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一种用于船舶壁面清洁的攀爬机器人

申请号 CN202410153378.9 申请日 2024-02-04 公开(公告)号 CN117944841A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 山东科技大学; 发明人 陈广庆; 张磊; 卢坤媛; 孙爱芹; 辛金泽; 王吉岱;
摘要 本 发明 公开了一种用于 船舶 壁面清洁的攀爬 机器人 ,属于船舶清洁技术领域,包括清洗盘以及行走机构;清洗盘包括清洗盘本体;清洗盘本体包括第一壳体、第二壳体,第一壳体与第二壳体之间通过柔性折叠组件密封连接;清洗盘本体底端敞口处设置一圈 橡胶 密封垫,橡胶密封垫底端设置密封毛刷;第一壳体、第二壳体顶端各设置一个旋转喷头;清洗盘本体左右两侧设置调节组件;两个行走轮组件之间设置行走调节组件;调节组件促使第二壳体相对第一壳体下降时,行走调节组件促使行走轮相对第一壳体下降。本发明能够实现壁面 曲率 的自适应贴合,从而降低污 水 由清洁盘本体与船舶壁面之间飞溅出的几率以及机器人行走机构脱离船舶壁面而行走不稳的几率。
权利要求

1.一种用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其特征在于,一种用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,包括清洗盘以及行走机构;
所述清洗盘包括呈底端敞口结构的清洗盘本体;所述清洗盘本体包括第一壳体,所述第一壳体的前后两侧对称设置第二壳体,所述第一壳体与第二壳体之间通过可伸缩的柔性折叠组件进行密封连接;所述清洗盘本体底端敞口的边缘处设置一圈橡胶密封垫,所述橡胶密封垫的底端沿周长方向设置密封毛刷;
所述第一壳体、第二壳体的顶端各设置一个插入到清洁盘本体内腔中的旋转喷头;
所述清洗盘本体的左右两侧对称设置有能够使第二壳体相对第一壳体下降的调节组件;
所述行走机构包括两组沿左右方向分布的行走轮组,每组行走轮组包括两个沿前后方向对称设置的行走轮组件,所述行走轮组件包括位于外侧的行走轮,所述行走轮适配有步进电机、减速器,所述步进电机、减速器的外部设置外壳;所述外壳的底端设置若干磁
每组行走轮组中的两个行走轮组件之间设置行走调节组件;
所述行走调节组件与调节组件相连,所述行走调节组件与第一壳体相连;所述调节组件促使第二壳体相对第一壳体下降时,所述行走调节组件促使相应的行走轮相对第一壳体下降。
2.如权利要求1所述的用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其特征在于,所述柔性折叠组件采用柔性琴防护罩。
3.如权利要求1所述的用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其特征在于,所述旋转喷头包括同轴设置的外管、内管,所述外管与清洗盘本体固定连接,所述内管与外管进行转动配合;所述内管的内壁上固定设置螺旋叶片;所述内管的底端垂直设置若干喷管,所述喷管与内管相连通,所述喷管的底端沿长度方向设置若干喷嘴
4.如权利要求3所述的用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其特征在于,所述外管包括上外管、下外管,所述上外管、下外管之间进行法兰连接;
所述上外管的内壁与内管的外壁之间进行密封配合;
所述下外管的内壁与内管的外壁之间进行转动配合。
5.如权利要求4所述的用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其特征在于,所述上外管的内壁与内管的外壁之间沿轴向设置若干橡胶密封套。
6.如权利要求1所述的用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其特征在于,所述调节组件包括固定设置在第一壳体上的调节电机,所述调节电机的输出轴端部向下与丝杆进行同轴固定连接,所述丝杆的底端与下固定板进行转动配合,所述下固定板与第一壳体固定连接;
所述调节电机的底端设置上固定板,所述上固定板上设置有供丝杆穿过的通孔;
所述上固定板、下固定板之间设置有两根与丝杆平行的导向柱,所述丝杆上螺纹配合有升降滑,所述升降滑块与导向柱进行滑动配合;
所述升降滑块面向清洗盘本体的一端与连接件固定连接,所述连接件底部的前后两端分别设置有第一连杆、第二连杆、弹簧
所述第一连杆的一端与连接件的相应端部相铰接,所述第一连杆的另一端与第二连杆的中部相铰接;两个第二连杆相向的一端均与第一壳体相铰接,所述第二连杆的另一端与相应侧弹簧的一端相连,所述弹簧的另一端与相应侧的第二壳体相连;
所述清洗盘本体的前后两端底部各设置有一个光电传感器
所述光电传感器与调节电机电连。
7.如权利要求6所述的用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其特征在于,所述行走调节组件包括行走连接件,所述行走连接件的两端分别与相应的外壳相铰接,所述行走连接件的中部向上垂直固定设置连接杆,所述连接杆上滑动配合有调节滑块;所述调节滑块的前后两端均铰接有一根调节连杆,所述调节连杆的另一端与相应侧的外壳相铰接;所述连接杆的顶端设置有防止调节滑块向上滑出的限位螺母
所述调节滑块与升降滑块进行固定连接;
所述行走连接件与第一壳体固定连接。
8.如权利要求1所述的用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其特征在于,所述第一壳体左右两侧的底部各设置一个万向轮;
位于前侧的第二壳体的前端底部、位于后侧的第二壳体的后端底部各设置有两个万向轮。
9.如权利要求1所述的用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其特征在于,所述第二壳体的顶端设置有呼吸
10.如权利要求1所述的用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其特征在于,所述第二壳体的顶端设置有污回收管。

