CN112660321A - 一种海洋装备水下清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种海洋装备水下清洗装置，结构框架设有上层安装板、中层安装板、底层安装板，清洗机械手与上层安装板上表面连接，水射流清洗刷机构安装于清洗机械手的端部，夹持机械手设有四个，两两间隔相对分成两组，分别设置于结构框架的相对两侧并与中层安装板连接，磁吸附行走机构设有四个，在结构框架的下部呈矩阵型间隔分布并分别与底层安装板连接，清洗盘组件安装于底层安装板的底面上并位于四个磁吸附行走机构之间，辅助控制系统安装于结构框架上，清洗机械手、水射流清洗刷机构、夹持机械手、磁吸附行走机构、清洗盘组件分别与辅助控制系统信号连接。本装置能够应用于船舶运输、水产养殖、海洋平台、海底管路等领域的装备水下自动清洗。

Description

一种海洋装备水下清洗装置

技术领域

本发明涉及海洋装备清洗技术领域，尤其是涉及一种海洋装备水下清洗装置。

背景技术

由于藻类、贝类等海洋生物会吸附与侵蚀船体表面、养殖网衣、海水管路等海洋装备，海洋污损一直是困扰航运和水下设施的难题。对于船舶而言，海洋污损会增加船舶的阻力，造成燃料消耗增加、船速下降，同时还会加快船体表面金属的电化学腐蚀过程和速度，影响船舶安全运行。在水产养殖业，海生物造成网孔堵塞的同时还会与养殖贝类争夺附着基和饵料，影响牡蛎等养殖贝类生长及产量。而对于海洋平台而言，海洋污损会增加平台支架体积和粗糙度，加大外载荷，增加平台自重并提高平台重心，提高平台发生倾斜或倒塌的可能性。

目前海洋污损生物的防治方法按防污技术原理可将其分为物理防污法、化学防污法和生物防污法。最新的水下清洗装置如专利CN107985526A清除水下船体附着物的机器人中所述，其利用推进器与声呐探测仪实现机器人在水中的自由移动，并采取吸盘吸附方式实现机器人在水下船舶上固定，但其定位与运动方式难以实现机器人连续清洗作业，且清洗路径受水流或暗流影响较大，不适用于大范围清洗；专利CN110340062A空化射流水下网衣清洗机器人中所述，利用推进器推动机器人附着在挂网上进行定位，但由于网衣质地柔软，单凭推进器产生的推力无法使机器人能够稳定附着在网上表面，从而进行清洗工作，此外机器人对网衣的附着力可能导致网衣产生包络面，机器人存在被缠绕的风险，难以实现长时间工作；专利CN109229310A一种水下外圆管清洗和检测机器人中所述，其采用前后驱动轮实现沿管道轴向导向运动，左右摆臂吸附轮实现管道夹紧定位，此定位方式虽可保证管道与机器人的相对位置不变，但由于驱动轮、吸附轮母线运动方向与管道母线垂直，故难以实现机器人在管道外壁的周向清洗。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种海洋装备水下清洗装置，解决不同清洗对象定位方式困难而导致难以连续化清洗的问题，能运用于多种场合的水下清洗装置。

技术方案：一种海洋装备水下清洗装置，包括内置模块、清洗机械手、水射流清洗刷机构、夹持机械手、磁吸附行走机构、清洗盘组件，内置模块包括结构框架、辅助控制系统，结构框架设有上层安装板、中层安装板、底层安装板，构成三层框架结构，清洗机械手与上层安装板的上表面连接，水射流清洗刷机构安装于清洗机械手的端部，夹持机械手设有四个，两两间隔相对分成两组，分别设置于结构框架的相对两侧并与中层安装板连接，磁吸附行走机构设有四个，在结构框架的下部呈矩阵型间隔分布并分别与底层安装板连接，清洗盘组件安装于底层安装板的底面上并位于四个磁吸附行走机构之间，辅助控制系统安装于结构框架上，清洗机械手、水射流清洗刷机构、夹持机械手、磁吸附行走机构、清洗盘组件分别与辅助控制系统信号连接。

