CN113182231A - 一种水下智能清刷机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水下环境清洗设备技术领域，具体公开了一种水下智能清刷机器人，包括岸基控制台及与其电性连接的水下机器人，水下机器人包括水下运动载体及其下方的清刷设备，水下运动载体与清刷设备通过多个连接销连接为一体。本发明岸基控制台与水下机器人进行数据的实时交互，为水下机器人提供电能；水下运动载体带动清刷设备在水下进行前进后退、左转右转、上浮下潜以及俯仰横滚等运动，清刷设备对水下结构进行清刷，从而实现对水下结构表面附着物全方位彻底的清洗。

Description

一种水下智能清刷机器人
技术领域
本发明涉及水下环境清洗设备技术领域，更具体的说是涉及一种水下智能清刷机器人。
背景技术
水下环境的结构物，例如船体、养殖网箱、海上钻井平台、港口岸堤、浮式码头及水利大坝等，经过长期海水浸泡作用，在其表面会附着贝类和锈斑等，严重影响了水下结构的正常使用功能，去除附着的海生物及杂物有助于降低海上事故发生风险、增强稳定性及抗风暴能力，同时降低船舶能源损耗了，节省运营成本。随着海洋工程日益增多，水下作业需求越来越大，仅依靠人力和简单的潜水设备难以面对复杂且危险的海底环境，水下机器人可以代替人去执行各种海底作业。
但是，现有技术中利用水下机器人清洗水下结构物主要存在以下几点问题：
1）由于水下环境的复杂性以及水下结构物形状的多样性，使得清刷不全面且不彻底，速度较慢，清洗效果有待提升；
2）水下机器人大多数携带清洗刷进行清洗，会对水下结构造成破坏。
因此，提供一种全面彻底清刷水下结构物的水下智能清刷机器人是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种水下智能清刷机器人，能够对水下结构表面附着物进行全面彻底的清洗。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水下智能清刷机器人，包括岸基控制台及与其电性连接的水下机器人，所述水下机器人包括水下运动载体及其下方的清刷设备，所述水下运动载体与所述清刷设备通过多个连接销连接为一体。
通过采取以上方案，本发明的有益效果是：
岸基控制台与水下机器人进行数据的实时交互，为水下机器人提供电能；水下运动载体带动清刷设备在水下进行前进后退、左转右转、上浮下潜以及俯仰横滚等运动，清刷设备对水下结构进行清刷，从而实现对水下结构表面附着物全方位彻底的清洗。
进一步的，所述水下运动载体包括：
主体框架，所述主体框架内部上方形成浮力槽；
第一浮力块，所述第一浮力块安装在所述浮力槽内；
第一过滤网，所述第一过滤网围设在所述主体框架的外围；
多个垂直推进器，多个所述垂直推进器分别安装在所述主体框架内部上方的四个角端且均包裹在所述第一过滤网内，并且所述垂直推进器贯穿所述第一浮力块；
多个水平推进器，多个所述水平推进器分别安装在所述主体框架内部下方的四个角端且均包裹在所述第一过滤网内；
控制舱和驱动舱，所述控制舱及与其电性连接的所述驱动舱均固定在所述主体框架下部且均包裹在所述第一过滤网内；所述控制舱与所述岸基控制台电性连接；多个所述垂直推进器和多个所述水平推进器均与所述驱动舱电性连接。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，第一浮力块为主体框架提供浮力，垂直推进器为主体框架的上浮下潜及俯仰横滚运动提供动力，水平推进器为主体框架的前进后退和左转右转及左移右移提供动力，第一过滤网对水下环境中水草及鱼绳等杂物进行过滤，避免垂直推进器和水平推进器缠绕上杂物导致停转故障；控制舱用于与岸基控制台进行数据交互及运动控制；驱动舱用于电能的分配及运动的执行控制。
进一步的，还包括保护板架，所述保护板架固定在所述主体框架上部遮盖住所述第一浮力块，并且与所述第一过滤网外围紧贴固定；所述垂直推进器依次贯穿所述第一浮力块和所述保护板架。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，能够对主体框架内部的部件进行防撞及防刮保护。
进一步的，还包括多个带照明灯的摄像头、两个短基线定位信标和姿态导航仪，多个所述带照明灯的摄像头分别安装在所述第一浮力块的外围并且贯穿所述第一浮力块，多个所述带照明灯的摄像头均与所述控制舱电性连接；两个所述短基线定位信标分别固定在所述主体框架内部上方两侧且贯穿所述第一浮力块；所述姿态导航仪安装在所述主体框架上且位于所述第一浮力块的下方，所述姿态导航仪与所述控制舱电性连接。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，能够获取水下信息，利于水下运动载体的运动及控制，提高清刷效果，其中多个带照明灯的摄像头可以全方位观察到水下周边环境状态，为运动提供参考信息；姿态导航仪能够获取航向、姿态及深度等导航信息。
