的行走面的法向布置；空化射流清洗喷头21安装在所述第二转台72上。即在本实施例中，喷射角度调整模块7，用于调整空化射流清洗喷头21绕竖向轴转动及绕横向轴转动，从而进行二维空间的调整，以调整喷射方向。

在本实施例中，第一转角驱动器安装在固定座70的空腔内，第二转角驱动器安装在第一转台71的空腔内，如图15所示，且二者均包括旋转驱动轴80，与驱动轴80的一端部固定连接的摆杆81，及用于驱使摆杆81绕转动轴转动的液压驱动器82；液压驱动器82的活塞杆820与摆杆81的外端部通过铰轴83铰接，该液压驱动器82的液压源为布设在桥面上的泵机11，为了能实现驱动空化射流清洗喷头21的转动角大于180度，旋转驱动轴80通过齿轮传动机构驱动空化射流清洗喷头21，对其其转角进行放大，避免摆杆机构存在死角问题。

在使用过程中，可通过不同转角配合而对内凹窄槽的槽侧壁与槽底面进行清洗，同时对于非内凹狭槽的桥墩表面进行清洗时，其可通过驱使空化射流清洗喷头21绕横向轴701转动，而在机架3的宽度方向上清洗出一条宽度大于单个水柱所清洗的宽度，从而可减少请沿桥墩高度方向行走的次数，例如在桥墩高度方向上的每个位置处，先停止进行横向清洗出宽度大于等于两个履带外侧面之间的宽度。

Claims (8)

1.一种桥墩水下表面附着物的清洗系统，包括水下清洗机器人及布设在桥面上且通过复合脐带缆向所述水下清洗机器人供给高压水的泵机，所述水下清洗机器人包括机架及安装在所述机架上的柔性履带、螺旋桨推进器、负压旋流吸附装置与喷射方向朝下倾斜布置的空化射流清洗喷头；所述柔性履带为在其延伸方向上间隔地布设有多个通过孔的环形橡胶带；

在所述机架的每侧，布设有位于所述柔性履带的带间空间内的所述负压旋流吸附装置，且所述负压旋流吸附装置的吸附口透过所述通过孔后，对作业场所的表面生成吸附力；其特征在于：

在同侧的所述带间空间内布设有两个以上间距排布的所述负压旋流吸附装置；沿所述延伸方向，两个以上的所述负压旋流吸附装置间距排布；在行进过程中，始终有一个以上的所述吸附口完全被所述通过孔所完全覆盖；

所述负压旋流吸附装置为液体旋流负压吸附装置，由高压泵向其吸盘内沿切向注入高速流动的水流，以在所述吸盘内部形成高速涡流，产生离心力，而使得旋流中心的气压低于所述吸盘外的气压，形成压差，产生吸附力；相邻两个所述通过孔间的孔间带部的宽度小于所述吸附口的口径。

2.根据权利要求1所述的清洗系统，其特征在于：

所述吸附口为圆形口；

所述通过孔为矩形孔，且一矩形边沿所述延伸方向布置。

3.根据权利要求2所述的清洗系统，其特征在于：

所述负压旋流吸附装置的整体外径为100d，两个所述负压旋流吸附装置的中心间距为104d，所述柔性履带的行走面长为300d，所述吸附口的口径为40d，所述矩形孔在所述延伸方向上的边长为65d。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的清洗系统，其特征在于：

所述机架上安装有喷射角度调整模块，所述喷射角度调整模块包括固定在所述机架上的固定座，可绕横向轴转动地安装在所述固定座上的第一转台，用于驱使所述第一转台绕所述横向轴转动的第一转角驱动器，可绕竖向轴转动地安装在所述第一转台上的第二转台，及用于驱使所述第二转台绕所述竖向轴转动的第二转角驱动器；所述横向轴与所述竖向轴相垂直布置，且沿平行于所述柔性履带的延伸方向布置；所述空化射流清洗喷头安装在所述第二转台上；

