CN112519976A - 一种船底清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船底清洗机器人，包括行走机构以及清洗盘，所述行走机构上铰接有举升机构以及用于驱动所述举升机构上下摆动的第一驱动装置，所述举升机构远离行走机构的一端铰接有用于驱动清洗盘来回移动的横移机构，所述横移机构上转动连接有用于安装清洗盘的U型架，所述清洗盘铰接在所述U型架上，所述行走机构上设置有用于控制所述船底清洗机器人运行的控制系统；本发明通过行走机构、举升机构、横移机构、U型架的配合对清洗盘进行多方向的驱动，能够对船底表面进行快速、高效的全方位清洗。

Description

一种船底清洗机器人

技术领域

本发明涉及船舶清洗用设备技术领域，具体为一种船底清洗机器人。

背景技术

在对船舶底面进行污物清除、锈斑清洗时，通常用到清洗盘，利用驱动机构带动清洗盘在船舶底面来回移动，通过清洗盘喷出高压水将船底面的污物和锈斑进行清除，由于船舶长时间使用，其底面会发生凹凸不平的改变，以及船底放置的乌墩的排布情况的不同，导致清洗盘在清洗过程中需要适当调整清洗盘的位置。

随着科技的发展，已经从最初的依靠维护人员采用砂纸等手持设备对金属板体的锈层和油漆进行抛光打磨的纯人工方式发展为现在的利用高压水清洗的方式。例如公布号为CN210063322U的中国发明专利，公开了名称为一种船舶甲板表面及坞底除锈清洗作业装置，该作业装置由清洗头、摆动臂、角度调节机构、移动机构、伸缩机构和握持机构组成，使用人员操作握持机构，采用人工推动的方式，对作业设备进行水平方向的移动，并通过握持机构实现清洗作业的操作。该作业装置仅适用于甲板和坞底的除锈作业，对于船侧和其它设备的金属板体表面的高位置的除锈作业具有一定的局限性。

又如，授权公告号为CN210681088U的中国发明，公开了一种船底除锈机器人及其工作壁总成，清洗器(即清洗盘)通过回转支承、大臂、伸缩臂、清洗臂的相互配合实现清洗器在船底面的位置的调整，然而该现有技术中用于调整清洗器的活动节过多，导致清洗器的位置调整较为复杂，并且如果其中一个环节出现问题，则无法保证清洗器对船底面清洗工作的顺利进行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种船底清洗机器人，解决了上述背景技术中提出的问题。

一种船底清洗机器人，包括行走机构以及清洗盘，所述行走机构上铰接有举升机构以及用于驱动所述举升机构上下摆动的第一驱动装置，所述举升机构远离行走机构的一端铰接有用于驱动清洗盘来回移动的横移机构，所述横移机构上转动连接有用于安装清洗盘的U型架，所述清洗盘铰接在所述U型架上，所述行走机构上设置有用于控制所述船底清洗机器人运行的控制系统。

进一步，所述举升机构包括铰接在行走机构上的两个上下平行设置的桁架，两个所述桁架的另一端铰接在用于安装清洗盘的横移机构上，所述第一驱动装置的两端分别铰接在行走机构及位于下侧的桁架上，两个所述桁架与行走机构以及横移机构的四个铰接点连接线始终呈平行四边形结构。

进一步，所述桁架包括两个平行设置的横杆，两个横杆通过多个连杆固定连接，所述第一驱动装置的一端铰接在位于下侧的桁架的其中一个连杆上。

进一步，所述横移机构包括铰接在举升机构一端的支架、设置在支架上的两个上下平行的导轨、在驱动机构驱动下沿着导轨来回移动的安装座，所述U型架转动的安装于所述安装座上，所述安装座内设置有两组分别与两个导轨配合的滚轮。

