一种水下清洗机器人的制作方法

本发明新型涉及水下船舶清洗领域，尤其涉及一种水下清洗机器人。

背景技术：

船舶在长时间的海洋的工作环境下，长时间遭受海水的腐蚀，以及海底海洋生物的附着，使得船体表面附着难以清除海洋生物。在这种情况下，会导致船舶的行驶速度下降，油耗增多，使得船舶的运输成本提高。

传统船舶清洗的人工清洗方式，需将船舶驶到岸边，由工人手持高压水枪进行清洗。或者是清洗潜水工人潜入一定深度的水中，才能实现对船舶的清洗。该方式需要潜水员在水下不断地克服水下的缺氧，高压的环境。总之传统的劳动强度较强，耗时长，危险系数大，效率低，具有一定的风险。

水下清洗机器人在工作时需尽可能地贴附在船舶表面，目前水下清洗机器人在船舶表面的吸附方式多为多吸盘真空吸附和永磁铁吸附。多吸盘真空吸附型水下清洗机器人在工作时，需先将吸盘吸附在船舶表面，之后再进行清洗工作。该方式清洗速度慢，而且清洗区域有局限性。永磁铁吸附型水下清洗机器人在设计时磁力大小不好控制，磁力过大会导致清洗机器人在移动时阻力太大，磁力太小又不容易使得清洗机器人吸附在船舶的表面。

随着国内市场高压水射流技术发展日渐成熟，该项领域也运用到了水下清洗方向，但是仍处于发展阶段，很多关键技术仍需要解决。需要设计一种可以代替传统的人工清洗船舶方式，能够提高工作效率，适应水下恶劣环境，节省物力人力，清洗周期短，费用低，在海岸码头或者在近水岸就可以完成清洗工作的水下清洗机器人。

技术实现要素：

本发明新型涉及了一种水下清洗机器人，基于stm32单片机控制，采用空化射流清洗方式，履带传动，模块化和零浮力设计，本清洗机器人的清洗效率高，清洗时间短，清洗费用低，船舶不需要进坞可直接在海上或停泊地完成清洗作业。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种水下清洗机器人，包括空化射流保护罩、机械臂旋转舵机、机械臂舵机、机械臂、前置双向摄像头、旋转舵机、浮力体、防护架、履带、履带轮、水密插头、前置探照灯、前置摄像头、铅垂螺旋桨推进器、后置探照灯、履带驱动电机、底板、空化射流喷头、水平螺旋桨推进器、后置摄像头、侧板，其特征在于，总控制模块基于stm32单片机，通过安装在水下清洗机器人上端的水密插头与上位机连接，通过安装在上位机的操作手柄可以实现对于水下清洗机器人的实时控制，所述的空化清洗部分包括s形空化射流喷头，空化射流保护罩以及高压水管接头，空化射流保护罩下端安装有橡胶制成的弹性保护套，空化射流清洗喷头所需的高压水由岸上的空化射流装置产生通过高压水管传输，所述的底板两侧安装有侧板，其上安装有履带轮和履带驱动电机，底板上安装有旋转舵机、主控制箱、驱动电池，底板上安装的旋转舵机可以带动机械臂，所述的底板下端安装有距离传感器，能够监测底板距离船舶表面的距离，所述的舵机具有过载保护功能，可以有效地避免空舵机产生过大的负荷时烧坏舵机，所述的两个对称安装的履带驱动电机驱动履带，可以实现对于清洗路线的控制，所述的机械臂采用舵机进行驱动，具有三自由度，可以实现绕x,y,z三轴旋转，可以实现对于较小曲率的船舶表面清洗，所述的底板和机械臂的末端共安装2个空化射流清洗喷头，根据清洗部位的不同，选择开启空化射流清洗喷头，所述的前置双向摄像头、前置摄像头，可以时刻监测机械臂、空化射流喷头的工作情况、以及工作时履带在船舶表面的贴合，清洗路线以及船舶表面的清洗情况，后置摄像头可以监测船舶表面的清洗情况以及水下清洗机器人后端的情况。

