CN111604306B - 一种导管架海生物清洗机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导管架海生物清洗机器人，包括安装座、设置在安装座下侧的行走机构、设置在行走机构底部的用于将行走机构吸紧到导管架上的磁吸机构、设置在安装座上侧的机械手、固定在机械手上的喷水枪以及连接在喷水枪进水口上的进水管。本发明的优点是：可以代替工人对导管架进行清洗，使导管架海生物清理变得简单、快捷、安全性较高。

Description

一种导管架海生物清洗机器人
技术领域
本发明涉及导管架清洗领域，尤其是涉及一种导管架海生物清洗机器人。
背景技术
伴随着我国近海石油资源的开发，海洋平台的使用逐渐增多。随着时间的推移，这些海洋平台需要进行定期和不定期的安全检测、清理、维护。海洋平台中的导管架由于长时间与海水接触导致其上总有海生物的附着存在，海生物的存在会直接加大导管架的横向受力，使其载荷能力受到限制和削弱；而且海生物的分泌物一般呈酸性，酸性的海生物分泌物会加快海洋钢结构的腐蚀。
我们在导管架的清理维护过程中发现，在导管架长期与海平面接触的一段部位海生物的量最多，需要清理的频次最高。传统的导管架清洗工艺主要是在海水退潮时，工人攀附到导管架上利用斧砍进行人工作业或采用高压水进行海生物的清理工作，其劳动强度大，效率低，而且遇到突如其来的大风大浪也会对工人的生命安全造成威胁。
发明内容
本发明的目的是提供一种导管架海生物清洗机器人，其优点是：可以代替工人对导管架进行清洗，使导管架海生物清理变得简单、快捷、安全性较高。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种导管架海生物清洗机器人，包括安装座、设置在安装座下侧的行走机构、设置在行走机构底部的用于将行走机构吸紧到导管架上的磁吸机构、设置在安装座上侧的机械手、固定在机械手上的喷水枪以及连接在喷水枪进水口上的进水管。
通过上述技术方案，可以代替工人对导管架进行清洗，使导管架海生物清理变得简单、快捷、安全性较高。在对导管架上的海生物进行清理时，先将导管架海生物清洗机器人放置到导管架上并开启磁吸机构，以将导管架海生物清洗机器人固定到导管架上；随后控制行走机构使导管架海生物清洗机器人移动到导管架上待清洗处；然后将进水管接入高压水源，喷水枪向外喷水；然后通过控制机械手来操控喷水枪，使喷水枪将水喷到导管架上，从而对导管架进行清洗；在清洗过程中，可以通过控制行走机构在导管架上移动，来使导管架海生物清洗机器人可以对导管架的水上部分进行清洗。
本发明进一步设置为：所述机械手包括固定在安装座上侧的电动旋转平台、通过铰接座铰接在电动旋转平台上侧的第一机械臂以及铰接在第一机械臂远离电动旋转平台一端的第二机械臂，所述第一机械臂与电动旋转平台连接处安装有用于驱动第一机械臂绕铰接座摆动的第一电机，所述第二机械臂与第一机械臂连接处安装有驱动第二机械臂绕其铰接端转动的第二电机；所述喷水枪固定在第二机械臂的自由端。
通过上述技术方案，机械手可以在三维空间中驱动喷水枪移动，从而使得喷水枪能够覆盖较大的清洗面积，从而有效的提高了导管架海生物清洗机器人的清洗效率。
本发明进一步设置为：所述喷水枪的出水方向与所述第二机械臂的长度方向垂直。
通过上述技术方案，使得喷水枪在机械手的作用下可以对导管架上被安装座遮挡的部位进行冲洗。
本发明进一步设置为：所述行走机构包括至少四根安装在安装座下侧的机械腿；所述机械腿包括固定在安装座下侧的电动旋转台、铰接在旋转台下侧的第一行走腿以及铰接在第一行走腿远离电动旋转台一端的第二行走腿；所述第一行走腿与所述电动旋转台连接处安装有驱动第一行走腿绕电动旋转台摆动的第三电机；所述第二行走腿与所述第一行走腿的连接处安装有驱动第二行走腿绕其铰接端转动的第四电机；所述磁吸机构设有多个，且磁吸机构的数量与机械腿的数量相同，各个磁吸机构分别安装在各个第二行走腿的自由端。
通过上述技术方案，可以通过关闭机械腿上的磁吸机构，然后控制第三电机和第四电机的转动，来使机械腿向前进方向迈步。通过控制所有机械腿逐个向前进方向迈步，则可以使导管架海生物清洗机器人在导管架上进行移动。同时，在机械腿向前迈步时，可以通过控制电动旋转台转动，来控制机械腿的迈步方向，从而改变导管架海生物清洗机器人的前进方向。
本发明进一步设置为：所述磁吸机构包括安装板和若干垂直固定在安装板上的管件，所述管件中滑动连接有杆状的第一电磁铁，所述第一电磁铁与所述安装板之间固定连接有弹簧；所述安装板背向管件的一侧与所述第二行走腿的自由端铰接，且在安装板与第二行走腿连接处安装有驱动安装板绕第二行走腿自由端转动的第五电机。
