CN214143833U - 一种水陆两用铺膜机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水陆两用铺膜机器人，该机器人包括：抓取单元：用于抓取待铺设的阻隔层，并驱动其在竖直方向上移动；旋转单元：设置在机械臂底部，用于驱动机械臂旋转；水陆行驶单元：设置在旋转单元底部，用于驱动旋转单元及机械臂在地面或水面上运动。本实用新型可代替人工铺膜，并能够在积水较多的作业环境下铺设阻隔层。

Description

一种水陆两用铺膜机器人

技术领域

本实用新型涉及土壤修复领域，具体涉及一种水陆两用铺膜机器人。

背景技术

随着社会经济的发展，我国土壤受到的重金属污染日益严重，给人们的生活带来了严重的影响，损害了人们的身体健康和经济效益，采用合理的污染修复技术将污染土壤转变为可供人类安全使用的土地显得尤为重要。目前“以风险管控为目标”的修复理念逐渐被国内环境管理部门认可。土壤阻隔技术作为风险管控主要实施技术之一，处理周期较短，应用成本较低。随着土地规划中不需要进行挖方施工的污染场地越来越多，该技术在国内的应用也将更加广泛。

风险管控阻隔技术是指通过铺设阻隔层阻断土壤介质中污染物迁移扩散的途径，使污染介质与周围环境隔离，避免污染物与人体接触和随降水或地下水迁移进而对人体和周围环境造成危害的技术。采用此种管控技术时，铺设阻隔层为主要核心实施步骤，而目前铺设阻隔层时一般采用人工铺设方式，采用人工铺设时，一则因阻隔层材质较重，人力无法铺膜，二则在积水较多的作业环境下，人工无法进行阻隔层的铺设施工。

因此，本领域急需一种水陆两用铺膜机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决风险管控阻隔技术实施过程中阻隔层铺设的两个问题，一是阻隔层材质较重，人力无法铺膜，二是在积水较多的作业环境下，人工无法进行阻隔层的铺设施工。针对这两个突出问题，本申请提出一种用于风险管控阻隔技术的水陆两用铺膜机器人，可代替人工铺膜，并能够在积水较多的作业环境下铺设阻隔层。

为了实现本实用新型之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种水陆两用铺膜机器人，所述机器人包括：

抓取单元：用于抓取待铺设的阻隔层，并驱动其在竖直方向上移动；

旋转单元：设置在机械臂底部，用于驱动机械臂旋转；

水陆行驶单元：设置在旋转单元底部，用于驱动旋转单元及机械臂在地面或水面上运动。本申请通过设置抓取单元完成阻隔层的抓取及铺设工作，代替了人工铺设，提高了铺设效率。通过设置旋转单元，使得该机器人360°旋转工作；另外，通过设置水路行驶单元，使得该机器人既可以在地面上工作，也可在具有一定积水的工作环境中操作。

在第一方面的一种优选的实施方式中，所述抓取单元包括机械抓手以及升降装置，所述升降装置的底部与旋转单元固定，所述机械抓手固定在升降装置上，并由升降装置驱动其在竖直方向上运动。在该实施方式中，机械抓手由最简单的升降装置如升降电机、液压缸等进行驱动，基本能实现阻隔层的水平铺设。

在第一方面的另一种优选实施方式中，所述抓取单元包括立柱、机械臂和机械抓手，所述立柱的底部与旋转单元固定，所述机械臂的一端与立柱转动连接，机械臂的另一端与机械抓手连接，所述机械臂用于驱动所述机械抓手在竖直方向上运动。在该实施方式中，机械抓手由机械臂带动，而本申请所使用的的机械臂为常见机械臂，如双关节机械臂、三关节机械臂等，能驱使机械抓手在竖直方向上的多维度运动，使得阻隔层的铺设更加精细化，也可适应于不同地形的铺设。

在第一方面的一种实施方式中，所述机械臂为多关节式机械臂，该类机械臂为现有技术。

在第一方面的一种实施方式中，所述机械抓手为手型抓手结构，用于抓取待铺设的阻隔层。手型抓手结构也为现有技术。

在第一方面的一种实施方式中，所述旋转单元包括转台以及转动电机，所述转台通过转轴固定在水路行驶单元上，且所述转台与抓取单元的底部固定，所述转动电机与转台连接并用于驱动所述转台绕着转轴转动。

在第一方面的一种实施方式中，所述水陆行驶单元包括固定平台、设置在固定平台底部的行驶轮、设置在固定平台一侧的螺旋桨以及用于驱动行驶轮及螺旋桨运动的驱动单元，所述旋转单元固定在所述固定平台的中央。设置行驶轮，是为了本申请的机器人能够在地面上行驶，适用于地面工况。当铺设环境为积水环境时，轮胎无法很好地接触地面，此时，该机器人选择水面模式，即将整个固定平台悬浮在水面，由螺旋桨驱动固定平台移动。本申请所使用的行驶轮、螺旋桨以及驱动单元均为现有技术，不做具体结构的限定。

