CN113941918A - 一种水下打磨除尘机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下打磨除尘机器人，包括机器人外壳、底架、驱动机构、吸附机构、打磨升降机构、打磨机构、吸尘机构、监控系统和控制系统；所述的底架分别与驱动机构、打磨升降机构、控制系统连接，所述吸附机构包括永磁铁块和螺旋桨，永磁铁块安装在驱动机构的履带中，螺旋桨安装在机器人外壳上表面和后表面；所述打磨机构与打磨升降机构连接，所述吸尘机构与打磨机构连接；所述机器人外壳安装在底架上；所述监控系统安装在机器人外壳上表面。本发明可在水下对焊接前和焊接完成后的焊缝表面进行打磨预处理，具有良好的吸附能力和移动能力,能够可靠地吸附在焊接金属表面，机器人各机构之间互相配合，不仅能保证打磨过程平稳，还具有一定的除尘能力。

Description

一种水下打磨除尘机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人技术，尤其涉及一种水下打磨除尘机器人。

背景技术

随着陆上自然资源的逐渐短缺，海洋成为当今时代工业和信息发展的重要领域，海洋开发进入了新的阶段。未来将会有更多的海上工程出现在我国海域，海洋工程建设和开发将会如火如荼的展开，与此同时，水下焊接技术也逐渐被大量的使用。

焊缝打磨是焊接前处理和焊接完成后的一项重要任务。焊前打磨，可以除锈、灰尘、油污等杂质，提高焊接质量，焊后打磨可以使焊缝连接表面平整光滑，既能消除应力集中的影响，防止在连接处产生裂纹，也能为后续的工序提供良好的表面质量和外观质量。

现有技术中，进行水下打磨时，人工打磨任务工作强度大，打磨环境恶劣，并且人工打磨的质量容易受工人情绪、体力、技术等多种因素影响，生产效率和产品的质量无法保证。其次，人工打磨后会产生许多残渣，对水质造成极大的污染。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种水下打磨除尘机器人，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的水下打磨除尘机器人，包括机器人外壳、底架、驱动机构、吸附机构、打磨升降机构、打磨机构、吸尘机构、监控系统和控制系统；

所述的机器人外壳通过螺栓与底架连接；

所述驱动机构包括履带、驱动轮、从动轮、电机、减速箱、联轴器、密封箱、密封箱底座和连接板，电机连接减速箱，减速箱通过联轴器连接履带的驱动轮，电机、减速箱均置于密封箱中，连接板实现驱动机构与底架的连接；

所述吸附机构包括永磁铁块、升降螺旋桨、转向螺旋桨，永磁铁块镶嵌在履带内部，升降螺旋桨通过螺栓与机器人外壳连接，转向螺旋桨通过焊接与机器人外壳连接；

所述打磨升降机构包括打磨机构安装台、密封箱、气缸浮动接头、气缸、气缸安装脚架、气缸安装台，气缸通过气缸安装脚架与气缸安装台连接，打磨机构安装台通过气缸浮动接头与气缸连接，密封箱安装在打磨机构安装台上，气缸安装台实现打磨升降机构与底架连接；

所述打磨机构包括电机、联轴器、蜗轮、蜗杆、密封箱、连接盘、钢丝盘刷，电机通过联轴器与蜗杆连接，蜗轮通过联轴器与连接盘连接，连接盘上安装有钢丝盘刷,电机、蜗轮和蜗杆均安装于密封箱中；

所述吸尘机构包括防水电磁铁、内网、外网、过滤袋、海绵，防水电磁铁安装于连接盘和钢丝盘刷之间，内网与连接盘连接,外网与内网连接，过滤袋安装于内网和外网之间，内外网底部安装有海绵；

所述监控系统包括摄像头、摄像头安装支架，摄像头通过摄像头安装支架与机器人外壳连接；

所述控制系统包括电源、控制模块、密封箱、遥控器，电源、控制模块置于密封箱中，电源通过线路与控制模块连接，驱动机构电机、螺旋桨电机、打磨机构电机、气缸、电磁铁通过防水线路与控制模块连接，遥控器通过蓝牙通讯模块与控制模块连接通讯。

与现有技术相比，本发明所提供的水下打磨除尘机器人，利用机器人完成工件的打磨与残渣的清理，不仅节约人工成本，降低产品的返工率，提高整体的生产效率，而且也可以有效的保护水环境。

