CN113002645A - 一种水下磁吸附履带式巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明适用于水下机器人领域，提供了一种水下磁吸附履带式巡检机器人，所述水下磁吸附履带式巡检机器人包括：主体；垂直推进模块，连接主体，用于推动主体升降；水平推进模块，用于推动主体水平移动；履带总成，连接在主体两侧端，并连接有磁吸附履带；履带驱动模块，安装在主体上，用于驱动履带总成滚动行走；控制模块，连接主体，与垂直推进模块、水平推进模块、履带驱动模块电气连接；其中，控制模块控制垂直推进模块、水平推进模块工作使主体移动到目标设备；履带总成吸附在目标设备上，履带驱动模块驱动履带总成行走进行巡检。本发明优点：结构简单，操作简便，作业效率高，节约资源，可代替人工进行水下作业、解决了水下作业难的问题。

Description

一种水下磁吸附履带式巡检机器人

技术领域

本发明属于水下机器人领域，尤其涉及一种水下磁吸附履带式巡检机器人。

背景技术

近年来，随着科学技术的不断进步，我国在海底铺设了大量的海底石油、天然气管道，用于资源的运输。由于地质不断的运动、土壤的变化和海洋环境的复杂多变，长期以来对管道内外壁产生化学腐蚀和机械损伤。另外，随着海上贸易往来的日益频繁，船舶往复于海上进行运输。由于船舶在长期航行的过程中，水下部分的船体表面会附着贝类和锈斑等。这严重影响船舶的航行速度和使用寿命，同时也增加了燃油的消耗。所以需要对海底石油管道和船底进行定期的检测和维护。目前，对于这些定期的检测和维护作业仍然以人工水下作业为主。由于水下环境复杂多变，充满危险，检测和维护作业任务繁重，这对作业人员来说是一项极具有挑战性的任务，也是一笔不小的开支。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种水下磁吸附履带式巡检机器人，旨在代替人工对海底管道、船底进行定期的检测、探伤作业，解决水下作业困难、成本高的问题。

本发明是这样实现的，一种水下磁吸附履带式巡检机器人，所述水下磁吸附履带式巡检机器人包括：

主体，形成支撑结构；

垂直推进模块，连接主体，用于推动主体升降；

水平推进模块，连接主体，用于推动主体水平移动；

履带总成，连接在主体两侧端，并连接有磁吸附履带，用于吸附目标设备；

履带驱动模块，安装在主体上，用于驱动履带总成滚动行走；

控制模块，连接主体，与垂直推进模块、水平推进模块、履带驱动模块电连接，用于驱动主体移动并进行信息采集；

其中，控制模块控制垂直推进模块、水平推进模块工作使主体移动到目标设备；履带总成吸附在目标设备上，履带驱动模块驱动履带总成行走进行巡检。

在本发明实施例中，将所述的磁吸附履带式巡检机器人放入到水中，通过控制模块控制垂直推进模块作业使主体升降，水平推进模块工作使主体水平移动，垂直推进模块和水平推进模块配合作业，可以任意角度进行移动，从而实现了主体的全方位移动，主体移动到目标设备；履带总成通过磁吸附履带吸附在目标设备上，履带驱动模块驱动履带总成转动，从而使主体行走进行设备巡检。通过将履带总成吸附在设备上，对设备进行巡检，避免了水流造成主体脱离检查设备，同时通过垂直推进模块和水平推进模块运行与进行作业，增加了巡检机器人作业的稳定性，同时节约能源，增加了操作的便捷性。通过履带总成吸附进行行走，增加了吸附的面积，增加了行走过程中的稳定性。解决了天然气管道和船底进行定期检测和维护作业的难题，节省成本。代替人工进行定期的检测、探伤作业，减小了工作量，提高了工作效率。本发明优点：结构简单，操作方便，作业效率低，节约资源，解决了水下作业难。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种水下磁吸附履带式巡检机器人的立体结构图；

