CN218967152U - 一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，涉及水下清洗技术领域，包括外壳和支撑板，支撑板的表面贯穿固定连接有固定杆，固定杆数量为三个，固定杆的下端固定连接有连接座，连接座的两侧活动安装有履带，履带的外侧面固定安装有麦克纳姆轮，履带的外侧面固定连接有固定板，固定板远离履带的一侧贯穿转动连接有支撑轴，支撑轴的表面中部贯穿固定连接有磁体，磁体数量为三个且采用海尔贝克阵列，支撑板的下方中部设置有清洗装置和支撑架，支撑架的末端分别固定连接三个连接座侧面，支撑架和支撑板之间设置有动力传输装置，解决了清洗能力不高和吸附能力弱，无法有效清除船体表面附着的异物，清洗效果不够好的技术问题。

Description

一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人

技术领域

本实用新型涉及水下清洗技术领域，尤其涉及一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人。

背景技术

随着世界经济的发展，远洋运输事业飞速发展，船舶作为海上交通运输的主要工具正发挥着越来越大的作用，船舶长时间使用后，海水的强腐蚀性和海洋生物的强附着力，使得船体表面附着难以清除的贝类、海藻、锈皮和锈斑等，因为海洋微生物的附着，导致船舶速度下降10％至50％，船舶要消耗更多的燃油以弥补速度的下降，极大的增加了运输成本，为了延长船舶的使用寿命，保证船舶的经济及安全运行，船舶必须定期进坞进行检修并且由人工进行清洗，效率较低，近年来，随着机器人技术的不断进步和发展，市面上开始出现了“水下自动清洗机器人”，它的出现无疑极大地提高了船舶清洗的效益。

然而现有的水下清洗机器人还存在着清洗能力不高和吸附能力弱的问题，无法有效清除船体表面附着的异物，清洗效果不够好。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，解决了清洗能力不高和吸附能力弱，无法有效清除船体表面附着的异物，清洗效果不够好的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，包括外壳和支撑板，所述支撑板的表面贯穿固定连接有固定杆，所述固定杆数量为三个，所述固定杆的下端固定连接有连接座，所述连接座的两侧活动安装有履带，所述履带的外侧面固定安装有麦克纳姆轮，所述履带的外侧面固定连接有固定板，所述固定板远离履带的一侧贯穿转动连接有支撑轴，所述支撑轴的表面中部贯穿固定连接有磁体，所述磁体数量为三个且采用海尔贝克阵列，所述支撑板的下方中部设置有清洗装置和支撑架，所述支撑架的末端分别固定连接三个连接座侧面，所述支撑架和支撑板之间设置有动力传输装置。

优选的，所述动力传输装置包括电机和保护仓，所述电机的侧面固定连接支撑架的内侧壁，所述保护仓的上表面固定连接支撑板的下表面，所述电机的传输轴上端贯穿保护仓的外壁且固定连接有齿轮一，所述齿轮一的两侧啮合有齿轮二，所述齿轮二通过轴承和转轴转动连接保护仓的内壁，所述齿轮二远离齿轮一的一侧啮合有齿轮三，所述齿轮三的中部贯穿固定连接有连接管二，所述连接管二的中部贯穿转动套接保护仓的下侧板表面，所述保护仓的上表面两侧齿轮三正上方均开设有通孔。

优选的，所述清洗装置包括清洗盘一，所述清洗盘一的上表面中心处贯穿转动连接有连接管一，所述连接管一的表面上下两端均固定套接有限位环，所述限位环的侧面分别转动连接清洗盘一的内外侧面，所述连接管一的上端固定连接连接管二的下端开口处，所述连接管一的外侧面下端滑动套接有弹簧，所述连接管一的下端贯穿滑动连接有清洗盘二，所述弹簧的上下两端分别固定连接清洗盘二的上表面和限位环的下侧面，所述清洗盘二的上表面固定连接有刮板，所述清洗盘一的外侧面固定连接有刷头一，所述清洗盘二的外侧面固定连接有刷头二，所述清洗盘二的下表面中心开口处固定连接有喷管，所述喷管的下表面固定连接有空化射流喷头。

优选的，所述支撑板的上方设置有供水管，所述供水管的上端固定连接有三通，所述外壳的上表面贯穿开设有连接孔，所述三通的上开口位于连接孔的正下方，所述供水管的下开口贯穿支撑板的表面且贯穿保护仓的通孔和齿轮三与连接管二的上开口内壁转动套接。

优选的，所述支撑板的上表面两侧固定安装有推进器二，所述支撑板的上表面前侧和后侧两端均固定安装有安装架，所述安装架的侧面固定连接有推进器一，所述外壳的上表面前侧和后侧两端均开设有排水通槽，所述推进器一位于外壳的排水通槽内。

