CN116657690B - 水下吸附物清理装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水下吸附物清理装置及机器人，该水下吸附物清理装置设置于机器人的行走机构上，水下吸附物清理装置包括摇摆机构、浮动升降机构和清理机构，摇摆机构包括第一框架和第一驱动组件，浮动升降机构，设置于第一框架上，且浮动升降机构包括第二框架、滑动组件和第二驱动组件；清理机构包括第一清理组件，第一清理组件包括活动设置于第二框架底部的射流罩、设置于射流罩内的射流件以及设置于射流罩四周的平衡轮，射流罩上设置有连通孔，该水下吸附物清理装置可以有效适应河道内复杂多样的工作面，不会对河道底部造成损坏，且可以有效对河道底部凹陷部分和夹角部分的水下附着物进行清理，提高使用可靠性。

Description

水下吸附物清理装置及机器人

技术领域

本申请涉及水下清理技术领域，尤其涉及一种水下吸附物清理装置及机器人。

背景技术

水下清理机器人用于对水底和侧壁上的水底附着物进行清理。现有的水下清理机器人一般通过清理铲与收集箱配合对水底附着物进行清理，主要通过清理铲将水底附着物铲下来，并收集到收集箱内。但是对于河道内水底附着物，由于附着物吸附在河道底部和侧面的水泥板上，通过清理铲容易将河道水泥板刮坏，而且河道底部的复杂多样，存在凹凸不平、夹角和斜坡的情况，目前清理铲在对河道底部的水下附着物进行清理时，无法有效适应河道底部复杂多样的工作面，清理铲容易铲到河道底部的凸起部分，对河道底部造成损坏，且对于河道底部凹陷部分和夹角部分的水下附着物清理不充分，导致使用可靠性较低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种水下吸附物清理装置及机器人，该水下吸附物清理装置可以有效适应河道内复杂多样的工作面，不会对河道底部造成损坏，且可以有效对河道底部凹陷部分和夹角部分的水下附着物进行清理，提高使用可靠性。

为此，第一方面，本申请实施例提供了一种水下吸附物清理装置，设置于机器人的行走机构上，所述水下吸附物清理装置包括：摇摆机构，包括第一框架和第一驱动组件，所述第一框架与所述行走机构可转动连接，所述第一驱动组件用于带动所述第一框架左右摆动；浮动升降机构，设置于所述第一框架上，且所述浮动升降机构包括第二框架、滑动组件和第二驱动组件，所述第二框架与所述第一框架可转动连接，所述滑动组件与所述第一框架可转动连接，所述第二驱动组件滑动设置于所述滑动组件上，且第二驱动组件的输出端与所述第二框架连接，用于带动所述第二框架升降；以及清理机构，设置于所述第二框架远离所述行走机构的一端，且所述清理机构包括第一清理组件，所述第一清理组件包括活动设置于所述第二框架底部的射流罩、设置于射流罩内的射流件以及设置于所述射流罩四周的平衡轮，所述射流罩上设置有连通孔，用于抽走所述射流罩内的水下附着物。

在一种可能的实现方式中，所述第一框架通过第一转轴与所述行走机构可转动连接，所述第一框架上设置有两个条形孔，两个所述条形孔分别位于所述第一转轴的两侧；所述第一驱动组件包括设置于所述行走机构上的两个第一直线驱动件以及设置于两个所述第一直线驱动件输出端的带动件，两个所述带动件分别滑动设置于两个所述条形孔处。

在一种可能的实现方式中，所述第二框架包括邻近所述第一框架的后端连接部以及远离所述第一框架的前端连接部，所述后端连接部通过第二转轴与所述第一框架可转动连接，所述第二驱动组件的输出端与所述前端连接部可转动连接。

在一种可能的实现方式中，所述滑动组件包括：导向框架，与所述第一框架通过第三转轴可转动连接，且所述导向框架具有导向槽；以及滑动块，滑动设置于所述导向槽内。

在一种可能的实现方式中，所述第二驱动组件包括：第二直线驱动件，设置于所述滑动块上；以及连动杆，所述连动杆的一端与所述第二直线驱动件的输出端连接，另一端与所述第二框架的前端连接部可转动连接。

在一种可能的实现方式中，所述导向框架的两侧设置有与所述导向槽相通的限位孔，所述限位孔沿所述导向槽的长度方向设置；所述滑动块的两侧设置有限位板，所述限位板滑动设置于所述限位孔内。

