CN204606176U - 一种新型船舶清洗用水下爬船机器人 - Google Patents

Abstract

一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，包括上壳体，上壳体内两侧设置外双活塞杆液压缸，外双活塞杆液压缸的活塞杆上安装外提升液压缸，外提升液压缸的活塞杆朝下并设置外电磁铁；上壳体下部设置下壳体，下壳体内两侧设置内双活塞杆液压缸，内双活塞杆液压缸的活塞杆上安装内提升液压缸，内提升液压缸的活塞杆朝下并设置内电磁铁；上壳体的前部设置连接板，连接板的另一端上设置清洗盘框架，清洗盘框架的下部设置空化射流清洗盘。本实用新型清洗时采用空化水射流技术，可用于清洗不同类型的船舶、海上平台和水下设施等。本实用新型是一种安全可靠、行动灵活、作业效率高，并且能够适应水下工况的自动化智能清洗机器人。

Description

一种新型船舶清洗用水下爬船机器人

技术领域

本实用新型属于船舶清洗领域，具体地说是一种一种新型船舶清洗用水下爬船机器人。

背景技术

大型海洋船舶在航行和停泊的过程中，随着时间的推移，吃水线以下会附着大批的海生物，如海藻、藤壶、牡蛎、石灰虫、苔藓虫、花筒螅等，其不断钙化的后果是形成极其坚实粗糙的海生物积聚层。这不但会严重影响船舶的航行速度和燃料油耗，更会缩短船舶自身的使用寿命。目前为潜水员水中作业，效率不仅比较低，危险性较大。

实用新型内容

本实用新型提供一种一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，用以解决现有技术中的缺陷。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，包括上壳体，上壳体内两侧设置外双活塞杆液压缸，外双活塞杆液压缸的活塞杆上安装外提升液压缸，外提升液压缸的活塞杆朝下并设置外电磁铁；上壳体下部设置下壳体，下壳体内两侧设置内双活塞杆液压缸，内双活塞杆液压缸的活塞杆上安装内提升液压缸，内提升液压缸的活塞杆朝下并设置内电磁铁；上壳体的前部设置连接板，连接板的另一端上设置清洗盘框架，清洗盘框架的下部设置空化射流清洗盘。

如上所述的一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，所述的上壳体的中部设置低速大扭矩摆线液压马达，低速大扭矩摆线液压马达的输出轴上安装旋转盘，旋转盘的底部安装数个旋转电磁铁。

如上所述的一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，所述的下壳体和上壳体之间设置滑动轴承，上壳体内设置微调液压缸和摆动片，摆动片的中部铰接安装在上壳体，微调液压缸的活塞杆连接摆动片的一端，摆动片的另一端通过连杆连接下壳体。

如上所述的一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，所述的上壳体内后部一侧设置垂直摆动液压缸，垂直摆动液压缸的活塞杆朝向并铰接垂直摆动杆的一端，上壳体的前部下端设置铰接座，垂直摆动杆中部与铰接座铰链，垂直摆动杆的另一端连接清洗盘框架，清洗盘框架与连接板铰接。

如上所述的一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，所述的上壳体前部两端设置连接杆的一端，连接杆的另一端安装多喷嘴空化射流喷杆。

如上所述的一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，所述的连接杆端部设置导向环，多喷嘴空化射流喷杆与导向环配合，多喷嘴空化射流喷杆中部铰接水平摆动杆的一端，水平摆动杆的中部铰接安装在上壳体上，水平摆动杆的另一端连接水平摆动液压缸，水平摆动液压缸固定安装在上壳体内。