附图说明

图1为本发明实施例提供水下打磨除尘机器人表面结构示意图。

图2为本发明实施例的内部结构示意图。

图3为本发明实施例的驱动机构结构示意图。

图4为本发明实施例的打磨机构结构示意图。

图5为本发明实施例的打磨升降机构结构示意图。

图6为本发明实施例的吸尘机构结构示意图。

图7为本发明实施例的吸尘机构零件示意图。

图8为本发明实施例的永磁吸附结构示意图。

图9为本发明实施例的控制系统线路示意图。

图中：

1机器人外壳，2前摄像头，3摄像头安装支架，4打磨机构，5履带，6从动轮，7驱动轮一，8转向螺旋桨一，9转向螺旋桨二，10后摄像头，11升降螺旋桨，12气缸安装台，13气缸，14密封箱一，15打磨机构安装台，16密封箱二，17底架，18密封箱三，19 连接板，20电机一，21电机二，22密封箱底座，23减速箱，24联轴器一，25驱动轮二， 26气缸安装脚架，27气缸浮动接头，28联轴器二，29钢丝盘刷，30防水电磁铁，31连接盘，32电机三，33蜗轮，34蜗杆，35联轴器三，36电机四，37内网，38外网，39海绵,40永磁铁块。

具体实施方式

下面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，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的水下打磨除尘机器人，包括机器人外壳、底架、驱动机构、吸附机构、打磨升降机构、打磨机构、吸尘机构、监控系统和控制系统；

所述的机器人外壳通过螺栓与底架连接；

所述驱动机构包括履带、驱动轮、从动轮、电机、减速箱、联轴器、密封箱、密封箱底座和连接板，电机连接减速箱，减速箱通过联轴器连接履带的驱动轮，电机、减速箱均置于密封箱中，连接板实现驱动机构与底架的连接；

所述吸附机构包括永磁铁块、升降螺旋桨、转向螺旋桨，永磁铁块镶嵌在履带内部，升降螺旋桨通过螺栓与机器人外壳连接，转向螺旋桨通过焊接与机器人外壳连接；

所述打磨升降机构包括打磨机构安装台、密封箱、气缸浮动接头、气缸、气缸安装脚架、气缸安装台，气缸通过气缸安装脚架与气缸安装台连接，打磨机构安装台通过气缸浮动接头与气缸连接，密封箱安装在打磨机构安装台上，气缸安装台实现打磨升降机构与底架连接；

所述打磨机构包括电机、联轴器、蜗轮、蜗杆、密封箱、连接盘、钢丝盘刷，电机通过联轴器与蜗杆连接，蜗轮通过联轴器与连接盘连接，连接盘上安装有钢丝盘刷,电机、蜗轮和蜗杆均安装在密封箱中；

所述吸尘机构包括防水电磁铁、内网、外网、过滤袋、海绵，防水电磁铁安装于连接盘和钢丝盘刷之间，内网与连接盘连接,外网与内网连接，过滤袋安装于内网和外网之间，内外网底部安装有海绵；

所述监控系统包括摄像头、摄像头安装支架，摄像头通过摄像头安装支架与机器人外壳连接；

所述控制系统包括电源、控制模块、密封箱、遥控器，电源、控制模块置于密封箱中，电源通过线路与控制模块连接，驱动机构电机、螺旋桨电机、打磨机构电机、气缸、电磁铁通过防水线路与控制模块连接，遥控器通过蓝牙通讯模块与控制模块连接通讯。

优选的，所述驱动机构的电机包括电机一、电机二，驱动轮包括驱动轮一、驱动轮二，电机一、电机二通过减速箱、联轴器分别与驱动轮一、驱动轮二连接。

优选的，所述螺旋桨包括升降螺旋桨和两个转向螺旋桨，螺旋桨均自带电机，升降螺旋桨通过螺栓安装于机器人外壳上表面中心位置，两个转向螺旋桨通过焊接安装于机器人外壳后表面。

优选的，所述内网、外网均为绝磁网，且外网为柱壳形，通过侧面的螺栓与内网连接。

优选的，所述摄像头包括前摄像头、后摄像头，分别安装于机器人外壳上表面前后方。

优选的，所述机器人外壳前端为“V”形，后端为“U”形。

本发明的水下打磨除尘机器人的优点是：

双履带的移动方式接触面大、重心低、稳定、可增加负重、便于携带作业工具且对壁面的光滑度要求低，可以适应凹凸不平的壁面，同时履带由两个电机驱动，可以实现差速转向。吸附方式采用以永磁吸附为主，升降螺旋桨推力吸附辅助的复合吸附方式，结构简单、吸附稳定，后方两个转向螺旋桨不仅可以实现水中转向，而且还可以打磨过程中进行辅助驱动，防止驱动力不足；