在一种可能的实现方式中，所述第一清理组件设置有多个，多个所述第一清理组件沿所述第二框架的长度方向排列设置，所述清理机构还包括设置于所述第一清理组件两侧的空化射流管。

第二方面，本申请实施例提供了一种机器人，包括：行走机构，所述行走机构包括主体框架以及设置于所述主体框架两侧的行走组件；以及如前所述的水下吸附物清理装置，所述水下吸附物清理装置设置于所述行走机构的主体框架上。

在一种可能的实现方式中，所述机器人还包括设置于所述主体框架上的渣浆泵回收系统，所述渣浆泵回收系统的输入端与所述射流罩的连通孔连接。

在一种可能的实现方式中，所述行走机构还包括设置于所述主体框架两侧的侧推进器。

根据本申请实施例提供的水下吸附物清理装置，该水下吸附物清理装置，通过摆动机构可以带动第一框架、浮动升降机构和清理机构左右摆动，第二驱动组件可以对第二框架进行升举，同时第二驱动组件设置于滑动组件上，使得第二框架具有随动功能，射流罩四周的平衡轮与河道底面接触，在移动过程中，平衡轮可以随河道底部工作面的变化进行升降，使得射流盘具有自动调节动能，可以有效适应河道内复杂多样的工作面，射流盘内的射流件将河道底部水下附着物清理下来，然后通过连通孔将射流盘中的清理下来的水下附着物抽走，不会对河道的底部造成损坏，而且通过射流盘的浮动自调节以及第二框架的浮动自调节，可以有效对凹凸面、夹角处的水下附着物进行清理，提高使用可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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的附图。另外，在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，且附图并未按照实际的比例绘制。

图1示出本申请实施例提供的一种水下吸附物清理装置的结构示意图；

图2示出本申请实施例提供的一种水下吸附物清理装置另一角度的结构示意图；

图3示出本申请实施例提供的一种第二驱动组件的结构示意图；

图4示出本申请实施例提供的一种第一清理组件的结构示意图；

图5示出本申请实施例提供的一种机器人的结构示意图；

图6示出本申请实施例提供的一种主题框架、侧推进器和渣浆泵回收系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、行走机构；11、主体框架；12、行走组件；13、侧推进器；

2、摇摆机构；21、第一框架；211、条形孔；22、第一驱动组件；221、直线驱动件；222、带动件；23、第一转轴；

3、浮动升降机构；31、第二框架；311、后端连接部；312、前端连接部；313、第二转轴；32、滑动组件；321、导向框架；3211、导向槽；3212、限位孔；322、滑动块；3221、限位板；33、第二驱动组件；331、第二直线驱动件；332、连动杆；34、第三转轴；

4、清理机构；41、第一清理组件；411、射流罩；4111、连接柱；412、平衡轮；413、连通孔；414、射流件；42、空化射流管；

5、渣浆泵回收系统。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出本申请实施例提供的一种水下吸附物清理装置的结构示意图；图2示出本申请实施例提供的一种水下吸附物清理装置另一角度的结构示意图；图3示出本申请实施例提供的一种第二驱动组件的结构示意图；图4示出本申请实施例提供的一种第一清理组件的结构示意图。

如图1至图4所示，本申请实施例提供一种水下吸附物清理装置，设置于机器人的行走机构1上，所述水下吸附物清理装置包括：摇摆机构2、浮动升降机构3和清理机构4，其中：

摇摆机构2包括第一框架21和第一驱动组件22，所述第一框架21与所述行走机构1可转动连接，所述第一驱动组件22用于带动所述第一框架21左右摆动。

浮动升降机构3设置于所述第一框架21上，且所述浮动升降机构3包括第二框架31、滑动组件32和第二驱动组件33，所述第二框架31与所述第一框架21可转动连接，所述滑动组件32与所述第一框架21可转动连接，所述第二驱动组件33滑动设置于所述滑动组件32上，且第二驱动组件33的输出端与所述第二框架31连接，用于带动所述第二框架31升降。

清理机构4，设置于所述第二框架31远离所述行走机构1的一端，且所述清理机构4包括第一清理组件41，所述第一清理组件41包括活动设置于所述第二框架31底部的射流罩411、设置于射流罩411内的射流件414以及设置于所述射流罩411四周的平衡轮412，所述射流罩411上设置有连通孔413，用于抽走所述射流罩411内的水下附着物。