本实用新型的优点是：本实用新型清洗时采用空化水射流技术，可用于清洗不同类型的船舶、海上平台和水下设施等。本实用新型是一种安全可靠、行动灵活、作业效率高，并且能够适应水下工况的自动化智能清洗机器人。动力选用了全液压式驱动设计，其具有简化机械结构、减轻设备重量、增大内部可利用空间等优点。此外液压动力元件还具有良好的平稳性、可控性和精密度，又易于做海水防腐处理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1的A向视图；图4是沿图1的B-B线的剖视结构示意图；图5是本实用新型的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，如图1、图2、图3和图4所示，包括上壳体1，上壳体1内两侧设置外双活塞杆液压缸2，外双活塞杆液压缸2的活塞杆上安装外提升液压缸3，外提升液压缸3的活塞杆朝下并设置外电磁铁4；上壳体1下部设置下壳体5，下壳体5内两侧设置内双活塞杆液压缸6，内双活塞杆液压缸6的活塞杆上安装内提升液压缸7，内提升液压缸7的活塞杆朝下并设置内电磁铁8；上壳体1的前部设置连接板9，连接板9的另一端上设置清洗盘框架10，清洗盘框架10的下部设置空化射流清洗盘11，空化射流清洗盘11的盘体直径450mm。所述的上壳体1的中部设置低速大扭矩摆线液压马达12，低速大扭矩摆线液压马达12的输出轴上安装旋转盘13，旋转盘13的底部安装数个旋转电磁铁14。所述的下壳体5和上壳体1之间设置滑动轴承15，上壳体1内设置微调液压缸16和摆动片17，摆动片17的中部铰接安装在上壳体1，微调液压缸16的活塞杆连接摆动片17的一端，摆动片17的另一端通过连杆连接下壳体5。所述的上壳体1内后部一侧设置垂直摆动液压缸18，垂直摆动液压缸18的活塞杆朝向并铰接垂直摆动杆19的一端，上壳体1的前部下端设置铰接座20，垂直摆动杆19中部与铰接座20铰链，垂直摆动杆19的另一端连接清洗盘框架10，清洗盘框架10与连接板9铰接。所述的上壳体1前部两端设置连接杆21的一端，连接杆21的另一端安装多喷嘴空化射流喷杆22，多喷嘴空化射流喷杆22十个高压空化射流喷嘴。所述的连接杆21端部设置导向环23，多喷嘴空化射流喷杆22与导向环23配合，多喷嘴空化射流喷杆22中部铰接水平摆动杆24的一端，水平摆动杆24的中部铰接安装在上壳体1，水平摆动杆24的另一端连接水平摆动液压缸25，水平摆动液压缸25固定安装在上壳体1内。

外电磁铁4、内电磁铁8、旋转电磁铁14比永磁铁可控性更强。通过分属各个装置中的电磁铁（或电控永磁铁）按照程序信号和操作指令，轮流通断电，从而实现该清洗作业机器人在船体上的附着和行走。

行走工作过程为：外提升液压缸3下落与船体固定时，内提升液压缸7提升，实现‘抬腿’动作；内提升液压缸7到达到指定位置时，内双活塞杆液压缸6同时动作。由于外提升液压缸3与船体固定，从而外双活塞杆液压缸2运动时，缸杆不动、缸体带动机体向前移动，实现整体向前‘行走’。而内提升液压缸7没有被固定，从而内行走机构运动时，缸体不动（相对机体）、缸杆带动内提升液压缸7向前移动，实现‘迈步’动作。

内提升液压缸7下落与船体固定时，外提升液压缸3提升，实现‘抬腿’动作；外提升液压缸3到达到指定位置时，内双活塞杆液压缸6同时动作。由于内提升液压缸7与船体固定，从而内行走机构运动时，缸杆不动、缸体带动机体向前移动，实现整体向前‘行走’。而外提升液压缸3没有被固定，从而外双活塞杆液压缸2运动时，缸体不动（相对机体）、缸杆带动外提升液压缸3向前移动，实现‘迈步’动作。

回转过程为：外提升液压缸3和内提升液压缸7提升到指定位置，使得本实用新型腹部旋转电磁铁14与船体接触并固定，而此时外电磁铁4、内电磁铁8断电，然后提升到指定位置。此时低速大扭矩摆线液压马达12启动，本实用新型以腹部旋转电磁铁14为支点，可实现360°自由旋转并且能够实现正逆转向。

