CN112339904A - 一种基于自航型检测机器人的船体结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于地下箱涵检测摸排设施技术领域，具体涉及一种基于自航型检测机器人的船体结构。包括船体、固定支架和声呐系统；船体包括左右对称设置的左单片体和右单片体，固定支架分别固定于左单片体和右单片体的中部，且将左单片体和右单片体连接在一起；声呐系统位于左单片体和右单片体之间的底部，声呐系统连接固定在左单片体和右单片体之间。本发明将该单船体改变成双体结构，保证在检测过程中船体的自身稳定性，减小了船体吃水深度，增加了水声呐检测手段，增强了检测机器人的通过性，保证检测机器人正常工作。

Description

一种基于自航型检测机器人的船体结构

技术领域

本发明属于地下箱涵检测摸排设施技术领域，具体涉及一种基于自航型检测机器人的船体结构。

背景技术

近年来，国内多数城市每逢大雨便内涝为患，城市内涝已成为当前中国城市发展面临的重要难题之一。

城市排水管因常年排放的废水和废物越来越多，而这些物质还具有腐蚀性，进而造成城市排水管道的堵塞、泄露等各种功能性及结构性损坏。

因此必须对排水管道进行及时检测，才能将管网中的各种隐患提前预知，为管道疏通、修复及市政规划、工程量测算、应急措施提供准确地实施依据。

目前的检测机器人的船体结构大都是单体检测船，这种结构在检测过程中的缺点是，船体自稳定性差，吃水深度深，而且无法搭载水声呐呐检测。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于自航型检测机器人的船体结构。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于自航型检测机器人的船体结构，包括船体、固定支架和声呐系统；船体包括左右对称设置的左单片体和右单片体，固定支架分别固定于左单片体和右单片体的中部，且将左单片体和右单片体连接在一起；声呐系统位于左单片体和右单片体之间的底部，声呐系统连接固定在左单片体和右单片体之间。

进一步，左单片体和右单片体的艏艉正视方向分别呈艏翘、艉翘弧形状，艏艉俯视方向分别呈内弧形过度，同时左单片体和右单片体的底部中间端呈平直状。

进一步，左单片体和右单片体的顶部甲板面上分别在艉舯部设有检修孔以及检修孔座板、检修孔密封、检修孔盖板。

进一步，检修孔座板为铝合金材质，检修孔座板的上接触面设置若干密封线，并且通过焊接分别固定于左单片体和右单片体上。

进一步，检修孔密封为丁晴橡胶密封垫，厚度为3cm，与检修孔座板及检修孔盖板压紧接触以实现密封。

进一步，检修孔盖板为矩形，检修孔盖板周边均匀设置若干用于固定锁紧螺母的光孔，检修孔盖板通过锁紧螺母与检修孔座板连接固定。

进一步，声呐系统包括声呐探头，固定抱箍和固定板，所述所述固定板、固定抱箍、声呐探头自上而下依次连接，所述声呐系统通过固定板固定于左单片体和右单片体之间。

进一步，声呐探头上方套设有声呐保护罩，所述声呐保护罩的前部为圆形挡圈，声呐保护罩为铝合金钣金件；

固定板包括第一固定板和第二固定板，所述第一固定板位于左单片体和右单片体之间的尾部，第一固定板的一端与左单片体侧壁焊接，另一端与右单片体侧壁焊接；

所述第二固定板位于左单片体和右单片体之间的首部，第二固定板的一端与左单片体侧壁焊接，另一端与右单片体侧壁焊接。

进一步，固定抱箍包括前固定抱箍和后固定抱箍，所述后固定抱箍套在声呐探头的尾部，通过锁紧螺母与第一固定板固定，所述前固定抱箍套在声呐探头的首部，通过锁紧螺母与第二固定板固定。

进一步，船体的材料为铝合金材质或钛合金材质或碳纤维材质。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：

本发明将该单船体改变成双体结构，保证在检测过程中船体的自身稳定性，减小了船体吃水深度，增加了水声呐检测手段，增强了检测机器人的通过性，保证检测机器人正常工作。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明图1的前视图；