通过气缸带动打磨机构进行升降，运动时可以防止打磨机构阻碍运动，打磨时可以保证打磨效果好；

打磨机构采用涡轮蜗杆打磨驱动降速机构，涡轮蜗杆机构将横向旋转运动变为垂直方向的旋转运动的同时可实现减速；

水下打磨除尘机器人设有吸尘机构，通过电磁吸附杂质，过滤袋、海绵与绝磁网配合，可以防止杂质泄露、污染水质；

水下打磨除尘机器人设有监控系统，可以对整个打磨过程进行实时监控。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的进行详细描述。

实施例1

如图1-9所示，本发明实施例提供了一种水下打磨除尘机器人,包括机器人外壳1、底架17、驱动机构、吸附机构、打磨升降机构、打磨机构4、吸尘机构、监控系统和控制系统。

具体的，所述机器人外壳1前端为“V”形，后端为“U”形，并通过螺栓与底架17 连接。

具体的，所述驱动机构包括履带5、驱动轮一7、驱动轮二25、从动轮6、电机一 20、电机二21、减速箱23、联轴器一24、密封箱一14、密封箱底座22和连接板19；电机一20连接减速箱23，减速箱23通过联轴器一24连接履带5的驱动轮一20，电机二21连接减速箱23，减速箱23通过联轴器一24连接履带5的驱动轮二25，控制模块通过防水线路连接电机一20、电机二21；控制模块通过对电机一20、电机二21的单独控制，可以实现机器人的差速转向，电机一20、电机二21、减速箱23、联轴器一24均置于密封箱一14 中，密封箱一14安装于密封箱底座22上，连接板19实现驱动机构与底架17的连接。

具体的，所述吸附机构包括永磁铁块40、升降螺旋桨11、转向螺旋桨一8、转向螺旋桨二9；永磁铁块40为长方体形状，镶嵌在每节履带5内部，实现履带5的永磁吸附；升降螺旋桨11内部自带可正反转的电机，通过螺栓安装在机器人外壳1上表面中心位置，控制模块通过防水线路连接升降螺旋桨11，控制模块通过控制升降螺旋桨11正反转来控制机器人在水中的上升和下降；转向螺旋桨包括转向螺旋桨一8和转向螺旋桨二9，转向螺旋桨一8和转向螺旋桨二9通过焊接安装于机器人外壳1后表面，控制模块通过防水线路连接转向螺旋桨一8和转向螺旋桨二9，控制模块通过对转向螺旋桨一8和转向螺旋桨二9进行单独控制，可以实现水中转向和辅助驱动。

具体的，所述打磨升降机构包括打磨机构安装台15、密封箱二16、气缸浮动接头27、气缸13、气缸安装脚架26、气缸安装台12；三个相同的气缸13通过气缸安装脚架26 与气缸安装台12连接，等距安装在气缸安装台12正面和两侧面，打磨机构安装台15通过气缸浮动接头27与气缸13连接，密封箱二16安装在打磨机构安装台15上，控制模块通过控制三个气缸13的收缩来实现打磨机构的升降，气缸安装台12实现打磨升降机构与底架17的连接。

具体的，所述打磨机构包括电机三32、电机四36、联轴器二28、联轴器三35、蜗轮33、蜗杆34、密封箱二16、连接盘31、钢丝盘刷29；电机三32、电机四36均通过联轴器二28与蜗轮蜗杆传动机构中的蜗杆34连接，蜗轮33通过联轴器三35与连接盘31连接，连接盘31上安装有钢丝盘刷29,电机三32、电机四36、蜗轮33和蜗杆34均安装于密封箱二 16中，控制模块通过防水线路与电机三32、电机四36连接，通过控制电机三32、电机四 36的旋转来实现机器人的打磨运动。

具体的，所述吸尘机构包括防水电磁铁30、内网37、外网38、过滤袋、海绵39；防水电磁铁30安装于连接盘31和钢丝盘刷29之间，内网37、外网38均为绝磁网，避免安装在履带内的永磁铁块40与防水电磁铁30互相影响，内网37与连接盘31连接,外网38为柱壳形，与内网37通过侧面的螺栓连接，过滤袋安装于内网37和外网38之间，内外网底部安装有海绵39，控制模块通过防水线路与防水电磁铁30连接；内网37、外网38与过滤袋、海绵39配合，可以有效防止打磨后留下的杂质外泄，控制模块通过控制防水电磁铁30可以对杂质进行吸附处理。