微调工作过程为：当外提升液压缸3与船体固定时，通过微调液压缸16伸缩来驱动摆动片17，带动下壳体5装置实现小角度转向；当内提升液压缸7与船体固定时，通过微调液压缸16伸缩来驱动摆动片17，带动上壳体1装置实现复位。

当内提升液压缸7与船体固定时，通过微调液压缸16伸缩来驱动摆动片17，带动上壳体1装置实现小角度转向；当外提升液压缸3与船体固定时，通过微调液压缸16伸缩来驱动摆动片17，带动下壳体5装置实现复位。

垂直摆动液压缸18同步伸长或者收缩，通过垂直摆动杆19实现清洗盘框架10和空化射流清洗盘的整体垂直提升或者下降。

多喷嘴空化射流喷杆可以在轴线方向上进行往复运动，这样工作可以利用更小流量的高压水，实现更大范围作业，从而以达到资源利用的最大化。

电气控制方面，采用世界先进的PLC集成控制系统和电磁液压控制技术，使该清洗作业机器人在能够做出一些简单的逻辑分析和判断的基础上，又能够对应的做出一系列复杂的动作，以此来应对水下的各种突发状况。这样的智能化设计，使得该清洗作业机器人在水下的作业更加灵活可靠，从而大大的提高了其对水下作业的适应性。

2.1  紧急安全模式

该清洗作业机器人在水下遇到紧急情况时，会自动发出危险报警信号，并快速切换到紧急安全模式：①立即停止清洗作业，即空化射流清洗盘和多喷嘴空化射流喷杆立刻停止工作；②空化射流清洗盘总成和多喷嘴空化射流喷杆总成立刻恢复到初始状态；③未固定的外（或内）提升机构立刻下降，与船体吸附并固定；④机体下降，使得腹部吸盘与船体吸附并固定。

此时8个脚爪吸盘（外电磁铁4、内电磁铁8个4个）和4个腹部吸盘（旋转电磁铁14），共12块电磁铁与船体牢固吸附，可应对强风来袭、激流暗涌，以及特殊情况下导致的机体打滑下坠。

2.2  碰撞感应调节

该清洗作业机器人的空化射流清洗盘采用滑动可调式结构设计，即空化射流清洗盘在其所在的槽型孔内可以滑动。

当该清洗作业机器人在碰到障碍物时：①前端的空化射流清洗盘沿其所在的槽型孔方向发生位移；②在其上添加的位移感应装置可以感应并测量出位移偏置量，并向中枢处理器发出碰撞偏移信号；③中枢处理器在接收到碰撞偏移信号后，立刻进行处理，然后向相应装置发出作业调整信号；④若碰到是凸起的海洋生物附着层，则通过调节空化射流清洗盘的作业高度来进行适应性清洗；若是此法不行则机体退后，并开启前端多喷嘴空化射流喷杆进行破碎式作业；⑤若是碰到船体障碍物（多发生于平衡翼清洗作业时），可通过调节微调装置，主动实现避让行走。