本申请中，通过摆动机构可以带动第一框架21、浮动升降机构3和清理机构4左右摆动，第二驱动组件33可以对第二框架31进行升举，同时第二驱动组件33设置于滑动组件32上，使得第二框架31具有随动功能，射流罩411四周的平衡轮412与河道底面接触，在移动过程中，平衡轮412可以随河道底部工作面的变化进行升降，使得射流盘具有自动调节动能，可以有效适应河道内复杂多样的工作面，射流盘内的射流件414将河道底部水下附着物清理下来，然后通过连通孔413将射流盘中的清理下来的水下附着物抽走，不会对河道的底部造成损坏，而且通过射流盘的浮动自调节以及第二框架31的浮动自调节，可以有效对凹凸面、夹角处的水下附着物进行清理，提高使用可靠性。

具体的，射流罩411活动设置于第二框架31的底部，通过四周的平衡轮412与河道的底壁工作面抵接起到支撑作用，同样可以对射流罩411进行自动平衡，使得射流罩411可以随河道底壁工作面而改变倾斜角度，第二框架31在大范围内进行浮动，射流罩411在小范围内进行浮动自调节，保证射流罩411与河道工作面的距离，保证对水下附着物的清理效果。

在一些实施例中，所述第一框架21通过第一转轴23与所述行走机构1可转动连接，所述第一框架21上设置有两个条形孔211，两个所述条形孔211分别位于所述第一转轴23的两侧；所述第一驱动组件22包括设置于所述行走机构1上的两个第一直线驱动件221以及设置于两个所述第一直线驱动件221输出端的带动件222，两个所述带动件222分别滑动设置于两个所述条形孔211处。

具体的，第一转轴23竖直设置，使得第一框架21连同第二框架31可以围绕第一转轴23左右摆动，在第一框架21上设置有水平方向的条形孔211，第一直线驱动件221的输出端设置有带动件222，通过带动件222滑动设置于条形孔211处，进而带动第一框架21连同第二框架31进行左右摆动，同时可以保证第二框架31的稳定性。当带动件222滑动至条形孔211的一端时，第一框架21连同第二框架31朝向顺时针或者逆时针摆动到极限位置，当带动件222滑动至条形孔211的另一端时，第一框架21连同第二框架31向另一个方向摆动到极限位置。

具体的，第一驱动组件22设置有两个，两个第一驱动组件22分别设置于第一转轴23的左右两侧，两个第一直线驱动件221分别设置于行走机构1上，两个第一直线驱动件221的活动端分别与两个带动件222连接，当其中一个直线驱动件221伸出时，另一个直线驱动件221同步收缩，进而带动第一框架21连同第二框架31朝向收缩的一端摆动。

在一些实施例中，所述第二框架31包括邻近所述第一框架21的后端连接部311以及远离所述第一框架21的前端连接部312，所述后端连接部311通过第二转轴313与所述第一框架21可转动连接，所述第二驱动组件33的输出端与所述前端连接部312可转动连接。

本申请中，后端连接部311与第一框架21之间形成第一连接副，第二驱动组件33的输出端与前端连接部312形成第二连接副，从而使得第二驱动组件33可以带动第二框架31进行升降。

在一些实施例中，所述滑动组件32包括：导向框架321和滑动块322，其中：

导向框架321与所述第一框架21通过第三转轴34可转动连接，且所述导向框架321具有导向槽3211。

滑动块322滑动设置于所述导向槽3211内。

本申请中，导向框架321与第一框架21通过第三转轴34可转动连接，滑动块322滑动设置于导向框架321的导向槽3211内，而第二驱动组件33设置于滑动块322上，使得滑动块322、第一连接副和第二连接副组成三角形结构，进而可以通过第二驱动组件33的伸缩带动第二框架31的升降，而且通过滑动块322在导向槽3211内滑动，可以同时实现第二框架31的随动功能。

具体的，导向框架321始终处于倾斜状态，导向槽3211处于倾斜状态，从而使得滑动块322在第二框架31重力的拉动下始终位于导向槽3211较低的一端，当遇到凸起位置时，可以将第二框架31顶起一定高度，使得滑块沿导向槽3211滑动。