进一步，所述驱动机构包括位于两个导轨之间的齿条、安装在安装座上与齿条相啮合的齿轮，所述齿条固定在支架上，所述齿轮连接有固定在安装座上的第二驱动装置。

进一步，所述支架下部的两端设置有与控制系统电性连接的行程开关，所述安装座的下端设置有触发片，所述触发片能够碰触行程开关。

进一步，所述驱动机构包括位于两个导轨之间的双向伸缩杆，所述双向伸缩杆的两个内杆分别固定在支架上，所述安装座固定在双向伸缩杆的套筒上。

进一步，所述安装座侧面上设置有固定块，所述固定块内螺纹连接有顶紧螺栓，所述顶紧螺栓自固定块的下侧面贯穿所述固定块，所述顶紧螺栓的上端顶紧在下侧的滚轮的滚轮轴上。

进一步，所述清洗盘包括铰接在所述U型架端部的盘状壳体，所述盘状壳体内部通过两组旋转连接体安装有两组喷头组件，两组所述旋转连接体由同一第三驱动装置驱动而使得两组喷头组件同步转动，两组所述喷头组件运行时覆盖面积部分重叠且互不干涉，所述盘状壳体的外周面对称设置有两个高度可调的辊子，所述盘状壳体的底部设置有与真空抽吸装置相连的排污口、与盘状壳体内部连通的进气调节阀。

进一步，所述旋转连接体包括固定于盘状壳体下侧面的套管、转动装配于套筒内的中空杆，所述中空杆伸入盘状壳体内部的一端连接喷头组件，所述第三驱动装置通过齿轮组与中空杆相连。

本发明提供了一种船底清洗机器人，具备以下有益效果：

1、本发明通过行走机构驱动整个船底清洗机器人在地面来回移动，从而将船底清洗机器人移动到船底并驱动船底机器人在对船底表面进行清洗过程中进行移动，以实现本发明的灵活移动；

2、本发明通过铰接在行走机构上的举升机构及第一驱动装置实现清洗盘的上下移动，采用第一驱动装置驱动举升机构使得清洗盘直上直下的简单升降方式，提高清洗盘上下举升的简便操作，以便于现场中将清洗盘快速驱动到位；

3、本发明中铰接在举升机构上的横移机构能够对清洗盘进行进行水平方向的横移驱动，使得清洗盘相对于行走机构能够横向移动，一方面便于避开船底不许清除的障碍，另一方面方便根据相邻两个乌墩之间的情况对清洗盘进行横向调整；

4、本发明中在横移机构上转动连接U型架，清洗盘铰接在U型架上，从而使得清洗盘能够进行横向和纵向转动，以适应船底表面凹凸不平的情况，有效提高本发明的适用性；

总之，本发明通过行走机构、举升机构、横移机构、U型架的配合对清洗盘进行多方向的驱动，能够对船底表面进行快速、高效的全方位清洗。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中清洗盘主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为图3中A-A剖视图；

图5为本发明中横移机构一种实施方式示意图；

图6为本发明中横移机构的另一种实施方式示意图；

图7为图6中去掉安装座的竖板状态示意图；

图8为本发明中进气调节阀结构示意图。

图中：1、行走机构；2、清洗盘；201、盘状壳体，2011、支撑板，2012、连接板，202、旋转连接体，2021、套管，2022、中空杆，2023、旋转密封接头，203、喷头组件，2031、连接头，2032、直线型喷头，2033、第一喷水孔，2034、第二喷水孔，204、第三驱动装置，205、辊子，206、排污口，207、进气调节阀，2071、安装桶，2072、进气孔，2073、连接杆，2074、挡板，2075、封板，2076、弹簧，2077、挡杆，3、第一驱动装置；4、横移机构，401、支架，402、导轨，403、安装座，4031、横板，4032、竖板，4033、限位板，404、滚轮，405、齿条，407、第二驱动装置，408、行程开关，409、触发片，410、双向伸缩杆，411、固定块，412、顶紧螺栓，5、U型架，6、举升机构，601、桁架，6011、横杆，6012、连杆，6013、连接件。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1，一种船底清洗机器人，包括行走机构1以及清洗盘2，所述行走机构1上铰接有举升机构6以及用于驱动所述举升机构6上下摆动的第一驱动装置3，所述举升机构远离行走机构1的一端铰接有用于驱动清洗盘2来回移动的横移机构4，所述横移机构4上转动连接有用于安装清洗盘2的U型架5，所述清洗盘2铰接在所述U型架5上，所述行走机构1上设置有用于控制所述船底清洗机器人运行的控制系统。