说明书全文

一种用于船舶壁面清洁的攀爬机器人

技术领域

[0001] 本发明属于船舶高压清洁技术领域,具体涉及一种用于船舶壁面清洁的攀爬机器人。

背景技术

[0002] 船舶壁面进行清洁时,通常采用搭载有清洁盘的爬壁机器人对壁面进行高压水清洁处理。由于船舶壁面并非完全平坦,而是存在一定的曲率变化,这使清洁盘以及机器人的行走机构无法完全贴合船舶壁面,一方面造成清洁盘与船舶壁面之间的清洁污水大量飞溅出,导致船舶壁面的二次脏污,另一方面造成机器人行走机构脱离船舶壁面,存在行走不稳的险。
[0003] 基于以上问题,本申请提出一种用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,能够实现壁面曲率的自适应贴合,从而降低污水由清洁盘与船舶壁面之间飞溅出的几率以及机器人行走机构脱离船舶壁面而行走不稳的几率。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足,提供一种用于船舶壁面清洁的攀爬机器人。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0006] 一种用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,包括清洗盘以及行走机构;
[0007] 所述清洗盘包括呈底端敞口结构的清洗盘本体;所述清洗盘本体包括第一壳体,所述第一壳体的前后两侧对称设置第二壳体,所述第一壳体与第二壳体之间通过可伸缩的柔性折叠组件进行密封连接;所述清洗盘本体底端敞口的边缘处设置一圈橡胶密封垫,所述橡胶密封垫的底端沿周长方向设置密封毛刷;
[0008] 所述第一壳体、第二壳体的顶端各设置一个插入到清洁盘本体内腔中的旋转喷头;
[0009] 所述清洗盘本体的左右两侧对称设置有能够使第二壳体相对第一壳体下降的调节组件;
[0010] 所述行走机构包括两组沿左右方向分布的行走轮组,每组行走轮组包括两个沿前后方向对称设置的行走轮组件,所述行走轮组件包括位于外侧的行走轮,所述行走轮适配有步进电机、减速器,所述步进电机、减速器的外部设置外壳;所述外壳的底端设置若干磁
[0011] 每组行走轮组中的两个行走轮组件之间设置行走调节组件;
[0012] 所述行走调节组件与调节组件相连,所述行走调节组件与第一壳体相连;所述调节组件促使第二壳体相对第一壳体下降时,所述行走调节组件促使相应的行走轮相对第一壳体下降。
[0013] 优选的,所述柔性折叠组件采用柔性风琴防护罩。
[0014] 优选的,所述旋转喷头包括同轴设置的外管、内管,所述外管与清洗盘本体固定连接,所述内管与外管进行转动配合;所述内管的内壁上固定设置螺旋叶片;所述内管的底端垂直设置若干喷管,所述喷管与内管相连通,所述喷管的底端沿长度方向设置若干喷嘴
[0015] 优选的,所述外管包括上外管、下外管,所述上外管、下外管之间进行法兰连接;
[0016] 所述上外管的内壁与内管的外壁之间进行密封配合;
[0017] 所述下外管的内壁与内管的外壁之间进行转动配合。
[0018] 优选的,所述上外管的内壁与内管的外壁之间沿轴向设置若干橡胶密封套。
[0019] 优选的,所述调节组件包括固定设置在第一壳体上的调节电机,所述调节电机的输出轴端部向下与丝杆进行同轴固定连接,所述丝杆的底端与下固定板进行转动配合,所述下固定板与第一壳体固定连接;
[0020] 所述调节电机的底端设置上固定板,所述上固定板上设置有供丝杆穿过的通孔;
[0021] 所述上固定板、下固定板之间设置有两根与丝杆平行的导向柱,所述丝杆上螺纹配合有升降滑,所述升降滑块与导向柱进行滑动配合;
[0022] 所述升降滑块面向清洗盘本体的一端与连接件固定连接,所述连接件底部的前后两端分别设置有第一连杆、第二连杆、弹簧
[0023] 所述第一连杆的一端与连接件的相应端部相铰接,所述第一连杆的另一端与第二连杆的中部相铰接;两个第二连杆相向的一端均与第一壳体相铰接,所述第二连杆的另一端与相应侧弹簧的一端相连,所述弹簧的另一端与相应侧的第二壳体相连;
