CN113714173B - 一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理方法与装置，该装置包括ROV机组，所述ROV机组的外表面上设置有若干对的固定装置，每个所述固定装置包括伸缩铰链和固定在所述伸缩铰链的末端的吸盘，所述伸缩铰链连接第一电机，所述ROV机组上设置有污物定位装置，污物定位装置包括LED灯组、旋转升降云台，旋转升降云台上设置有水下摄像头，所述ROV机组还连接有清污装置，清污装置包括机械臂，机械臂上设置有伸缩机构和旋转机构，所述机械臂连接有刷头组，所述刷头组包含若干个电动的刷头，所述清污装置或所述ROV机组上设有收集装置，在水上或陆地上设置有远程控制平台，本发明有能够固定工作、能清理多种附着物、并带走处理的优点。

Description

一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理方法与装置

技术领域

本发明涉及水工建筑物的涵洞内壁表面附着物清理技术领域，具体涉及一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理方法与装置。

背景技术

涵洞作为水工建筑物的重要组成部分，其结构和功能的完整是水工建筑物使用安全的重要保证。在进行深水环境下水工建筑物涵洞的缺陷和裂缝检测时，通常需要先对涵洞表面进行清洁来保证检测精度。但由于深水环境工作条件特殊、操作空间有限，人工清理劳动强度大、清理效果差，故而亟需一种能够适应深水工作环境的远程清洁装置来对涵洞内的附着污物进行清洁。

中国(CN202021410569.2)公开了一种负压输送式清淤机器人，包括安装座、清淤管道、防水箱、碎泥滚筒和负压抽吸装置，该发明通过设置安装座，在安装座上下两端分别安装有防水箱和清淤管道，且清淤管道通过吸排管连接有负压抽吸装置，实现作业机器人机构与负压抽吸装置进行结合，能够实现淤泥的抽吸作业，能够进入很多人工无法进入的环境进行作业，从而极大增加了本发明的使用范围，通过设置碎泥滚筒，碎泥滚筒表面均匀焊接有若干个碎泥杆，且碎泥滚筒设置在吸泥罩正前方，碎泥滚筒与吸泥罩长度相等，实现在对淤泥吸取之前，把淤泥充分打碎，从而提高淤泥清理能力，能够高效地清理掉涵洞内的淤塞物，然后，在清理过程中，机器并不能固定工作，容易被水流影响到清淤的效果。

中国(CN202011126692.6)公开了一种基于ROV的百米级深水环境的清淤装置及方法。基于ROV的百米级深水环境的清淤装置包括ROV主体，ROV主体上搭载有三维全景声呐识别系统和空气提升清淤系统，ROV主体能够固定于水工建筑物表面，三维全景声呐识别系统用于扫描水下环境，以确定ROV主体的固定位置，空气提升清淤系统对ROV主体固定位置的周边进行清淤。对比现有清淤方式，基于ROV的百米级深水环境的清淤装置设计更为轻便，可以灵活装卸，对狭小空间的深水清淤工作有一定帮助，同时ROV主体水下工作的优越性，能够代替传统人工下潜清淤，减少下潜成本、保障生命安全，该装置是通过真空吸盘和电磁底座来进行定位，真空吸盘使用需要找到没有污物，且较为平整的地方进行定位，电磁底座需要一定电力支持，并且需要墙壁带有铁磁性材料，对使用的环境要求高。

现有技术中的此类清洁装置，对水工建筑物涵洞表面附着物的类型缺乏考虑，无法根据附着污物的种类或固结程度调配适用的刷头和功率；同时，由于工作空间限制，清理装置经常在行进过程中遇到碰撞或卡死问题；进入清污工作状态后，设备只能沿着水流方向进行清理，不能悬停或吸附固定在涵洞中，无法保证附着污物有效清理。

因此，提供一种在深水环境下可以自动避障，并适应水流影响吸附固定在涵洞中，能够针对多种表面附着物展开清理工作的装置，是现有技术亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够固定工作、能清理多种附着物、并带走处理的深水环境涵洞内壁附着物表面清理方法与装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，包括ROV机组，所述ROV机组的外表面上相对的设置有若干对的固定装置，每个所述固定装置分别包括伸缩铰链和固定在所述伸缩铰链的末端的吸盘，所述伸缩铰链连接有防水的第一电机，所述第一电机电性连接有第一遥控开关，所述ROV机组上设置有污物定位装置，所述污物定位装置包括LED灯组、旋转升降云台，所述旋转升降云台上设置有水下摄像头，所述ROV机组还连接有清污装置，所述清污装置包括机械臂，所述机械臂上设置有伸缩机构和旋转机构，所述机械臂连接有刷头组，所述刷头组包含若干个电动的刷头，所述清污装置或所述ROV机组上设有收集装置，在水上或陆地上设置有远程控制平台。

