CN115339595A - 一种大型船舶自主水下清刷机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型船舶自主水下清刷机器人，属于清洁机器人技术领域，包括机器人主体、推进机构、浮力控制结构和清刷结构，所述推进机构包括柔性履带推进结构和轮式推进结构，所述机器人主体上设置有若干个安装槽，若干个推进器对应安装在所述安装槽内，所述浮力控制结构包括若干个第一负压涡轮和若干个第二负压涡轮，若干个所述第一负压涡轮和若干个所述第二负压涡轮均连接在所述机器人主体上，所述清刷结构包括清刷头电机、齿轮、传送链条和若干个清刷头。本发明通过在机器人主体上设置推进机构、浮力控制结构、清刷结构、位置定位器、浮漂连接脐缆机构和图像采集机构，借助各个单元的相互配合，提高船舶的清洁效率及效果。

Description

一种大型船舶自主水下清刷机器人

技术领域

本发明属于清洁机器人技术领域，尤其涉及一种大型船舶自主水下清刷机器人。

背景技术

船舶在长期航行的过程中，水下部分的船体表面会很容易附着贝类和锈斑等，严重影响了船舶的航行速度和使用寿命，也增加了燃油的消耗，因此需要水下清刷机器人对其进行定期清洁。

水下清刷机器人主要应用在船体外表面附着物的清刷作业中，其最基本功能是吸附功能和行走功能。由于工作壁面是船体表面，考虑到局部表面会存在较大的曲率变化且有突起的焊缝，而且水下工作环境也比较复杂，现有的机器人推进过程无法保持良好的越障性，同时现有的水下清刷机器人的系统集成度不高，无法对大型船舶进行高效的清洁。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有的机器人推进过程无法保持良好的越障性，同时现有的水下清刷机器人的系统集成度不高，无法对大型船舶进行高效的清洁而提出的一种大型船舶自主水下清刷机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种大型船舶自主水下清刷机器人，包括机器人主体、推进机构、浮力控制结构和清刷结构，所述推进机构包括柔性履带推进结构和轮式推进结构，所述机器人主体上设置有若干个安装槽，若干个推进器对应安装在所述安装槽内，所述浮力控制结构包括若干个第一负压涡轮和若干个第二负压涡轮，若干个所述第一负压涡轮和若干个所述第二负压涡轮均连接在所述机器人主体上，所述清刷结构包括清刷头电机、齿轮、传送链条和若干个清刷头。

作为上述技术方案的进一步描述：

若干个所述第一负压涡轮通过第一连接架垂直连接在所述机器人主体上，若干个所述第二负压涡轮通过第二连接架倾斜连接在所述机器人主体上。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述柔性履带推进结构可转动平行连接在所述机器人主体行进方向的两侧，所述轮式推进结构可转动垂直连接在所述机器人主体行进方向的一侧。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述柔性履带推进结构包括第一驱动电机、链条和履带，所述第一驱动电机上设置有传送齿轮，链条连接在所述传送齿轮上，所述履带连接在链条上。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述轮式推进结构包括转动轮和第二驱动电机，所述转动轮连接在所述第二驱动电机上。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述齿轮连接在所述清刷头电机上，所述传送链条连接在所述齿轮上，所述清刷头连接在所述传送链条上。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述机器人主体上还设置有位置定位器。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述机器人主体上设置有浮漂连接脐缆机构和图像采集机构。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过在机器人主体上设置推进机构、浮力控制结构、清刷结构、位置定位器、浮漂连接脐缆机构和图像采集机构，各个单元的相互配合，系统集成度高，实现船体的吸附、推进、自主高效清刷和清刷效果的检验，大大提高了船舶的清洁效率及效果。

2、本发明中，通过设置推进机构，推进机构包括柔性履带推进结构和轮式推进结构，机器人与船体的推进机构系统采用柔性履带机构+轮式推进机构，轮式保证良好的机动性，履带式保证良好的越障性，可以确保在复杂多变的未知环境中完成工作要求，接触面均做耐磨耐腐蚀包胶防护，避免损伤船漆。前、后轮传动轴机构配以正反向驱动系统，可自由控制机器人正向、反向运动。

