CN212605715U - 一种船身爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种船身爬行机器人，所述船身爬行机器人包括主腔室(1)、垂直推进部件、水平推进部件、第一履带行走机构(2)和第二履带行走机构(3)，所述第一履带行走机构(2)和第二履带行走机构(3)平行的设置在所述主腔室(1)的两侧，所述垂直推进部件和水平推进部件设置在由主腔室(1)、第一履带行走机构(2)和第二履带行走机构(3)构成的船身爬行机器人主体上，所述第一履带行走机构(2)和第二履带行走机构(3)具有磁性履带(31)。本实用新型实施例的船身爬行机器人能够在水下对船身进行作业，通过自有调整姿态，快速贴附到船身上，能够抗击强水流的冲击，稳定的在船身上以磁性履带进行爬行。

Description

一种船身爬行机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种船身爬行机器人，尤其适用于在对水下的船身进行清洗。

背景技术

船舶长期工作在水中，泥沙和各种海洋生物，如贝类，会附着在船体上，从而腐蚀船体，降低船行航速，增大船舶动力损耗。因此，如何将船体表面清洗干净变得非常重要，尤其是对水面以下的船体部分的清洗。

现有技术中，水下船身清洗主要依靠濳水员拿着各种清洁工具下水清洗，这种方法对于潜水员来说有较大安全风险，必须在白天停航的情况下进行，而清洗效果也不能达到预期。

近年来，也有出现一些对船身进行清洗的机械人，但它们只能在水上清理(干船坞时)，不能下水操作。并且，已有的船身清洗机器人使用的工具是传统的毛刷和高压水，毛刷不能完全清除硬贝壳，高压水会破坏油漆。

实用新型内容

为了解决上述船身清洗机器人不能进行水下操作的技术问题，本实用新型提出了一种船身爬行机器人，包括主腔室、垂直推进部件、水平推进部件、第一履带行走机构和第二履带行走机构，所述第一履带行走机构和第二履带行走机构平行的设置在所述主腔室的两侧，所述垂直推进部件和水平推进部件设置在由主腔室、第一履带行走机构和第二履带行走机构构成的船身爬行机器人主体上，所述第一履带行走机构和第二履带行走机构具有磁性履带。

进一步，所述第一履带行走机构和第二履带行走机构分别包括所述磁性履带、固定架、驱动轴、驱动齿轮、导向齿轮和履带驱动机构，所述驱动轴可转动的设置在所述固定架的一端；所述驱动齿轮固定在驱动轴上；所述导向齿轮设置在所述固定架的另一端；所述磁性履带环绕支撑在所述驱动齿轮和导向齿轮上，所述履带驱动机构带动驱动轴转动。

进一步，所述固定架为相互间隔且平行设置的一对支架侧板；在所述一对支架侧板的一端，穿过所述一对支架侧板可转动的设置所述驱动轴；在驱动轴的两端设置有一对驱动齿轮；在所述一对支架侧板的另一端，与所述一对驱动齿轮对应的设置有一对所述导向齿轮。

进一步，所述驱动轴的两端分别通过轴承连接到所述一对支架侧板上，所述一对驱动齿轮分别固定设置在从所述一对支架侧板的外侧伸出的驱动轴的端部。

进一步，在所述一对支架侧板的另一端，在所述一对支架侧板之间设置有第一支撑件，对所述一对支架侧板进行支撑。

进一步，在所述一对支架侧板的另一端，与所述一对导向齿轮相对的设置有第一支撑件，所述第一支撑件支撑在所述一对支架侧板之间；所述一对导向齿轮设置在所述一对支架侧板的外侧。

进一步，在所述主腔室的侧部，通过至少两根支柱将第一履带行走机构或第二履带行走机构固定到所述主腔室上；所述支柱穿入到所述一对支架侧板之间的空间中，且分别与所述一对支架侧板固定；所述一对支架侧板之间还设置有第二支撑件。

进一步，所述磁性履带包括按顺序连接的多块磁性履带板，所述磁性履带板外侧包覆有橡胶套。

进一步，所述垂直推进部件和水平推进部件设置在所述主腔室与第一履带行走机构之间和/或所述主腔室与第二履带行走机构之间，所述水平推进部件设置在垂直推进部件的上层；所述垂直推进部件和水平推进部件为叶轮推进器。