进一步的，清洗机械手包括旋转底座以及依次连接的大臂、中臂、小臂、腕部、手部，大臂与旋转底座固定，旋转底座与上层安装板的上表面连接，大臂与中臂通过转轴一相连，在转轴一处布置伺服舵机一，中臂与小臂通过转轴二相连，在转轴二处设有伺服电机，小臂与腕部的关节的连接处设有伺服舵机二，腕部与手部的连接处设有伺服舵机三，手部的内部设有自转电机，水射流清洗刷机构与手部连接，伺服舵机一、伺服电机、伺服舵机二、伺服舵机三、自转电机分别与辅助控制系统信号连接。

进一步的，水射流清洗刷机构包括集成安装板、立式轴承、套筒、滚珠丝杆组件、清洗刷、步进电机、射流枪、滚珠丝杠机构，集成安装板上平行间隔安装有两个立式轴承，套筒依次穿设于两个立式轴承中并与两者连接，清洗刷通过滚珠丝杆组件在套筒的一端周向设置并与其连接，射流枪从套筒的另一端穿入，步进电机安装于集成安装板上并与套筒连接，滚珠丝杠机构在套筒尾端的一侧安装于集成安装板上，射流枪与滚珠丝杠机构连接，集成安装板与清洗机械手连接，滚珠丝杆组件、步进电机、射流枪、滚珠丝杠机构分别与辅助控制系统信号连接。

最佳的，清洗刷绕一点呈周向分布设有四个，分别通过一个滚珠丝杆组件与套筒连接，滚珠丝杆组件的滚珠丝杆本体通过丝杆底座与套筒的外周面固定，清洗刷与滚珠丝杆本体的丝杆滑块连接。

进一步的，夹持机械手包括第一指节、第二指节、第三指节、夹持底座、直线模组，第一指节一端、第三指节一端分别与第二指节两端连接，两个连接处分别设有一个传动电机，第三指节的另一端通过夹持底座与直线模组连接，直线模组与中层安装板连接。

进一步的，磁吸附行走机构包括磁履带轮组件、传动轴一、传动轴二、电动推杆、驱动电机，磁履带轮组件设置于底层安装板的底部，驱动电机安装于底层安装板上，传动轴一的一端与驱动电机连接，另一端与磁履带轮组件连接，传动轴二的一端与磁履带轮组件相连，另一端与中层安装板连接，电动推杆安装于结构框架上并与传动轴二连接，电动推杆、驱动电机分别与辅助控制系统信号连接。

最佳的，磁履带轮组件包括固定支架、磁履带、履带轮，履带轮在固定支架竖直平面上的周向间隔分布有多个并分别与固定支架连接，磁履带在多个履带轮的外围与其啮合连接，传动轴一与其中一个履带轮连接，传动轴二与固定支架连接。

进一步的，清洗盘组件包括副清洗盘、主清洗盘，主清洗盘在结构框架底部的中间位置并与其连接，副清洗盘在主清洗盘水平方向的相对两侧分别间隔设有两个，每个副清洗盘分别与结构框架连接。

进一步的，主清洗盘包括罩壳、异向喷管、中心旋转体，罩壳的外端面圆周方向均匀间隔安装有多个槽口，在罩壳的中部安装有中心旋转体，中心旋转体穿过罩壳中心孔并与其连接，中心旋转体上安装有异向喷管。