在第一方面的一种实施方式中，所述固定平台为中空结构或低密度材质。为了使得机器人能够漂在水面上，要尽量降低固定平台的重量，增大固定平台的体积，即减小整个机器人的密度。

在第一方面的一种实施方式中，所述固定平台两个相对的侧面对称设有支撑机构，所述支撑机构包括直线电机以及钻头，所述钻头固定在直线电机顶端，所述直线电机驱动钻头在竖直方向上升降。当机器人选择水面模式时，整个机器人是漂浮在水面上的，虽然便于整体的移动，但当开始铺设时，如果固定平台仍然处于漂浮状态，则整个机器人在铺设过程中无法固定，因此阻隔层无法被放置在设定位置上。所以本申请在固定平台上设置支撑机构，当机器人处于水面模式时，在机器人移动至设定位置后，直线电机驱动钻头下沉，并钻入土中，从而使得固定平台位置固定，提高铺设质量。

在第一方面的一种实施方式中，所述机器人包括控制器，所述控制器与抓取单元、旋转单元以及水陆行驶单元连接，用于控制抓取单元、旋转单元以及水陆行驶单元的运行。申请通过控制系统实现整个机器人运行。控制系统包括机器人连接遥感系统、水陆行驶遥感系统和操作平台。智能控制系统通过遥感实现对抓取单元、旋转单元和水路行驶单元的智能控制。操作平台用来控制机械抓手和水路行驶单元的方向。

当阻隔层需进行铺设施工时，智能控制系统根据现场作业环境启动抓取单元、旋转单元和水路行驶单元，在陆地作业时，通过操作平台控制机械臂(或升降装置) 顶端的机械抓手，抓取阻隔层材质，并启动陆地行驶模式，将阻隔层材质移动着指定区域铺设。当水中作业时，则启动水中行驶模式，同理进行阻隔层铺设施工。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、在高效快速方面，本系统采用机器人智能作业，避免了人力操作，缩短了阻隔层的铺设时间，提高了施工效率；

2、在安全健康方面，本系统有效减少了人员与阻隔区域的接触，在一定程度上保障了人员的安全健康；

3、在施工优化方面，本系统采用水陆两用行驶系统，实现了阻隔层在积水较多的作业环境下的铺设施工。

附图说明

图1为实施例1中水陆两用铺膜机器人的侧面结构示意图；

图2为实施例1中水陆两用铺膜机器人的俯视结构示意图

图3为实施例2中抓取单元的结构示意图。

在附图中，1为固定平台，2为行驶轮，3为螺旋桨，4为转台，5为升降机， 6为机械抓手，7为直线电机，8为钻头，9为机械臂，10为立柱。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。

以下将描述本实用新型的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本实用新型的保护范围之内。

传统的阻隔层铺设多采用人工铺设，因此效率低，且无法再积水较多的情况下工作。本申请提供一种水陆两用铺膜机器人，包括机器人系统单元、水陆行驶系统单元和智能控制系统单元。

(1)机器人系统单元

本系统单元机器人为自动执行工作的机器装置，其形态优选为关节手臂机器人，主要由机械抓手、机械臂以及旋转座构成。

机械抓手结构类为手型抓手结构，装置在机械臂顶端，用于抓取阻隔层。

机械臂为一般机械结构，类似于挖掘机臂形式，与旋转座连接，便于多方位灵活移动。

(2)水陆行驶系统单元

本系统单元为机器人的移动装置，可实现机器人在陆地行驶，又可泛水浮渡的双重功能。本单元包括车轮系统、螺旋桨推进系统和车体固定平台。

车轮系统采用现有陆地形式所用轮胎，与车体四周固定，用于陆地行驶。

螺旋桨推进系统位于车体一端，采用一般水中螺旋桨材质，可保证水面浮渡。

车体固定平台为框型结构，用于固定车轮系统和螺旋桨系统。

车体固定平台与旋转座连接，用于固定机器人装置。

(3)智能控制系统单元

本系统单位实现机器人和水陆行驶系统的运行。智能控制系统包括机器人连接遥感系统、水陆行驶遥感系统和操作平台。

智能控制系统通过遥感实现对机器人和水陆行驶器的智能控制。

操作平台用来控制机械抓手和行驶系统的方向。

当阻隔层需进行铺设施工时，智能控制系统根据现场作业环境启动机器人和行驶系统，在陆地作业时，通过操作平台控制机械臂顶端的机械抓手，抓取阻隔层材质，并启动陆地行驶模式，将阻隔层材质移动着指定区域铺设。当水中作业时，则启动水中行驶模式，同理进行阻隔层铺设施工。