上述方案中，包括ROV机组，所述ROV机组的外表面上相对的设置有若干对的固定装置，每个所述固定装置分别包括伸缩铰链和固定在所述伸缩铰链末端的吸盘，所述伸缩铰链连接有防水的第一电机或者液压缸，所述第一电机或者液压缸电性连接有第一遥控开关，所述固定装置设置于所述ROV机组的四周，伸缩铰链末端附有吸盘，用于吸附于涵洞内壁以固定所述ROV机组，固定装置通过伸缩铰链和吸盘接触建筑物表面，通过电机或者液压缸的支撑力进行固定，通过第一遥控开关来进行遥控，吸盘吸附力辅助固定，所述ROV机组上设置有污物定位装置，所述污物定位装置包括LED灯组、旋转升降云台，所述旋转升降云台上设置有水下摄像头，用来确认污物位置，初步了解污物的性质和状态，所述ROV机组还连接有清污装置，所述清污装置包括机械臂，所述机械臂上设置有伸缩机构和旋转机构，所述机械臂连接有刷头组，机械臂可进行伸缩和自由转动，自由转动也包括进行摆动，从而将刷头组放置在污物处，所述刷头组包含若干个电动的刷头，刷头可以是电机驱动，设置若干个相同的刷头可以增加清理面积，可以单独维修更换刷头，所述清污装置或所述ROV机组上设有收集装置，通过收集装置将清理的污物收集带走，防止污物在建筑物表面再次堆积，在水上或陆地上设置有远程控制平台，所述远程控制平台对所述固定装置、所述污物定位装置、所述ROV机组、所述清污装置和收集装置进行遥控，避免人工下水工作，降低劳动强度，提高效率，保证安全，所述远程控制平台，是工作人员通过无线技术，远程连接所述ROV机组，可远程操控所述ROV机组运动姿态及其搭载的装置作业。

进一步的，所述伸缩铰链包括首尾连续交叉铰接的若干个连杆，所述连杆的交叉点处分别铰接，所述连杆的一端设置有连接板，所述连接板连接有丝杠，所述丝杠连接所述第一电机，所述连杆的另一端固定有所述吸盘。

所述伸缩铰链包括首尾连续交叉铰接的若干个连杆，所述连杆的交叉点处分别铰接，所述连杆的一端设置有连接板，所述连接板连接有丝杠，所述丝杠连接所述第一电机，通过这样的伸缩铰链结构来实现机械臂的伸缩，用电机配合丝杠来提供伸缩动力，通过第一遥控开关来进行遥控，在涵洞、隧洞这样的水体建筑物结构中，在所述ROV机组的上下面加上前后面上或者左右面上中的一组面上设置固定装置就可以保证ROV机组的固定。

进一步的，所述旋转升降云台上还设有声呐，所述旋转升降云台上设有一个或多个所述LED灯组。

所述污物定位装置搭载于所述ROV机组的上方，所述ROV机组表面可在不同位置设置多个LED灯组，用于探测识别涵洞内壁附着污物，确定清污工作位置并初步判定附着物类型。所述ROV机组在涵洞中移动时，旋转升降云台可以进行升降和360°旋转，保证声呐的扫描范围及水下摄像头的拍摄范围满足工作需要，声呐探测信号传递至水上的远程控制平台后经分析处理后成像，水下摄像头配合LED灯组能够实现深水黑暗环境近距离涵洞内壁的拍摄，上传至水上远程控制平台进行去噪优化后，结合声呐信号所成影像及优化后的水下拍摄影像反馈的信息共同定位涵洞内壁上的附着污物，确定清污工作位置并初步判定附着物类型。

进一步的，所述收集装置的外壁上设置有避障探污装置，所述避障探污装置包括多组感应探针，所述感应探针与所述收集装置摆动连接，连接处设置有第二电机，所述第二电机电性连接有第二遥控开关。

所述避障探污装置，包含多组与所述收集装置摆动连接的感应探针，感应探针根据功能分为两种工作状态，通过第二电机和第二遥控开关实现状态的遥控调整，避障状态探针朝向包括径向及顺刷头方向，在ROV下潜、行进过程中，用于规避障碍物、保证移动通道和清污作业空间充足，避免ROV在移动过程中磕碰损坏或受狭小空间限制无法移动及作业；探污状态探针朝向为顺刷头方向，开始清污作业前，探针可通过应力应变反馈所接触附着物的刚度，结合污物定位装置拍摄的影像，可判断附着污物的类型及其固结程度，便于选择合适的清污刷头及功率，不使用时，感应探针可以摆动贴附在吸污头的表面。

