CN113695289A - 一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋牧场领域，具体涉及一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人。包括可调整抓钩组件、清洗组件、姿态辅助推进器、重心浮心调整机构、压力仓和摄像头；所述可调整抓钩组件设置在机器人的两侧用于机器人的行走，清洗组件用于对网箱的清洗；压力仓设置在清洗组件的上部，机器人的前后部设置有摄像头。本发明一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人可在网箱上自动进行清洗，避免了人工清洗的繁琐和复杂操作。
Description
技术领域
本发明涉及海洋牧场领域，具体涉及一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人。
背景技术
海洋牧场网衣上将生长大量的海藻，藤壶等贝壳类生物，若无法及时清洗这些生物，将导致网眼堵塞，水体含氧量下降，网衣质量增加，网衣变形等。加之海水养殖作物具有死亡速度快的特点，一旦错失及时的清洁维护时间，海洋牧场就会失去其相应的经济效益、环境效益、生态效益，甚至威胁海洋生态平衡，加剧海洋“荒漠化”。
人工清刷存在的安全风险和极大的难度，以及清刷成本。除采用清刷方式外，其他防护措施如：对网衣表面涂一层防生物附着料，定期换网，这些方法要么不能够从根本上解决网衣上附着生物的问题，要么清洗海洋生物的措施存在成本高的问题。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，包括可调整抓钩组件和清洗组件；所述可调整抓钩组件设置在机器人本体的两侧用于机器人的行走和工作面展平，清洗组件用于对网箱的清洗。
进一步的，机器人本体还设置有压力仓、摄像头和若干个姿态辅助推进器。
进一步的，机器人本体前后侧设置有展平辊。
进一步的，机器人本体的上部设置有浮力材和重心浮心调整机构，重心浮心调整机构与浮力材配合工作。
进一步的，所述可调整抓钩组件包括调整电缸、减速电机、同步带和抓钩辊，抓钩辊设置在机器人的两侧，通过减速电机带动，采用同步带传递动力，调整电缸与抓钩辊连接调整抓钩辊的角度。
进一步的，所述抓钩辊包括左前部抓钩辊、左中部抓钩辊、左后部抓钩辊、右前部抓钩辊、右中部抓钩辊和右后部抓钩辊；减速电机包括左侧减速电机和右侧减速电机；左侧减速电机与左中部抓钩辊连接，左中部抓钩辊通过同步带与左前部抓钩辊、左后部抓钩辊连接，进行动力传递；右侧减速电机与右中部抓钩辊连接，右中部抓钩辊通过同步带与右前部抓钩辊、右后部抓钩辊连接，进行动力传递。
进一步的，同步带通过涨紧轮进行涨紧。
进一步的，调整电缸与左前部抓钩辊或者右前部抓钩辊连接，左前部抓钩辊通过传动轴与右前部抓钩辊连接。
进一步的，所述清洗组件包括驱动装置，驱动装置带动清洗盘转动清洗。
进一步的，所述清洗组件还包括空化管道，空化管道连通高压水泵或空化泵，实现空化清洗。
本发明所达到的有益效果为：
1、本发明一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人可在网箱上自动进行清洗，避免了人工清洗的繁琐和复杂操作。
2、前后抓钩辊差速运动，可由同步带进行调整，对网箱抓取和辅助展平工作，差速功能与展平辊，是工作面展平目的相互冗余设计，具体根据具体工作环境进行选择使用。
3、前置两组摄像头，可以实时观察前轮抓钩情况以及左右清洗痕迹，防止漏洗，后摄像头为观察清洗后效果。
4、当遇到网衣出现大的高度差时，最前端抓钩辊被调整电缸推动下沉，以适应高度差，如无法到达，姿态辅助推进器工作将机器人推进网衣面。
5、当遇到爬坡拐点是高点时，调整电缸工作可以进行前部钩取，实现越障和爬坡。
6、当机器人需要转向时左右抓钩辊可进行差速运动实现转向。
7、出现机器人完全脱钩的极限情况时，四个姿态辅助推进器同时工作，将机器人推向网箱，可进行二次抓取。
附图说明
图1是一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人的立体结构示意图1；
图2是一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人的立体结构示意图2；