图2为本发明实施例提供的一种水下磁吸附履带式巡检机器人中控制模块的外部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种水下磁吸附履带式巡检机器人中控制模块的内部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种水下磁吸附履带式巡检机器人中垂直推进模块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种水下磁吸附履带式巡检机器人中履带总成的结构示意图；

附图中：第一固定板1、控制模块2、垂直推进模块3、履带总成4、水平推进模块5、履带驱动模块6、第二固定板7、履带安装内板8、履带安装外板9、耐压玻璃201、第一端盖202、控制筒203、第二端盖204、摄像头205、径向固定环206、摄像头固定支架207、扩展模块固定架208、扩展模块209、控制芯片210、电源模块211、控制模块安装板212、直角固定架213、O型密封圈214、水密接头215、推进器保护罩301、推进器302、张紧轮401、张紧轮轴承座402、从动轮403、从动轮轴承座404、永磁体405、主动轮406、主动轮轴承座407、链板408、销轴409。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种水下磁吸附履带式巡检机器人的结构图，包括：

主体，形成支撑结构；

垂直推进模块3，连接主体，用于推动主体升降；

水平推进模块5，用于推动主体水平移动；

履带总成4，连接在主体两侧端，并连接有磁吸附履带，用于吸附目标设备；

履带驱动模块6，安装在主体上，用于驱动履带总成4滚动行走；

控制模块2，连接主体，与垂直推进模块3、水平推进模块5、履带驱动模块6电气连接，用于驱动主体移动并进行信息采集；

其中，控制模块2控制垂直推进模块3、水平推进模块5工作使主体移动到目标设备；履带总成4吸附在目标设备上，履带驱动模块6驱动履带总成4行走进行巡检。

在本发明实施例中，将所述的磁吸附履带式巡检机器人放入到水中，通过控制模块2控制垂直推进模块3作业使主体升降，水平推进模块5工作使主体水平移动，垂直推进模块3和水平推进模块5配合作业，可以任意角度进行移动，从而实现了主体的全方位移动，主体移动到目标设备；履带总成4通过磁吸附履带吸附在目标设备上，履带驱动模块6驱动履带总成4转动，从而使主体行走进行设备巡检。控制模块2进行数据采集并通过光纤传输到控制平台，并通过控制平台进行远程操控。通过将履带总成4吸附在设备上，对设备进行巡检，避免了水流造成主体脱离检查设备，同时通过垂直推进模块3和水平推进模块5运行与进行作业，增加了巡检机器人作业的稳定性，同时节约能源，增加了操作的便捷性。通过履带总成4吸附进行行走，增加了吸附的面积，增加了行走过程中的稳定性。

在本发明的一个实例中，主体可以采用电木板材料制成，从而增加了主体的稳定性，在保持一定强度的同时，在水下不会产生锈蚀、腐蚀。保证巡检机器人的长期稳定工作。增加了使用的寿命，克服了巡检机器人长时间在水下作业时出现锈蚀的情况。当然并不排除其他的材质制成、例如合金、塑料钢等。主体包括第一固定板1、第二固定板7、履带安装内板8和履带安装外板9，第一固定板1固定连接第二固定板7形成支撑结构，履带安装内板8固定连接在第一固定板1和第二固定板7两侧端，并通过直角连接件螺钉连接固定，从而使连接稳定性好，组成巡检机器人的总体框架机构。履带驱动模块6通过螺钉连接的方式连接履带安装内板8，履带安装内板8远离第一固定板1面固定连接有履带安装外板9，履带安装内板8和履带安装外板9组成支撑结构。履带驱动模块6可以是电机、燃油机等。其中以电机为宜。