进一步的，所述感应探针为可伸缩结构，所述感应探针连接有驱动部件，所述驱动部件电性连接有伸缩遥控开关。

探针做成可伸缩结构更加便于使用，且方便收纳，可以为多节逐节伸缩或同步伸缩的结构，连接有驱动部件可以是驱动电机或者液压缸或气缸，所述驱动部件电性连接有伸缩遥控开关，来遥控伸缩状态。

进一步的，所述刷头组包括连接座，所述连接座与所述机械臂转动连接，所述连接座在圆周方向设置有若干个防水的第三电机，每个所述第三电机连接有所述刷头，若干个所述第三电机电性连接有第三遥控开关。

所述清污装置，包括机械臂，刷头组，机械臂连接于所述ROV机组的侧面，用于将刷头组送至需要清理的部位；刷头组用于清理大坝涵洞表面附着物，所述连接座为转动连接，可自由转动调整刷头方向，以保证刷头组可刷到所有角度，第三电机来提供刷头动力，若干个所述第三电机电性连接有第三遥控开关，可以是串联电路总控也可以并联电路设置若干个第三遥控开关单独控制。

进一步的，每个所述第三电机与所述连接座间分别设置有伸出机构，每个所述伸出机构分别包括相互啮合的齿轮和齿条，每个所述齿轮分别连接有第四电机，所述第四电机分别固定在所述连接座或者所述第三电机上，每个所述第四电机分别电性连接有第四遥控开关，所述刷头为多种形状、大小。

通过伸出机构来实现第三电机和刷头的单独伸出，通过第四遥控开关来进行遥控控制，设置不同的刷头，来适应多种污物的清理需要，所述刷头组可以包括三个不同清洁强度的刷头，面对不同类型的附着物，通过伸出第三电机和刷头的方式快速更换工作刷头类型，并控制刷头清洁功率以匹配工作需要，第三电机与所述连接座间可设置滑块滑槽来配合连接。

进一步的，所述收集装置包括设置于所述刷头组处的吸污头，所述吸污头连接有吸污软管，所述吸污软管有弹性，可伸缩的连接有吸污泵，所述吸污泵连接有连接管，所述连接管可拆卸的连接有过滤盒，所述收集装置在吸污泵一端可以与所述机械臂或所述ROV机组固定。

所述吸污头，在工作时置于所述刷头组上方，将刷洗得的附着污物吸走，所述吸污软管，连接所述吸污泵和所述吸污头，同时可随机械臂同步伸缩，用于输送吸得的附着污物，所述过滤盒，由过滤网组成，用于将附着污物留下，排除多余清洁水体，所述吸污泵，置于所述过滤盒前段，用于提供吸污动力，所述连接座，用于连接所述吸污泵和所述过滤盒。

进一步的，所述旋转机构包括包括转动连接所述ROV机组的安装段，所述转动连接处设置有转动电机，所述转动电机连接有第五遥控开关，所述安装段连接有活动关节，所述活动关节连接有所述伸缩机构，所述活动关节处设置有摆动电机，所述摆动电机连接有第六遥控开关，所述伸缩机构包括若干段直径逐渐减小的伸缩臂，所述伸缩臂连接有伸缩动力部，所述伸缩动力部连接有第七遥控开关，所述伸缩臂连接有连接段，若干段的所述伸缩臂位于所述吸污软管的内部，所述机械臂的安装段贯穿所述吸污软管连接所述ROV机组。

所述机械臂包括：顶部转动连接所述ROV机组的安装段、活动关节、中间伸缩臂段以及底部连接段。顶部安装段，用于连接所述ROV机组，所述转动连接处设置有转动电机，所述转动电机连接有第五遥控开关控制机械臂的转动；所述安装段连接有活动关节，所述活动关节连接有所述伸缩机构，所述活动关节处设置有摆动电机，所述摆动电机连接有第六遥控开关，控制机械臂的摆动；所述伸缩机构包括若干段直径逐渐减小的伸缩臂，所述伸缩臂连接有伸缩动力部，伸缩动力部可以是电机或者气缸、液压缸，所述伸缩动力部连接有第七遥控开关，控制机械臂的伸缩，中间伸缩臂段，用于连接所述顶部安装段和所述底部连接段，中间可伸缩段可采用由粗到细的若干根管依次连接的结构，进行伸缩；所述底部连接段，用于连接所述中间伸缩臂段和所述连接座或刷头组，若干段的所述伸缩臂位于所述吸污软管的内部，可以在伸缩臂外表面设置隔层隔开污物，所述机械臂的安装段贯穿所述吸污软管连接所述ROV机组。