进一步，所述垂直推进部件包括四个用于垂直推进的叶轮推进器，水平推进部件包括两个用于水平推进的叶轮推进器；

所述主腔室与第一履带行走机构隔开一定距离，所述主腔室与第二履带行走机构隔开一定距离；

所述四个用于垂直推进的叶轮推进器对称的设置在所述主腔室两侧并位于同一平面上，所述四个用于垂直推进的叶轮推进器的推进方向与所述平面垂直；

所述两个用于水平推进的叶轮推进器对称的设置在所述主腔室两侧并位于所述四个用于垂直推进的叶轮推进器所在平面的上层，所述两个用于水平推进的叶轮推进器分别设置在主腔室同侧的两个用于垂直推进的叶轮推进器之间的位置上，所述两个用于水平推进的叶轮推进器的推进方向与所述平面平行，且所述两个用于水平推进的叶轮推进器的推进方向相同。

进一步，所述四个用于垂直推进的叶轮推进器呈中心对称；所述两个用于水平推进的叶轮推进器分别设置在主腔室同侧的两个用于垂直推进的叶轮推进器之间的中间位置上。

进一步，所述叶轮推进器包括桶状侧壁、叶轮电机、叶轮、第一导流锥和第二导流锥，第一导流锥和第二导流锥通过辐条分别设置在桶状侧壁的两端开口部，所述叶轮电机设置在桶状侧壁内部，所述叶轮电机的电机转轴与桶状侧壁的中心线重合，叶轮固定在所述电机转轴上。

进一步，所述主腔室的下侧开口，在所述开口中设置有空化盘部件和毛刷，所述毛刷设置在空化盘部件的沿船身爬行机器人履带行进方向上的一侧。

进一步，所述空化盘部件包括空化盘、射流管和射流泵，所述空化盘呈向主腔室内部凹入的锥形，从空化盘的顶部向外凸出的设置有两支射流管，所述射流管的端部具有空化喷嘴，所述射流管与主腔室内的射流泵连接，射流泵能够将主腔室的水箱内的冲洗液或者船身爬行机器人所在的环境液体泵入到射流管中。

进一步，所述船身爬行机器人上还设置有图像获取装置。

本实用新型的有益效果：本发明实施例提出的船身爬行机器人率先采用了可贴附于船身的履带行走机构，通过垂直推进部件和水平推进部件使得船身爬行机器人在水中自由游动，灵活的调整船身爬行机器人的水中姿态，可实现船身爬行机器人在水中进行大角度(例如90 度和180度)旋转。通过垂直推进部件和水平推进部件自由调整船身爬行机器人在水中的姿态，快速靠近船身，履带行走机构贴附到船身上，稳定的在船身上以磁性履带进行爬行，能够抗击强水流的冲击，在水下对船身进行作业。

此外，本发明实施例提出的船身爬行机器人率先安装使用了包括空化盘部件和毛刷的清洗装置对船身进行清洁，能够有效的清洁船身。

附图说明

图1是本实用新型实施例提出的船身爬行机器人的不包括磁性履带的内部结构的上侧视图；

图2是本实用新型实施例提出的船身爬行机器人的内部结构的上侧视图；

图3是本实用新型实施例提出的船身爬行机器人的不包括磁性履带的内部结构的顶视图；

图4是本实用新型实施例提出的船身爬行机器人的不包括磁性履带的内部结构的下侧视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

本实用新型实施例提出了一种船身爬行机器人，如图1-4所示，包括主腔室1、垂直推进部件、水平推进部件、第一履带行走机构2和第二履带行走机构3，所述第一履带行走机构2和第二履带行走机构3平行的设置在所述主腔室1的两侧，所述垂直推进部件和水平推进部件设置在由主腔室1、第一履带行走机构2和第二履带行走机构3构成的船身爬行机器人主体上。所述第一履带行走机构2具有磁性履带21，所述第二履带行走机构3具有磁性履带31。

具体的，在本实用新型的优选实施例中，在所述主腔室1的一侧，通过支柱4将第一履带行走机构2或第二履带行走机构3固定到所述主腔室1上，为了保证安装的牢固性，所述支柱4的数量为至少两根。

所述第一履带行走机构2和第二履带行走机构3具有相同的结构，下面以第二履带行走机构3为例对履带行走机构的结构进行说明。

所述第二履带行走机构3包括所述磁性履带31、固定架、驱动轴33、驱动齿轮34、导向齿轮36和履带驱动机构39，所述驱动轴33可转动的设置在所述固定架的一端；驱动齿轮34固定在驱动轴33上，随驱动轴33转动；所述导向齿轮36设置在所述固定架的另一端；磁性履带31环绕支撑在驱动齿轮34和导向齿轮36上，所述履带驱动机构39带动驱动轴33转动。