考虑到该清洗作业机器人在水下进行清洗作业时，可能碰到各种凸起障碍物的情况，给出了各自不同的应对方法，以适应不同的突发状况。

2.3  作业高度调节

该清洗作业机器人的空化射流清洗盘总成采用了垂直式升降结构设计，即空化射流清洗盘可以在垂直方向上进行作业高度调整，以适应清洗不同厚度的海洋生物附着层。

此种结构设计能够保证该清洗作业机器人可以在进行行走作业同时，再进行空化射流清洗盘作业高度的调整。

2.4  强力破碎作业

该清洗作业机器人的多喷嘴空化射流喷杆，可以喷射出比空化射流清洗盘，更高强度的空化射流，以实现破碎式作业。

并且该清洗作业机器人的多喷嘴空化射流喷杆可以在轴线方向上进行往复运动，这样工作可以利用更小流量的高压水，实现更大范围作业，以达到资源利用的最大化。

2.5  行走方向微调

该清洗作业机器人采用上下分体式转动结构设计，并设计有微调装置。当碰到船体障碍物时（多发生于平衡翼清洗作业时），中枢处理器可通过调节微调装置，主动实现避让行走。

该清洗作业机器人可以在进行行走作业的同时再进行行进方向上的微调，以解决海流冲击、重力等因素对机器人行走方向上影响。

2.6  原地360°自由转向

该清洗作业机器人的腹部设计有回转装置，因此可以以腹部吸盘为支点，实现360度自由旋转并且能够实现正逆转向。

2.7  平稳行走作业

该清洗作业机器人贴切仿生学原理，采用节肢行走结构设计，这样可以使该清洗作业机器人自由的向前向后行走，并且重心始终处于同一水平面上，因而保证了该清洗作业机器人运动的平稳性。

2.8  多机体协同作业

为增加作业灵活度和保证作业效率，采用了多机体协同作业的方式进行水下清洗作业。水面上的船体安装数个定位信号发射器，以供在各个不同的工作阶段定位之用。所有清洗作业机器人上都安装有定位信号接收装置，信号传输到中枢处理器后，经分析处理并作出准确的定位判断，然后发出控制信号，控制清洗机器人按照正确的路径进行清洗作业。

3  作业监控系统

水下监控方面，采用了国际上先进的水下三维全景成像声呐系统。用以在多机进行水下清洗作业时，进行整体监控。外加每台清洗作业机器人上，又都安装了水下高清摄像头，从而更加灵活地对单机水下作业进行监控。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，其特征在于：包括上壳体（1），上壳体（1）内两侧设置外双活塞杆液压缸（2），外双活塞杆液压缸（2）的活塞杆上安装外提升液压缸（3），外提升液压缸（3）的活塞杆朝下并设置外电磁铁（4）；上壳体（1）下部设置下壳体（5），下壳体（5）内两侧设置内双活塞杆液压缸（6），内双活塞杆液压缸（6）的活塞杆上安装内提升液压缸（7），内提升液压缸（7）的活塞杆朝下并设置内电磁铁（8）；上壳体（1）的前部设置连接板（9），连接板（9）的另一端上设置清洗盘框架（10），清洗盘框架（10）的下部设置空化射流清洗盘（11）。

2.根据权利要求1所述的一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，其特征在于：所述的上壳体（1）的中部设置低速大扭矩摆线液压马达（12），低速大扭矩摆线液压马达（12）的输出轴上安装旋转盘（13），旋转盘（13）的底部安装数个旋转电磁铁（14）。

3.根据权利要求1所述的一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，其特征在于：所述的下壳体（5）和上壳体（1）之间设置滑动轴承（15），上壳体（1）内设置微调液压缸（16）和摆动片（17），摆动片（17）的中部铰接安装在上壳体（1），微调液压缸（16）的活塞杆连接摆动片（17）的一端，摆动片（17）的另一端通过连杆连接下壳体（5）。

4.根据权利要求1所述的一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，其特征在于：所述的上壳体（1）内后部一侧设置垂直摆动液压缸（18），垂直摆动液压缸（18）的活塞杆朝向并铰接垂直摆动杆（19）的一端，上壳体（1）的前部下端设置铰接座（20），垂直摆动杆（19）中部与铰接座（20）铰链，垂直摆动杆（19）的另一端连接清洗盘框架（10），清洗盘框架（10）与连接板（9）铰接。

5.根据权利要求1所述的一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，其特征在于：所述的上壳体（1）前部两端设置连接杆（21）的一端，连接杆（21）的另一端安装多喷嘴空化射流喷杆（22）。

6.根据权利要求5所述的一种新型船舶清洗用水下爬船机器人，其特征在于：所述的连接杆（21）端部设置导向环（23），多喷嘴空化射流喷杆（22）与导向环（23）配合，多喷嘴空化射流喷杆（22）中部铰接水平摆动杆（24）的一端，水平摆动杆（24）的中部铰接安装在上壳体（1）上，水平摆动杆（24）的另一端连接水平摆动液压缸（25），水平摆动液压缸（25）固定安装在上壳体（1）内。