如图3所示，作为本发明的一种优选实施例，控制模块2包括安装筒、摄像头205、径向固定环206、扩展模块209、控制芯片210、电源模块211和安装架。安装架安装在安装筒的内部，安装筒形成密封结构，安装架安装有摄像头205、扩展模块209、控制芯片210、电源模块211，摄像头205用于对水下环境进行实时拍摄，控制芯片210用于实现控制各模块按程序运行，摄像头205的控制线和电源线直接连接到控制芯片210端。电源模块211为巡检机器人提供电源，扩展模块209可以是传感器、控制器等，从而增加巡检机器人的监控能力。当然并不排除巡检机器人一其他能源作为动力源、例如燃油机、核能等，此时电源模块则是相应的动力源。

作为本发明的一种优选实施例，安装架包括径向固定环206、摄像头固定支架207、扩展模块固定架208、控制模块安装板212、直角固定架213，控制模块安装板212固定连接有控制芯片210、电源模块211，控制模块安装板212两端固定连接有径向固定环206，控制模块安装板212可以通过直角固定架213与径向固定环206进行螺钉连接。控制模块安装板212通过径向固定环206连接在安装筒上，控制芯片210、电源模块211、扩展模块固定架208、摄像头固定支架207通过与控制模块安装板212螺钉连接的方式进行连接。摄像头205通过螺钉连接的方式固定到摄像头固定支架207上。由于控制模块2内部空间有限，为了使控制模块可以根据实际需要添加更多的传感器和控制器，设计了扩展模块固定架208，可以将要扩展的模块安装到扩展模块固定架208上。从而增加了安装空间。当然还有其他的安装方式，可以根据实际的情况和各个部件的占用空间进行实际设计，在此不做赘述。

如图2所示，作为本发明的一种优选实施例，安装筒包括耐压玻璃201、第一端盖202、控制筒203、第二端盖204。耐压玻璃201为摄像头205提供清晰的外部环境视野，使摄像头205可以实时返回水下环境的图像。耐压玻璃201通过树脂胶粘的方式粘结在第一端盖202上。第一端盖202、第二端盖204固定在控制筒203两端形成防水密封的耐压舱体，保证安装筒内部各零部件正常工作。第一端盖202采用树脂胶粘结的方式与控制筒203固定在一起，且通过螺钉连接固定在第二固定板7上。第二端盖204与第一固定板1通过螺钉固定。当然并不排除其他的结构方式和连接方式，安装筒可以一端密封固定连接，另一端可拆卸连接，安装方便快捷，但是操作性差。第二端盖204上设置有水密接头215，垂直推进模块3、水平推进模块5、履带驱动模块6通过水密接头215连接到控制芯片210，安装筒的轴向安装尺寸由第二固定板7和第一固定板1的安装位置实现固定。第一端盖202和/或第二端盖204上有O型圈安装槽，O型圈安装槽内放置有O型密封圈214，O型密封圈214与控制筒203形成挤压接触，实现第一端盖202和/或第二端盖204的防水密封。当然还可以通过密封垫、密封圈等，在此不做赘述。

如图4所示，作为本发明的一种优选实施例，垂直推进模块3和/或水平推进模块5包括推进器保护罩301、推进器302。推进器保护罩301通过螺钉连接螺母的安装方式固定到推进器302上。实现对推进器302的保护。当然连接方式并不排除焊接、柳接等。垂直推进模块3可以设置四个并处于主体的四角，水平推进模块5设置两个，可以实现巡检机器人在水下自主附着、自主脱离被附着金属表面。

如图5所示，作为本发明的一种优选实施例，履带总成4包括张紧轮401、张紧轮轴承座402、从动轮403、从动轮轴承座404、永磁体405、主动轮406、主动轮轴承座407、磁吸附履带和销轴409。磁吸附履带包括若干条并列的链板408和固定在链板408上的永磁体405。其中以两条为最佳。永磁体405材料可以是钕铁硼、铁氧体磁钢及铝镍钴磁钢等。有永磁吸附材料安装而成的履带式机器人可以吸附在海底管道、船底等金属表面进行稳定行走。从动轮403、主动轮406、张紧轮401分别通过从动轮轴承座404、主动轮轴承座407、张紧轮轴承座402转动连接在主体两侧端，用于悬挂磁吸附履带并形成张紧结构，主体上安装有履带驱动模块6，履带驱动模块6与主动轮406连接，通过履带驱动模块6驱动主动轮406实现磁吸附履带转动。