在一些实施例中，所述第二驱动组件33包括：第二直线驱动件331和连动杆332，其中：

第二直线驱动件331设置于所述滑动块322上。

所述连动杆332的一端与所述第二直线驱动件331的输出端连接，另一端与所述第二框架31的前端连接部312可转动连接。

本申请中，第二直线驱动件331可以带动连动杆332进行伸缩，第二转轴313、第三转轴34和连动杆332与第二框架31的连接处三点围成三角形结构，通过连动杆332的伸缩实现第二框架31的升举。

在一些实施例中，所述导向框架321的两侧设置有与所述导向槽3211相通的限位孔3212，所述限位孔3212沿所述导向槽3211的长度方向设置；所述滑动块322的两侧设置有限位板3221，所述限位板3221滑动设置于所述限位孔3212内。

本申请中，通过限位板3221在限位孔3212内滑动，保证滑动板在导向槽3211内滑动的稳定性。

在一些实施例中，所述第一清理组件41设置有多个，多个所述第一清理组件41沿所述第二框架31的长度方向排列设置，所述清理机构4还包括设置于所述第一清理组件41两侧的空化射流管42。

本申请中，通过第一清理组件41两侧的空化射流管42对两侧进行清理，可以对于一些夹角位置进行清理，有效适应复杂的河道底部环境，提高使用可靠性。

具体的，射流盘在平衡轮412的支撑作用下与河道的底部之间留有一定的间隙，射流盘的清理范围大于射流盘的直径，多个射流盘排列设置，在两个射流盘之间存在重叠清理部分，从而可以充分覆盖河道的底部，保证清理效果。

在一些实施例中，射流罩411的顶部设置有连接柱4111，连接柱4111与第二框架31球铰连接，并且连接柱4111与第二框架31的活动夹角在15°-25°。

本申请中，连接柱4111设置于射流罩411的顶部中间位置，连接柱4111与第二框架31球铰连接后，使得射流罩411受力均衡，在自然状态下射流罩411处于水平状态，在遇到斜面时，射流罩411通过四周的平衡轮412可以沿斜面进行随动，连接柱4111在一定的范围内进行活动，保证对第二框架31的支撑效果。

具体的，多个第一清理组件41在同一水平面内交错设置，具体的，第一清理组件41设置有3个，位于中间的第一清理组件41位于另外两个第一清理组件41的后方，使得射流罩411可以有效覆盖河道底部的待清洁地面，而且在摆动机构的左右摆动作用下，又会使得相邻两个射流罩411之间产生部分重叠，进一步提高对水下附着物的清理效果。

图5示出本申请实施例提供的一种机器人的结构示意图；

图6示出本申请实施例提供的一种主题框架、侧推进器13和渣浆泵回收系统5的结构示意图。

如图5-图6所示，本申请实施例提供了一种机器人，包括：行走机构1和水下吸附物清理装置，其中：

行走机构1包括主体框架11以及设置于主体框架11两侧的行走组件12。

水下吸附物清理装置设置于行走机构1的主体框架11上。

具体的，为了使机器人能够适应不同工况环境，因此采用了双橡胶履带作为机器人的行进动力源，由于需要考虑履带驱动的安全性问题，因此在履带驱动单元中加入了电磁离合器装置，通过密封舱体使得减速部件和离合器部件可以在水中使用。

在一些实施例中，机器人还包括设置于主体框架11上的渣浆泵回收系统5，渣浆泵回收系统5的输入端与射流罩411的连通孔413连接。

本申请中，渣浆泵回收系统5用于收集前部射流罩411中清理的水中附着物，并将收集后的被清理掉的水中附着物运输到岸上的固液分离设备，因此机器人可以实现长时间在水下清理作业。

在一些实施例中，行走机构1还包括设置于主体框架11两侧的侧推进器13。

本申请中，通过两侧的侧推进器13，用于机器人在水中向上推水，产生的反作用力增加履带的抓地力，保证行走组件12的稳定性。

该水下吸附物清理装置，通过摆动机构可以带动第一框架21、浮动升降机构3和清理机构4左右摆动，第二驱动组件33可以对第二框架31进行升举，同时第二驱动组件33设置于滑动组件32上，使得第二框架31具有随动功能，射流罩411四周的平衡轮412与河道底面接触，在移动过程中，平衡轮412可以随河道底部工作面的变化进行升降，使得射流盘具有自动调节动能，可以有效适应河道内复杂多样的工作面，射流盘内的射流件414将河道底部水下附着物清理下来，然后通过连通孔413将射流盘中的清理下来的水下附着物抽走，不会对河道的底部造成损坏，而且通过射流盘的浮动自调节以及第二框架31的浮动自调节，可以有效对凹凸面、夹角处的水下附着物进行清理，提高使用可靠性。