一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理方法，使用了上述深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，包括如下步骤：

S1：通过所述远程控制平台进行远程遥控，控制所述深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置进行下潜及移动动作，所述伸缩铰链回缩，减小装置受力面积以降低阻力，所述避障探污装置上设置的多组可伸缩和摆动的所述感应探针处于避障状态，多组所述感应探针的朝向调整为径向及顺刷头方向，在所述ROV机组下潜、行进或上浮过程中，用于规避障碍物、保证移动通道和清污作业空间充足；

S2：当所述ROV机组到达涵洞内部需清污处时，所述伸缩铰链向涵洞内壁方向伸展，所述伸缩铰链的伸缩力为固定值，所述伸缩铰链末端的吸盘触壁依靠伸缩铰链的伸缩力起到支撑固定作用，吸盘可以进一步起到吸附固定作用，此时，所述ROV机组能够在水流运动及清污过程中依靠固定装置保持整体稳定，每个所述伸缩铰链均可按ROV机组距离可攀附内壁的长度调整伸长量，以适应不同空间大小的工作环境，通过所述污物定位装置定位污物，将所述探针朝向调整为顺刷头方向，使用探针接触探测附着物，可通过应力应变反馈得到接触附着物的刚度，判断附着污物的类型及其固结程度，便于选择合适的清污刷头及功率；

S3：通过机械臂进行伸缩和转动将刷头组送至污物所在地方进行清理，所述刷头组可以设置多个相同或者不同刷头进行工作，刷头组上的刷头可以单独伸出进行工作，安装刷头组的连接座可以进行自由旋转，以保证刷头组工作半径及角度能够满足清污要求，针对多种类、多种固结程度的附着物时，可通过所述连接座旋转或刷头的单独伸出以选择合适的刷头进行工作，同时，可通过远程控制平台调整刷头功率以匹配清污作业需求；

S4：在进行清污时，所述吸污头在所述刷头组的周围工作，及时吸入松动剥离建筑物表面后悬浮于水体的污物，所述吸污软管有弹性，可伸缩的连接所述吸污泵和所述吸污头，用于保证所述吸污头贴近刷头组，并在吸污泵作用下输送所述吸污头吸入的附着污物，吸污泵通过连接座可拆卸的连接所述过滤盒，过滤盒能过滤附着污物，将污物存储在所述过滤盒中，最终将污物带离建筑物表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过固定装置的伸缩铰链，能够灵活调整装置总的占用空间大小，进入空间较为有限的涵洞开展清污工作，伸缩铰链可按ROV机组距离可攀附内壁的长度调整伸长量，能够适应不同大小空间的工作环境，通过伸缩铰链和吸盘来固定，方便工作；

