CN115571307A - 一种水下机器人吸附壁面的控制结构及控制方法 - Google Patents

一种水下机器人吸附壁面的控制结构及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机器人领域，具体为一种水下机器人吸附壁面的控制结构，其包括机器人主体和吸附组件；机器人主体顶部、底部以及侧面上均设置有驱动机构；筒体竖直设置在机器人主体底部，筒体顶部内壁上设置防水电动伸缩杆和水泵；进水管与空腔圆环内腔连通；升降板水平设置在防水电动伸缩杆底部；导向板水平设置在筒体内周壁上；伸缩软管a顶部与空腔圆环的内腔连通，伸缩软管a底部与导向管顶部连接；导向管顶部设置限位环；弹簧套在伸缩软管a外；吸盘设置在导向管底部。本发明中，多组吸盘能很好地贴合在凹凸不平的壁面上，提高了吸附效果。

Description

一种水下机器人吸附壁面的控制结构及控制方法
技术领域
本发明涉及海上风电水下检测机器人领域，具体是一种水下机器人吸附壁面的控制结构及控制方法。
背景技术
水下机器人已广泛应用于包括海洋工程、港口建设、海洋石油、海事执法取证、科学研究和海军防务等诸多领域，用以完成水下搜救、探测打捞、深海资源调查、海底线管敷设与检查维修、水下考古、电站及水坝大坝检测等各项工作。近年来，随着海上风电的快速发展，水下机器人已经逐渐开始替代潜水员执行水下检测工作任务。
在进行海上风电桩基础结构的海生物清理或者无损探伤检测时，水下机器人由于工作需要有时需要长时间吸附在壁面上，现有的水下机器人吸附壁面结构主要为吸盘负压或者磁力吸附，磁力吸附只能针对磁性壁面，适用范围小，吸盘负压吸附需要吸附的壁面较为光洁平整，在凹凸不平的壁面上吸附能力较差。
授权公告号为CN215205296U的中国专利公开了一种新型水下负压电磁吸附清洗机器人，使柔性圈紧贴船体表面，先向排气管中鼓气，将排气管中的海水赶出，再从排气管中抽气创造负压环境，从而通过柔性圈进行壁面吸附。
但是上述已公开方案存在如下不足之处：柔性圈需要紧贴壁面，就要求壁面必须平整，否则外界水容易进入柔性圈内导致吸附失效，在凹凸不平的壁面上难以吸附。
发明内容
本发明目的是针对背景技术中存在的吸盘难以吸附在凹凸不平壁面上的问题，提出一种水下机器人吸附壁面的控制结构及控制方法。
一方面，本发明提出一种水下机器人吸附壁面的控制结构，包括机器人主体和吸附组件；吸附组件包括筒体、空腔圆环、升降板、伸缩软管a、导向管、弹簧、导向板和吸盘；
机器人主体顶部、底部以及侧面上均设置有驱动机构；筒体竖直设置在机器人主体底部，筒体顶部封闭，筒体顶部内壁上设置防水电动伸缩杆和水泵，水泵的输出端和输入端分别设置出水管和进水管，出水管穿过筒体伸入水中；空腔圆环水平设置在筒体内周壁上，进水管与空腔圆环内腔连通，防水电动伸缩杆穿过空腔圆环；升降板水平设置在防水电动伸缩杆底部；导向板水平设置在筒体内周壁上，导向板位于升降板下方；伸缩软管a顶部穿过升降板并与空腔圆环的内腔连通，伸缩软管a底部与导向管顶部连接，伸缩软管a设置多组；导向管竖直穿过导向板上设置的导向孔，导向管顶部设置限位环，导向管设置多组；弹簧套在伸缩软管a外，弹簧两端分别与升降板底部以及限位环连接，弹簧设置多组；吸盘设置在导向管底部，吸盘内腔与导向管内腔连通，吸盘设置多组。
优选的，还包括圆柱、球体和伸缩软管b；圆柱设置在导向管底部，圆柱上设置球槽，球槽在圆柱下端面形成开口，圆柱上端面竖直设置过孔，过孔与球槽连通，圆柱设置多组；球体配合转动设置在球槽内，球体上竖直设置通孔，球体设置多组；伸缩软管b设置在球体上，伸缩软管b与通孔连通，伸缩软管b顶部穿过圆柱上设置的过孔并与导向管底部连接，伸缩软管b设置多组；吸盘设置在球体底部，吸盘吸附腔与通孔连通。
优选的，水泵型号为WNY1000。
优选的，升降板沿竖直方向滑动设置在筒体内周壁上，升降板与防水电动伸缩杆底部连接。
优选的，导向管内腔为圆形腔，导向管外部轮廓为多边形。
优选的，弹簧做防锈处理。
另一方面，本发明提出一种水下机器人吸附壁面的控制结构的控制方法，包括以下步骤：S1、机器人主体顶部的驱动机构驱动机器人主体朝需要吸附的壁面移动，使吸盘贴在吸附壁面上；S2、防水电动伸缩杆伸长推动升降板向下移动，升降板通过弹簧和限位环带动导向管向下移动，结合球体的转动，使多组吸盘能紧密贴合在凹凸不平的壁面上；S3、水泵启动，通过进水管、空腔圆环、伸缩软管a、导向管、伸缩软管b和球体内的通孔将吸盘内的水吸走，形成负压吸附；S4、需要解除吸附时，防水电动伸缩杆收缩，同时机器人主体底部的驱动机构工作将机器人主体从吸附的壁面上推开。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：防水电动伸缩杆伸长推动升降板向下移动，升降板通过弹簧和限位环带动导向管向下移动，结合球体的转动，使多组吸盘能更好地贴合在凹凸不平的壁面上，提高吸附效果，可以很好地适用在凹凸不平的壁面上。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为图1的仰视图；