本发明上述实施例中提供了一种水下磁吸附履带式巡检机器人，通过将履带总成4吸附在设备上，对设备进行巡检，避免了水流造成主体脱离检测设备，同时也避免了通过垂直推进模块3和水平推进模块5运行与进行作业，增加了巡检机器人作业的稳定性，同时节约能源，增加了操作的便捷性。通过履带总成4吸附进行行走，增加了吸附的面积，增加了行走过程中的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下磁吸附履带式巡检机器人，其特征在于，所述水下磁吸附履带式巡检机器人包括：

主体；

垂直推进模块，连接主体，用于推动主体升降；

水平推进模块，连接主体，用于推动主体水平移动；

履带总成，连接在主体两侧端，并连接有磁吸附履带，用于吸附目标设备；

履带驱动模块，安装在主体上，用于驱动履带总成滚动行走；

控制模块，连接主体，与垂直推进模块、水平推进模块、履带驱动模块电气连接，用于驱动主体移动并进行信息采集。

2.根据权利要求1所述的一种水下磁吸附履带式巡检机器人，其特征在于，所述主体采用电木板材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种水下磁吸附履带式巡检机器人，其特征在于，所述主体包括第一固定板、第二固定板、履带安装内板和履带安装外板，第一固定板固定连接第二固定板，履带安装内板固定连接在第一固定板和第二固定板两侧端共同形成支撑结构，履带安装内板远离第一固定板的面固定连接有履带安装外板，履带安装内板和履带安装外板组成支撑结构。

4.根据权利要求1所述的一种水下磁吸附履带式巡检机器人，其特征在于，所述控制模块包括安装筒、摄像头、径向固定环、扩展模块、控制芯片、电源模块和安装架，安装架安装在安装筒的内部，安装筒形成密封结构，安装架安装有摄像头、扩展模块、控制芯片、电源模块。

5.根据权利要求4所述的一种水下磁吸附履带式巡检机器人，其特征在于，所述安装架包括径向固定环、摄像头固定支架、扩展模块固定架、控制模块安装板，控制模块安装板固定连接有控制芯片、电源模块；控制模块安装板两端固定连接有径向固定环，并通过径向固定环连接安装筒；摄像头连接摄像头固定支架，安装板连接有扩展模块固定架。

6.根据权利要求4所述的一种水下磁吸附履带式巡检机器人，其特征在于，所述安装筒包括耐压玻璃、第一端盖、控制筒、第二端盖，耐压玻璃固定连接第一端盖，第一端盖、第二端盖固定在控制筒两端形成防水密封的耐压舱体，第二端盖上设置有水密接头。

7.根据权利要求6所述的一种水下磁吸附履带式巡检机器人，其特征在于，所述第一端盖和/或第二端盖开设有O型圈安装槽，O型圈安装槽内放置有O型密封圈，O型密封圈与控制筒形成挤压接触，实现控制筒密封。

8.根据权利要求1所述的一种水下磁吸附履带式巡检机器人，其特征在于，所述垂直推进模块和/或水平推进模块包括推进器保护罩、推进器，推进器保护罩可拆卸的连接到推进器。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种水下磁吸附履带式巡检机器人，其特征在于，所述履带总成包括张紧轮、从动轮、主动轮、磁吸附履带，从动轮、主动轮、张紧轮转动连接在主体两侧端，用于悬挂磁吸附履带并形成张紧结构，履带驱动模块与主动轮连接，通过履带驱动模块驱动主动轮实现磁吸附履带转动。

10.根据权利要求9所述的一种水下磁吸附履带式巡检机器人，其特征在于，所述磁吸附履带包括若干条并列的链板和固定在链板上的永磁体。

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