(2)ROV机组在水下建筑物狭小通道或工作空间开展作业存在容易碰撞或卡死的问题，设有避障探污装置，通过可伸缩感应探针保障设备运行空间充足；

(3)考虑水工建筑物涵洞内壁表面附着物的多样性，提供声呐、水下自备光摄像头、二级可伸缩感应探针多方位帮助判断附着污物类型及可清理程度；

(4)考虑不同固结程度的附着物，提供三个刷头槽及不同功率档位，可根据清污强度需求选择不同刷头及功率开展清污工作；

(5)通过收集装置吸走附着污物，防止污物在建筑物表面堆积，有效防止清污过程中产生水体污染、影响后期观测，有利于水体环境保护、提高清洁效率。

附图说明

图1为本发明一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置的局部立体结构示意图；

图2为本发明一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置的局部结构右视图；

图3为本发明的实施例1中的结构右视图；

图4为本发明的实施例2中的立体结构示意图；

图5为本发明的实施例2中的右视图；

图6为本发明的实施例3中的立体结构示意图；

图7为本发明的实施例3中的右视图；

图8为本发明的实施例3中的避障探污装置的避障状态示意图；

图中：1、ROV机组；2、固定装置；21、伸缩铰链；22、吸盘；3、污物定位装置；4、避障探污装置；5、清污装置；51、机械臂；52、连接座；53、刷头组；6、收集装置；61、吸污头；62、吸污软管；63、过滤盒；64、吸污泵；65、连接管。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-3所示，一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，包括ROV机组1，所述ROV机组1的外表面上相对的设置有若干对的固定装置2，所述固定装置2包括伸缩铰链21和固定在所述伸缩铰链21的末端的吸盘22，所述伸缩铰链21连接有防水的第一电机，所述第一电机电性连接有第一遥控开关，所述ROV机组1上设置有污物定位装置3，所述污物定位装置3包括LED灯组、旋转升降云台，所述旋转升降云台上设置有水下摄像头，所述ROV机组1还连接有清污装置5，所述清污装置5包括机械臂51，所述机械臂51上设置有伸缩机构和旋转机构，所述机械臂51连接有刷头组53，所述刷头组53包含若干个电动的刷头，所述清污装置5或所述ROV机组1上设有收集装置6，在水上或陆地上设置有远程控制平台。

上述方案中，包括ROV机组1，所述ROV机组1的外表面上相对的设置有若干对的固定装置2，所述固定装置2包括伸缩铰链21和固定在所述伸缩铰链21末端的吸盘22，所述伸缩铰链21连接有防水的第一电机或者液压缸，所述第一电机或者液压缸电性连接有第一遥控开关，所述固定装置2设置于所述ROV机组1的四周，伸缩铰链21末端附有吸盘22，用于吸附于涵洞内壁以固定所述ROV机组1，固定装置2通过伸缩铰链21和吸盘22接触建筑物表面，通过电机或者液压缸的支撑力进行固定，通过第一遥控开关来进行遥控，吸盘22吸附力辅助固定，所述ROV机组1上设置有污物定位装置3，所述污物定位装置3包括LED灯组、旋转升降云台，所述旋转升降云台上设置有水下摄像头，用来确认污物位置，初步了解污物的性质和状态，所述ROV机组1还连接有清污装置5，所述清污装置5包括机械臂51，所述机械臂51上设置有伸缩机构和旋转机构，所述机械臂51连接有刷头组53，机械臂51可进行伸缩和自由转动，自由转动也包括进行摆动，从而将刷头组53放置在污物处，所述刷头组53包含若干个电动的刷头，刷头可以是电机驱动，设置若干个相同的刷头可以增加清理面积，可以单独维修更换刷头，所述清污装置5或所述ROV机组1上设有收集装置6，通过收集装置6将清理的污物收集带走，防止污物在建筑物表面再次堆积，在水上或陆地上设置有远程控制平台，所述远程控制平台对所述固定装置2、所述污物定位装置3、所述ROV机组1、所述清污装置5和收集装置6进行遥控，避免人工下水工作，降低劳动强度，提高效率，保证安全，所述远程控制平台，是工作人员通过无线技术，远程连接所述ROV机组1，可远程操控所述ROV机组1运动姿态及其搭载的装置作业。

进一步的，在所述ROV机组1的上下面上设有一对所述固定装置2，在所述ROV机组1的前后面上或者左右面上设有一对所述固定装置2。

在涵洞、隧洞这样的水体建筑物结构中，在所述ROV机组1的上下面加上前后面上或者左右面上中的一组面上设置固定装置2就可以保证ROV机组1的固定。

进一步的，所述污物定位装置3包括旋转升降云台，所述旋转升降云台上设有声呐、水下摄像头，所述旋转升降云台或所述ROV机组1上设有一个或多个LED灯组。

所述污物定位装置3搭载于所述ROV机组1的上方，所述ROV机组1表面可在不同位置设置多个LED灯组，用于探测识别涵洞内壁附着污物，确定清污工作位置并初步判定附着物类型。所述ROV机组1在涵洞中移动时，旋转升降云台可以进行升降和360°旋转，保证声呐的扫描范围及水下摄像头的拍摄范围满足工作需要，声呐探测信号传递至水上的远程控制平台后经分析处理后成像，水下摄像头配合LED灯组能够实现深水黑暗环境近距离涵洞内壁的拍摄，上传至水上远程控制平台进行去噪优化后，结合声呐信号所成影像及优化后的水下拍摄影像反馈的信息共同定位涵洞内壁上的附着污物，确定清污工作位置并初步判定附着物类型。

进一步的，所述刷头组53包括连接座52，所述连接座52与所述机械臂51转动连接，所述连接座52在圆周方向设置有若干个防水的第三电机，每个所述第三电机连接有所述刷头，若干个所述第三电机电性连接有第三遥控开关。