图3为吸附组件的剖视图。
附图标记：1、机器人主体；2、驱动机构；3、筒体；4、防水电动伸缩杆；5、水泵；6、出水管；7、进水管；8、空腔圆环；9、升降板；10、伸缩软管a；11、导向管；12、限位环；13、弹簧；14、导向板；15、圆柱；16、球槽；17、球体；18、伸缩软管b；19、通孔；20、吸盘。
具体实施方式
实施例一
本发明提出的一种水下机器人吸附壁面的控制结构，包括机器人主体1和吸附组件；吸附组件包括筒体3、空腔圆环8、升降板9、伸缩软管a10、导向管11、弹簧13、导向板14和吸盘20；
如图1所示，机器人主体1顶部、底部以及侧面上均设置有驱动机构2。
如图2-3所示，筒体3竖直设置在机器人主体1底部，筒体3顶部封闭，筒体3顶部内壁上设置防水电动伸缩杆4和水泵5，水泵5的输出端和输入端分别设置出水管6和进水管7，出水管6穿过筒体3伸入水中，水泵5型号为WNY1000；空腔圆环8水平设置在筒体3内周壁上，进水管7与空腔圆环8内腔连通，防水电动伸缩杆4穿过空腔圆环8；升降板9沿竖直方向滑动设置在筒体3内周壁上，升降板9与防水电动伸缩杆4底部连接；导向板14水平设置在筒体3内周壁上，导向板14位于升降板9下方；伸缩软管a10顶部穿过升降板9并与空腔圆环8的内腔连通，伸缩软管a10底部与导向管11顶部连接，伸缩软管a10设置多组；导向管11竖直穿过导向板14上设置的导向孔，导向管11内腔为圆形腔，导向管11外部轮廓为多边形，导向管11顶部设置限位环12，导向管11设置多组；弹簧13套在伸缩软管a10外，弹簧13两端分别与升降板9底部以及限位环12连接，弹簧13做防锈处理，弹簧13设置多组；吸盘20设置在导向管11底部，吸盘20内腔与导向管11内腔连通，吸盘20设置多组。
本实施例中，机器人主体1顶部的驱动机构2驱动机器人主体1朝需要吸附的壁面移动，使吸盘20贴在吸附壁面上，防水电动伸缩杆4伸长推动升降板9向下移动，升降板9通过弹簧13和限位环12带动导向管11向下移动，使多组吸盘20能紧密贴合在凹凸不平的壁面上，水泵5启动，将吸盘20内的水吸走，形成负压吸附，水泵5为WNY1000型水泵，属水气两用泵，遇水抽水，遇气抽气，可以长时间空转、干转而不发生损坏。本实施例中，不需要壁面为平整面，通过弹簧13的挤压，多组吸盘20均能紧密吸合在壁面上，吸附效果好。
实施例二
如图3所示，本发明提出的一种水下机器人吸附壁面的控制结构，相较于实施例一，本实施例还包括圆柱15、球体17和伸缩软管b18；圆柱15设置在导向管11底部，圆柱15上设置球槽16，球槽16在圆柱15下端面形成开口，圆柱15上端面竖直设置过孔，过孔与球槽16连通，圆柱15设置多组；球体17配合转动设置在球槽16内，球体17上竖直设置通孔19，球体17设置多组；伸缩软管b18设置在球体17上，伸缩软管b18与通孔19连通，伸缩软管b18顶部穿过圆柱15上设置的过孔并与导向管11底部连接，伸缩软管b18设置多组；吸盘20设置在球体17底部，吸盘20吸附腔与通孔19连通。
本实施例中，防水电动伸缩杆4伸长推动升降板9向下移动，升降板9通过弹簧13和限位环12带动导向管11向下移动，结合球体17的转动，使多组吸盘20能更好地贴合在凹凸不平的壁面上，进一步提高吸附效果。
实施例三
基于上述一种水下机器人吸附壁面的控制结构实施例的控制方法，包括以下步骤：
S1、机器人主体1顶部的驱动机构2驱动机器人主体1朝需要吸附的壁面移动，使吸盘20贴在吸附壁面上；
S2、防水电动伸缩杆4伸长推动升降板9向下移动，升降板9通过弹簧13和限位环12带动导向管11向下移动，结合球体17的转动，使多组吸盘20能紧密贴合在凹凸不平的壁面上；
S3、水泵5启动，通过进水管7、空腔圆环8、伸缩软管a10、导向管11、伸缩软管b18和球体17内的通孔19将吸盘20内的水吸走，形成负压吸附；
S4、需要解除吸附时，防水电动伸缩杆4收缩，同时机器人主体1底部的驱动机构工作将机器人主体1从吸附的壁面上推开。
本实施例中，防水电动伸缩杆4伸长推动升降板9向下移动，升降板9通过弹簧13和限位环12带动导向管11向下移动，结合球体17的转动，使多组吸盘20能更好地贴合在凹凸不平的壁面上，提高吸附效果。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。