如图1所示，所述举升机构6包括铰接在行走机构1上的两个上下平行设置的桁架601，两个桁架601等长且结构相同，两个所述桁架601的另一端铰接在用于安装清洗盘2的横移机构4上，所述第一驱动装置3的两端分别铰接在行走机构1及位于下侧的桁架601上，两个所述桁架601与行走机构1以及横移机构4的四个铰接点连接线始终呈平行四边形结构。

如图1所示，所述桁架601包括两个平行设置的横杆6011，两个横杆6011通过多个连杆6012固定连接，所述连杆6012与横杆6011均为方钢，并且连杆6012的两端分别焊接在横杆6011上，所述第一驱动装置3的一端铰接在位于下侧的桁架601的其中一个连杆6012上；为了保持两个桁架601之间同步升降的稳定性，两个桁架601同侧的横杆6011的外侧铰接有连接件6013，两个桁架601的同一端铰接在行走机构1的同一竖直支撑板上，则两个桁架601的另一端在升降的过程中始终保持在同一竖直平面内，以保持横移机构4始终处于竖直状态。

如图5-6所示，所述横移机构4包括铰接在举升机构6一端的支架401、设置在支架401上的两个上下平行的导轨402、在驱动机构驱动下沿着导轨402来回移动的安装座403，所述导轨402采用方钢，导轨402可焊接在U型架5的两个侧板上，所述U型架5通过转轴转动的安装于所述安装座403上，所述安装座403内设置有两组分别与两个导轨402配合的滚轮404，位于上侧的两个滚轮404位于上侧的导轨402的上侧，位于下侧的两个滚轮404位于下侧的导轨402的下侧；所述安装座403包括位于上侧导轨402上侧的横板4031以及焊接或通过螺钉固定在横板4031前后两侧的竖板4032，滚轮404通过滚轮轴连接在两个竖板4032之间，横板4031的左右两侧焊接或通过螺钉固定有限位板4033，其中限位板4033的下侧面开设有与导轨402的棱角配合的V型豁口，限位板4033能够清除导轨402上的颗粒杂质，以保持安装座403的平稳移动，同时具有一定的防倾斜作用。

如图4所示，作为本发明中驱动机构的一种实施方式，所述驱动机构包括位于两个导轨402之间的齿条405、安装在安装座403上与齿条405相啮合的齿轮(图中被竖板4032所遮挡)，所述齿条405固定在支架401上，所述齿轮连接有固定在安装座403上的第二驱动装置407，所述第二驱动装置407可采用液压马达，所述支架401下部的两端设置有与控制系统电性连接的行程开关408，所述安装座403的下端设置有触发片409，所述触发片409能够碰触行程开关408，在横向移动过程中，第二驱动装置407接收控制系统的控制指令进行启动、停止、反向转动的动作，触发片409碰触到行程开关408后，行程开关408给控制系统一个信号，控制系统控制第二驱动装置407进行反向旋转，当清洗作业完毕时，控制系统给第二驱动装置407一个停止运行的指令。