图3为本发明图1的后视图。

其中：1、发动机支架；2、发动机；3、锁紧装置；4、螺旋桨；5、导流帽；7、船体；71、左单片体；72、右单片体；73、固定支架；74、检修孔座板；75、检修孔密封；76、检修孔盖板；8、CCTV系统；81、CCTV镜头；82、LED泛光光源；83、航插卡套；9、声呐系统；91、声呐探头；92、固定抱箍；93、固定板；94、声呐保护罩；10、自主电源；101、转换接头；102、集成控制器；103、接收天线；104、接收单元；105、调速模块；106、失控报警装置；107、气压报警装置；108、就地开关；109、空气涵道。。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

一种基于自航型检测机器人的船体结构，包括船体7、固定支架73和声呐系统9；所述船体7包括左右对称设置的左单片体71和右单片体72，所述固定支架73分别固定于左单片体71和右单片体72的中部，且将左单片体71和右单片体72连接在一起；所述声呐系统9位于左单片体71和右单片体72之间的底部，所述声呐系统9连接固定在左单片体71和右单片体72之间。

进一步，左单片体71和右单片体72的艏艉正视方向分别呈艏翘、艉翘弧形状，艏艉俯视方向分别呈内弧形过度，同时左单片体71和右单片体72的底部中间端呈平直状。

进一步，左单片体71和右单片体72的顶部甲板面上分别在艉舯部设有检修孔以及检修孔座板74、检修孔密封75、检修孔盖板76。

进一步，检修孔座板74为铝合金材质，检修孔座板74的上接触面设置若干密封线，并且通过焊接分别固定于左单片体71和右单片体72上。

进一步，检修孔密封75为丁晴橡胶密封垫，厚度为3cm，与检修孔座板74及检修孔盖板76压紧接触以实现密封。

进一步，检修孔盖板76为矩形，检修孔盖板76周边均匀设置若干用于固定锁紧螺母的光孔，检修孔盖板76通过锁紧螺母与检修孔座板74连接固定。

进一步，声呐系统9包括声呐探头91，固定抱箍92和固定板93，所述所述固定板93、固定抱箍92、声呐探头91自上而下依次连接，所述声呐系统9通过固定板93固定于左单片体71和右单片体72之间。

进一步，声呐探头91上方套设有声呐保护罩94，所述声呐保护罩94的前部为圆形挡圈，声呐保护罩94为铝合金钣金件；

固定板93包括第一固定板和第二固定板，所述第一固定板位于左单片体71和右单片体72之间的尾部，第一固定板的一端与左单片体71侧壁焊接，另一端与右单片体72侧壁焊接；

第二固定板位于左单片体71和右单片体72之间的首部，第二固定板的一端与左单片体71侧壁焊接，另一端与右单片体72侧壁焊接。

进一步，固定抱箍92包括前固定抱箍和后固定抱箍，所述后固定抱箍套在声呐探头91的尾部，通过锁紧螺母与第一固定板固定，所述前固定抱箍套在声呐探头91的首部，通过锁紧螺母与第二固定板固定。

进一步，船体7的材料为铝合金材质或钛合金材质或碳纤维材质。

实施例2

如图1-3所示，一种箱涵检测机器人，包括机器人主体船7、空气负压式动力系统、CCTV系统8、声呐系统9、自主电源10、转换接头101、集成控制器102、接收天线103、接收单元104以及调速模块105。

机器人主体船7为双体船，双体船包括左单片体71和右单片体72。

每个单片体通过铝合金钣金加工成型，艏艉正视方向分别呈艏翘、艉翘弧形状，艏艉俯视方向分别呈内弧形过度，底部中间端呈平直状，在提高主体浮力的同时降低航行时水流的阻力。

每个单片体顶部甲板面分别在片体艉舯部设有检修孔以及检修孔座板74、检修孔密封75、检修孔盖板76。

检修孔座板74为铝合金机加工成型，一圈均布内丝丝牙，上接触面用铣刀加工若干密封线，其与机器人主体双体船通过焊接固定。

检修孔密封75为丁晴橡胶密封垫，厚度3mm，与检修孔座板74密封面及检修孔盖板76密封面压紧接触以实现密封。

检修孔盖板76为铝合金机加工成型，一圈均布光孔用于锁紧螺母进行固定，与检修孔密封75接触端，由机加工凸台密封线，检修孔盖板76通过锁紧螺母与检修孔座板74进行连接固定。

左单片体71和右单片体72的尾部甲板上表面与空气负压式动力系统连接，空气负压式动力系统包括发动机支架1、发动机2、螺旋桨4、导流帽5以及锁紧装置3，发动机支架1与发动机2通过锁紧装置3固定。