进一步的，辅助控制系统包括电力舱、电子舱以及分别与电力舱和/或电子舱信号连接的三维扫描仪、探照灯一、摄像头一、探照灯二、摄像头二、垂直推进器、超声波传感器、水平推进器、浮力调节装置，上层安装板侧下方靠近其四个顶角处分别安装有一个水平推进器，上层安装板横向相对两侧分别安装有一个探照灯二和一个摄像头二，结构框架的艏尾两端分别安装有一个垂直推进器，每个垂直推进器7的一侧设有三维扫描仪，三维扫描仪与结构框架连接，中层安装板上设有浮力调节装置，在中层安装板的前后端分别安装电子舱与电力舱，超声波传感器设有四个，分别靠近对应的一个夹持机械手并与中层安装板连接，底层安装板的前后端分别设有一个探照灯一和摄像头一，清洗机械手、水射流清洗刷机构、夹持机械手、磁吸附行走机构、清洗盘组件分别与电力舱以及电子舱信号连接。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)采用负压吸附空化射流盘和两段式履带运动方式，可适用于水下各种材质及复杂曲面表面上运动，扩大清洗范围。

(2)采用对夹式清洗方式，相比于单方向吸附可以减少对网衣的附着力，降低由于网衣质地柔软被缠绕的风险，并且网衣在海底暗流的作用存在一定摆幅，对于清洗装置难以实现连续清洗作业，对夹式清洗方式可利用水下清洗装置自身的推力装置，实现在水中的定深定点清洗，而不需要借助网衣的附着力，进一步扩大清洗范围。

(3)采用可调间距夹持机械手与可变幅磁吸附履带实现对不同直径的管道稳定可靠的定位操作，保证了清洗作业过程中水下清洗装置与目标管道之间的相对位置固定不变，并且通过履带轮驱动履带可沿管道可实现周向清洗，相比于传统水下清洗装置的磁力吸附定位、负压吸附定位、推力吸附定位等方式，避免了因水下不可控的洋流扰动以及其他无法预知的潜在风险给装置本体带来的安全隐患，提高作业稳定性与作业范围。

(4)开发了一种模块化、可重构本体结构及外设接口，配载不同清洗对象所需要的定位机构，通用性强，适应范围广，节约成本。

(5)由于设置了水下三维激光扫描仪、声呐系统，通过扫描得出待清洗目标轮廓模型并反馈给控制计算机，计算机根据空化射流盘的有效清洗范围，使用软件程序计算规划出清洗装置运动路径坐标，提高作业的自动化，智能化程度，在保证清洗效果的前提下，提升清洗效率。

(6)采用多功能作业系统和组合式拼装技术相结合，针对管道清洗时配备可夹持式机械手，当清洗对象变换时，可将夹持机械手拆卸，控制其运动的直线模组可作为调整清洗装置重心使用，增加装置系统功能的多样性。

(7)利用浮筒与推进器配合使用，在全方位运动的同时，可以有效降低由于海水密度变化产生的浮力影响，使清洗装置可自由调整水下姿态，保证各个角落清洗，清洗效率高，清洁度高。

附图说明

图1为本发明的侧视立体结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为水射流清洗刷机构的结构示意图；

图4为本发明的主视立体结构示意图；

图5为本发明的侧向剖视图；

图6为磁吸附行走解耦的局部视图；

图7为本发明的底部示意图；

图8为本发明的管道清洗示意图；

图9为本发明的网衣清洗示意图；

图10为本发明的船舶螺旋桨清洗示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种海洋装备水下清洗装置，如图1～7所示，内置模块1、清洗机械手2、水射流清洗刷机构3、夹持机械手4、磁吸附行走机构5、清洗盘组件6。

内置模块1包括结构框架101、辅助控制系统，结构框架101从上至下依次间隔设有上层安装板113、中层安装板114、底层安装板115，构成三层框架结构，清洗机械手2与上层安装板113的上表面连接。