进一步的，还包括布放回收头，所述布放回收头铰接在所述主体框架中央，并且贯穿所述第一浮力块。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，布放回收头能够前后摆动，减小在水中的运动阻力。
进一步的，所述垂直推进器与所述主体框架竖直方向呈5-20°夹角。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，能够提高推动效率。
进一步的，所述清刷设备包括：
支撑框架，所述支撑框架的顶部通过多个所述连接销与所述主体框架底部连接；
第二浮力块和第三浮力块，所述第二浮力块和所述第三浮力块分别固定在所述支撑框架内部的两侧；
水下高压泵，所述水下高压泵固定在所述支撑框架上，并且位于所述第二浮力块和所述第三浮力块之间；
第二过滤网，所述第二过滤网围设在所述支撑框架的外围，并且包裹住所述水下高压泵；
第一旋转臂，所述第一旋转臂铰接在所述支撑框架的前侧，并且所述第一旋转臂与所述支撑框架之间设置有第一液压缸；
空化射流盘，所述空化射流盘通过第二旋转臂铰接在所述第一旋转臂延伸端部；并且所述空化射流盘与所述第一旋转臂之间设置有第二液压缸。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，第二浮力块和第三浮力块为支撑框架提供浮力；水下高压泵提供空化射流需要的高压水源，直接固定在所述支撑框架上浸泡在水中，省去了岸上的抽水设备、加压设备及水管等部件，降低了操作难度，运动更为灵活；第二过滤网能够有效过滤水中杂质，避免高压泵堵塞；第一液压缸伸缩带动第一旋转臂及延伸端结构在一定角度内旋转，以及第二液压缸伸缩带动空化射流盘在一定角度内旋转，有利于空化射流盘贴近被清刷结构，保证空化射流盘适应水下全方位的结构面。
进一步的，所述空化射流盘包括盘体、旋转喷嘴、外套罩和浮力环；所述盘体安装在所述第二旋转臂延伸端部；所述旋转喷嘴安装在所述盘体上且与所述水下高压泵连通；所述外套罩套设在所述盘体外围；所述浮力环包裹套设在所述外套罩的外围。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，外套罩对旋转喷嘴进行保护，同时形成负压区抵消空化射流喷出液体的反作用力；浮力环为盘体提供浮力。
进一步的，所述空化射流盘还包括多个万向轮，多个所述万向轮分别安装在所述盘体的外围并且贯穿所述外套罩和所述浮力环。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，用于保持旋转喷嘴、外套罩与被清刷结构表面的间距，保证旋转喷嘴、外套罩不被碰撞损坏，并保证清刷间隙。
进一步的，所述空化射流盘还包括多个摄像头和多个照明灯，多个所述摄像头和多个所述照明灯分别并排安装在所述浮力环的顶部且均贯穿所述浮力环。
采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，能够获取清刷状态信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种水下智能清刷机器人的结构示意图；
图2附图为本发明提供的水下机器人的结构示意图；
图3附图为本发明提供的水下运动载体的爆炸图；
图4附图为本发明提供的清刷设备的爆炸图；
图5附图为本发明提供的清刷设备的侧视图；
图6附图为本发明提供的空化射流盘、第二旋转臂以及第一旋转臂连接关系的结构示意图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-6所示，本发明实施例公开了一种水下智能清刷机器人，包括岸基控制台1及与其电性连接的水下机器人2，水下机器2人包括水下运动载体21及其下方的清刷设备22，水下运动载体21与清刷设备22通过多个连接销23连接为一体。
本发明岸基控制台1与水下机器人2进行数据的实时交互，为水下机器人2提供电能；水下运动载体21带动清刷设备22在水下进行前进后退、左转右转、上浮下潜以及俯仰横滚等运动，清刷设备22对水下结构进行清刷，从而实现对水下结构表面附着物全方位彻底的清洗。
具体的，水下运动载体21包括：
主体框架211，主体框架211内部上方形成浮力槽；
第一浮力块212，第一浮力块212安装在浮力槽内；从而为主体框架211提供浮力；