发动机支架1共有左右对称的两只，整体由3D打印成型，上面方形电机座与发动机2通过锁紧装置3进行固定，下方管与机器人主体双体船焊接固定。

发动机2为无刷电机，为机器人行走输出动力，共两只，左右对称，发动机2与螺旋桨4通过导流帽5固定。

螺旋桨4为碳纤复合材质，桨直径八英寸，螺距4mm，共两只，左右对称，螺旋桨4与发动机2的输出轴通过导流帽5固定。

导流帽5为铝合金材质，外呈弧形帽状，内部为内丝牙结构，通过与发动机2输出轴连接将螺旋桨4进行压紧固定。

左单片体71和右单片体72尾部上表面上焊接有空气涵道109，空气涵道109由铝合金钣金加工成型，由两只内中孔的圆弧并成一定厚度的一体结构组成，外围两侧顶部宽底部窄呈弧形。

空气涵道109作为空气动力输出的通道，并与双空气负压动力系统配套，中间底部成锥弧形收起，以使转换接头101连接线缆通过。

左单片体71和右单片体72通过固定支架73焊接固定，固定支架73为铝合金钣金加工件，两侧与集成控制器102的底座对应的位置各攻有八只内丝螺纹孔，集成控制器102与固定支架73通过锁紧螺母固定。

集成控制器102内置姿态传感器、气压传感器、温度传感器为机器人控制系统保驾护航；集成控制器102首部与CCTV系统8连接，尾部与转换接头101连接，转换接头101优选为三通转换接头。

三通转换接头作为CCTV系统8与声呐系统9的数据处理及中转中心，前端通过卡套接头连接集成控制器102，底端通过带线缆的卡套接头与声呐系统9连接，尾端通过带线缆的卡套接头与岸上电动收放车连接，实现岸上电源、控制信号、数据传输的相互反馈及传输。

CCTV系统8包括CCTV镜头81、LED泛光光源82以及航插卡套83。

CCTV镜头81通过航插卡套83与集成控制器102旋转连接，镜头可360°旋转，上下翻转220°。

LED泛光光源82位于CCTV镜头81的两侧设置两只且与集成控制器102通过螺栓固定，可适应10米宽以下的所有箱涵内部照明，以确保视频质量的清晰可靠。

CCTV镜头81和LED泛光光源82分别与自主电源10电连接。

声呐系统9包括声呐探头91，固定抱箍92、固定板93。声呐探头91布置位置为左单片体71和右单片体72中间的底部，以便开始探测时全部浸入水下。声呐探头91上方套设有声呐保护罩94，声呐保护罩94为铝合金钣金加工件，前部为圆开头挡圈，为声呐前段探头发射位置起到保护防撞作用。

声呐探头91通过发射超声波对水面以下部14分进行探测反馈，将水面以下的各种功能缺陷、淤泥分布等进行采集，并通过三通转换接头101反馈至岸上控制可视端。

固定板93包括第一固定板和第二固定板，第一固定板位于左单片体71和右单片体72之间的尾部，第一固定板的一端与左单片体71侧壁焊接，第一固定板的另一端与右单片体72侧壁焊接。第二固定板位于左单片体71和右单片体72之间的首部，第二固定板的一端与左单片体71侧壁焊接，第二固定板的另一端与右单片体72侧壁焊接。

固定抱箍92包括前固定抱箍和后固定抱箍。后固定抱箍套在声呐探头91的尾部，通过锁紧螺母与第一固定板固定。前固定抱箍套在声呐探头91的首部，通过锁紧螺母与第二固定板固定。

右单片体72内部开设有用于容纳自主电源10、调速模块105、接收单元104的空腔。

自主电源10分别与电机、CCTV镜头81、声呐探头91、集成控制器102、调速模块105、接收天线103以及接收单元104电连接。

自主电源10为直插式卡槽结构，与开设在右单片体72内部的母卡槽直接插入固定，正常作业时机器人动力系统及控制系统由三通转换接头101连接至岸上野外电源进行供电及数据传输。

调速模块105包括调速单元，调速单元直接控制连接发动机2，岸上动作指令通过接收天线103将信号反馈至接收单元104，接收单元104将动作指令反馈至调速单元，调速单元控制发动机2正转、反转时，机器人实现前进、后退功能。