所述清污装置5，包括机械臂51，刷头组53，机械臂51连接于所述ROV机组1的侧面，用于将刷头组53送至需要清理的部位；刷头组53用于清理大坝涵洞表面附着物，所述连接座52为转动连接，可以是自由转向的，也可以在此处设置电机来进行刷头的选择和调整，进行可自由转动调整刷头方向，以保证刷头组53可刷到所有角度，第三电机来提供刷头动力，若干个所述第三电机电性连接有第三遥控开关，可以是串联电路总控也可以并联电路设置若干个第三遥控开关单独控制。

进一步的，每个所述第三电机与所述连接座52间分别设置有伸出机构，每个所述伸出机构分别包括相互啮合的齿轮和齿条，每个所述齿轮分别连接有第四电机，所述第四电机分别固定在所述连接座52或者所述第三电机上，每个所述第四电机分别电性连接有第四遥控开关，所述刷头为多种形状、大小。

通过伸出机构来实现第三电机和刷头的单独伸出，通过第四遥控开关来进行遥控控制，设置不同的刷头，来适应多种污物的清理需要，所述刷头组53可以包括三个不同清洁强度的刷头，面对不同类型的附着物，通过伸出第三电机和刷头的方式快速更换工作刷头类型，并控制刷头清洁功率以匹配工作需要，第三电机与所述连接座52间可设置滑块滑槽来配合连接。

进一步的，所述收集装置6包括设置于所述刷头组53处的吸污头61，可将吸污头61在刷头组53处通过杆连接固定，所述吸污头61连接有吸污软管62，所述吸污软管62有弹性，可伸缩的连接有吸污泵64，所述吸污泵64连接有连接管65，所述连接管65可拆卸的连接有过滤盒63，所述收集装置6在吸污泵64一端可以与所述机械臂51或所述ROV机组1固定，工作时收集装置6在吸污泵64一端固定不动，吸污头61随刷头组53移动。

所述吸污头61，在工作时置于所述刷头组53上方，将刷洗得的附着污物吸走，所述吸污软管62，连接所述吸污泵64和所述吸污头61，同时可随机械臂51同步伸缩，用于输送吸得的附着污物，所述过滤盒63，由过滤网组成，用于将附着污物留下，排除多余清洁水体，所述吸污泵64，置于所述过滤盒63前段，用于提供吸污动力，所述连接座52，用于连接所述吸污泵64和所述过滤盒63，所述吸污头61可以通过吸污软管62的弹性保持开口在所述刷头组53处，或者在与机械臂51靠近刷头组53处进行连接固定，所述收集装置6在吸污泵64一端与所述机械臂51或所述ROV机组1固定，可通过杆连接方式与所述ROV机组1固定。

实施例2

如图4-5所示，本实施例的一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，在实施例1的基础上进行进一步的优化：

进一步的，所述旋转机构包括包括转动连接所述ROV机组1的安装段，所述转动连接处设置有转动电机，所述转动电机连接有第五遥控开关，所述安装段连接有活动关节，所述活动关节连接有所述伸缩机构，所述活动关节处设置有摆动电机，所述摆动电机连接有第六遥控开关，所述伸缩机构包括若干段直径逐渐减小的伸缩臂，所述伸缩臂连接有伸缩动力部，所述伸缩动力部连接有第七遥控开关，所述伸缩臂连接有连接段，若干段的所述伸缩臂位于所述吸污软管62的内部，所述机械臂51的安装段贯穿所述吸污软管62连接所述ROV机组1。

所述机械臂51包括：顶部转动连接所述ROV机组1的安装段、活动关节、中间伸缩臂段以及底部连接段。顶部安装段，用于连接所述ROV机组1，所述转动连接处设置有转动电机，所述转动电机连接有第五遥控开关控制机械臂51的转动；所述安装段连接有活动关节，所述活动关节连接有所述伸缩机构，所述活动关节处设置有摆动电机，所述摆动电机连接有第六遥控开关，控制机械臂51的摆动；所述伸缩机构包括若干段直径逐渐减小的伸缩臂，所述伸缩臂连接有伸缩动力部，伸缩动力部可以是电机或者气缸、液压缸，所述伸缩动力部连接有第七遥控开关，控制机械臂51的伸缩，中间伸缩臂段，用于连接所述顶部安装段和所述底部连接段，中间可伸缩段可采用由粗到细的若干根管依次连接的结构，进行伸缩；所述底部连接段，用于连接所述中间伸缩臂段和所述连接座52或刷头组53，若干段的所述伸缩臂位于所述吸污软管62的内部，可以在伸缩臂外表面设置隔层隔开污物，所述机械臂51的安装段贯穿所述吸污软管62连接所述ROV机组1。