如图5所示，作为本发明中驱动机构的另一种实施方式，所述驱动机构包括位于两个导轨402之间的双向伸缩杆410，所述双向伸缩杆410的两个内杆分别固定在支架401上，所述安装座403固定在双向伸缩杆410的套筒上；所述双向伸缩杆410可采用电动伸缩杆或者液压伸缩杆，其具体型号参数可根据具体情况进行适当选择，当双向伸缩杆410为电动伸缩杆时，其与控制系统电性连接，能够接收控制系统的控制指令进行启动、停止、反向伸缩等操作，当双向伸缩杆410采用液压伸缩杆时，其动力源由行走机构1上的液压泵站提供；其中双向伸缩杆410的行程，可根据支架401的长度进行合理选择。

作为本申请的进一步方案，所述安装座403侧面上设置有固定块411，所述固定块411内螺纹连接有顶紧螺栓412，所述顶紧螺栓412自固定块411的下侧面贯穿所述固定块411，所述顶紧螺栓412的上端顶紧在下侧的滚轮404的滚轮轴上，从而通过顶级螺栓412与固定块411的配合将下侧的滚轮404顶紧，使得下侧的滚轮404与下侧的导轨402的下侧棱边抵触，从而使得下侧的导轨402一方面起到导向作用，一方面具有限位的作用，避免安装座403脱离导轨402，有效保证本发明的安全性。

如图2-3所示，所述清洗盘2包括铰接在所述U型架5端部的盘状壳体201，所述盘状壳体201内部通过两组旋转连接体202安装有两组喷头组件203，两组所述旋转连接体202由同一第三驱动装置204驱动而使得两组喷头组件203同步转动，两组所述喷头组件203运行时覆盖面积部分重叠且互不干涉，所述盘状壳体201的外周面对称设置有两个高度可调的辊子205，所述盘状壳体201的底部设置有与真空抽吸装置相连的排污口206、与盘状壳体201内部连通的进气调节阀207；其中所述喷头组件203包括与旋转连接体固定连接的连接头2031，所述连接头2031的两侧面对称设置有两个直线型喷头2032，所述直线型喷头2032朝向盘状壳体201开口的一端设置有多个第一喷水孔2033，所述第一喷水孔2033喷射方向垂直于直线型喷头2032的水平面，所述直线型喷头2032远离连接头2031一端的上侧面设置有两个喷水方向相反的第二喷水孔2034，两个第二喷水孔2034的喷水方向与直线型喷头2032的水平面有一定夹角，其中两个第二喷水孔2034的喷水方向相反从而对船底表面形成侧面切割，能够使得船底表面附着的污物或者锈斑等快速脱落。

如图4所示，所述旋转连接体202包括固定于盘状壳体201下侧面的套管2021、转动装配于套筒2021内的中空杆2022，所述中空杆2022伸入盘状壳体201内部的一端连接喷头组件203，中空杆2022伸出套筒2021的下端连接有旋转密封接头2023，所述第三驱动装置204通过齿轮组与中空杆2022相连，所述第三驱动装置204可选用液压马达，第三驱动装置204的输出轴上安装有主动齿轮，两个中空杆2022上安装有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，从而通过第三驱动装置204驱动两个中空杆2022同步转动，进而驱动两个喷头组件203同步转动；所述套管2021通过螺栓固定在盘状壳体201的下侧面，中空杆2022通过轴承转动装配于套管2021内，所述连接头2031上开设有T型通孔，所述中空杆2022的顶部密封连接在所述连接头2031上T型通孔的下端，两个直线型喷头2032分别通过螺纹连接在T型通孔的两端，从而在旋转密封接头2023通过管路连接至高压泵后，高压泵向中空杆2022内冲入高压水，高压水经过连接头2021的T型通孔后分别通过两个直线型喷头2032的第一喷水孔2033和第二喷水孔2034喷出。