调速单元通过预设的速差逻辑编程，左发动机2逐渐快速正转，右发动机2同步逐渐快速反转时，机器人实现左转功能；反之，实现右转功能。机器人主体船7上表面上通过螺栓固定有失控报警装置106，失控报警装置106包括失控传感器，失控传感器位于右单片体72内部，失控传感器与接收单元104连接，当动作指令因内部遮蔽信号较强或动作指令反馈调速模块105失败时，自动将故障报警反馈至岸上控制端，以便起到及时预警的作用。

机器人主体船7上通过螺栓固定有失控报警装置106，左单片体71和右单片体72上分别设置一个气压传感器，当机器人在箱涵内部碰撞、搁浅而导致进水或损坏时，气压传感器预设正常工作的气压区间，此时气压低于正常气压值，便将报警信号通过接收单元104反馈至岸上控制站，以便及时预警。

机器人主体船7内部设置有就地开关108，机器人主体内部配备有锂电电池，当应急使用时通过就地开关108接通自主应急电源，可为机器人继续几桶航行动力。

Claims (10)

1.一种基于自航型检测机器人的船体结构，其特征在于，包括船体(7)、固定支架(73)和声呐系统(9)；所述船体(7)包括左右对称设置的左单片体(71)和右单片体(72)，所述固定支架(73)分别固定于左单片体(71)和右单片体(72)的中部，且将左单片体(71)和右单片体(72)连接在一起；所述声呐系统(9)位于左单片体(71)和右单片体(72)之间的底部，所述声呐系统(9)连接固定在左单片体(71)和右单片体(72)之间。

2.根据权利要求1所述的一种基于自航型检测机器人的船体结构，其特征在于，所述左单片体(71)和右单片体(72)的艏艉正视方向分别呈艏翘、艉翘弧形状，艏艉俯视方向分别呈内弧形过度，同时左单片体(71)和右单片体(72)的底部中间端呈平直状。

3.根据权利要求1所述的一种基于自航型检测机器人的船体结构，其特征在于，所述左单片体(71)和右单片体(72)的顶部甲板面上分别在艉舯部设有检修孔以及检修孔座板(74)、检修孔密封(75)、检修孔盖板(76)。

4.根据权利要求3所述的一种基于自航型检测机器人的船体结构，其特征在于，所述检修孔座板(74)为铝合金材质，检修孔座板(74)的上接触面设置若干密封线，并且通过焊接分别固定于左单片体(71)和右单片体(72)上。

5.根据权利要求3所述的一种基于自航型检测机器人的船体结构，其特征在于，所述检修孔密封(75)为丁晴橡胶密封垫，厚度为3cm，与检修孔座板(74)及检修孔盖板(76)压紧接触以实现密封。

6.根据权利要求3所述的一种基于自航型检测机器人的船体结构，其特征在于，所述检修孔盖板(76)为矩形，检修孔盖板(76)周边均匀设置若干用于固定锁紧螺母的光孔，检修孔盖板(76)通过锁紧螺母与检修孔座板(74)连接固定。

7.根据权利要求1所述的一种基于自航型检测机器人的船体结构，其特征在于，所述声呐系统(9)包括声呐探头(91)，固定抱箍(92)和固定板(93)，所述所述固定板(93)、固定抱箍(92)、声呐探头(91)自上而下依次连接，所述声呐系统(9)通过固定板(93)固定于左单片体(71)和右单片体(72)之间。

8.根据权利要求7所述的一种基于自航型检测机器人的船体结构，其特征在于，所述声呐探头(91)上方套设有声呐保护罩(94)，所述声呐保护罩(94)的前部为圆形挡圈，声呐保护罩(94)为铝合金钣金件；

所述固定板(93)包括第一固定板和第二固定板，所述第一固定板位于左单片体(71)和右单片体(72)之间的尾部，第一固定板的一端与左单片体(71)侧壁焊接，另一端与右单片体(72)侧壁焊接；

所述第二固定板位于左单片体(71)和右单片体(72)之间的首部，第二固定板的一端与左单片体(71)侧壁焊接，另一端与右单片体(72)侧壁焊接。

9.根据权利要求8所述的一种基于自航型检测机器人的船体结构，其特征在于，所述固定抱箍(92)包括前固定抱箍和后固定抱箍，所述后固定抱箍套在声呐探头(91)的尾部，通过锁紧螺母与第一固定板固定，所述前固定抱箍套在声呐探头(91)的首部，通过锁紧螺母与第二固定板固定。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种基于自航型检测机器人的船体结构，其特征在于，所述船体(7)的材料为铝合金材质或钛合金材质或碳纤维材质。

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