清洗机械手2包括旋转底座21以及依次连接的大臂22、中臂23、小臂24、腕部25、手部26，大臂22与旋转底座21固定，旋转底座21与上层安装板113的上表面连接，旋转底座21可实现周向旋转，当清洗装置更换清洗对象时可实现清洗机械手2的整体拆卸，大臂22与中臂23通过转轴一相连，在转轴一处布置伺服舵机一，，通过伺服舵机一驱动实现清洗机械手2的大幅度升降运动，中臂23与小臂24通过转轴二相连，在转轴二处设有伺服电机，通过伺服电机驱动实现清洗机械手2的小幅度升降运动，小臂24与腕部25的关节的连接处设有伺服舵机二，控制腕部25相对于小臂24端面的转动，腕部25与手部26的连接处设有伺服舵机三，可实现手部26的精准定位，手部26的内部设有自转电机，可实现手部26的周向旋转运动，水射流清洗刷机构3与手部26连接，伺服舵机一、伺服电机、伺服舵机二、伺服舵机三、自转电机分别与辅助控制系统信号连接。腕部25与手部26的连接处设有的伺服舵机三控制腕部25包括水射流清洗刷机构3在内的仰俯运动，通过伺服舵机三旋转角度调节腕部25上的部件的俯仰角；手部26的自转电机驱动手部26绕腕部15做旋转即周向运动，保证水射流清洗刷机构3在螺旋桨叶片表面的全覆盖清洗。

水射流清洗刷机构35机构3包括集成安装板31、立式轴承32、套筒33、滚珠丝杆组件34、清洗刷35、步进电机36、射流枪37、滚珠丝杠机构38，集成安装板31上平行间隔安装有两个立式轴承32，套筒33依次穿设于两个立式轴承32中并与两者连接，清洗刷35通过滚珠丝杆组件34在套筒33的一端周向设置并与其连接，清洗刷35绕一点呈周向分布设有四个，分别通过一个滚珠丝杆组件34与套筒33连接，滚珠丝杆组件34的滚珠丝杆本体通过丝杆底座341与套筒33的外周面固定，清洗刷35与滚珠丝杆本体的丝杆滑块342连接，每片清洗刷35与套筒33端面铰接，通过丝杆电机驱动丝杆滑块342可实现四片清洗刷35相对于铰接件的折叠运动，射流枪37从套筒33的另一端穿入，步进电机36安装于集成安装板31上并与套筒33连接，带传动实现清洗刷35的旋转运动，以清洗刷35对清洗表面的旋转摩擦运动到达清洗效果，滚珠丝杠机构38在套筒33尾端的一侧安装于集成安装板31上，射流枪37与滚珠丝杠机构38连接，使射流枪37可沿套筒33前后移动，以达到近距离清洗桨叶表面的目的。集成安装板31与手部26连接，滚珠丝杆组件34、步进电机36、射流枪37、滚珠丝杠机构38分别与辅助控制系统信号连接。射流枪37为双向输出结构，为减少水射流输出的冲击力，故在水射流通道的两端设置开口(附图3箭头方向)以反向推力平衡水射流输出口的冲击力。

夹持机械手4设有四个，两两间隔相对分成两组，分别设置于结构框架101的相对两侧并与中层安装板114连接，夹持机械手4包括第一指节41、第二指节42、第三指节43、夹持底座44、直线模组45，第一指节41一端、第三指节43一端分别与第二指节42两端连接，两个连接处分别设有一个传动电机作为驱动件，使得三指节之间可相对转动，以实现夹持运动。第三指节43的另一端与夹持底座44连接，直线模组45为带有传动滑块451的滚珠丝杆结构，底座44固定于滑块451上，直线模组45与中层安装板114连接。

磁吸附行走机构5设有四个，在结构框架101的下部呈矩阵型间隔分布并分别与底层安装板115连接，磁吸附行走机构5包括磁履带轮组件、传动轴一53、传动轴二54、电动推杆55、驱动电机57，磁履带轮组件设置于底层安装板115的底部，磁履带52轮组件包括固定支架51、磁履带52、履带轮56，履带轮56在固定支架51竖直平面上的周向间隔分布有多个并分别与固定支架51连接，磁履带52在多个履带轮56的外围与其啮合连接，驱动电机57安装于底层安装板115上，传动轴一53的一端与驱动电机57连接，另一端与履带轮56连接，传动轴二54的一端与固定支架51相连，另一端与中层安装板114连接，电动推杆55安装于结构框架101上并与传动轴二54连接，电动推杆55、驱动电机57分别与辅助控制系统信号连接。传动轴一53将驱动电机57的动力输出至履带52，在电动推杆55的作用下传动轴二54可相对于传动轴一53旋转一定角度，使多功能清洗装置同侧的磁吸附行走装置5满足复杂曲面的行走要求。

