CN113428250A - 一种养殖舱壁水下清洗机器人 - Google Patents

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李阁阁
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Abstract

本发明公开了一种养殖舱壁水下清洗机器人，包括机器人主体，所述机器人主体一侧的两端均安装有主动磁力吸附轮，所述机器人主体远离主动磁力吸附轮一侧的中间位置处安装有从动吸附支撑轮，所述机器人主体的一端连接有脐带缆。本发明通过磁力吸附技术设计吸附底盘，针对机器人底盘吸附的力学需求，建立底盘磁力模块仿真模型，通过计算机仿真技术，分析最优磁力模块布局与尺寸参数，制作磁力吸附模块样件，通过力学试验，比对磁力模块实际吸附效率与仿真吸附效率差异，根据试验结果，优化最终磁力吸附模块，具体运用为从动吸附支撑轮和主动磁力吸附轮，通过采用磁力吸附形式而避免发生如推进器形式机器人产生的水流扰动。

Description

一种养殖舱壁水下清洗机器人
技术领域
本发明涉及水下机器人技术领域，特别涉及一种养殖舱壁水下清洗机器人。
背景技术
由于我国深远海平台养殖起步较晚，现阶段工船养殖处于中间试验验证阶段，系统性养殖工艺与支撑设备的关键环节、关键技术仍然存在大量问题，其中，养殖舱壁面附着的海生物与养殖污物去除是工船养殖作业的关键环节之一。
目前用于养殖舱壁水下清洗的机器人存在以下亟待解决难题：一是现有市场上比较成熟的水下清洗设备主要是针对深度10m以下的游泳池开发应用，满足不了大深度、耐海水腐蚀及坚硬附着海生物的清洗去除要求；二是针对船体表面清洗类的设备主要是水上作业，或水下半自动化作业，由于船体表面附着物坚硬、厚度大，所以大多采用高压水喷射装置清洗，容易去除表面防锈材料，且清洗设备成本高，与养殖舱壁面水下清洗条件不相适应，三是现有水下清洗自动化设备都采用推进器形式吸附表面，推进器产生的水流扰动对养殖鱼群影响很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种养殖舱壁水下清洗机器人，以解决上述背景技术中提出的缺乏专用于工船养殖舱壁条件的水下智能清洗机器人的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种养殖舱壁水下清洗机器人，包括机器人主体，所述机器人主体一侧的两端均安装有主动磁力吸附轮，所述机器人主体远离主动磁力吸附轮一侧的中间位置处安装有从动吸附支撑轮，所述机器人主体的一端连接有脐带缆，所述机器人主体的一侧设置有射流泵站。
优选的，所述机器人主体底端靠近从动吸附支撑轮的一侧安装有清洁辊，且清洁辊的外侧安装有清洁毛刷。
优选的，所述机器人主体靠近主动磁力吸附轮的一侧安装有空化射流清洗盘，所述射流泵站通过进水管与空化射流清洗盘相连通。
优选的，所述机器人主体靠近空化射流清洗盘的一侧安装有前置摄像头，所述机器人主体远离空化射流清洗盘的一侧安装有后置摄像头。
优选的，所述机器人主体顶部的一端安装有姿态传感器，所述机器人主体顶部的另一端安装有深度传感器。
优选的，所述主动磁力吸附轮设置有两组，所述主动磁力吸附轮关于机器人主体的中轴线呈对称设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该养殖舱壁水下清洗机器人实现了对工船养殖舱内壁的专用清洗功能，具体技术如下：
(1)通过磁力吸附技术设计吸附底盘，针对机器人底盘吸附的力学需求，建立底盘磁力模块仿真模型，通过计算机仿真技术，分析最优磁力模块布局与尺寸参数，制作磁力吸附模块样件，通过力学试验，比对磁力模块实际吸附效率与仿真吸附效率差异，根据试验结果，优化最终磁力吸附模块，具体运用为从动吸附支撑轮和主动磁力吸附轮，通过采用磁力吸附形式而避免发生如推进器形式机器人产生的水流扰动，且两组主动磁力吸附轮为驱动轮，单一从动吸附支撑轮为支撑轮，主动磁力吸附轮与从动吸附支撑轮之间构成三点支撑结构，机器人主体依靠两组前轮差速运动进行行走与转向；
(2)通过设计有高压水空化射流技术，针对高压水空化射流对舱壁的清洗过程，建立CFD数值模型，通过现场试验评价射流参数与清洁度关系，确定最优参数，具体运用为空化射流清洗盘，当机器人主体使用空化射流清洗盘清洗后，通过清洁辊和清洁毛刷的作用可实现二次清洁功能，且空化射流清洗盘通过进水管与射流泵站相连通，射流泵站通过控制信号与工控机相连接，从而可按照清理效果对水流的参数进行调节；
(3)通过设计有脐带缆定位技术，利用机器人运动过程中脐带缆收放时的长度变化，建立机器人定点归位控制触发信号，深入分析脐带缆长度变化过程中的复杂力学变化，建立绞盘主被动收放缆触发信号，实现机器人定点归位的定位控制，具体运用为脐带缆、深度传感器和姿态传感器，通过结合机器人主体所携带的深度传感器和姿态传感器，可反向推算水下机器人主体的位置数据，从而获得较为经济的定位方法；
(4)通过设计有清洁度识别模型，针对养殖舱壁壁面清洁度问题，通过采集大量清洗前后的图像数据，使用图像识别和机器学习算法训练清洗前后清洁度特征，构建清洁度识别模型，用以判断清洁区域是否达到清洁要求，将识别结果输入给机器人运动控制逻辑，实现机器人自动清洁功能，具体运用为前置摄像头和后置摄像头，在清洁过程中通过后置摄像头可做清洁度识别操作，并将结果反馈至工控机处，从而通过前后两台摄像头以实现清洗前后效果的对比功能。