通过上述技术方案，使得磁吸机构可以与导管架有多个触点，从而有效的提高了磁吸机构与导管架连接的稳定性，降低了导管架海生物清洗机器人在导管架上工作时的晃动幅度。
本发明进一步设置为：所述第一电磁铁靠近安装板的一端固定连接有防脱头；所述防脱头与管件滑动配合，所述第一电磁铁与防脱环滑动配合。
通过上述技术方案，可以放置第一电磁铁从管件中脱出。
本发明进一步设置为：所述安装座下侧中心处固定有连接有第二电磁铁；所述机械腿围绕第二电磁铁均匀设置。
通过上述技术方案，在导管架海生物清洗机器人处于清洗状态时，控制机械腿弯曲，使第二电磁铁与导管架接触，然后开启电磁铁，从而使导管架海生物清洗机器人可以被更稳定的固定在导管架上，避免由于导管架海生物清洗机器人由于水枪所承受的反作用力太大而从导管架上掉落。
本发明进一步设置为：所述喷水枪(5)的出水口设置有空化射流喷嘴(8)。
通过上述技术方案，水流束经过空化射流喷嘴时产生大量的空化泡，空化泡到达导管架上后溃灭产生高达140～170 MPa的微射流冲击，从而使得导管架被清洗的更干净。
本发明进一步设置为：所述喷水枪(5)采用高压溢流枪。
通过上述技术方案，高压溢流枪反作用力小，使导管架海生物机器人工作时更稳定。
综上所述，本发明的有益技术效果为：可以代替工人对导管架进行清洗，使导管架海生物清理变得简单、快捷、安全性较高。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是为体现磁吸机构的结构所做的示意图。
图中，1、安装座；2、行走机构；21、电动旋转台；22、第一行走腿；23、第二行走腿；24、第三电机；25、第四电机；3、磁吸机构；31、安装板；32、管件；33、第一电磁铁；34、弹簧；35、第五电机；36、防脱头；37、防脱环；4、机械手；41、电动旋转平台；42、第一机械臂；43、第二机械臂；44、第一电机；45、第二电机；5、喷水枪；6、进水管；7、第二电磁铁；8、空化射流喷嘴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：
参照图1，为本发明公开的一种导管架海生物清洗机器人，包括安装座1、设置在安装座1下侧的行走机构2、设置在行走机构2底部的用于将行走机构2吸紧到导管架上的磁吸机构3、设置在安装坐上侧的机械手4、固定在机械手4上的喷水枪5以及连接在喷水枪5进水口上的进水管6；喷水枪5优选采用高压溢流枪；在喷水枪5的出水口处还安装有空化射流喷嘴8，当水流束经过空化射流喷嘴8时产生大量的空化泡，空化泡到达导管架上后溃灭产生高达140～170 MPa的微射流冲击，从而使得导管架被清洗的更干净。
参照图1，机械手4包括固定在安装座1上侧中心处的电动旋转平台41、固定在电动旋转平台41上侧的铰接座、固定在铰接座上的第一电机44、通过第一电机44的输出轴铰接在铰接座上的第一机械臂42以及铰接在第一机械臂42远离电动旋转平台41一端的第二机械臂43，值得注意的是，在第一机械臂42远离电动旋转平台41的一端安装有第二电机45，第二机械臂43的一端通过第二电机45的输出轴铰接在第一机械臂42上。上述喷水枪5固定在第二机械臂43远离第一机械臂42的一端，喷水枪5的喷水方向与第二机械臂43的长度方向相垂直。可以通过控制电动旋转平台41、第一电机44以及第二电机45的转动，来使机械手4对喷水枪5的喷水位置进行调节，从而使得导管架海生物清洗机器人在不移动的情况下便可以对导管架上的大片位置进行清洗。
参照图1，行走机构2包括至少四根安装在安装座1下侧的机械腿（本实施例以四根为例，且四根机械腿分别安装在安装座1下侧四角处）。机械腿包括固定在安装座1下侧的电动旋转台21、固定在电动旋转台21下侧的第三电机24、一端与第三电机24输出轴固定连接的第一行走腿22以及铰接在第一行走腿22远离电动旋转台21一端的第二行走腿23，值得注意的是，在第一行走腿22远离电动旋转台21的一端固定有第四电机25，第二行走腿23的一端通过第四电机25的输出轴铰接在第一行走腿22上。可以通过控制第三电机24以及第四电机25的转动，来使机械腿完成迈步的动作，也可以通过控制电动旋转台21转动，来改变机械腿的迈步方向。
参照图1和图2，磁吸机构3的数量与机械腿的数量相同（在本实施例中磁吸机构3设置有四个，四个磁吸机构3分别固定在四个第二行走腿23下端）。磁吸机构3包括安装板31和若干均匀的固定在安装板31下侧的管件32，管件32与安装板31下侧垂直，在每个管件32中均滑动连接有防脱头36且在管件32下端内侧固定连接有防止防脱头36从管件32中脱出的挡环；在防脱头36下侧中心处固定连接有杆状的第一电磁铁33，第一电磁铁33经挡环穿出管件32并与管件32滑动配合。另外，在管件32中、安装板31与防脱头36之间还固定连接有弹簧34，弹簧34处于松弛状态时，防脱头36与挡环之间有一定间隙。