优选的，所述支撑板的上表面中部固定连接有密封仓，所述密封仓的内壁固定安装有电路板，所述电路板的表面安装有中央单片机处理器、电力载波模块、电子调速器、电路稳压装置和内存硬盘。

优选的，所述外壳的下表面前侧固定安装有探照灯，所述外壳的上表面前侧固定安装有摄像头。

与相关技术相比较，本实用新型提供的一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人具有如下有益效果：

本实用新型提供一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，通过设置履带，履带开始工作使得本装置沿着船体表面移动，三个磁体呈海尔贝克阵列设置，利用特殊的磁体排列，增强目标方向上的场强，用最少的磁体产生最大的磁场，在实际工作场景下，当磁体跟随履带转动离开船体表面时，通过固定板和支撑轴的作用，使得磁体绕自身轴线转过一百八十度，弱磁面面对导磁工作壁面，大大降低磁力阻力矩，有利于本装置运动平稳和降低功耗，履带表面安装的麦克纳姆轮使得本装置能够全方位移动，便于调节移动方向，路况适应能力强且载荷大，配合磁体极大地提高了本装置清洗时的稳定性，解决了吸附能力弱的问题。

本实用新型提供一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，通过设置清洗装置，清洗盘一转动带动刷头一对船体表面进行清刷，清洗盘二转动通过刷头二对船体表面进行清刷，通过刮板也能对船体表面的异物进行刮除，当遇到凸起处时，清洗盘二可上移挤压弹簧，使得清洗装置能够在本装置的爬升面上作上下往复运动，能够保证本装置不会因为清刷凸起的海洋生物而产生颠覆力矩，增加了本装置的稳定性，喷管底部的空化射流喷头内部呈突变型，突变型的空化率更高，有利于提升喷嘴空化效应的打击力，提高对船体表面的冲击力，从而提高清洗效果，解决了清洗效果不够好的问题。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型底部结构示意图；

图3为本实用新型外壳结构示意图；

图4为本实用新型外壳下部结构拆解示意图；

图5为本实用新型支撑板处结构示意图；

图6为本实用新型清洗装置结构拆解示意图；

图7为本实用新型空化射流喷头截面示意图；

图8为本实用新型密封仓内部结构示意图；

图9为本实用新型图4中A处局部放大示意图；

图10为本实用新型连接管二结构示意图。

图中：1、外壳，2、连接孔，3、支撑板，4、固定杆，5、连接座，6、履带，7、供水管，8、推进器一，9、推进器二，10、清洗盘一，11、支撑架，12、电机，13、保护仓，14、齿轮一，15、齿轮二，16、齿轮三，17、三通，18、安装架，19、密封仓，20、连接管一，21、限位环，22、清洗盘二，23、弹簧，24、刮板，25、刷头一，26、刷头二，27、喷管，28、电路板，29、麦克纳姆轮，30、固定板，31、支撑轴，32、磁体，33、摄像头，34、探照灯，35、连接管二。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例一：

请参阅图1-图10，本实用新型提供一种技术方案，包括外壳1和支撑板3，支撑板3的表面贯穿固定连接有固定杆4，固定杆4数量为三个，固定杆4的下端固定连接有连接座5，连接座5的两侧活动安装有履带6，履带6的外侧面固定安装有麦克纳姆轮29，履带6的外侧面固定连接有固定板30，固定板30远离履带6的一侧贯穿转动连接有支撑轴31，支撑轴31的表面中部贯穿固定连接有磁体32，磁体32数量为三个且采用海尔贝克阵列，支撑板3的下方中部设置有清洗装置和支撑架11，支撑架11的末端分别固定连接三个连接座5侧面，支撑架11和支撑板3之间设置有动力传输装置，动力传输装置包括电机12和保护仓13，电机12的侧面固定连接支撑架11的内侧壁，保护仓13的上表面固定连接支撑板3的下表面，电机12的传输轴上端贯穿保护仓13的外壁且固定连接有齿轮一14，齿轮一14的两侧啮合有齿轮二15，齿轮二15通过轴承和转轴转动连接保护仓13的内壁，齿轮二15远离齿轮一14的一侧啮合有齿轮三16，齿轮三16的中部贯穿固定连接有连接管二35，连接管二35的中部贯穿转动套接保护仓13的下侧板表面，保护仓13的上表面两侧齿轮三16正上方均开设有通孔，支撑板3的上表面两侧固定安装有推进器二9，支撑板3的上表面前侧和后侧两端均固定安装有安装架18，安装架18的侧面固定连接有推进器一8，外壳1的上表面前侧和后侧两端均开设有排水通槽，推进器一8位于外壳1的排水通槽内，支撑板3的上表面中部固定连接有密封仓19，密封仓19的内壁固定安装有电路板28，电路板28的表面安装有中央单片机处理器、电力载波模块、电子调速器、电路稳压装置和内存硬盘，外壳1的下表面前侧固定安装有探照灯34，外壳1的上表面前侧固定安装有摄像头33。