转角驱动器包括与旋转驱动轴一端固定连接的摆杆，及用于驱使所述摆杆绕所述旋转驱动轴的轴线转动的液压驱动器；所述液压驱动器的液压源为布设在桥面上的泵机。

5.一种基于结构改进的水下作业机器人的桥墩水下表面附着物的清洗方法，所述水下作业机器人包括机架及安装在所述机架上的柔性履带、螺旋桨推进器、负压旋流吸附装置与空化射流清洗喷头；所述柔性履带为在其延伸方向上间隔地布设有多个通过孔的环形橡胶带；

在所述机架的每侧，布设有位于所述柔性履带的带间空间内的所述负压旋流吸附装置，且所述负压旋流吸附装置的吸附口透过所述通过孔后，对作业场所的表面生成吸附力；相邻两个所述通过孔间的孔间带部的宽度小于所述吸附口的口径；其特征在于：

在同侧的所述带间空间内布设有两个以上间距排布的所述负压旋流吸附装置；沿所述延伸方向，两个以上的所述负压旋流吸附装置间距排布；在行进过程中，始终有一个以上的所述吸附口完全被所述通过孔所完全覆盖；

所述负压旋流吸附装置为液体旋流负压吸附装置，由高压泵向其吸盘内沿切向注入高速流动的水流，以在所述吸盘内部形成高速涡流，产生离心力，而使得旋流中心的气压低于所述吸盘外的气压，形成压差，产生吸附力；

所述水下作业机器人为水下清洗机器人，所述清洗方法包括以下步骤：

下潜步骤S1，通过支承在桥面上的卷扬机将水下清洗机器人从桥面处放入水中，且使安装于机架上的螺旋桨推进器的转轴大致沿水平方向布置及安装在机架两侧上的柔性履带的延伸方向大致沿竖向布置，再控制螺旋桨推进器驱使水下清洗机器人横移并调整姿态，至柔性履带的延伸方向沿竖向布置地着陆于桥墩表面上且抵压于该桥墩表面上；

吸附步骤S2，开启布设在机架两侧上的负压旋流吸附装置，至能利用其吸附力驱使柔性履带抵压于桥墩表面上，再关闭螺旋桨推进器；

清洗步骤S3，在控制柔性履带驱使水下清洗机器人沿桥墩轴向移动的同时，控制安装在机架上的空化射流清洗喷头对附着物进行清洗作业，从而在桥墩表面这目标区域上逐条地清洗出沿桥墩轴向布置的带状已清洗区域。

6.根据权利要求5所述的清洗方法，其特征在于：

所述吸附口为圆形口；

所述通过孔为矩形孔，且一矩形边沿所述延伸方向布置。

7.根据权利要求6所述的清洗方法，其特征在于：

所述负压旋流吸附装置的整体外径为100d，两个所述负压旋流吸附装置的中心间距为104d，所述柔性履带的行走面长为300d，所述吸附口的口径为40d，所述矩形孔在所述延伸方向上的边长为65d。

8.根据权利要求5至7任一项权利要求所述的清洗方法，其特征在于：

所述机架上安装有喷射角度调整模块，所述喷射角度调整模块包括固定在所述机架上的固定座，可绕横向轴转动地安装在所述固定座上的第一转台，用于驱使所述第一转台绕所述横向轴转动的第一转角驱动器，可绕竖向轴转动地安装在所述第一转台上的第二转台，及用于驱使所述第二转台绕所述竖向轴转动的第二转角驱动器；所述横向轴与所述竖向轴相垂直布置，且沿平行于所述柔性履带的延伸方向布置；所述空化射流清洗喷头安装在所述第二转台上；

转角驱动器包括与旋转驱动轴一端固定连接的摆杆，及用于驱使所述摆杆绕所述旋转驱动轴的轴线转动的液压驱动器；所述液压驱动器的液压源与所述负压旋流吸附装置共用同一液压源。

Images