如图8所示，所述进气调节阀207包括安装在盘状壳体201底部并与盘状壳体201连通的安装桶2071，所述安装桶2071的底部开设有进气孔2072，所述安装桶2071沿着其轴向穿设有连接杆2073，所述连接杆2073靠近安装桶2071开口的一端固定有挡板2074，连接杆2073靠近进气孔2072的一端套接有位于安装桶2071内的封板2075，位于封板2075与挡板2074之间连接杆2073上套接有弹簧2076，所述连接杆2073伸出进气孔2072的一端设置有挡杆2077，所述档杆2077的上侧的连接杆2073通过螺纹连接螺母，所述档杆2077通过螺母压紧在安装筒2071的上侧面，封板2075在弹簧2076弹力的作用下抵触在安装桶2071底部的内侧面上，所述封板2075的直径与挡杆2077的长度均大于所述进气孔2072的直径；在具体实施时，盘状壳体1的底部开设有孔，安装桶2071的开口端螺纹连接或者焊接在孔内，正常情况封板2075封堵在进气孔2072上，在真空抽吸装置抽吸排污水的过程中，盘状壳体1与船底表面之间形成负压，当其压力下降到一定状态后，在吸力的作用下封板2075将向上移动而打开进气孔2072，此时气体进入盘状壳体1内进行补压，一方面有效使得盘状壳体1内的污水快速排出，一方面有效避免清洗盘吸附在船底表面上，当排污完成或者盘状壳体1内的压力上升时，在弹簧2076的弹力作用下，封板2075将移动到进气孔2072处对进气孔2072进行封堵。

如图1及3所示所示，所述盘状壳体201的外周面对称设置有两组支撑板2011，所述支撑板2011交接有连接板2012，所述辊子205转动装配于两个连接板2012之间，所述支撑板2011与连接板2012之间的夹角可调；其中支撑板2011一体成型或者焊接或者通过螺栓固定在盘状壳体1的外侧面上，辊子205通过转轴交接在连接板2012上；支撑板2011上开设一个通孔，连接板2012上对应的开设多个成圆弧形排布的通孔，支撑板2011的通孔与连接板2012中的一个通孔通过销轴或者螺栓连接，从而调整辊子205的角度。

本发明中的盘状壳体201的开口端面上还设置有毛刷，毛刷可采用螺钉的固定在盘状壳体201上，也可将盘状壳体201的壳壁作为中空的，将毛刷通过弹簧安装在壳壁内；从而保证清洗盘与船底面紧密贴合。

本发明中，所述控制系统包括设置于行走机构1上用于控制所述清洗机器人运行的电控箱，所述电控箱内设置有中央处理器，所述中央处理器可采用西门子PLC控制器，所述电控箱上设有与所述中央处理器连接的触摸屏，操作人员，通过触摸屏输入清洗机器人的运行参数，并能够通过触摸屏查询清洗机器人的运行状态。

在另一实施例中，所述清洗机器人还包括遥控器，从而采用远程遥控器控制的方式来控制清洗机器人的运行，所述遥控器通过无线网络与所述中央处理器相连，其中遥控器与中央处理器之间可以通过wifi无线网络、485无线网络、红外数据传输的方式进行无线连接，从而中央处理器能够接收遥控器端输入的控制信息；遥控器上至少有控制第一驱动装置、驱动机构、第三驱动装置和行走机构启停的控制按键；通过遥控器的按键输入清洗机器人的运行控制指令，中央处理器接收到通过遥控器输入的控制指令后，向对应的执行机构发送执行控制指令，例如中央处理器向控制液压马达、液压伸缩杆油路上的开闭电控阀发送控制指令从而控制相应液压马达、液压伸缩杆的运行，中央处理器向行走机构的运行执行机构的控制开关等电气元件发送控制指令，从而实现行走机构启停的控制。

本实施例中，所述行走机构1包括车架，车架上安装有用于为清洗机器人提供行走的驱动力的发动机总成、用于为液压马达、液压伸缩杆提供动力的液压泵站、用于为发动机总成提供动力源的柴油总成、用于实现发动机总成启动的蓄电池总成、用于实现行走机构1在平面上行走的履带总成，该行走机构1部分的具体连接方式和工作原理均为现有技术，本领域技术人员能够根据自己掌握的普通技术知识即可实现。