3、本发明中，通过在机器人主体上安装驱动器，上端由4套负压涡轮组(浮力控制结构)配合陀螺仪系统实现机器人姿态调整，实现反推吸附于船体表面，并确保持续推进与反推吸附于船体表面，保证机器人系统水中的姿态调节。

4、本发明中，清刷结构包括清刷头电机、齿轮、传送链条和若干个清刷头，使得机器人主体在移动的过程中，清刷头电机驱动连接轴转动，从而带动齿轮进行转动，使得清刷头对船舶表面进行清刷，其中位置传感器协助智能控制算法实现机器人的水下导航定位和路径规划，图像采集机构采用深度相机、多波束声纳探测系统，实现水下清刷前附着物的图像采集识别、清刷过程中的图像实时监控、以及清刷后的图像采集，多波束声呐系统用以扩大水下视野探测，实现浑浊状况下的目标探测、识别、搜索、实时跟踪。该机器人还可以实现船舶周身环境观测、船体漆面破损、裂缝等损伤缺陷进行图像采集识别，浮漂连接脐缆机构紧固式对接机构设计，确保浮漂与机器人之间协同作业，浮漂集成系统为机器人集成系统提供有效电力供给、通信、数据传输等功能，清刷结构、位置传感器、图像采集机构和浮漂连接脐缆机构的相互配合，实现对船舶表面进行路径规划、观测、通信传输和有效清刷，确保清刷的高效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为一种大型船舶自主水下清刷机器人的立体图一。

图2为一种大型船舶自主水下清刷机器人的立体图二。

图3为一种大型船舶自主水下清刷机器人的仰视图。

图例说明：

1-机器人主体；2-推进机构；21-柔性履带推进结构；211-第一驱动电机；212-链条；213-履带；22-轮式推进结构；221-转动轮；222-第二驱动电机；3-浮力控制结构；31-第一负压涡轮；32-第二负压涡轮；4-清刷结构；41-清刷头电机；42-齿轮；43-传送链条；44-清刷头；5-安装槽；6-推进器；7-第一连接架；8-第二连接架；9-位置定位器；10-浮漂连接脐缆机构；11-图像采集机构；12-传送齿轮。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指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发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种大型船舶自主水下清刷机器人，包括机器人主体1、推进机构2、浮力控制结构3和清刷结构4，所述推进机构2包括柔性履带推进结构21和轮式推进结构22，所述机器人主体1上设置有若干个安装槽5，若干个推进器6对应安装在所述安装槽5内，所述浮力控制结构3包括若干个第一负压涡轮31和若干个第二负压涡轮32，若干个所述第一负压涡轮31和若干个所述第二负压涡轮32均连接在所述机器人主体1上，所述清刷结构4包括清刷头电机41、齿轮42、传送链条43和若干个清刷头44。

其中推进器为负压涡轮。

清刷结构位于机器人主体的头部，用于对船体进行粗刷，机器人主体底部还设置有细刷组件，先粗刷再细刷，提高清刷效果。

若干个所述第一负压涡轮31通过第一连接架7垂直连接在所述机器人主体1上，若干个所述第二负压涡轮32通过第二连接架8倾斜连接在所述机器人主体1上。

所述柔性履带推进结构21可转动平行连接在所述机器人主体1行进方向的两侧，所述轮式推进结构22可转动垂直连接在所述机器人主体1行进方向的一侧。

所述柔性履带推进结构21包括第一驱动电机211、链条212和履带213，所述第一驱动电机211上设置有传送齿轮12，链条212连接在所述传送齿轮12上，所述履带213连接在链条212上。

