CN208021687U - 一种水下清理机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水下清理机器人，包括上位机和下位机，所述下位机包括机体，所述机体内设有竖直动力系统，所述机体的两侧上均设有水平动力系统，所述机体顶端上设有吸附驱动系统、盘刷清洁系统和摄像头，所述机体的底端上设有机械手拾取系统，所述机体的核心舱中的单片机控制竖直动力系统、水平动力系统、吸附驱动系统、盘刷清洁系统和摄像头，所述上位机和所述下位机通过光纤连接。所述上位机用于收发所述下位机传回的数据和摄像头拍摄的图像，且所述上位机对所述下位机发送相应的指令。机器人对壁面适应性好、承重能力强、重心低、稳定、速度较快、越障能力和负载能力较强、控制简单，可以随时捡拾海底污损物，清洁效率高。

Description

一种水下清理机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别是指一种水下清理机器人。

背景技术

世界经济的繁荣带来了远洋运输事业的飞速发展。据统计，海运量占全球总运量的比重达80％，对世界贸易发展起着至关重要的作用，船舶是海上最主要的交通运输工具，海水的强腐蚀性和海洋生物的强附着力，使得船体表面会附着难以清除的锈皮、锈斑和贝类、藤壶等海洋污损物。为了延长船舶的使用寿命，保证船舶的安全运行，船舶必须定期进坞进行检验和清刷。

现有的水下清理机器人的移动方式有车轮式、多足步行式和框架式。车轮式的车轮与壁面接触面积小，维持一定的吸附力较困难；多足步行式机器人，重心比较高，动作较慢，各足的运动协调性要求较高，控制难度高，而且水阻力较大；框架式运动速度较慢，转向能力有限。

现有的水下清理机器人的吸附方式有真空吸附、磁吸附和推力吸附，真空吸附的吸盘无冗长性，当壁面有凹凸或裂缝时会有泄漏，运动时磁体与壁面分离需施加很大的剥离力；磁吸附方式在运行磁体与壁面分离需施加很大的剥离力，维持吸附力需要电能且电磁铁本身的重量很大；推力吸附方式的噪声大、体积大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水下清理机器人，用于解决现有技术中对壁面适应性差、承重能力差、不稳定、重心较高、速度较慢、越障能力弱、负载能力弱和控制复杂等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种水下清理机器人，包括上位机和下位机，所述下位机包括机体，所述机体内设有竖直动力系统，所述机体的两侧上均设有水平动力系统，所述机体顶端上设有吸附驱动系统、盘刷清洁系统和摄像头，所述机体的底端上设有机械手拾取系统，所述机体的核心舱中的单片机控制竖直动力系统、水平动力系统、吸附驱动系统、盘刷清洁系统和摄像头，所述上位机和所述下位机通过光纤连接。

其中，所述机体包括下底板和上底板，所述下底板和所述上底板对称设置 2个侧板之间，所述下底板的上端上设有舱体固定座，所述舱体固定座上设有核心舱。

其中，所述上位机用于收发所述下位机传回的数据和摄像头拍摄的图像，且所述上位机对所述下位机发送相应的指令。

其中，2个所述侧板的相对面上均设有1个所述竖直动力系统，所述竖直动力系统包括垂直固定架，所述垂直固定架分别连接侧板的内侧和垂直电机，所述垂直电机连接垂直螺旋桨，所述垂直螺旋桨位于垂直导流罩的内部，所述垂直导流罩设置在所述下底板的上端。

其中，2个所述侧板上均设有1个所述水平动力系统，所述水平动力系统包括电机固定座，所述侧板上设有电机固定座、电机保护罩和水平导流罩，水平电机分别连接所述电机固定座和水平螺旋桨，所述水平电机位于所述电机保护罩的内部，所述水平螺旋桨位于所述水平导流罩的内部。

其中，2个所述吸附驱动系统对称设置在所述上底板上，所述吸附驱动系统包括角件，所述角件分别连接所述上底板的上端和履带固定板，所述履带固定板上安装磁性履带，所述磁性履带内设有主动轮和从动轮，所述主动轮和所述从动轮之间设有承重轮，所述上底板上设有的直流减速电机带动主动轮转动，2个所述吸附驱动系统的从动轮通过履带轴连接。

其中，所述盘刷清洁系统设置在所述上底板的上端，且位于2个所述吸附驱动系统之间，所述盘刷清洁系统包括盘刷，所述盘刷设置在所述上底板上的驱动轮上，所述上底板上的直流电机驱动所述驱动轮转动。