第一过滤网213，第一过滤网213围设在主体框架211的外围；从而对水下环境中水草及鱼绳等杂物进行过滤，避免垂直推进器214和水平推进器215缠绕上杂物导致停转故障；
多个垂直推进器214，多个垂直推进器214分别安装在主体框架211内部上方的四个角端且均包裹在第一过滤网213内，并且垂直推进器214贯穿第一浮力块212；从而为主体框架211的上浮下潜及俯仰横滚运动提供动力；
多个水平推进器215，多个水平推进器215分别安装在主体框架211内部下方的四个角端且均包裹在第一过滤网213内；从而为主体框架211的前进后退和左转右转及左移右移提供动力；
控制舱216和驱动舱217，控制舱216及与其电性连接的驱动舱217均固定在主体框架211下部且均包裹在第一过滤网213内；控制舱216与岸基控制台1电性连接；多个垂直推进器214和多个水平推进器215均与驱动舱217电性连接。其中控制舱216用于与岸基控制台1进行数据交互及运动控制；驱动舱217用于电能的分配及运动的执行控制。
具体的，还包括保护板架218，保护板架218固定在主体框架211上部遮盖住第一浮力块212，并且与第一过滤网213外围紧贴固定；从而能够对主体框架211内部的部件进行防撞及防刮保护；垂直推进器214依次贯穿第一浮力块212和保护板架218。
具体的，还包括多个带照明灯的摄像头219、两个短基线定位信标2110和姿态导航仪2111，多个带照明灯的摄像头219分别安装在第一浮力块212的外围并且贯穿第一浮力块212，多个带照明灯的摄像头219均与控制舱216电性连接；两个短基线定位信标2110分别固定在主体框架211内部上方两侧且贯穿第一浮力块212；姿态导航仪2111安装在主体框架211上且位于第一浮力块212的下方，姿态导航仪2111与控制舱216电性连接。从而能够获取水下信息，利于水下运动载体21的运动及控制，提高清刷效果，其中多个带照明灯的摄像头219可以全方位观察到水下周边环境状态，为运动提供参考信息；姿态导航仪2111能够获取航向、姿态及深度等导航信息。
具体的，还包括布放回收头2112，布放回收头2112铰接在主体框架211中央，并且贯穿第一浮力块212。
具体的，垂直推进器214与主体框架211竖直方向呈5-20°夹角。
具体的，清刷设备22包括：
支撑框架221，支撑框架221的顶部通过多个连接销23与主体框架211底部连接；
第二浮力块222和第三浮力块223，第二浮力块222和第三浮力块223分别固定在支撑框架221内部的两侧；从而为支撑框架221提供浮力；
水下高压泵224，水下高压泵224固定在支撑框架221上，并且位于第二浮力块222和第三浮力块223之间；从而提供空化射流需要的高压水源，直接固定在支撑框架221上浸泡在水中，省去了岸上的抽水设备、加压设备及水管等部件，降低了操作难度，运动更为灵活；
第二过滤网225，第二过滤网225围设在支撑框架221的外围，并且包裹住水下高压泵224；从而能够有效过滤水中杂质，避免水下高压泵224堵塞；
第一旋转臂226，第一旋转臂226铰接在支撑框架221的前侧，并且第一旋转臂226与支撑框架221之间设置有第一液压缸227；第一液压缸227伸缩带动第一旋转臂226及延伸端结构在一定角度内旋转，有利于空化射流盘228贴近被清刷结构
空化射流盘228，空化射流盘228通过第二旋转臂229铰接在第一旋转臂226延伸端部；并且空化射流盘228与第一旋转臂226之间设置有第二液压缸2210。第二旋转臂229与第一旋转臂226延伸端部铰接，空化射流盘228安装在第二旋转臂229上，从而第二液压缸2210伸缩带动空化射流盘228绕着第二旋转臂229与第一旋转臂226的铰接点在一定角度内旋转，有利于空化射流盘228贴近被清刷结构，保证空化射流盘228适应水下全方位的结构面；
具体的，空化射流盘228包括盘体2281、旋转喷嘴2282、外套罩2283和浮力环2284；盘体2281安装在第二旋转臂229延伸端部；旋转喷嘴2282安装在盘体2281上且与水下高压泵224连通；外套罩2283套设在盘体2281外围；浮力环2284包裹套设在外套罩2283的外围。其中外套罩2283对旋转喷嘴2282进行保护，同时形成负压区抵消空化射流喷出液体的反作用力；浮力环2284为盘体2281提供浮力。
具体的，空化射流盘228还包括多个万向轮2285，多个万向轮2285分别安装在盘体2281的外围并且贯穿外套罩2283和浮力环2284。万向轮2285用于保持旋转喷嘴2282、外套罩2283与被清刷结构表面的间距，保证旋转喷嘴2282、外套罩2283不被碰撞损坏，并保证清刷间隙。