本实施例中：将本装置放在水中，密封仓19内电路板28上安装的电力载波模用于接收和传回信号，电子调速与推进器一8、推进器二9相连，实现本装置的多自由度运动，电路稳压装置防止因电压不稳而造成的故障，通过摄像头33判断位置，利用推进器一8和推进器二9实现本装置在水中的移动，使装置移动到待清理的船体表面附近，并使履带6贴在船体表面上，履带6开始工作使得本装置沿着船体表面移动，三个磁体32呈海尔贝克阵列设置，利用特殊的磁体排列，增强目标方向上的场强，用最少的磁体产生最大的磁场，在实际工作场景下，当磁体32跟随履带6转动离开船体表面时，通过固定板30和支撑轴31的作用，使得磁体32绕自身轴线转过一百八十度，弱磁面面对导磁工作壁面，大大降低磁力阻力矩，有利于本装置运动平稳和降低功耗，履带6表面安装的麦克纳姆轮29使得本装置能够全方位移动，便于调节移动方向，路况适应能力强且载荷大，配合磁体32极大地提高了本装置清洗时的稳定性，解决了吸附能力弱的问题。

实施例二：

请参阅图6、图7和图清洗盘一10，在实施例一的基础上，本实用新型提供一种技术方案：清洗装置包括清洗盘一10，清洗盘一10的上表面中心处贯穿转动连接有连接管一20，连接管一20的表面上下两端均固定套接有限位环21，限位环21的侧面分别转动连接清洗盘一10的内外侧面，连接管一20的上端固定连接连接管二35的下端开口处，连接管一20的外侧面下端滑动套接有弹簧23，连接管一20的下端贯穿滑动连接有清洗盘二22，弹簧23的上下两端分别固定连接清洗盘二22的上表面和限位环21的下侧面，清洗盘二22的上表面固定连接有刮板24，清洗盘一10的外侧面固定连接有刷头一25，清洗盘二22的外侧面固定连接有刷头二26，清洗盘二22的下表面中心开口处固定连接有喷管27，喷管27的下表面固定连接有空化射流喷头，支撑板3的上方设置有供水管7，供水管7的上端固定连接有三通17，外壳1的上表面贯穿开设有连接孔2，三通17的上开口位于连接孔2的正下方，供水管7的下开口贯穿支撑板3的表面且贯穿保护仓13的通孔和齿轮三16与连接管二35的上开口内壁转动套接。

本实施例中：将供水管通过连接孔2连接在三通17上开口处，通过两个供水管7向连接管二35供水，连接管二35中部转动套接在保护仓13的下侧壁，连接管二35上端与齿轮三16中心处固定卡接，当电机12驱动齿轮一14转动的时候，齿轮一14通过齿轮二15带动齿轮三16旋转，从而通过连接管二35带动清洗盘一10和连接管一20转动，连接管一20通过限位环21转动套接在清洗盘一10上，清洗盘一10转动带动刷头一25对船体表面进行清刷，清洗盘二22转动通过刷头二26对船体表面进行清刷，通过刮板24也能对船体表面的异物进行刮除，当遇到凸起处时，清洗盘二22可上移挤压弹簧23，使得清洗装置能够在本装置的爬升面上作上下往复运动，能够保证本装置不会因为清刷凸起的海洋生物而产生颠覆力矩，增加了本装置的稳定性，喷管27底部的空化射流喷头内部呈突变型，突变型的空化率更高，有利于提升喷嘴空化效应的打击力，提高对船体表面的冲击力，从而提高清洗效果，解决了清洗效果不够好的问题。

工作原理：首先，先有工作人员确定好清洗目标，为机器人规划好到达目的的路径，在岸面的PC机上设定好运动路径，在电子调速器的作用下在水中按给定路径航行到目标位置，到达目标附近后，摄像头33检测反馈给工作人员“是否开始清洗”的信息，工作人员决定开始清洗后，履带6开始工作，吸附到待清洗物体表面，之后，本装置开始按照规划好的路径进行清洗工作，与此同时，本装置也会通过摄像头33向岸上的工作人员反馈清洗的情况，如果工作人员仍认为清洗并不干净，可以控制本装置进行多次反复清洗，反之，如果已经认为清洗干净了，本装置将按照工作人员设定的路径返航，若工作人员未设计返回路径，则自动原路返回；