Claims (7)

1.一种水下机器人吸附壁面的控制结构，其特征在于，包括机器人主体(1)和吸附组件；吸附组件包括筒体(3)、空腔圆环(8)、升降板(9)、伸缩软管a(10)、导向管(11)、弹簧(13)、导向板(14)和吸盘(20)；
机器人主体(1)顶部、底部以及侧面上均设置有驱动机构(2)；筒体(3)竖直设置在机器人主体(1)底部，筒体(3)顶部封闭，筒体(3)顶部内壁上设置防水电动伸缩杆(4)和水泵(5)，水泵(5)的输出端和输入端分别设置出水管(6)和进水管(7)，出水管(6)穿过筒体(3)伸入水中；空腔圆环(8)水平设置在筒体(3)内周壁上，进水管(7)与空腔圆环(8)内腔连通，防水电动伸缩杆(4)穿过空腔圆环(8)；升降板(9)水平设置在防水电动伸缩杆(4)底部；导向板(14)水平设置在筒体(3)内周壁上，导向板(14)位于升降板(9)下方；伸缩软管a(10)顶部穿过升降板(9)并与空腔圆环(8)的内腔连通，伸缩软管a(10)底部与导向管(11)顶部连接，伸缩软管a(10)设置多组；导向管(11)竖直穿过导向板(14)上设置的导向孔，导向管(11)顶部设置限位环(12)，导向管(11)设置多组；弹簧(13)套在伸缩软管a(10)外，弹簧(13)两端分别与升降板(9)底部以及限位环(12)连接，弹簧(13)设置多组；吸盘(20)设置在导向管(11)底部，吸盘(20)内腔与导向管(11)内腔连通，吸盘(20)设置多组。
2.根据权利要求1所述的水下机器人吸附壁面的控制结构，其特征在于，还包括圆柱(15)、球体(17)和伸缩软管b(18)；圆柱(15)设置在导向管(11)底部，圆柱(15)上设置球槽(16)，球槽(16)在圆柱(15)下端面形成开口，圆柱(15)上端面竖直设置过孔，过孔与球槽(16)连通，圆柱(15)设置多组；球体(17)配合转动设置在球槽(16)内，球体(17)上竖直设置通孔(19)，球体(17)设置多组；伸缩软管b(18)设置在球体(17)上，伸缩软管b(18)与通孔(19)连通，伸缩软管b(18)顶部穿过圆柱(15)上设置的过孔并与导向管(11)底部连接，伸缩软管b(18)设置多组；吸盘(20)设置在球体(17)底部，吸盘(20)吸附腔与通孔(19)连通。
3.根据权利要求1所述的水下机器人吸附壁面的控制结构，其特征在于，水泵(5)型号为WNY1000。
4.根据权利要求1所述的水下机器人吸附壁面的控制结构，其特征在于，升降板(9)沿竖直方向滑动设置在筒体(3)内周壁上，升降板(9)与防水电动伸缩杆(4)底部连接。
5.根据权利要求1所述的水下机器人吸附壁面的控制结构，其特征在于，导向管(11)内腔为圆形腔，导向管(11)外部轮廓为多边形。
6.根据权利要求1所述的水下机器人吸附壁面的控制结构，其特征在于，弹簧(13)做防锈处理。
7.一种水下机器人吸附壁面的控制结构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、机器人主体(1)顶部的驱动机构(2)驱动机器人主体(1)朝需要吸附的壁面移动，使吸盘(20)贴在吸附壁面上；
S2、防水电动伸缩杆(4)伸长推动升降板(9)向下移动，升降板(9)通过弹簧(13)和限位环(12)带动导向管(11)向下移动，结合球体(17)的转动，使多组吸盘(20)能紧密贴合在凹凸不平的壁面上；
S3、水泵(5)启动，通过进水管(7)、空腔圆环(8)、伸缩软管a(10)、导向管(11)、伸缩软管b(18)和球体(17)内的通孔(19)将吸盘(20)内的水吸走，形成负压吸附；
S4、需要解除吸附时，防水电动伸缩杆(4)收缩，同时机器人主体(1)底部的驱动机构工作将机器人主体(1)从吸附的壁面上推开。
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