参照图1，在安装板31背向管件32的一侧固定有第五电机35，安装板31通过第五电机35的输出轴与第二行走腿23下端铰接。当磁吸机构3在机械腿的作用下按压到导管架上时，弹簧34会第一电磁铁33均会与导管架相接触，从而降低导管架海生物清洗机器人在工作时的晃动幅度。
参照图1，在安装座1下侧中心处固定有连接有第二电磁铁7。
本实施例的实施原理为：在对导管架上的海生物进行清理时，先将导管架海生物清洗机器人放置到导管架上并开启磁吸机构3，以将导管架海生物清洗机器人固定到导管架上；随后控制所有机械腿逐个向前进方向迈步（值得注意的是，在导管架上、机械腿进行迈步动作前，需先关闭对应磁吸机构3；当机械腿迈步完成后，再开启对应磁吸结构），使导管架海生物清洗机器人在导管架上进行移动；当导管架海生物清洗机器人移动到导管架上指定位置时，机械腿弯曲，直至第二电磁铁7与导管架接触；然后开启第二电磁铁7，并将进水管6接入高压水源，喷水枪5向外喷水；然后通过控制机械手4来操控喷水枪5，使喷水枪5将水喷到导管架上，从而对导管架进行清洗。当喷水枪5所能覆盖区域完成清洗后，进水管6断水，第二电磁铁7停止工作，导管架海生物清洗机器人再移动到导管架上其它位置对导管架进行清洗工作。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种导管架海生物清洗机器人，其特征是：包括安装座(1)、设置在安装座(1)下侧的行走机构(2)、设置在行走机构(2)底部的用于将行走机构(2)吸紧到导管架上的磁吸机构(3)、设置在安装座(1)上侧的机械手(4)、固定在机械手(4)上的喷水枪(5)以及连接在喷水枪(5)进水口上的进水管(6)；所述行走机构(2)包括至少四根安装在安装座(1)下侧的机械腿；所述磁吸机构(3)包括安装板(31)和多个垂直固定在安装板(31)上的管件(32)，所述管件(32)中滑动连接有杆状的第一电磁铁(33)，所述第一电磁铁(33)与所述安装板(31)之间固定连接有弹簧(34)；所述安装板(31)背向管件(32)的一侧与所述机械腿铰接，且在安装板(31)与机械腿连接处安装有驱动安装板(31)绕机械腿自由转动的第五电机(35)；所述安装座(1)下侧中心处固定有连接有第二电磁铁(7)；所述机械腿围绕第二电磁铁(7)设置。
2.根据权利要求1所述的一种导管架海生物清洗机器人，其特征是：所述机械手(4)包括固定在安装座(1)上侧的电动旋转平台(41)、通过铰接座铰接在电动旋转平台(41)上侧的第一机械臂(42)以及铰接在第一机械臂(42)远离电动旋转平台(41)一端的第二机械臂(43)，所述第一机械臂(42)与电动旋转平台(41)连接处安装有用于驱动第一机械臂(42)绕铰接座摆动的第一电机(44)，所述第二机械臂(43)与第一机械臂(42)连接处安装有驱动第二机械臂(43)绕其铰接端转动的第二电机(45)；所述喷水枪(5)固定在第二机械臂(43)的自由端。
3.根据权利要求2所述的一种导管架海生物清洗机器人，其特征是：所述喷水枪(5)的出水方向与所述第二机械臂(43)的长度方向垂直。
4.根据权利要求1所述的一种导管架海生物清洗机器人，其特征是：所述机械腿包括固定在安装座(1)下侧的电动旋转台(21)、铰接在旋转台下侧的第一行走腿(22)以及铰接在第一行走腿(22)远离电动旋转台(21)一端的第二行走腿(23)；所述第一行走腿(22)与所述电动旋转台(21)连接处安装有驱动第一行走腿(22)绕电动旋转台(21)摆动的第三电机(24)；所述第二行走腿(23)与所述第一行走腿(22)的连接处安装有驱动第二行走腿(23)绕其铰接端转动的第四电机(25)；所述磁吸机构(3)设有多个，且磁吸机构(3)的数量与机械腿的数量相同，各个磁吸机构(3)分别安装在各个第二行走腿(23)的自由端。
5.根据权利要求1所述的一种导管架海生物清洗机器人，其特征是：所述第一电磁铁(33)靠近安装板(31)的一端固定连接有防脱头(36)；所述防脱头(36)与管件(32)滑动配合，所述第一电磁铁(33)与防脱环(37)滑动配合。
6.根据权利要求1所述的一种导管架海生物清洗机器人，其特征是：所述喷水枪(5)的出水口设置有空化射流喷嘴(8)。
7.根据权利要求1所述的一种导管架海生物清洗机器人，其特征是：所述喷水枪(5)采用高压溢流枪。
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