清洗盘组件6安装于底层安装板115的底面上并位于四个磁吸附行走机构5之间，清洗盘组件6包括副清洗盘组件61、主清洗盘组件62，主清洗盘组件62在结构框架101底部的中间位置并与其连接，副清洗盘组件61在主清洗盘组件62水平方向的相对两侧分别间隔设有两个，每个副清洗盘组件61分别与结构框架101连接。主清洗盘组件62包括罩壳621、异向喷管622、中心旋转体623，罩壳621的外端面圆周方向均匀间隔安装有多个槽口，在罩壳的中部安装有中心旋转体623，中心旋转体623穿过罩壳621中心孔，并与罩壳621通过连接件固连，在中心旋转体623的一端安装有异向喷管622，当高压射流从异向喷管622喷出时，由于异向喷管622的结构特性，使异向喷管622可绕中心旋转体623快速旋转。副清洗盘组件61与主清洗盘组件62结构一致，区别为大小的不同，副清洗盘组件61的体积小于主清洗盘组件62的体积。

辅助控制系统安装于结构框架101上，辅助控制系统包括电力舱111、电子舱112以及分别与电力舱111和/或电子舱112信号连接的三维扫描仪102、探照灯一103、摄像头一104、探照灯二105、摄像头二106、垂直推进器107、超声波传感器108、水平推进器109、浮力调节装置110，上层安装板113侧下方靠近其四个顶角处分别安装有一个水平推进器109，水平推进器109呈45°方向布置，上层安装板113横向相对两侧分别安装有一个探照灯二105和一个摄像头二106，结构框架101的艏尾两端分别安装有一个垂直推进器107，每个垂直推进器1077的一侧设有三维扫描仪102，三维扫描仪102与结构框架101连接，中层安装板114上设有浮力调节装置110，在中层安装板114的前后端分别安装电子舱112与电力舱111，超声波传感器108设有四个，分别靠近对应的一个直线模组45并与中层安装板114连接，以实现相对于多功能清洗装置底面的测距功能，底层安装板115的前后端分别设有一个探照灯一103和摄像头一104，探照灯103与摄像头一104可沿底层安装板115转动，以实现不用角度的图像数据采集。清洗机械手2、水射流清洗刷机构3、夹持机械手4、磁吸附行走机构5、清洗盘组件6分别与电力舱111以及电子舱112信号连接。电力舱111为本装置提供电源，电子舱112为本装置的控制器，实现智能化控制。

本装置可实现船体清洗、水下管道清洗、水产养殖网衣清洗以及船舶螺旋桨清洗等多种清洗模式。

当现场清洗船体时，首先将本装置放入水中，使其绕待清洗船舶运动一周，通过三维扫描仪102对船壁表面进行拍摄与扫描，生成船体的三维模型，并根据船体的三维模型，划分出多功能水下清洗装置在船体表面的清洗路径，清洗路径分为横向清洗线与纵向清洗线，并同时确定本装置在船体表面的清洗作业起点与终点。之后通过调节浮力调节装置110改变本装置的入水深度，使其到达清洗作业起点深度，之后在水平推进器109推力作用下到达指定清洗区域的一角，摄像头一104实时监控水下清洗装置与船体表面距离，在靠近船体表面后，关闭水平推进器109，通过调节直线模组45的滑块451，调整水下清洗装置的重心，改变其水中姿态，使水下清洗装置底部正对船体表面后，将垂直推进器107通电，水下清洗装置的磁履带吸附在船体表面时，开启主清洗盘组件62和副清洗盘组件61，上面的异向喷管622在高压水流的作用力下开始沿清洗盘周向旋转，从而清洗清洗盘所覆盖的船体表面。水下清洗装置以自身履带长度为清洗步长，沿船尾至船艏方向的横向清洗线开始清洗，在到达横向清洗线末端时，控制驱动电机57，将水下清洗装置一侧的磁吸附行走机构5锁死，而另一侧磁吸附行走机构5继续运动，使两侧磁吸附行走机构5形成速度差，实现横向清洗线至纵向清洗线的转向，水下清洗装置继续沿“己”字形的清洗路线行进至清洗作业终止点。在纵向清洗过程中，当水下清洗装置经过船体曲折表面时磁吸附行走装置5中的电动推杆55开始工作，将传动轴二54绕驱动电机传动轴一53转动一定角度，使得水下清洗装置前后履带贴合船体曲面前行，保证清洗装置在船体表面正常行驶。