具体的，空化射流盘228还包括多个摄像头2286和多个照明灯2287，多个摄像头2286和多个照明灯2287分别并排安装在浮力环2284的顶部且均贯穿浮力环2284，从而能够获取清刷状态信息。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种水下智能清刷机器人，包括岸基控制台及与其电性连接的水下机器人，其特征在于，所述水下机器人包括水下运动载体及其下方的清刷设备，所述水下运动载体与所述清刷设备通过多个连接销连接为一体。
2.根据权利要求1所述的一种水下智能清刷机器人，其特征在于，所述水下运动载体包括：
主体框架，所述主体框架内部上方形成浮力槽；
第一浮力块，所述第一浮力块安装在所述浮力槽内；
第一过滤网，所述第一过滤网围设在所述主体框架的外围；
多个垂直推进器，多个所述垂直推进器分别安装在所述主体框架内部上方的四个角端且均包裹在所述第一过滤网内，并且所述垂直推进器贯穿所述第一浮力块；
多个水平推进器，多个所述水平推进器分别安装在所述主体框架内部下方的四个角端且均包裹在所述第一过滤网内；
控制舱和驱动舱，所述控制舱及与其电性连接的所述驱动舱均固定在所述主体框架下部且均包裹在所述第一过滤网内；所述控制舱与所述岸基控制台电性连接；多个所述垂直推进器和多个所述水平推进器均与所述驱动舱电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种水下智能清刷机器人，其特征在于，还包括保护板架，所述保护板架固定在所述主体框架上部遮盖住所述第一浮力块，并且与所述第一过滤网外围紧贴固定；所述垂直推进器依次贯穿所述第一浮力块和所述保护板架。
4.根据权利要求2所述的一种水下智能清刷机器人，其特征在于，还包括多个带照明灯的摄像头、两个短基线定位信标和姿态导航仪，多个所述带照明灯的摄像头分别安装在所述第一浮力块的外围并且贯穿所述第一浮力块，多个所述带照明灯的摄像头均与所述控制舱电性连接；两个所述短基线定位信标分别固定在所述主体框架内部上方两侧且贯穿所述第一浮力块；所述姿态导航仪安装在所述主体框架上且位于所述第一浮力块的下方，所述姿态导航仪与所述控制舱电性连接。
5.根据权利要求2所述的一种水下智能清刷机器人，其特征在于，还包括布放回收头，所述布放回收头铰接在所述主体框架中央，并且贯穿所述第一浮力块。
6.根据权利要求2所述的一种水下智能清刷机器人，其特征在于，所述垂直推进器与所述主体框架竖直方向呈5-20°夹角。
7.根据权利要求2-6任一项所述的一种水下智能清刷机器人，其特征在于，所述清刷设备包括：
支撑框架，所述支撑框架的顶部通过多个所述连接销与所述主体框架底部连接；
第二浮力块和第三浮力块，所述第二浮力块和所述第三浮力块分别固定在所述支撑框架内部的两侧；
水下高压泵，所述水下高压泵固定在所述支撑框架上，并且位于所述第二浮力块和所述第三浮力块之间；
第二过滤网，所述第二过滤网围设在所述支撑框架的外围，并且包裹住所述水下高压泵；
第一旋转臂，所述第一旋转臂铰接在所述支撑框架的前侧，并且所述第一旋转臂与所述支撑框架之间设置有第一液压缸；
空化射流盘，所述空化射流盘通过第二旋转臂铰接在所述第一旋转臂延伸端部；并且所述空化射流盘与所述第一旋转臂之间设置有第二液压缸。
8.根据权利要求7所述的一种水下智能清刷机器人，其特征在于，所述空化射流盘包括盘体、旋转喷嘴、外套罩和浮力环；所述盘体安装在所述第二旋转臂延伸端部；所述旋转喷嘴安装在所述盘体上且与所述水下高压泵连通；所述外套罩套设在所述盘体外围；所述浮力环包裹套设在所述外套罩的外围。
9.根据权利要求8所述的一种水下智能清刷机器人，其特征在于，所述空化射流盘还包括多个万向轮，多个所述万向轮分别安装在所述盘体的外围并且贯穿所述外套罩和所述浮力环。
10.根据权利要求9所述的一种水下智能清刷机器人，其特征在于，所述空化射流盘还包括多个摄像头和多个照明灯，多个所述摄像头和多个所述照明灯分别并排安装在所述浮力环的顶部且均贯穿所述浮力环。
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Effective date of registration: 20230908

Granted publication date: 20210914

Pledgee: Weihai Branch of Shanghai Pudong Development Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Zhizhen Marine Science and Technology (Weihai) Co.,Ltd.

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