本发明在工作时，船舶停泊在搭建好的坞墩上，清洗机器人在相邻两个坞墩之间沿着船舶的横向对船舶底面进行依次清洗，采用桁架601组成的简单举升机构与第一驱动装置3的配合，实现对清洗盘2的纵向举升，通过横移机构4对清洗盘2进行在横向移动机构上的来回移动调整，清洗盘2的辊子205的角度可调，能够适应不同情况的船底作业面。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种船底清洗机器人，包括行走机构以及清洗盘，其特征在于：所述行走机构上铰接有举升机构以及用于驱动所述举升机构上下摆动的第一驱动装置，所述举升机构远离行走机构的一端铰接有用于驱动清洗盘来回移动的横移机构，所述横移机构上转动连接有用于安装清洗盘的U型架，所述清洗盘铰接在所述U型架上，所述行走机构上设置有用于控制所述船底清洗机器人运行的控制系统。

2.根据权利要求1所述的船底清洗机器人，其特征在于：所述举升机构包括铰接在行走机构上的两个上下平行设置的桁架，两个所述桁架的另一端铰接在用于安装清洗盘的横移机构上，所述第一驱动装置的两端分别铰接在行走机构及位于下侧的桁架上，两个所述桁架与行走机构以及横移机构的四个铰接点连接线始终呈平行四边形结构。

3.根据权利要求2所述的船底清洗机器人，其特征在于：所述桁架包括两个平行设置的横杆，两个横杆通过多个连杆固定连接，所述第一驱动装置的一端铰接在位于下侧的桁架的其中一个连杆上。

4.根据权利要求1所述的船底清洗机器人，其特征在于：所述横移机构包括铰接在举升机构一端的支架、设置在支架上的两个上下平行的导轨、在驱动机构驱动下沿着导轨来回移动的安装座，所述U型架转动的安装于所述安装座上，所述安装座内设置有两组分别与两个导轨配合的滚轮。

5.根据权利要求4所述的船底清洗机器人，其特征在于：所述驱动机构包括位于两个导轨之间的齿条、安装在安装座上与齿条相啮合的齿轮，所述齿条固定在支架上，所述齿轮连接有固定在安装座上的第二驱动装置。

6.根据权利要求5所述的船底清洗机器人，其特征在于：所述支架下部的两端设置有与控制系统电性连接的行程开关，所述安装座的下端设置有触发片，所述触发片能够碰触行程开关。

7.根据权利要求1所述的船底清洗机器人，其特征在于：所述驱动机构包括位于两个导轨之间的双向伸缩杆，所述双向伸缩杆的两个内杆分别固定在支架上，所述安装座固定在双向伸缩杆的套筒上。

8.根据权利要求4-7任一项所述的船底清洗机器人，其特征在于：所述安装座侧面上设置有固定块，所述固定块内螺纹连接有顶紧螺栓，所述顶紧螺栓自固定块的下侧面贯穿所述固定块，所述顶紧螺栓的上端顶紧在下侧的滚轮的滚轮轴上。

9.根据权利要求1所述的船底清洗机器人，其特征在于：所述清洗盘包括铰接在所述U型架端部的盘状壳体，所述盘状壳体内部通过两组旋转连接体安装有两组喷头组件，两组所述旋转连接体由同一第三驱动装置驱动而使得两组喷头组件同步转动，两组所述喷头组件运行时覆盖面积部分重叠且互不干涉，所述盘状壳体的外周面对称设置有两个高度可调的辊子，所述盘状壳体的底部设置有与真空抽吸装置相连的排污口、与盘状壳体内部连通的进气调节阀。

10.根据权利要求9所述的船底清洗机器人，其特征在于：所述旋转连接体包括固定于盘状壳体下侧面的套管、转动装配于套筒内的中空杆，所述中空杆伸入盘状壳体内部的一端连接喷头组件，所述第三驱动装置通过齿轮组与中空杆相连。

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