[0024] 所述清洗盘本体的前后两端底部各设置有一个光电传感器
[0025] 所述光电传感器与调节电机电连。
[0026] 优选的,所述行走调节组件包括行走连接件,所述行走连接件的两端分别与相应的外壳相铰接,所述行走连接件的中部向上垂直固定设置连接杆,所述连接杆上滑动配合有调节滑块;所述调节滑块的前后两端均铰接有一根调节连杆,所述调节连杆的另一端与相应侧的外壳相铰接;所述连接杆的顶端设置有防止调节滑块向上滑出的限位螺母
[0027] 所述调节滑块与升降滑块进行固定连接;
[0028] 所述行走连接件与第一壳体固定连接。
[0029] 优选的,所述第一壳体左右两侧的底部各设置一个万向轮;
[0030] 位于前侧的第二壳体的前端底部、位于后侧的第二壳体的后端底部各设置有两个万向轮。
[0031] 优选的,所述第二壳体的顶端设置有呼吸
[0032] 优选的,所述第二壳体的顶端设置有污水回收管。
[0033] 本发明的有益效果是:
[0034] (1)本发明用于船舶壁面清洁的攀爬机器人使用时,光电传感器实时检测清洗盘本体前后两端底部距船舶壁面的距离,当距离大于设定值时,调节电机启动,在柔性折叠组件的可伸缩特性下控制第二壳体下移,从而使密封毛刷始终接触船舶壁面,实现清洁盘根据壁面曲率的自适应贴合,使清洁盘本体与船舶壁面之间形成相对密封空间,从而降低污水由清洁盘本体与船舶壁面之间飞溅出的几率;同时,升降滑块下移时带动调节滑块下移,调节滑块下移时,会促使行走轮组件绕与行走连接件相连的端部向下转动,即行走轮向下转动,实现行走机构与船舶壁面的贴合,从而降低了机器人行走机构脱离船舶壁面而行走不稳的几率;
[0035] (2)本发明中旋转喷头的结构设置,高压水进入内管后,在内部螺旋叶片的作用下产生旋流,高压水的旋流冲击促使内管带动喷管进行自主旋转,使得从喷嘴喷出的射流能量均匀分布,实现对船舶壁面全方位的冲击清洁;本发明中旋转喷头的结构设置实现了自主旋转,代替了现有的电动旋转,降低了能耗。附图说明
[0036] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
[0037] 图1是本发明用于船舶壁面清洁的攀爬机器人的结构示意立体图;
[0038] 图2是本发明用于船舶壁面清洁的攀爬机器人去除U型连接件后的结构示意立体图;
[0039] 图3是本发明中清洁盘的结构示意立体图一;
[0040] 图4是本发明中清洁盘的结构示意立体图二;
[0041] 图5是本发明中清洁盘的结构示意主视图;
[0042] 图6是本发明中清洁盘的结构示意仰视图;
[0043] 图7是本发明中旋转喷头的结构示意立体图;
[0044] 图8是本发明中旋转喷头的结构示意主视图;
[0045] 图9是图8的A‑A向剖视图;
[0046] 图10是本发明中行走轮组件的结构示意立体图;
[0047] 图11是本发明中行走轮组件去除外壳后的结构示意立体图;
[0048] 其中:
[0049] 1‑清洗盘;
[0050] 11‑清洗盘本体,111‑第一壳体,112‑第二壳体,113‑柔性折叠组件,114‑密封毛刷,115‑呼吸阀,116‑污水回收管,117‑橡胶密封垫;
[0051] 12‑旋转喷头,121‑外管,1211‑上外管,1212‑下外管,122‑内管,123‑螺旋叶片,124‑喷管,125‑喷嘴,126‑橡胶密封套,127‑轴承
[0052] 13‑调节组件,131‑调节电机,132‑丝杆,133‑下固定板,134‑上固定板,135‑导向柱,136‑升降滑块,137‑连接件,138‑第一连杆,139‑第二连杆,1310‑弹簧,1311‑光电传感器;
[0053] 14‑万向轮;
[0054] 2‑行走轮组件;
[0055] 21‑行走轮,211‑步进电机,212‑减速器,213‑外壳,214‑磁铁
[0056] 22‑行走调节组件,221‑行走连接件,222‑连接杆,223‑调节滑块,224‑限位螺母,225‑调节连杆;
[0057] 3‑U型连接件。