软件系统分为水上控制系统和通讯系统、水下作业系统，水上控制系统采用labview软件作为上位机，它的功能是实现人机交互从而控制航行器，并且在软件面板上实时显示航行器运动过程中的姿态、水下图像等各项数据；在通讯系统中，通过设立水面信号中转站的方式，实现上位机和下位机之间的信息传输；水下作业系统以航行器刷盘部分为主体，使用ardunio单片机作为下位机，统一控制各个模块，实现航行器的运动、清洗工作的实施和水下信息的采集等功能。

Claims (7)

1.一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，包括外壳(1)和支撑板(3)，其特征在于：所述支撑板(3)的表面贯穿固定连接有固定杆(4)，所述固定杆(4)数量为三个，所述固定杆(4)的下端固定连接有连接座(5)，所述连接座(5)的两侧活动安装有履带(6)，所述履带(6)的外侧面固定安装有麦克纳姆轮(29)，所述履带(6)的外侧面固定连接有固定板(30)，所述固定板(30)远离履带(6)的一侧贯穿转动连接有支撑轴(31)，所述支撑轴(31)的表面中部贯穿固定连接有磁体(32)，所述磁体(32)数量为三个且采用海尔贝克阵列，所述支撑板(3)的下方中部设置有清洗装置和支撑架(11)，所述支撑架(11)的末端分别固定连接三个连接座(5)侧面，所述支撑架(11)和支撑板(3)之间设置有动力传输装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，其特征在于：所述动力传输装置包括电机(12)和保护仓(13)，所述电机(12)的侧面固定连接支撑架(11)的内侧壁，所述保护仓(13)的上表面固定连接支撑板(3)的下表面，所述电机(12)的传输轴上端贯穿保护仓(13)的外壁且固定连接有齿轮一(14)，所述齿轮一(14)的两侧啮合有齿轮二(15)，所述齿轮二(15)通过轴承和转轴转动连接保护仓(13)的内壁，所述齿轮二(15)远离齿轮一(14)的一侧啮合有齿轮三(16)，所述齿轮三(16)的中部贯穿固定连接有连接管二(35)，所述连接管二(35)的中部贯穿转动套接保护仓(13)的下侧板表面，所述保护仓(13)的上表面两侧齿轮三(16)正上方均开设有通孔。

3.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，其特征在于：所述清洗装置包括清洗盘一(10)，所述清洗盘一(10)的上表面中心处贯穿转动连接有连接管一(20)，所述连接管一(20)的表面上下两端均固定套接有限位环(21)，所述限位环(21)的侧面分别转动连接清洗盘一(10)的内外侧面，所述连接管一(20)的上端固定连接连接管二(35)的下端开口处，所述连接管一(20)的外侧面下端滑动套接有弹簧(23)，所述连接管一(20)的下端贯穿滑动连接有清洗盘二(22)，所述弹簧(23)的上下两端分别固定连接清洗盘二(22)的上表面和限位环(21)的下侧面，所述清洗盘二(22)的上表面固定连接有刮板(24)，所述清洗盘一(10)的外侧面固定连接有刷头一(25)，所述清洗盘二(22)的外侧面固定连接有刷头二(26)，所述清洗盘二(22)的下表面中心开口处固定连接有喷管(27)，所述喷管(27)的下表面固定连接有空化射流喷头。

4.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，其特征在于：所述支撑板(3)的上方设置有供水管(7)，所述供水管(7)的上端固定连接有三通(17)，所述外壳(1)的上表面贯穿开设有连接孔(2)，所述三通(17)的上开口位于连接孔(2)的正下方，所述供水管(7)的下开口贯穿支撑板(3)的表面且贯穿保护仓(13)的通孔和齿轮三(16)与连接管二(35)的上开口内壁转动套接。

5.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，其特征在于：所述支撑板(3)的上表面两侧固定安装有推进器二(9)，所述支撑板(3)的上表面前侧和后侧两端均固定安装有安装架(18)，所述安装架(18)的侧面固定连接有推进器一(8)，所述外壳(1)的上表面前侧和后侧两端均开设有排水通槽，所述推进器一(8)位于外壳(1)的排水通槽内。

6.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，其特征在于：所述支撑板(3)的上表面中部固定连接有密封仓(19)，所述密封仓(19)的内壁固定安装有电路板(28)，所述电路板(28)的表面安装有中央单片机处理器、电力载波模块、电子调速器、电路稳压装置和内存硬盘。

7.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮式履带的磁吸水下清洗机器人，其特征在于：所述外壳(1)的下表面前侧固定安装有探照灯(34)，所述外壳(1)的上表面前侧固定安装有摄像头(33)。

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