如图8所示，以管道为例，水下清洗装置通过浮力调节装置110下潜至管道所处深度，于此同时，垂直推进器107保证水下清洗装置下潜时的姿态，通过水下清洗装置的探照灯二105与摄像头二106，将采集水下的图像信息传送回计算机控制系统的观测界面，操作人员通过反馈的图像信息，控制水平推进器109进行微调，使水下清洗装置运动至管道7的上方。根据底层安装板115安装的超声波传感器108采集回来的数据反馈对水下清洗装置的位置进行水平径向微调，当四个水下超声波传感器108采集回的数据相等时，表明水下清洗装置目前处于管道7的正上方区域位置，此时水下清洗装置的电动推杆55通电工作将前后磁吸附行走装置5折起形成一定角度，呈V型块形状。此时操作人员根据管道7的直径大小，控制夹持底座44移动一定距离，第一指节41、第二指节42、第三指节43依次张开，在浮力调节装置110与垂直推进器107协同作用下，水下清洗装置下沉至管道7上表面，待水下清洗装置停稳后，第一指节41、第二指节42、第三指节43依次闭合，对管道7进行夹持动作，此时开启清洗盘组件6，摄像头一103实时监控清洁程度，当清洁程度满足要求时，在保持抱轴状态不变的情况下，松开第二指节42、第三指节43，驱动电机57驱动磁履带52，使水下清洗装置完成对管道7的周向清洗。在轴向清洗的途中，只需保证第二指节42、第三指节43张开一定角度但不完全脱离管的情况下，在水平推进器109的推动下使用清洗盘组件6完成清洗作业。

如图9所示，以网衣清洗为例，由于本水下清洗装置为组合式安装，故当清洗对象为网衣时，为减轻水下清洗装置的重量，可将用于夹持管道的夹持机械手4与船舶螺旋桨的清洗机械手2拆除。当水下清洗装置入水后，通过三维扫描仪102对网衣8进行扫描，经上位机进行数据处理形成网衣的平面图像，操作人员再将网衣平面图划分为若干个清洗区域，在若干清洗区域中将清洗路径设定为横向清洗线与纵向清洗线，并规定清洗路径的起始点与终点，水下清洗装置在水平推进器109的作用下向网衣清洗起始点行驶，在接近起始点时，浮力调节装置110开始工作，减小水下清洗装置的浮力，使水下清洗装置下潜至预定深度。此时，第二台水下清洗装置开始工作，在超声波传感器108的引导下，由第二台水下清洗装置估算与第一水下清洗装置的距离、方位角与仰角，水平推进器109推动第二水下清洗装置运动至第一水下清洗装置相对于网衣的另一侧，由浮力调节装置110将第二水下清洗装置下潜至第一机器人所处深度，此时共同调节第一水下清洗装置与第二水下清洗装置的滑块451，改变两个水下清洗装置的姿态，使第一水下清洗装置与第二水下清洗装置相对于网衣呈对称布置，此时开启水下清洗装置垂直推进器107，与此同时两台水下清洗装置磁履带52同时通电，使两台水下清洗装置磁履带52在磁力作用下吸附成一整体，根据第一水下清洗装置所制定的清洗路径，第二水下清洗装置配合第一水下清洗装置共同清洗网衣，以一段履带长度为一个清洗步长，当水下清洗装置移动一个步长，水下清洗装置的摄像头一104将网衣的污损程度反馈至操作人员，操作人员可根据前置摄像头上传画面，合理控制空话射流清洗盘的清洗时间，保证清洁程度。两台水下清洗装置从清洗起点开始，运动至横向或竖向清洗线的末端需要转向时，两台水下清洗装置沿转向内边的同侧履带同时锁死，另一侧继续运动，以速度差实现转向运动，从而对网衣形成“弓”字形清洗。