具体的，在本实施例中，所述固定架为相互间隔且平行设置的一对支架侧板32，其构成所述履带行走机构的主体框架。

在所述一对支架侧板32的一端，可转动的设置有穿过所述一对支架侧板32的驱动轴33，在驱动轴33的两端设置有一对驱动齿轮34。优选的，所述驱动轴33的两端分别通过轴承35连接到所述一对支架侧板32上，所述一对驱动齿轮34分别固定设置从所述一对支架侧板32的外侧伸出的驱动轴的端部，从而驱动轴33能够通过轴承35支撑在一对支架侧板32的一端之间。

在所述一对支架侧板32的另一端，与所述一对驱动齿轮34对应的设置有一对导向齿轮 36。优选的，在所述一对支架侧板32的另一端，在所述一对支架侧板32之间设置有第一支撑件37，对所述一对支架侧板32进行支撑；所述一对导向齿轮36设置在所述一对支架侧板32的外侧，并与所述第一支撑件37相对。

为了使得所述一对支架侧板32之间的固定更为稳固，在所述一对支架侧板32之间还包括第二支撑件38，以及所述支柱4穿入到所述一对支架侧板32之间的空间中，且分别与所述一对支架侧板32固定。

所述磁性履带31包括按顺序连接的多块磁性履带板，环绕支撑在驱动齿轮34和导向齿轮36上，磁性履带使得船身爬行机器人能够有效的抗击强水流的冲击，使得船身爬行机器人能够稳定的在船身上爬行。优选的，磁性履带板外侧包覆有橡胶套以增加爬行的摩擦力；磁性履带31具有由铝片和304不锈钢材料制成的链轮,以使得磁性履带在结构加强的情况下，达到轻量化、减重的目的。

所述履带驱动机构39包括驱动电机391和齿轮箱392，驱动电机391通过齿轮箱392带动驱动齿轮34转动。

所述垂直推进部件和水平推进部件为船身爬行机器人在水下前后、上下行进的动力部件。所述垂直推进部件和水平推进部件设置所述主腔室1与第一履带行走机构2之间和/或所述主腔室1与第二履带行走机构3之间，所述水平推进部件设置在垂直推进部件的上层。所述垂直推进部件和水平推进部件优选的采用叶轮推进器。

在本实用新型的实施例中，所述垂直推进部件包括四个用于垂直推进的叶轮推进器5，水平推进部件包括两个用于水平推进的叶轮推进器6，如图1-4所示。为了进一步减少船身爬行机器人的外形尺寸，使得船身爬行机器人的结构更为紧凑，推进效率更高，在本实施例中，所述主腔室1与第一履带行走机构2隔开一定距离，所述主腔室1与第二履带行走机构 3隔开一定距离，所述四个用于垂直推进的叶轮推进器5对称的设置在所述主腔室1两侧并位于同一平面上，所述四个用于垂直推进的叶轮推进器5优选的呈中心对称，所述四个用于垂直推进的叶轮推进器5的推进方向与所述四个叶轮推进器5所在的平面垂直；对称的设置在所述主腔室1两侧并位于所述四个用于垂直推进的叶轮推进器5所在平面的上层，分别设置在主腔室1同侧的两个用于垂直推进的叶轮推进器5之间的位置上，优选的设置在主腔室 1同侧的两个用于垂直推进的叶轮推进器5的中间位置上，所述两个用于水平推进的叶轮推进器6的推进方向与所述四个叶轮推进器5所在的平面平行，且所述两个用于水平推进的叶轮推进器6的推进方向相同。通过如上所述的设置叶轮推进器，通过控制六个叶轮推进器的启闭、功率等能够使得船身爬行机器人在水下自由调整姿态，可以做出180度反身动作。

所述用于垂直推进的叶轮推进器5和用于水平推进的叶轮推进器6具有相同的结构，仅是由于放置方向的不同而导致推进方向不同。以用于垂直推进的叶轮推进器5为例，所述叶轮推进器5包括桶状侧壁、叶轮电机、叶轮、第一导流锥和第二导流锥，第一导流锥和第二导流锥通过辐条分别设置在桶状侧壁的两端开口部，所述叶轮电机设置在桶状侧壁内部，所述叶轮电机的电机转轴与桶状侧壁的中心线重合，叶轮固定在所述电机转轴上，在电机驱动下转动，将水从桶状侧壁的一侧开口吸入，从另一侧开口排出，利用水的反作用力推动船身爬行机器人行进。