具体实施方式

[0058] 应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0059] 需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0060] 在本发明中,术语如“上”、“下”、“底”、“顶”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,只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词,并非特指本发明中任一部件或元件,不能理解为对本发明的限制。
[0061] 本发明中,术语如“相连”、“连接”等应做广义理解,表示可以是固定连接,也可以是一体地连接或可拆卸连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员,可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义,不能理解为对本发明的限制。
[0062] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0063] 如图1‑图2所示,一种用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,包括清洗盘1以及行走机构;
[0064] 所述清洗盘1包括呈底端敞口结构的清洗盘本体11;如图3‑图6所示,所述清洗盘本体11包括第一壳体111,所述第一壳体111的前后两侧对称设置第二壳体112,所述第一壳体111与第二壳体112之间通过可伸缩的柔性折叠组件113进行密封连接;所述清洗盘本体11底端敞口的边缘处设置一圈橡胶密封垫117,所述橡胶密封垫117的底端沿周长方向设置密封毛刷114;使用时,密封毛刷117与船舶壁面接触,对清洗盘本体11的内腔起到一定的密闭作用,同时密封毛刷114具有弯折可压缩性,使清洁盘1能够适配机器人因船舶壁面不平而带来的颠簸,从而使密封毛刷114始终接触船舶壁面,另外密封毛刷114的设置也能防止清洁盘本体11与船舶壁面之间发生激烈碰撞与摩擦;
[0065] 所述第一壳体111、第二壳体112的顶端各设置一个插入到清洁盘本体11内腔中的旋转喷头12;
[0066] 所述清洗盘本体11的左右两侧对称设置有能够使第二壳体112相对第一壳体111下降的调节组件13;
[0067] 所述行走机构包括两组沿左右方向分布的行走轮组,每组行走轮组包括两个沿前后方向对称设置的行走轮组件2,如图10‑11所示,所述行走轮组件2包括位于外侧的行走轮21,所述行走轮21适配有步进电机211、减速器212,所述步进电机211、减速器212的外部设置外壳213;所述外壳213的底端设置若干磁铁214,以实现对船舶壁面的吸附,使机器人具有更好的抓地
[0068] 每组行走轮组中的两个行走轮组件2之间设置行走调节组件22;
[0069] 所述行走调节组件22与调节组件13相连,所述行走调节组件22与第一壳体111相连;所述调节组件13促使第二壳体112相对第一壳体111下降时,所述行走调节组件22促使相应的行走轮21相对第一壳体111下降。
[0070] 优选的,所述柔性折叠组件113采用柔性风琴防护罩。
[0071] 优选的,如图7‑图9所示,所述旋转喷头12包括同轴设置的外管121、内管122,所述外管121与清洗盘本体11固定连接,所述内管122与外管11进行转动配合;所述内管122的内壁上固定设置螺旋叶片123;所述内管122的底端垂直设置若干喷管124,所述喷管124与内管122相连通,所述喷管124的底端沿长度方向设置若干喷嘴125;具体地,如图6所示,内管122的底端垂直设置三个喷管124。
[0072] 优选的,如图9所示,所述外管121包括上外管1211、下外管1212,所述上外管1211、下外管1212之间进行法兰连接;
[0073] 所述上外管1211的内壁与内管122的外壁之间进行密封配合;
[0074] 所述下外管1212的内壁与内管122的外壁之间进行转动配合。
[0075] 优选的,所述上外管1211的内壁与内管122的外壁之间沿轴向设置若干橡胶密封套126。
[0076] 具体地,所述下外管1212的内壁与内管122的外壁之间通过轴承127进行转动配合。
[0077] 优选的,如图5所示,所述调节组件13包括固定设置在第一壳体111上的调节电机131,所述调节电机131的输出轴端部向下与丝杆132进行同轴固定连接,所述丝杆132的底端与下固定板133进行转动配合,所述下固定板133与第一壳体111固定连接;
[0078] 所述调节电机131的底端设置上固定板134,所述上固定板134上设置有供丝杆132穿过的通孔;