图3是一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人的立体结构示意图3；
图4是一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人的可调整抓钩组件立体结构图；
图5是一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人的可调整抓钩组件的内部结构图；
图6是一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人的清洗组件的立体结构图6；
图7是一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人的清洗组件的立体结构图7；
图中，1、可调整抓钩组件；10、同步带；101、涨紧轮；102、传动轴；11、左前部抓钩辊；12、左中部抓钩辊；13、左后部抓钩辊；14、右前部抓钩辊；15、右中部抓钩辊；16、右后部抓钩辊；17、调整电缸；18、右侧减速电机；19、左侧减速电机；2、清洗组件；21、驱动装置；22、清洗盘；23、空化管道；3、压力仓；4、展平辊；5、姿态辅助推进器；6、浮力材；7、重心浮心调整机构；8、摄像头。
具体实施方式
为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
如图1～7所示，一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，包括可调整抓钩组件1、清洗组件2、压力仓3、重心浮心调整机构7和摄像头8；所述可调整抓钩组件1设置在机器人本体的两侧用于机器人的行走和工作面展平，清洗组件2设置机器人的中心部，压力仓3设置在清洗组件2的上部两侧，重心浮心调整机构7设置在机器人的上部，可调整抓钩组件1的上部两侧和机器人的后部设置有摄像头8。4个姿态辅助推进器5固定在机器人的四角。机器人前后侧设置有展平辊4，分别由两个展平辊4电机带动旋转。机器人的上部两侧设置有浮力材6，浮力材6与重心浮心调整机构7配合工作。
所述可调整抓钩组件1包括调整电缸17、减速电机、同步带10和抓钩辊，抓钩辊设置在机器人的两侧，通过减速电机带动，并通过同步带10传递动力，调整电缸17与抓钩辊连接调整抓钩辊的角度。
所述抓钩辊包括左前部抓钩辊11、左中部抓钩辊12、左后部抓钩辊13、右前部抓钩辊14、右中部抓钩辊15和右后部抓钩辊16，抓钩辊上设置有抓钩，抓钩方向斜向后；减速电机包括左侧减速电机19和右侧减速电机18；左侧减速电机19与左中部抓钩辊12连接，左中部抓钩辊12通过同步带10与左前部抓钩辊11、左后部抓钩辊13连接，进行动力传递；右侧减速电机18与右中部抓钩辊15连接，右中部抓钩辊15通过同步带10与右前部抓钩辊14、右后部抓钩辊16连接，进行动力传递。同步带10上侧设置有涨紧轮101，对同步带10进行涨紧。
调整电缸17与左前部抓钩辊11或者右前部抓钩辊14连接，左前部抓钩辊11通过传动轴102与右前部抓钩辊14连接。
所述清洗组件2包括驱动装置21，驱动装置21带动清洗盘22转动清洗，驱动装置可以设置为盘刷电机，也可设置为液压马达，还包括空化管道23，空化管道23连通高压水泵或空化泵，实现空化清洗。
其工作过程中：
1.将机器人放置在网箱上，并与网箱边框平行，抓钩启动，人员松手。
2.工作时前后展平辊4(胶辊)为相反方向转动，用于将工作面展平。
3.在工作过程中抓钩辊差速运动(由同步带10轮进行调整)，其中越往后越快，用于网箱抓取和辅助展平。其中差速功能与展平辊4，是工作面展平目的相互冗余设计，具体根据工作环境进行选择使用。
4.当主体前进时，清洗盘22可由驱动装置21带动清洗，也可以由空化管道23产生的高压水带动清洗盘22旋转，实现空化加刷盘组合清洗的功能，此处为模块化设计，具有互换性。
5.前置两组摄像头8，可以实时观察前轮抓钩辊的情况以及左右清洗痕迹，防止漏洗，后摄像头8为观察清洗后效果。
6.每个抓紧辊由三片抓紧轮组成，相邻的抓钩为交叉布置，抓钩排布方向为斜向后；为防止同时脱钩，可以左右进行网衣展开。保证每个抓钩辊至少有三个以上抓钩起作用，同时工作的抓钩大于18个。