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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的三维机构结构示意图；
图2为本发明的空化射流清洗盘侧视结构示意图。
图中的附图标记说明：1、机器人主体；2、脐带缆；3、姿态传感器；4、从动吸附支撑轮；5、后置摄像头；6、深度传感器；7、主动磁力吸附轮；8、清洁辊；9、空化射流清洗盘；10、前置摄像头；11、清洁毛刷；12、进水管；13、射流泵站。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：一种养殖舱壁水下清洗机器人，包括机器人主体1；
机器人主体1底端靠近从动吸附支撑轮4的一侧安装有清洁辊8，且清洁辊8的外侧安装有清洁毛刷11；
具体的，如图1所示，使用时，通过清洁辊8和清洁毛刷11的作用可实现二次清洁功能；
机器人主体1靠近主动磁力吸附轮7的一侧安装有空化射流清洗盘9，射流泵站13通过进水管12与空化射流清洗盘9相连通，机器人主体1靠近空化射流清洗盘9的一侧安装有前置摄像头10，机器人主体1远离空化射流清洗盘9的一侧安装有后置摄像头5；
具体的，如图1和图2所示，使用时，通过空化射流清洗盘9进行清洁操作，通过后置摄像头5做清洁度识别操作，并将结果反馈至工控机处，从而通过前后两台摄像头以实现清洗前后效果的对比功能；
机器人主体1顶部的一端安装有姿态传感器3，该姿态传感器3的型号可为CY-25，机器人主体1顶部的另一端安装有深度传感器6，该深度传感器6的型号可为M10；
具体的，如图1所示，使用时，通过结合机器人主体1所携带的深度传感器6和姿态传感器3，可反向推算水下机器人主体1的位置数据，从而获得较为经济的定位方法；
机器人主体1一侧的两端均安装有主动磁力吸附轮7；
主动磁力吸附轮7设置有两组，主动磁力吸附轮7关于机器人主体1的中轴线呈对称设置；
具体的，如图1所示，使用时，两组主动磁力吸附轮7为驱动轮，单一从动吸附支撑轮4为支撑轮，主动磁力吸附轮7与从动吸附支撑轮4之间构成三点支撑结构，机器人主体1依靠两组前轮差速运动进行行走与转向；
机器人主体1远离主动磁力吸附轮7一侧的中间位置处安装有从动吸附支撑轮4，机器人主体1的一端连接有脐带缆2，机器人主体1的一侧设置有射流泵站13。
工作原理：本发明在使用时，首先将机器人主体1置入养殖舱内，机器人主体1依靠两组主动磁力吸附轮7差速运动进行行走与转向，且两组主动磁力吸附轮7和从动吸附支撑轮4构成三点支撑结构并通过磁力吸附形式避免发生如推进器形式机器人产生的水流扰动；
其次，在清洗过程中，空化射流清洗盘9通过进水管12与射流泵站13相连通以提供清洗水流，机器人主体1通过空化射流清洗盘9对养殖舱壁壁面进行第一次清洗，后通过清洁辊8和清洁毛刷11实现二次清洁，清洁的同时通过后置摄像头5可做清洁度识别操作，并将结果反馈至工控机处，从而通过前后两台摄像头以实现清洗前后效果的对比功能；
最后，在机器人主体1运动过程中，通过脐带缆2收放时的长度变化，建立机器人主体1定点归位控制触发信号，深入分析脐带缆2长度变化过程中的复杂力学变化，建立绞盘主被动收放缆触发信号，实现机器人主体1定点归位的定位控制，同时可结合机器人主体1所携带的深度传感器6和姿态传感器3，用以反向推算水下机器人主体1的位置数据，从而通过脐带缆2定位路径规划，使得机器人主体1能够按自动路径清扫，不用人工一直操作，降低劳动强度。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种养殖舱壁水下清洗机器人，包括机器人主体(1)，其特征在于：所述机器人主体(1)一侧的两端均安装有主动磁力吸附轮(7)，所述机器人主体(1)远离主动磁力吸附轮(7)一侧的中间位置处安装有从动吸附支撑轮(4)，所述机器人主体(1)的一端连接有脐带缆(2)，所述机器人主体(1)的一侧设置有射流泵站(13)。
2.根据权利要求1所述的一种养殖舱壁水下清洗机器人，其特征在于：所述机器人主体(1)靠近从动吸附支撑轮(4)的一侧安装有清洁辊(8)，且清洁辊(8)的外侧安装有清洁毛刷(11)。
3.根据权利要求1所述的一种养殖舱壁水下清洗机器人，其特征在于：所述机器人主体(1)靠近主动磁力吸附轮(7)的一侧安装有空化射流清洗盘(9)，所述射流泵站(13)通过进水管(12)与空化射流清洗盘(9)相连通。
4.根据权利要求3所述的一种养殖舱壁水下清洗机器人，其特征在于：所述机器人主体(1)靠近空化射流清洗盘(9)的一侧安装有前置摄像头(10)，所述机器人主体(1)远离空化射流清洗盘(9)的一侧安装有后置摄像头(5)。
5.根据权利要求1所述的一种养殖舱壁水下清洗机器人，其特征在于：所述机器人主体(1)顶部的一端安装有姿态传感器(3)，所述机器人主体(1)顶部的另一端安装有深度传感器(6)。
6.根据权利要求1所述的一种养殖舱壁水下清洗机器人，其特征在于：所述主动磁力吸附轮(7)设置有两组，所述主动磁力吸附轮(7)关于机器人主体(1)的中轴线呈对称设置。
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