[0079] 所述上固定板134、下固定板133之间设置有两根与丝杆132平行的导向柱135,所述丝杆132上螺纹配合有升降滑块136,所述升降滑块136与导向柱135进行滑动配合;
[0080] 所述升降滑块136面向清洗盘本体11的一端与连接件137固定连接,所述连接件137底部的前后两端分别设置有第一连杆138、第二连杆139、弹簧1310;
[0081] 所述第一连杆138的一端与连接件137的相应端部相铰接,所述第一连杆138的另一端与第二连杆139的中部相铰接;两个第二连杆139相向的一端均与第一壳体111相铰接,所述第二连杆139的另一端与相应侧弹簧1310的一端相连,所述弹簧1310的另一端与相应侧的第二壳体112相连;
[0082] 所述清洗盘本体11的前后两端底部各设置有一个光电传感器1311;
[0083] 所述光电传感器1311与调节电机131电连。
[0084] 优选的,如图2所示,所述行走调节组件22包括行走连接件221,所述行走连接件221的两端分别与相应的外壳213相铰接,所述行走连接件221的中部向上垂直固定设置连接杆222,所述连接杆222上滑动配合有调节滑块223;所述调节滑块223的前后两端均铰接有一根调节连杆225,所述调节连杆225的另一端与相应侧的外壳213相铰接;所述连接杆
222的顶端设置有防止调节滑块223向上滑出的限位螺母224;
[0085] 所述调节滑块223与升降滑块136进行固定连接;
[0086] 所述行走连接件221与第一壳体111固定连接。
[0087] 具体地,左右两侧的两个行走连接件221之间通过U型连接件3固定连接,U型连接件3与第一壳体111固定连接。
[0088] 本申请机器人使用过程中,两个光电传感器1311分别实时检测清洗盘本体11前、后两端底部距船舶壁面的距离,当距离大于设定值时,控制调节电机131启动,使丝杆132转动,带动升降滑块136下移;进而使连接件137通过第一连杆138、第二连杆139、弹簧1310带动第二壳体112下移,使密封毛刷114始终接触船舶壁面,实现清洁盘根据壁面曲率的自适应贴合,从而降低污水由清洁盘本体与船舶壁面之间飞溅出的几率;同时,升降滑块136下移时带动调节滑块223下移,调节滑块223下移时,会促使行走轮组件2绕与行走连接件221相连的端部向下转动,即行走轮21向下转动,实现行走机构与船舶壁面的贴合,从而降低了机器人行走机构脱离船舶壁面而行走不稳的几率。
[0089] 具体地,本申请中,连接件137呈倒T型结构。
[0090] 优选的,所述第一壳体111左右两侧的底部各设置一个万向轮14;
[0091] 位于前侧的第二壳体112的前端底部、位于后侧的第二壳体112的后端底部各设置有两个万向轮14。
[0092] 万向轮14的设置对清洗盘1起到一定的支撑作用。
[0093] 优选的,所述第二壳体112的顶端设置有呼吸阀115。调节呼吸阀115的开合度可以改变清洁盘本体11的内部负压值,避免出现负压过大的情况。
[0094] 优选的,所述第二壳体112的顶端设置有污水回收管116。
[0095] 一种用于船舶壁面清洁的攀爬机器人,其具体实施方式如下:
[0096] 本申请机器人使用之前,将内管122与高压水供给系统相连,污水回收管116与回收系统相连;
[0097] 机器人移动过程中,光电传感器1311实时检测清洗盘本体11前后两端底部距船舶壁面的距离,当距离大于设定值时,调节电机131启动,在柔性折叠组件113的可伸缩特性下控制第二壳体112下移,从而使密封毛刷114始终接触船舶壁面,实现清洁盘1根据壁面曲率的自适应贴合,使清洁盘本体11与船舶壁面之间形成相对密封空间,从而降低污水由清洁盘本体与船舶壁面之间飞溅出的几率;同时,升降滑块136下移时带动调节滑块223下移,调节滑块223下移时,会促使行走轮组件2绕与行走连接件221相连的端部向下转动,即行走轮21向下转动,实现行走机构与船舶壁面的贴合,再结合磁铁214对船舶壁面的吸附,从而降低了机器人行走机构脱离船舶壁面而行走不稳的几率。
[0098] 清洗时,高压水供给系统为内管122提供高压水,高压水进入内管122后,在内部螺旋叶片123的作用下产生旋流,高压水的旋流冲击促使内管122带动喷管124进行自主旋转,使得从喷嘴125喷出的射流能量均匀分布,实现对船舶壁面全方位的冲击清洁;
[0099] 需要回收污水时,通过回收系统对内部的污水进行抽吸。
[0100] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改变形仍在本发明的保护范围以内。
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