7.当抓钩到达施力点时，抓钩为刚性状态，可以钩取网绳，当抓钩到达释放点时抓钩卸力，继续转动时抓钩脱出。
8.浮力材6与重心浮心调整机构7配合，根据不同清洗角度进行自动调整，以利于进行工作面贴合。
9.当遇到网衣出现大的高度差时，左前部抓钩辊11和右前部抓钩辊14下沉，以适应高度差。如无法到达，姿态辅助推进器5工作将机器人推向网衣面。
10.当遇到爬坡拐点是高点时，调整电缸17工作可以进行前部钩取，实现越障和爬坡。
11.当机器人需要转向时左右抓钩辊可进行差速运动实现转向。
12.当机器人需要不同姿态贴合网衣时，姿态辅助推进器5与重心浮心调整机构7配合工作，如俯仰斜坡工作。
13.结构做动力电池仓位预留，为二代开发留下空间。
14.出现机器人完全脱钩的极限情况时，四个姿态辅助推进器5同时工作，将机器人推向网箱，可进行二次抓取。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，其特征在于：包括可调整抓钩组件(1)、清洗组件(2)和机器人本体；所述可调整抓钩组件(1)设置在机器人本体的两侧用于机器人的行走和工作面展平；清洗组件(2)用于对网箱的清洗。
2.根据权利要求1所述的一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，其特征在于：机器人上本体还设置有压力仓(3)、摄像头(8)和若干个姿态辅助推进器(5)。
3.根据权利要求1所述的一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，其特征在于：机器人本体的前后侧设置有展平辊(4)。
4.根据权利要求1所述的一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，其特征在于：机器人本体的上部设置有浮力材(6)和重心浮心调整机构(7)。
5.根据权利要求1所述的一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，其特征在于：所述可调整抓钩组件(1)包括调整电缸(17)、减速电机、同步带(10)和抓钩辊，抓钩辊设置在机器人的两侧，通过减速电机带动，采用同步带(10)传递动力，调整电缸(17)与抓钩辊连接调整抓钩辊的角度。
6.根据权利要求5所述的一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，其特征在于：所述抓钩辊包括左前部抓钩辊(11)、左中部抓钩辊(12)、左后部抓钩辊(13)、右前部抓钩辊(14)、右中部抓钩辊(15)和右后部抓钩辊(16)；减速电机包括左侧减速电机(19)和右侧减速电机(18)；左侧减速电机(19)与左中部抓钩辊(12)连接，左中部抓钩辊(12)通过同步带(10)与左前部抓钩辊(11)、左后部抓钩辊(13)连接，进行动力传递；右侧减速电机(18)与右中部抓钩辊(15)连接，右中部抓钩辊(15)通过同步带(10)与右前部抓钩辊(14)、右后部抓钩辊(16)连接，进行动力传递。
7.根据权利要求6所述的一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，其特征在于：同步带(10)通过涨紧轮(101)进行涨紧。
8.根据权利要求6所述的一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，其特征在于：调整电缸(17)与左前部抓钩辊(11)或者右前部抓钩辊(14)连接，左前部抓钩辊(11)通过传动轴(102)与右前部抓钩辊(14)连接。
9.根据权利要求1所述的一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，其特征在于：所述清洗组件(2)包括驱动装置(21)，驱动装置(21)带动清洗盘(22)转动清洗。
10.根据权利要求9所述的一种用于海洋牧场网箱清洗的水下机器人，其特征在于：所述清洗组件(2)还包括空化管道(23)，空化管道(23)连通高压水泵或空化泵，实现空化清洗。
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