实施例

下面将对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种水陆两用铺膜机器人，其结构如图1、图2所示，包括一个中空的固定平台1，在固定平台1的底部安装4个行驶轮2，在固定平台1的一侧安装螺旋桨3，在固定平台1的另外两相对的侧边分别安装一个直线电机7，直线电机7的底端固定有钻头8。在固定平台1的中央安装有一个转台4，该转台4由转动电机驱动(图上未显示)，转台4上固定一个升降机5，在升降机5上固定一个水平设置的机械抓手6。本实施例的铺膜机器人哈设有控制系统(图上未显示)，该控制系统可以遥控行驶轮2、螺旋桨3、直线电机7转动电机以及升降机5的运行。

该铺膜机器人的工作过程如下：

(1)地面工作时，控制系统控制行驶轮2运行，使得整个铺膜机器人运动至指定位置。然后控制系统控制转台4转动，使得机械抓手6面对待铺设的阻隔层，然后依次控制升降机5下降，控制机械抓手6抓取阻隔层，控制升降机5上升，控制转台4转动至需要铺设的方向，控制升降机5下降，控制机械抓手6放开阻隔层，完成铺设。

(2)积水环境下工作时，由于固定平台1为中空结构，因此整个铺膜机器人漂浮在水面上。控制系统控制螺旋桨3运行，驱动整个铺膜机器人到达指定位置，然后控制直线电机7工作，驱动钻头8下降并钻入土中，使得整个铺膜机器人固定。然后控制系统控制转台4转动，使得机械抓手6面对待铺设的阻隔层，然后依次控制升降机5下降，控制机械抓手6抓取阻隔层，控制升降机5上升，控制转台4 转动至需要铺设的方向，控制升降机5下降，控制机械抓手6放开阻隔层，完成铺设。

实施例2

与实施例1采用类似的结构，不同之处在于：

本实施例的抓取单元包括立柱10、机械臂9和机械抓手6，立柱10的底部与转台4固定，机械臂9的一端与立柱10转动连接，机械臂9的另一端与机械抓手 6连接，本实施例所用的机械臂9为双关节机械臂。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (10)

1.一种水陆两用铺膜机器人，其特征在于，所述机器人包括：

抓取单元：用于抓取待铺设的阻隔层，并驱动其在竖直方向上移动；

旋转单元：设置在机械臂底部，用于驱动机械臂旋转；

水陆行驶单元：设置在旋转单元底部，用于驱动旋转单元及机械臂在地面或水面上运动。

2.如权利要求1所述的水陆两用铺膜机器人，其特征在于，所述抓取单元包括机械抓手以及升降装置，所述升降装置的底部与旋转单元固定，所述机械抓手固定在升降装置上，并由升降装置驱动其在竖直方向上运动。

3.如权利要求1所述的水陆两用铺膜机器人，其特征在于，所述抓取单元包括立柱、机械臂和机械抓手，所述立柱的底部与旋转单元固定，所述机械臂的一端与立柱转动连接，机械臂的另一端与机械抓手连接，所述机械臂用于驱动所述机械抓手在竖直方向上运动。

4.如权利要求3所述的水陆两用铺膜机器人，其特征在于，所述机械臂为多关节式机械臂。

5.如权利要求2～4任一所述的水陆两用铺膜机器人，其特征在于，所述机械抓手为手型抓手结构，用于抓取待铺设的阻隔层。

6.如权利要求1所述的水陆两用铺膜机器人，其特征在于，所述旋转单元包括转台以及转动电机，所述转台通过转轴固定在水路行驶单元上，且所述转台与抓取单元的底部固定，所述转动电机与转台连接并用于驱动所述转台绕着转轴转动。

7.如权利要求1所述的水陆两用铺膜机器人，其特征在于，所述水陆行驶单元包括固定平台、设置在固定平台底部的行驶轮、设置在固定平台一侧的螺旋桨以及用于驱动行驶轮及螺旋桨运动的驱动单元，所述旋转单元固定在所述固定平台的中央。

8.如权利要求7所述的水陆两用铺膜机器人，其特征在于，所述固定平台为中空结构或低密度材质。

9.如权利要求7所述的水陆两用铺膜机器人，其特征在于，所述固定平台两个相对的侧面对称设有支撑机构，所述支撑机构包括直线电机以及钻头，所述钻头固定在直线电机顶端，所述直线电机驱动钻头在竖直方向上升降。

10.如权利要求1所述的水陆两用铺膜机器人，其特征在于，所述机器人包括控制器，所述控制器与抓取单元、旋转单元以及水陆行驶单元连接，用于控制抓取单元、旋转单元以及水陆行驶单元的运行。

Images