如图10所示，当清洗对象为螺旋桨时，清洗装置按管道定位方法夹持螺旋桨桨轴；清洗机械手由收缩状态依次展开，具体步骤为：根据摄像头二106与探照灯二105反馈桨叶的位置状态，岸上操作人员驱动旋转底座21，使清洗机械手2转过一定角度，使清洗机械手2末端水射流清洗刷机构3获得合适方位进行定位清洗；根据桨叶高度驱动大臂22与中臂23连接处的伺服舵机一，使清洗机械手2抬起一定高度，随后小臂24与中臂23处的伺服电机，使清洗机械手2到达指定高度；随后驱动腕部25与手部26的伺服舵机二，使水射流清洗刷机构3正对桨叶表面，紧接微调伺服舵机一，使清洗刷35贴合桨叶表面；开启清洗刷35与喷枪37，四片清洗刷35由滚珠丝杆组件34驱动从缩回状态同步展开，并由步进电机36通过带传动驱动清洗刷35高速旋转，水射流喷枪37通过滚珠丝杠机构38移动一定距离，使喷枪37的枪口与桨叶表面处于最佳清洗距离；上位机根据螺旋桨9扫描模型对六自由度清洗机械手的清洗路径进行弓字形清洗，从桨叶顶部依次清洗至桨叶底部，当清洗完一片桨叶后，夹持机械手4稍稍松开，磁吸附行走装置5沿桨轴周向转过一定角度，随后由清洗机械手2清洗第二片桨叶，清洗步骤与前一片桨叶相同，当陆续清洗完螺旋桨后，清洗机械手2收回至初始状态，夹持机械手3松开桨轴，水下清洗装置脱离螺旋桨桨轴，岸上操作人员完成装置的回收。

Claims (10)

1.一种海洋装备水下清洗装置，其特征在于：包括内置模块、清洗机械手、水射流清洗刷机构、夹持机械手、磁吸附行走机构、清洗盘组件，内置模块包括结构框架、辅助控制系统，结构框架设有上层安装板、中层安装板、底层安装板，构成三层框架结构，清洗机械手与上层安装板的上表面连接，水射流清洗刷机构安装于清洗机械手的端部，夹持机械手设有四个，两两间隔相对分成两组，分别设置于结构框架的相对两侧并与中层安装板连接，磁吸附行走机构设有四个，在结构框架的下部呈矩阵型间隔分布并分别与底层安装板连接，清洗盘组件安装于底层安装板的底面上并位于四个磁吸附行走机构之间，辅助控制系统安装于结构框架上，清洗机械手、水射流清洗刷机构、夹持机械手、磁吸附行走机构、清洗盘组件分别与辅助控制系统信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种海洋装备水下清洗装置，其特征在于：清洗机械手包括旋转底座以及依次连接的大臂、中臂、小臂、腕部、手部，大臂与旋转底座固定，旋转底座与上层安装板的上表面连接，大臂与中臂通过转轴一相连，在转轴一处布置伺服舵机一，中臂与小臂通过转轴二相连，在转轴二处设有伺服电机，小臂与腕部的关节的连接处设有伺服舵机二，腕部与手部的连接处设有伺服舵机三，手部的内部设有自转电机，水射流清洗刷机构与手部连接，伺服舵机一、伺服电机、伺服舵机二、伺服舵机三、自转电机分别与辅助控制系统信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种海洋装备水下清洗装置，其特征在于：水射流清洗刷机构包括集成安装板、立式轴承、套筒、滚珠丝杆组件、清洗刷、步进电机、射流枪、滚珠丝杠机构，集成安装板上平行间隔安装有两个立式轴承，套筒依次穿设于两个立式轴承中并与两者连接，清洗刷通过滚珠丝杆组件在套筒的一端周向设置并与其连接，射流枪从套筒的另一端穿入，步进电机安装于集成安装板上并与套筒连接，滚珠丝杠机构在套筒尾端的一侧安装于集成安装板上，射流枪与滚珠丝杠机构连接，集成安装板与清洗机械手连接，滚珠丝杆组件、步进电机、射流枪、滚珠丝杠机构分别与辅助控制系统信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种海洋装备水下清洗装置，其特征在于：清洗刷绕一点呈周向分布设有四个，分别通过一个滚珠丝杆组件与套筒连接，滚珠丝杆组件的滚珠丝杆本体通过丝杆底座与套筒的外周面固定，清洗刷与滚珠丝杆本体的丝杆滑块连接。