如图4所示，所述主腔室1的下侧开口，设置有空化盘部件12和毛刷13。空化盘部件12能够有效清洗船身的顽固污渍、附着物，毛刷13能够对船身进行简单清洗。

所述毛刷13设置在空化盘部件12的沿船身爬行机器人履带进行方向上的一侧，由毛刷驱动机构131驱动，所述毛刷驱动机构131包括毛刷驱动电机和毛刷齿轮箱。

所述空化盘部件12包括空化盘121、射流管122和射流泵(未示出)。所述空化盘121呈向主腔室内部凹入的锥形，从空化盘121的顶部向外凸出的设置有两支射流管122，所述射流管122的端部具有空化喷嘴123，所述射流管122与主腔室1内的射流泵连接，射流泵能够将主腔室的水箱内的冲洗液或者船身爬行机器人所在的环境液体泵入到射流管122中，通过控制压力、流速等参数使水流束经过空化喷嘴123时产生大量的空化气泡，产生空化射流，通过空化喷嘴123射出，从而能够清洗水上和水下船身。需要说明的是，空化射流是一种在射流中自然产生空化气泡的连续射流，空化气泡采用空气或淹没方式产生，通过在流体中形成一个压力低于本地蒸汽压力的区域，就能激发空化核的生长(流体中的气泡)，空化气泡被卷入射流后进一步生长，直到空化气泡接近被清洗或切割的表面时由于受阻滞而破裂。空化气泡破裂会导致产生非常高的压力和微射流，靶面应力高于大多数材料的抗拉强度。虽然单个空化气泡破裂造成的破坏程度较小，但众多空化气泡的破裂会使得材料的失效延展扩大，在对船身进行清洁时，能够有效的清洁船身。

所述主腔室1的前侧和后侧分别设置有图像获取装置11，例如是相机、摄像机。

在主腔室1中封装有控制装置和陀螺仪(未示出)，所述陀螺仪用于检测船身爬行机器人的空间位姿。所述控制装置与所述图像获取装置11、陀螺仪、毛刷驱动机构131、空化盘部件12的射流泵、履带驱动机构39、垂直推进部件和水平推进部件连接，所述控制装置基于来自陀螺仪的船身爬行机器人的空间位姿以及图像获取装置11的影像信息，控制垂直推进部件和水平推进部件工作，使得船身爬行机器人在水中自由游动，灵活的调整船身爬行机器人的水中姿态，尤其是通过采用四个用于垂直推进的叶轮推进器5和两个用于水平推进的叶轮推进器6，船身爬行机器人在水中能够进行90度和180度的旋转，自由调整船身爬行机器人在水中的姿态，使得船身爬行机器人快速靠近船身，使得船身爬行机器人通过磁性履带自行吸附到船身上；并可基于图像获取装置11的影像信息，控制船身爬行机器人在船身上以磁性履带行进，使用空化盘部件12和毛刷13进行船身清洗。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种船身爬行机器人，其特征在于，所述船身爬行机器人包括主腔室(1)、垂直推进部件、水平推进部件、第一履带行走机构(2)和第二履带行走机构(3)，所述第一履带行走机构(2)和第二履带行走机构(3)平行的设置在所述主腔室(1)的两侧，所述垂直推进部件和水平推进部件设置在由主腔室(1)、第一履带行走机构(2)和第二履带行走机构(3)构成的船身爬行机器人主体上，所述第一履带行走机构(2)和第二履带行走机构(3)具有磁性履带(31)。

2.如权利要求1所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述第一履带行走机构(2)和第二履带行走机构(3)分别包括所述磁性履带(31)、固定架、驱动轴(33)、驱动齿轮(34)、导向齿轮(36)和履带驱动机构(39)，所述驱动轴(33)可转动的设置在所述固定架的一端；所述驱动齿轮(34)固定在驱动轴(33)上；所述导向齿轮(36)设置在所述固定架的另一端；所述磁性履带(31)环绕支撑在所述驱动齿轮(34)和导向齿轮(36)上，所述履带驱动机构(39)带动驱动轴(33)转动。

3.如权利要求2所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述固定架为相互间隔且平行设置的一对支架侧板(32)；在所述一对支架侧板(32)的一端，穿过所述一对支架侧板(32)可转动的设置所述驱动轴(33)；在驱动轴(33)的两端设置有一对驱动齿轮(34)；在所述一对支架侧板(32)的另一端，与所述一对驱动齿轮(34)对应的设置有一对所述导向齿轮(36)。