实施例3

如图6-8所示，本实施例的一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，在实施例2的基础上进行进一步的优化：

进一步的，所述收集装置6的外壁上设置有避障探污装置4，所述避障探污装置4包括多组感应探针，所述感应探针与所述收集装置6摆动连接，连接处设置有第二电机，所述第二电机电性连接有第二遥控开关。

所述避障探污装置4，用于ROV机组1行进过程中避障、防卡死、探测附着污物可清理程度，感应探针可上下摆动调整朝向，包含多组与所述收集装置6摆动连接的感应探针，感应探针根据功能分为两种工作状态，通过第二电机和第二遥控开关实现状态的遥控调整，避障状态探针朝向包括径向及顺刷头方向，在ROV下潜、行进过程中，用于规避障碍物、保证移动通道和清污作业空间充足，避免ROV在移动过程中磕碰损坏或受狭小空间限制无法移动及作业；探污状态探针朝向为顺刷头方向，开始清污作业前，探针可通过应力应变反馈所接触附着物的刚度，结合污物定位装置3拍摄的影像，可判断附着污物的类型及其固结程度，便于选择合适的清污刷头及功率，不使用时，感应探针可以摆动贴附在吸污头61的表面。

进一步的，所述感应探针为可伸缩结构，所述感应探针连接有驱动部件，所述驱动部件电性连接有伸缩遥控开关。

探针做成可伸缩结构更加便于使用，且方便收纳，可以为多节逐节伸缩或同步伸缩的结构，连接有驱动部件可以是驱动电机或者液压缸或气缸，所述驱动部件电性连接有伸缩遥控开关，来遥控伸缩状态。

一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理方法，使用了上述深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，包括如下步骤：

S1：通过所述远程控制平台进行远程遥控，控制所述深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置进行下潜及移动动作，所述伸缩铰链21回缩，减小装置受力面积以降低阻力，所述避障探污装置4上设置的多组可伸缩和摆动的所述感应探针处于避障状态，多组所述感应探针的朝向调整为径向及顺刷头方向，在所述ROV机组1下潜、行进或上浮过程中，用于规避障碍物、保证移动通道和清污作业空间充足；

S2：当所述ROV机组1到达涵洞内部需清污处时，所述伸缩铰链21向涵洞内壁方向伸展，所述伸缩铰链21的伸缩力为固定值，所述伸缩铰链21末端的吸盘22触壁依靠伸缩铰链21的伸缩力起到支撑固定作用，吸盘22可以进一步起到吸附固定作用，此时，所述ROV机组1能够在水流运动及清污过程中依靠固定装置2保持整体稳定，每个所述伸缩铰链21均可按ROV机组1距离可攀附内壁的长度调整伸长量，以适应不同空间大小的工作环境，通过所述污物定位装置3定位污物，将所述探针朝向调整为顺刷头方向，使用探针接触探测附着物，可通过应力应变反馈得到接触附着物的刚度，判断附着污物的类型及其固结程度，便于选择合适的清污刷头及功率；

S3：通过机械臂51进行伸缩和转动将刷头组53送至污物所在地方进行清理，所述刷头组53可以设置多个相同或者不同刷头进行工作，刷头组53上的刷头可以单独伸出进行工作，安装刷头组53的连接座52可以进行自由旋转，以保证刷头组53工作半径及角度能够满足清污要求，针对多种类、多种固结程度的附着物时，可通过所述连接座52旋转或刷头的单独伸出以选择合适的刷头进行工作，同时，可通过远程控制平台调整刷头功率以匹配清污作业需求；

S4：在进行清污时，所述吸污头61在所述刷头组53的周围工作，及时吸入松动剥离建筑物表面后悬浮于水体的污物，所述吸污软管62有弹性，可伸缩的连接所述吸污泵64和所述吸污头61，用于保证所述吸污头61贴近刷头组53，并在吸污泵64作用下输送所述吸污头61吸入的附着污物，吸污泵64通过连接座52可拆卸的连接所述过滤盒63，过滤盒63能过滤附着污物，将污物存储在所述过滤盒63中，最终将污物带离建筑物表面。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，包括ROV机组，其特征在于：所述ROV机组的外表面上相对的设置有若干对的固定装置，每个所述固定装置分别包括伸缩铰链和固定在所述伸缩铰链的末端的吸盘，所述伸缩铰链连接有防水的第一电机，所述第一电机电性连接有第一遥控开关，所述ROV机组上设置有污物定位装置，所述污物定位装置包括LED灯组、旋转升降云台，所述旋转升降云台上设置有水下摄像头，所述ROV机组还连接有清污装置，所述清污装置包括机械臂，所述机械臂上设置有伸缩机构和旋转机构，所述机械臂连接有刷头组，所述刷头组包含若干个电动的刷头，所述清污装置或所述ROV机组上设有收集装置；所述收集装置的外壁上设置有避障探污装置，所述避障探污装置包括多组感应探针，所述感应探针与所述收集装置摆动连接，连接处设置有第二电机，所述第二电机电性连接有第二遥控开关，所述感应探针工作状态下的朝向为径向或顺刷头方向；在水上或陆地上设置有远程控制平台。

