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申请/专利权人:哈尔滨工业大学(威海)
摘要:本发明公开了一种水下船舶清洗机器人,涉及海洋船舶工业领域。该机器人包括主体框架、履带行走机构、推进系统、清洗系统、传感及控制配电系统及浮力模块。主体框架采用螺栓连接的硬质氧化铝合金长条连接件,可实现快速装配且避免温度变形导致装配困难和焊缝开裂问题。清洗系统集成电动硬质钢刷盘和旋转空化射流,可根据附着物厚度自适应切换。电动刷盘系统配有电动伸缩杆,可通过上位机控制刷盘贴附力度,避免固定钢刷伤漆的风险。通过检测刷盘电机电流变化,间接判断海生物附着物厚度,进而调整履带行进速度。履带行走机构中设有弹簧装置,有效适应船体曲面,同时可通过改变推进器贴壁推力来调整空化射流喷头靶距,提高空化射流的稳定性。
主权项:1.一种水下船舶清洗机器人,其特征在于,包括:主体框架(1);所述主体框架包括机架(11),机架(11)由多根杆结构通过螺栓连接而成;行走机构(2);所述行走机构包括内侧固定板(212),内侧固定板的前后两端分别安装有驱动轮(25)以及从动轮(214),驱动轮与从动轮之间并列设置有多个通过压缩弹簧(211)可上下移动的导向轮(29),导向轮转动连接在导向轮固定连杆(28)的一端,导向轮固定连杆的另一端转动连接在内侧固定板(212)上;导向轮固定连杆的中部铰接连接有压缩弹簧(211),压缩弹簧的另一端固定连接在内侧固定板上;多个导向轮、从动轮以及驱动轮的外缘设置有履带;推进机构(3);所述推进机构包括水平推进器(31)以及竖向推进器(32),水平推进器(31)固定连接在机架(11)外两侧,前后各两个,水平方向呈45°对称排列;所述竖向推进器(32)固定在机架(11)内部四角位置,竖向排列;清洗机构(4);所述清洗机构包括刷盘(42)以及空化射流盘(43);所述刷盘转动连接在清洗模块座A(48)上,清洗模块座A的中部通过固定支座B(412)铰接有防水电动伸缩杆(411),防水电动伸缩杆的另一端通过固定支座A(410)铰接在机架(11)上,固定支座B两侧的清洗模块座A上各固定有一个固定支座D(419),两个固定支座D与固定支座B共线;固定支座D上铰接有连杆(418),连杆呈拐型,连杆另一端与固定支座C(417)铰接连接,固定支座C固定在机架(11)上;所述空化射流盘位于刷盘的侧面;传感与控制系统(5);所述传感与控制系统包括安装在机架(11)前后两侧的LED灯(51)及摄像头(53),包括安装在机架(11)内的深度传感器(55)、温湿度传感器(58)以及陀螺仪(59),还包括安装在机架(11)下端的超声测距传感器(512);浮力模块(6);所述浮力模块安装于机架(11)的顶部,浮力模块上对应竖向推进器(32)开设有通孔(61);清洗船壁时,上位机和控制手柄发出控制指令,水平推进器(31)执行平移指令,使机器人靠近待清洗船舶;随后,竖向推进器(32)执行左翻或右翻指令,使机器人反转至底部与待洗船壁平行;接着,竖向推进器(32)执行贴壁指令,四个竖向推进器(32)正转产生推力,将机器人推向船壁并产生压力,完成船壁的贴壁动作;当清洗船底时,上位机和控制手柄发出控制指令,机器人执行下潜指令和平移指令,运动至船底;随后,竖向推进器(32)执行翻转指令,使机器人翻转180度至底部大致与船底平面平行;然后竖向推进器(32)发出贴壁指令,完成船底的贴壁动作;机器人贴壁后,上位机发送指令打开刷盘(42)和空化射流双清洗机构;当刷盘电机中的编码器监测到电机电流增加到设定阈值时,可以判断该区域附着物较厚,此时机器人先利用高效的刷盘钢刷进行快速清理,附着物变薄后,机器人切换旋转空化射流盘(43),进行进一步清理;当刷盘电机电流突增时,可以判断刷盘与船壁间的摩擦力增大,此区域附着物较厚,此时降低履带速度;电流突减时,可以判断刷盘与船壁之间的摩擦力减小,此区域附着物较薄,此时增大履带速度,通过上述调节,增强了清洗的针对性;根据清洗效果的需要,通过调节竖向推进器的推力,可以调整导向轮(29)的上下位移;这种调整能够控制空化射流盘(43)与船体的喷射距离,确保空化射流清洗的稳定性和效果。
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