其中，所述机械手拾取系统包括机械手，固定支架将所述机械手和舵机固定在所述下底板上。

其中，所述摄像头安装在所述上底板的上端，且位于2个所述吸附驱动系统之间。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，本实用新型的水下清理机器人采用永磁和推力复合吸附方式，综合了两种吸附方式的各自优点，具有对壁面适应性好、承重能力较强；本实用新型的水下清理机器人采用履带式驱动方式，因为其接触面大、重心低、稳定，运动速度较快，且越障能力和负载能力较强、控制相对简单；本实用新型的水下清理机器人采用一个二自由度的机械手，可以随时捡拾海底污损物，提高清洁效率；本实用新型的水下清理机器人上安装有摄像头，可以将海底画面传回到岸上的上位机中，便于观察与控制；本实用新型的水下清理机器人即可以人工操作也可以自动化处理，操作多功能化。

附图说明

图1为本实用新型的水下清理机器人结构示意图。

附图标记：

1、垂直电机；2、垂直螺旋桨；3、垂直导流罩；4、机械手；5、舵机；

6、核心舱；7、固定支架；8、下底板；9、舱体固定座；10、侧板；

11、电机固定座；12、水平电机；13、电机保护罩；14、水平螺旋桨；

15、水平导流罩；16、磁性履带；17、直流减速电机；18、承重轮；

19、盘刷；20、驱动轮；21、角件；22、履带固定板；23、履带轴；

24、摄像头；25、上底板；26、垂直固定支架。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型针对现有的对壁面适应性差、承重能力差、不稳定、重心较高、速度较慢、越障能力弱、负载能力弱和控制复杂问题，提供一种水下清理机器人。

如图1所示的，本实用新型的实施例还提供了一种水下清理机器人，包括上位机和下位机，所述下位机包括机体，所述机体内设有竖直动力系统，所述机体的两侧上均设有水平动力系统，所述机体顶端上设有吸附驱动系统、盘刷清洁系统和摄像头24，所述机体的底端上设有机械手拾取系统，所述机体的核心舱中的单片机控制竖直动力系统、水平动力系统、吸附驱动系统、盘刷清洁系统和摄像头，所述上位机和所述下位机通过光纤连接。

其中，所述机体包括下底板8和上底板25，所述下底板8和所述上底板 25对称设置2个侧板10之间，所述下底板8的底端上设有舱体固定座9，所述舱体固定座9上设有核心舱6。

其中，所述上位机用于收发所述下位机传回的数据和摄像头24拍摄的图像，且所述上位机对所述下位机发送相应的指令。

其中，2个所述侧板10的相对面上均设有1个所述竖直动力系统，所述竖直动力系统包括垂直固定架26，所述垂直固定架26分别连接侧板10的内侧和垂直电机1，所述垂直电机1连接垂直螺旋桨2，所述垂直螺旋桨2位于垂直导流罩3的内部，所述垂直导流罩3设置在所述下底板8的上端。

其中，2个所述侧板10上均设有1个所述水平动力系统，所述水平动力系统包括电机固定座11，所述侧板10上设有电机固定座11、电机保护罩13 和水平导流罩14，水平电机12分别连接所述电机固定座11和水平螺旋桨14，所述水平电机12位于所述电机保护罩13的内部，所述水平螺旋桨14位于所述水平导流罩15的内部。

其中，2个所述吸附驱动系统对称设置在所述上底板25上，所述吸附驱动系统包括角件21，所述角件21分别连接所述上底板25的上端和履带固定板22，所述履带固定板22上安装磁性履带16，所述磁性履带16内设有主动轮和从动轮，所述主动轮和所述从动轮之间设有承重轮18，所述上底板25上设有的直流减速电机17带动主动轮转动，2个所述吸附驱动系统的从动轮通过履带轴23连接。所述吸附驱动系统具有对壁面适应性好、承重能力较强的特点；履带驱动方式，接触面大、重心低、稳定，又有较快的运动速度，且越障能力和负载能力较强、控制相对简单

其中，所述盘刷清洁系统设置在所述上底板25的上端，且位于两个所述吸附驱动系统之间，所述盘刷清洁系统包括盘刷19，所述盘刷19设置在所述上底板25上的驱动轮20上，所述上底板25上的直流电机驱动驱动轮20转动。