4.如权利要求3所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述驱动轴(33)的两端分别通过轴承(35)连接到所述一对支架侧板(32)上，所述一对驱动齿轮(34)分别固定设置在从所述一对支架侧板(32)的外侧伸出的驱动轴(33)的端部。

5.如权利要求3所述的船身爬行机器人，其特征在于，在所述一对支架侧板(32)的另一端，在所述一对支架侧板(32)之间设置有第一支撑件(37)，对所述一对支架侧板(32)进行支撑。

6.如权利要求3所述的船身爬行机器人，其特征在于，在所述一对支架侧板(32)的另一端，与所述一对导向齿轮(36)相对的设置有第一支撑件(37)，所述第一支撑件(37)支撑在所述一对支架侧板(32)之间；所述一对导向齿轮(36)设置在所述一对支架侧板(32)的外侧。

7.如权利要求3所述的船身爬行机器人，其特征在于，在所述主腔室(1)的侧部，通过至少两根支柱(4)将第一履带行走机构(2)或第二履带行走机构(3)固定到所述主腔室(1)上；所述支柱(4)穿入到所述一对支架侧板(32)之间的空间中，且分别与所述一对支架侧板(32)固定；所述一对支架侧板(32)之间还设置有第二支撑件(38)。

8.如权利要求1或2所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述磁性履带(31)包括按顺序连接的多块磁性履带板，所述磁性履带板外侧包覆有橡胶套。

9.如权利要求1所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述垂直推进部件和水平推进部件设置在所述主腔室(1)与第一履带行走机构(2)之间和/或所述主腔室(1)与第二履带行走机构(3)之间，所述水平推进部件设置在垂直推进部件的上层；所述垂直推进部件和水平推进部件为叶轮推进器。

10.如权利要求1或7所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述垂直推进部件包括四个用于垂直推进的叶轮推进器(5)，水平推进部件包括两个用于水平推进的叶轮推进器(6)；

所述主腔室(1)与第一履带行走机构(2)隔开一定距离，所述主腔室(1)与第二履带行走机构(3)隔开一定距离；

所述四个用于垂直推进的叶轮推进器(5)对称的设置在所述主腔室(1)两侧并位于同一平面上，所述四个用于垂直推进的叶轮推进器(5)的推进方向与所述平面垂直；

所述两个用于水平推进的叶轮推进器(6)对称的设置在所述主腔室(1)两侧并位于所述四个用于垂直推进的叶轮推进器(5)所在平面的上层，所述两个用于水平推进的叶轮推进器(6)分别设置在主腔室(1)同侧的两个用于垂直推进的叶轮推进器(5)之间的位置上，所述两个用于水平推进的叶轮推进器(6)的推进方向与所述平面平行，且所述两个用于水平推进的叶轮推进器(6)的推进方向相同。

11.如权利要求10所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述四个用于垂直推进的叶轮推进器(5)呈中心对称；所述两个用于水平推进的叶轮推进器(6)分别设置在主腔室(1)同侧的两个用于垂直推进的叶轮推进器(5)之间的中间位置上。

12.如权利要求10所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述叶轮推进器包括桶状侧壁、叶轮电机、叶轮、第一导流锥和第二导流锥，第一导流锥和第二导流锥通过辐条分别设置在桶状侧壁的两端开口部，所述叶轮电机设置在桶状侧壁内部，所述叶轮电机的电机转轴与桶状侧壁的中心线重合，叶轮固定在所述电机转轴上。

13.如权利要求1所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述主腔室(1)的下侧开口，在所述开口中设置有空化盘部件(12)和毛刷(13)，所述毛刷(13)设置在空化盘部件(12)的沿船身爬行机器人履带行进方向上的一侧。

14.如权利要求13所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述空化盘部件(12)包括空化盘(121)、射流管(122)和射流泵，所述空化盘(121)呈向主腔室内部凹入的锥形，从空化盘(121)的顶部向外凸出的设置有两支射流管(122)，所述射流管(122)的端部具有空化喷嘴(123)，所述射流管(122)与主腔室(1)内的射流泵连接，射流泵能够将主腔室的水箱内的冲洗液或者船身爬行机器人所在的环境液体泵入到射流管(122)中。

15.如权利要求1所述的船身爬行机器人，其特征在于，所述船身爬行机器人上还设置有图像获取装置(11)。

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