5.根据权利要求1所述的一种海洋装备水下清洗装置，其特征在于：夹持机械手包括第一指节、第二指节、第三指节、夹持底座、直线模组，第一指节一端、第三指节一端分别与第二指节两端连接，两个连接处分别设有一个传动电机，第三指节的另一端通过夹持底座与直线模组连接，直线模组与中层安装板连接。

6.根据权利要求1所述的一种海洋装备水下清洗装置，其特征在于：磁吸附行走机构包括磁履带轮组件、传动轴一、传动轴二、电动推杆、驱动电机，磁履带轮组件设置于底层安装板的底部，驱动电机安装于底层安装板上，传动轴一的一端与驱动电机连接，另一端与磁履带轮组件连接，传动轴二的一端与磁履带轮组件相连，另一端与中层安装板连接，电动推杆安装于结构框架上并与传动轴二连接，电动推杆、驱动电机分别与辅助控制系统信号连接。

7.根据权利要求6所述的一种海洋装备水下清洗装置，其特征在于：磁履带轮组件包括固定支架、磁履带、履带轮，履带轮在固定支架竖直平面上的周向间隔分布有多个并分别与固定支架连接，磁履带在多个履带轮的外围与其啮合连接，传动轴一与其中一个履带轮连接，传动轴二与固定支架连接。

8.根据权利要求1所述的一种海洋装备水下清洗装置，其特征在于：清洗盘组件包括副清洗盘、主清洗盘，主清洗盘在结构框架底部的中间位置并与其连接，副清洗盘在主清洗盘水平方向的相对两侧分别间隔设有两个，每个副清洗盘分别与结构框架连接。

9.根据权利要求8所述的一种海洋装备水下清洗装置，其特征在于：主清洗盘包括罩壳、异向喷管、中心旋转体，罩壳的外端面圆周方向均匀间隔安装有多个槽口，在罩壳的中部安装有中心旋转体，中心旋转体穿过罩壳中心孔并与其连接，中心旋转体上安装有异向喷管。

10.根据权利要求1所述的一种海洋装备水下清洗装置，其特征在于：辅助控制系统包括电力舱、电子舱以及分别与电力舱和/或电子舱信号连接的三维扫描仪、探照灯一、摄像头一、探照灯二、摄像头二、垂直推进器、超声波传感器、水平推进器、浮力调节装置，上层安装板侧下方靠近其四个顶角处分别安装有一个水平推进器，上层安装板横向相对两侧分别安装有一个探照灯二和一个摄像头二，结构框架的艏尾两端分别安装有一个垂直推进器，每个垂直推进器7的一侧设有三维扫描仪，三维扫描仪与结构框架连接，中层安装板上设有浮力调节装置，在中层安装板的前后端分别安装电子舱与电力舱，超声波传感器设有四个，分别靠近对应的一个夹持机械手并与中层安装板连接，底层安装板的前后端分别设有一个探照灯一和摄像头一，清洗机械手、水射流清洗刷机构、夹持机械手、磁吸附行走机构、清洗盘组件分别与电力舱以及电子舱信号连接。

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