其中，所述机械手拾取系统包括机械手4，固定支架7将所述机械手4和舵机5固定在所述下底板8上，所述机械手4为二自由度机械手，可以随时捡拾海底污损物，提高清洁效率。

其中，所述摄像头24安装在所述上底板25的上端，且位于2个所述吸附驱动系统之间，可以将海底画面传回到岸上的上位机中，便于观察与控制。

本实用新型的水下清理机器人通过控制水平动力系统和竖直动力系统实现机器人水下运动，当所述机器人运动到船体附近，依靠所述吸附驱动系统使得所述机器人吸附在船体上，并通过吸附驱动系统的直流减速电机驱动履带，进而实现移动，左右转弯可以通过控制2个吸附驱动系统的直流减速电机的差速来实现；所述盘刷清洁系统的直流电机带动所述盘刷转动，清洁船体；机械手拾取系统的机械手拾取船体上的污损物；摄像头拍摄所述机器人在水下工作时的图像，并传递给上位机，所述上位机接收所述机器人传回的数据和图像，对图像和数据进行处理，对机器人发出相应的指令，控制机器人水下运动。

上述方案中，本实用新型的水下清理机器人采用永磁和推力复合吸附方式，综合了两种吸附方式的各自优点，具有对壁面适应性好、承重能力较强；本实用新型的水下清理机器人采用履带式驱动方式，因为其接触面大、重心低、稳定，运动速度较快，且越障能力和负载能力较强、控制相对简单；本实用新型的水下清理机器人采用一个二自由度的机械手，可以随时捡拾海底污损物，提高清洁效率；本实用新型的水下清理机器人上安装有摄像头，可以将海底画面传回到岸上的上位机中，便于观察与控制；本实用新型的水下清理机器人即可以人工操作也可以自动化处理，操作多功能化。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“设有”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。固定连接可以为焊接、螺纹连接和加紧等常见技术方案。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。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种水下清理机器人，其特征在于，包括上位机和下位机，所述下位机包括机体，所述机体内设有竖直动力系统，所述机体的两侧上均设有水平动力系统，所述机体顶端上设有吸附驱动系统、盘刷清洁系统和摄像头，所述机体的底端上设有机械手拾取系统，所述机体的核心舱中的单片机控制竖直动力系统、水平动力系统、吸附驱动系统、盘刷清洁系统和摄像头，所述上位机和所述下位机通过光纤连接。

2.如权利要求1所述的水下清理机器人，其特征在于，所述机体包括下底板和上底板，所述下底板和所述上底板对称设置2个侧板之间，所述下底板的上端上设有舱体固定座，所述舱体固定座上设有核心舱。

3.如权利要求1所述的水下清理机器人，其特征在于，所述上位机用于收发所述下位机传回的数据和摄像头拍摄的图像，且所述上位机对所述下位机发送相应的指令。

4.如权利要求2所述的水下清理机器人，其特征在于，2个所述侧板的相对面上均设有1个所述竖直动力系统，所述竖直动力系统包括垂直固定架，所述垂直固定架分别连接侧板的内侧和垂直电机，所述垂直电机连接垂直螺旋桨，所述垂直螺旋桨位于垂直导流罩的内部，所述垂直导流罩设置在所述下底板的上端。

5.如权利要求2所述的水下清理机器人，其特征在于，2个所述侧板上均设有1个所述水平动力系统，所述水平动力系统包括电机固定座，所述侧板上设有电机固定座、电机保护罩和水平导流罩，水平电机分别连接所述电机固定座和水平螺旋桨，所述水平电机位于所述电机保护罩的内部，所述水平螺旋桨位于所述水平导流罩的内部。

6.如权利要求2所述的水下清理机器人，其特征在于，2个所述吸附驱动系统对称设置在所述上底板上，所述吸附驱动系统包括角件，所述角件分别连接所述上底板的上端和履带固定板，所述履带固定板上安装磁性履带，所述磁性履带内设有主动轮和从动轮，所述主动轮和所述从动轮之间设有承重轮，所述上底板上设有的直流减速电机带动主动轮转动，2个所述吸附驱动系统的从动轮通过履带轴连接。

7.如权利要求2所述的水下清理机器人，其特征在于，所述盘刷清洁系统设置在所述上底板的上端，且位于2个所述吸附驱动系统之间，所述盘刷清洁系统包括盘刷，所述盘刷设置在所述上底板上的驱动轮上，所述上底板上的直流电机驱动所述驱动轮转动。

8.如权利要求2所述的水下清理机器人，其特征在于，所述机械手拾取系统包括机械手，固定支架将所述机械手和舵机固定在所述下底板上。

9.如权利要求2所述的水下清理机器人，其特征在于，所述摄像头安装在所述上底板的上端，且位于2个所述吸附驱动系统之间。