所述轮式推进结构22包括转动轮221和第二驱动电机222，所述转动轮221连接在所述第二驱动电机222上。

所述齿轮42连接在所述清刷头电机41上，所述传送链条43连接在所述齿轮42上，所述清刷头44连接在所述传送链条43上。

所述机器人主体1上还设置有位置定位器9。

所述机器人主体1上设置有浮漂连接脐缆机构10和图像采集机构11。

工作原理：通过在机器人主体上设置推进机构、浮力控制结构、清刷结构、位置定位器、浮漂连接脐缆机构和图像采集机构，推进机构包括柔性履带推进结构和轮式推进结构，机器人与船体的推进机构系统采用柔性履带机构+轮式推进机构，轮式保证良好的机动性，履带式保证良好的越障性，可以确保在复杂多变的未知环境中完成工作要求。接触面均做耐磨耐腐蚀包胶防护，避免损伤船漆。前、后轮传动轴机构配以正反向驱动系统，可自由控制机器人正向、反向运动；其中驱动器安装在机器人主体上，上端由4套负压涡轮组(浮力控制结构)配合陀螺仪系统实现机器人姿态调整，实现反推吸附于船体表面，并确保持续推进与反推吸附于船体表面，保证机器人系统水中的姿态调节，清刷结构包括清刷头电机、齿轮、传送链条和若干个清刷头，使得机器人主体在移动的过程中，清刷头电机驱动连接轴转动，从而带动齿轮进行转动，使得清刷头对船舶表面进行清刷，其中位置传感器实现机器人水下的定位和路径规划的控制，图像采集机构采用深度相机、多波束声纳探测系统，实现水下清刷前附着物的图像采集识别、清刷过程中的图像实时监控、以及清刷后的图像采集。多波束声呐系统用以扩大水下视野探测，实现浑浊状况下的目标探测、识别、搜索、实时跟踪。机器人还可以实现船舶周身环境观测、船体漆面破损、裂缝等损伤缺陷进行图像采集识别，浮漂连接脐缆机构紧固式对接机构设计，确保浮漂与机器人之间协同作业，浮漂集成系统为机器人集成系统提供有效电力供给、通信、数据传输等功能，此结构的设计，集成度高，实现船体的吸附、推进和清刷效果的检验，大大提高了船舶的清洁效率及效果。

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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大型船舶自主水下清刷机器人，其特征在于，包括机器人主体(1)、推进机构(2)、浮力控制结构(3)和清刷结构(4)，所述推进机构(2)包括柔性履带推进结构(21)和轮式推进结构(22)，所述机器人主体(1)上设置有若干个安装槽(5)，若干个推进器(6)对应安装在所述安装槽(5)内，所述浮力控制结构(3)包括若干个第一负压涡轮(31)和若干个第二负压涡轮(32)，若干个所述第一负压涡轮(31)和若干个所述第二负压涡轮(32)均连接在所述机器人主体(1)上，所述清刷结构(4)包括清刷头电机(41)、齿轮(42)、传送链条(43)和若干个清刷头(44)。

2.根据权利要求1所述的一种大型船舶自主水下清刷机器人，其特征在于，若干个所述第一负压涡轮(31)通过第一连接架(7)垂直连接在所述机器人主体(1)上，若干个所述第二负压涡轮(32)通过第二连接架(8)倾斜连接在所述机器人主体(1)上。

3.根据权利要求2所述的一种大型船舶自主水下清刷机器人，其特征在于，所述柔性履带推进结构(21)可转动平行连接在所述机器人主体(1)行进方向的两侧，所述轮式推进结构(22)可转动垂直连接在所述机器人主体(1)行进方向的一侧。

4.根据权利要求3所述的一种大型船舶自主水下清刷机器人，其特征在于，所述柔性履带推进结构(21)包括第一驱动电机(211)、链条(212)和履带(213)，所述第一驱动电机(211)上设置有传送齿轮(12)，链条(212)连接在所述传送齿轮(12)上，所述履带(213)连接在链条(212)上。

5.根据权利要求4所述的一种大型船舶自主水下清刷机器人，其特征在于，所述轮式推进结构(22)包括转动轮(221)和第二驱动电机(222)，所述转动轮(221)连接在所述第二驱动电机(222)上。

6.根据权利要求5所述的一种大型船舶自主水下清刷机器人，其特征在于，所述齿轮(42)连接在所述清刷头电机(41)上，所述传送链条(43)连接在所述齿轮(42)上，所述清刷头(44)连接在所述传送链条(43)上。

7.根据权利要求6所述的一种大型船舶自主水下清刷机器人，其特征在于，所述机器人主体(1)上还设置有位置定位器(9)。

8.根据权利要求7所述的一种大型船舶自主水下清刷机器人，其特征在于，所述机器人主体(1)上设置有浮漂连接脐缆机构(10)和图像采集机构(11)。

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