2.根据权利要求1所述的深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，其特征在于：所述伸缩铰链包括首尾连续交叉铰接的若干个连杆，所述连杆的交叉点处分别铰接，所述连杆的一端设置有连接板，所述连接板连接有丝杠，所述丝杠连接所述第一电机，所述连杆的另一端固定有所述吸盘。

3.根据权利要求1所述的深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，其特征在于：所述旋转升降云台上还设有声呐，所述旋转升降云台上设有一个或多个所述LED灯组。

4.根据权利要求1所述的深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，其特征在于：所述感应探针为可伸缩结构，所述感应探针连接有驱动部件，所述驱动部件电性连接有伸缩遥控开关。

5.根据权利要求1所述的深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，其特征在于：所述刷头组包括连接座，所述连接座与所述机械臂转动连接，所述连接座在圆周方向设置有若干个防水的第三电机，每个所述第三电机连接有所述刷头，若干个所述第三电机电性连接有第三遥控开关。

6.根据权利要求5所述的深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，其特征在于：每个所述第三电机与所述连接座间分别设置有伸出机构，每个所述伸出机构分别包括相互啮合的齿轮和齿条，每个所述齿轮分别连接有第四电机，所述第四电机分别固定在所述连接座或者所述第三电机上，每个所述第四电机分别电性连接有第四遥控开关，所述刷头为多种形状、大小。

7.根据权利要求1所述的深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，其特征在于：所述收集装置包括设置于所述刷头组处的吸污头，所述吸污头连接有吸污软管，所述吸污软管有弹性，可伸缩的连接有吸污泵，所述吸污泵连接有连接管，所述连接管可拆卸的连接有过滤盒。

8.根据权利要求7所述的深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，其特征在于：所述旋转机构包括转动连接所述ROV机组的安装段，所述转动连接处设置有转动电机，所述转动电机连接有第五遥控开关，所述安装段连接有活动关节，所述活动关节连接有所述伸缩机构，所述活动关节处设置有摆动电机，所述摆动电机连接有第六遥控开关，所述伸缩机构包括若干段直径逐渐减小的伸缩臂，所述伸缩臂连接有伸缩动力部，所述伸缩动力部连接有第七遥控开关，所述伸缩臂连接有连接段，若干段的所述伸缩臂位于所述吸污软管的内部，所述机械臂的安装段贯穿所述吸污软管连接所述ROV机组。

9.一种深水环境涵洞内壁附着物表面清理方法，其特征在于，使用了如权利要求1-8任一项所述的深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置，包括如下步骤：

S1：通过所述远程控制平台进行远程遥控，控制所述深水环境涵洞内壁附着物表面清理装置进行下潜及移动动作，所述伸缩铰链回缩降低移动阻力，所述避障探污装置上设置的多组可伸缩和摆动的所述感应探针处于避障状态，多组所述感应探针的朝向调整为径向及顺刷头方向；

S2：当所述ROV机组到达涵洞内部的清污处时，遥控所述伸缩铰链向涵洞内壁方向伸展，若干对所述伸缩铰链末端的所述吸盘触壁来进行支撑固定，通过所述污物定位装置定位污物，将所述探针朝向调整为顺刷头方向探测污物；

S3：遥控所述机械臂进行伸缩和转动将所述刷头组送至清污处，所述刷头旋转进行清理，所述刷头组上的所述刷头一同工作或单独伸出进行工作，连接座根据建筑物表面形状进行自由旋转，针对多种类、多种固结程度的附着物时，通过连接座的旋转或所述刷头的单独伸出以选择合适的所述刷头进行工作，通过所述远程控制平台调整所述刷头功率以匹配清污作业需求；

S4：遥控吸污头贴近所述刷头组工作，吸污泵产生负压吸入松动剥离建筑物表面的污物存储在过滤盒中，最终将污物带离建筑物表面。

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