具体的，所述监控系统包括前摄像头2、后摄像头10、摄像头安装支架3，前摄像头2、后摄像头10通过摄像头安装支架3分别安装于机器人外壳上表面前后方，通过前后摄像头可以实现对整个打磨过程的实时监控。

本发明的水下打磨除尘机器人，其中图9所示的控制系统的线路示意图，所述控制系统包括电源、控制模块、密封箱三18、遥控器，电源、控制模块置于密封箱三18中，电源通过线路与控制模块连接，电机一20、电机二21、电机三32、电机四36、转向螺旋桨一8、转向螺旋桨二9、升降螺旋桨11、气缸13、防水电磁铁30通过防水线路与控制模块连接，遥控器通过蓝牙通讯模块与控制模块连接通讯，通过操控遥控器可以实现对机器人各部分的控制。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种水下打磨除尘机器人，其特征在于，包括机器人外壳、底架、驱动机构、吸附机构、打磨升降机构、打磨机构、吸尘机构、监控系统和控制系统；

所述的机器人外壳通过螺栓与底架连接；

所述驱动机构包括履带、驱动轮、从动轮、电机、减速箱、联轴器、密封箱、密封箱底座和连接板，电机连接减速箱，减速箱通过联轴器连接履带的驱动轮，电机、减速箱均置于密封箱中，连接板实现驱动机构与底架的连接；

所述吸附机构包括永磁铁块、升降螺旋桨、转向螺旋桨，永磁铁块镶嵌在履带内部，升降螺旋桨通过螺栓与机器人外壳连接，转向螺旋桨通过焊接与机器人外壳连接；

所述打磨升降机构包括打磨机构安装台、密封箱、气缸浮动接头、气缸、气缸安装脚架、气缸安装台，气缸通过气缸安装脚架与气缸安装台连接，打磨机构安装台通过气缸浮动接头与气缸连接，密封箱安装在打磨机构安装台上，气缸安装台实现打磨升降机构与底架连接；

所述打磨机构包括电机、联轴器、蜗轮、蜗杆、密封箱、连接盘、钢丝盘刷，电机通过联轴器与蜗杆连接，蜗轮通过联轴器与连接盘连接，连接盘上安装有钢丝盘刷,电机、蜗轮和蜗杆均安装于密封箱中；

所述吸尘机构包括防水电磁铁、内网、外网、过滤袋、海绵，防水电磁铁安装于连接盘和钢丝盘刷之间，内网与连接盘连接,外网与内网连接，过滤袋安装于内网和外网之间，内外网底部安装有海绵；

所述监控系统包括摄像头、摄像头安装支架，摄像头通过摄像头安装支架与机器人外壳连接；

所述控制系统包括电源、控制模块、密封箱、遥控器，电源、控制模块置于密封箱中，电源通过线路与控制模块连接，驱动机构电机、螺旋桨电机、打磨机构电机、气缸、电磁铁通过防水线路与控制模块连接，遥控器通过蓝牙通讯模块与控制模块连接通讯。

2.根据权利要求1所述的水下打磨除尘机器人，其特征在于，所述驱动机构的电机包括电机一、电机二，驱动轮包括驱动轮一、驱动轮二，电机一、电机二通过减速箱、联轴器分别与驱动轮一、驱动轮二连接。

3.根据权利要求1所述的水下打磨除尘机器人，其特征在于，所述螺旋桨包括升降螺旋桨和两个转向螺旋桨，螺旋桨均自带可正反转电机，升降螺旋桨通过螺栓安装于机器人外壳上表面中心位置，两个转向螺旋桨通过焊接安装于机器人外壳后表面。

4.根据权利要求1所述的水下打磨除尘机器人，其特征在于，所述内网、外网均为绝磁网，且外网为柱壳形，通过侧面的螺栓与内网连接。

5.根据权利要求1所述的水下打磨除尘机器人，其特征在于，所述摄像头包括前摄像头、后摄像头，分别安装于机器人外壳上表面前后方。

6.根据权利要求1所述的水下打磨除尘机器人，其特征在于，所述机器人外壳前端为“V”形，后端为“U”形。

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