本申请实施提供的机器人，用于对水下附着物进行清理，具有以下有益效果：可以实现不同场景的水中附着物的清理和回收工作；在工况复杂的环境中仍然可以实现微调的清理和回收功能，举升部件在设备特殊工况回收的情况下具有避让功能；举升部件采用柔性结构设计可以适应不同工况；机器人可以在水下连续工作，机器人可以通过自身带有的渣浆泵回收系统55与岸上的分离装置连接，无需上岸回收被清理的水中附着生物；前部采用射流罩411和空化射流枪的清理方式，在不硬接触工况表面的情况下实现清理作业，保证了不会对工况表面的损坏，同时由于有射流罩411是盘内清理，所以被清理的水中附着物不容易漏出。

应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本公开中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层（即，直接处于某物上）的含义。

此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征相对于其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的器件的不同取向。装置可以具有其他取向（旋转90度或者处于其他取向上），并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种水下吸附物清理装置，设置于机器人的行走机构上，其特征在于，所述水下吸附物清理装置包括：

摇摆机构，包括第一框架和第一驱动组件，所述第一框架与所述行走机构可转动连接，所述第一驱动组件用于带动所述第一框架左右摆动；

浮动升降机构，设置于所述第一框架上，且所述浮动升降机构包括第二框架、滑动组件和第二驱动组件，所述第二框架与所述第一框架可转动连接，所述滑动组件与所述第一框架可转动连接，所述第二驱动组件滑动设置于所述滑动组件上，且第二驱动组件的输出端与所述第二框架连接，用于带动所述第二框架升降；以及

清理机构，设置于所述第二框架远离所述行走机构的一端，且所述清理机构包括第一清理组件，所述第一清理组件包括活动设置于所述第二框架底部的射流罩、设置于射流罩内的射流件以及设置于所述射流罩四周的平衡轮，所述射流罩上设置有连通孔，用于抽走所述射流罩内的水下附着物；射流盘内的射流件用于将河道底部水下附着物清理下来；

射流罩的顶部设置有连接柱，连接柱与第二框架球铰连接，并且连接柱与第二框架的活动夹角在15°-25°；

所述第一框架通过第一转轴与所述行走机构可转动连接，所述第一框架上设置有两个条形孔，两个所述条形孔分别位于所述第一转轴的两侧；

所述第一驱动组件包括设置于所述行走机构上的两个第一直线驱动件以及设置于两个所述第一直线驱动件输出端的带动件，两个所述带动件分别滑动设置于两个所述条形孔处；

所述第二框架包括邻近所述第一框架的后端连接部以及远离所述第一框架的前端连接部，所述后端连接部通过第二转轴与所述第一框架可转动连接，所述第二驱动组件的输出端与所述前端连接部可转动连接；

所述滑动组件包括：导向框架，与所述第一框架通过第三转轴可转动连接，且所述导向框架具有导向槽；以及滑动块，滑动设置于所述导向槽内；

所述第二驱动组件包括：第二直线驱动件，设置于所述滑动块上；以及连动杆，所述连动杆的一端与所述第二直线驱动件的输出端连接，另一端与所述第二框架的前端连接部可转动连接；所述导向框架的两侧设置有与所述导向槽相通的限位孔，所述限位孔沿所述导向槽的长度方向设置；所述滑动块的两侧设置有限位板，所述限位板滑动设置于所述限位孔内。

2.根据权利要求1所述的水下吸附物清理装置，其特征在于，所述第一清理组件设置有多个，多个所述第一清理组件沿所述第二框架的长度方向排列设置，所述清理机构还包括设置于所述第一清理组件两侧的空化射流管。

3. 一种机器人，其特征在于，包括：

行走机构，所述行走机构包括主体框架以及设置于所述主体框架两侧的行走组件；以及

如权利要求1至2任一项所述的水下吸附物清理装置，所述水下吸附物清理装置设置于所述行走机构的主体框架上。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括设置于所述主体框架上的渣浆泵回收系统，所述渣浆泵回收系统的输入端与所述射流罩的连通孔连接。

5.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述行走机构还包括设置于所述主体框架两侧的侧推进器。