作为本方案的优选实施例，所述的履带9与履带轮10通过齿轮啮合，履带轮10与履带驱动电机16通过联轴器相连，履带驱动电机16转动时带动履带9，从而实现移动。

作为本方案的优选实施例，所述的水下清洗机器人在船舶表面进行工作时，4个铅垂螺旋桨推进器14产生的推力，使得清洗机器人稳定地附着在船舶的表面，其实现的方式是通过主控制系统对于4个铅垂螺旋桨推进器14的转速进行调节。

作为本方案的优选实施例，所述的前置双向摄像头5具有前后2个摄像头，在前置双向摄像头5内部安装有曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构摇杆摇杆一端连接在摄像头上，另外一端安装在前置双向摄像头5内舵机轴上。前置双向摄像头5前端摄像头是为了观察空化射流保护罩下端的橡胶弹性保护套与船舶表面之间的接触情况。前置双向摄像头5后端摄像头是为观测水下清洗机器人的履带与地面接触情况。

作为本方案的优选实施例，所述的控制模块包含有gps定位，工作位姿状态，深度传感器，距离传感器，视频实时传讯。

作为本方案的优选实施例，所述的一种水下清洗机器人，其它的功能还包括在机械臂4末端安装摄像头，可以完成复杂工况下的水底探测，在机械臂4末端安装机械夹钳，可以完成水中抓钳工作。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本清洗机器人的清洗效率高、清洗时间短、费用低，采用模块化和零浮力设计，船舶不需要进坞可直接在海上或停泊地完成清洗作业，基于stm32单片机控制系统，控制系统稳定、后期拓展空间大，采用履带的传动方式，使得清洗机器人在船舶表面有较大的接触面积，能够对清洗路径进行有效的控制，清洗过程不留死角，采用了空化射流清洗技术清洗船舶表面，在清洗过程中不会损坏船舶，可对船舶螺旋桨等进行合理有效的清洗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的整体结构图。

图2是本申请实施例的前视图。

图3是图2的上视图。

图4是图2的下视图。

图5是图2的右视图。

图1-图5中，1.空化射流保护罩、2.机械臂旋转舵机、3.机械臂舵机、4.机械臂、5.前置双向摄像头、6.旋转舵机、7.浮力体、8.防护架、9.履带、10.履带轮、11.水密插头、12.前置探照灯、13.前置摄像头、14.铅垂螺旋桨推进器、15.后置探照灯、16.履带驱动电机、17.底板、18.空化射流喷头、19.水平螺旋桨推进器、20.后置摄像头、21.侧板。

具体实施方式

本发明新型提供了一种水下清洗机器人，基于stm32单片机控制，采用空化射流清洗方式，履带传动，模块化和零浮力设计，本清洗机器人的清洗效率高，清洗时间短，清洗费用低，船舶不需要进坞可直接在海上或停泊地完成清洗作业。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1至图5所示，一种水下清洗机器人，包括空化射流保护罩1、机械臂旋转舵机2、机械臂舵机3、机械臂4、前置双向摄像头5、旋转舵机6、浮力体7、防护架8、履带9、履带轮10、水密插头11、前置探照灯12、前置摄像头13、铅垂螺旋桨推进器14、后置探照灯15、履带驱动电机16、底板17、空化射流喷头18、水平螺旋桨推进器19、后置摄像头20、侧板21，所述的底板17两侧安装有侧板21，侧板21上安装有履带轮10和履带驱动电机16，在底板17上安装有旋转舵机6，4个铅垂螺旋桨推进器14以及2个水平螺旋桨推进器19均通过支撑座固定，支撑座通过螺栓固定在底板17上，机械臂旋转舵机2、机械臂舵机3与机械臂4通过螺栓连接，机械臂4最终通过螺栓与旋转舵机6连接。

其中，在实际应用中，所述的清洗机器人上所安装的摄像头，对需要除污的船舶外壳进行监测，并且将数据传输至上位机，操作人员通过对于上位机观察，做出判断，通过安装在上位机的操作手柄对安装在水下清洗机器人底板上的控制系统进行控制，控制系统控制驱动电机工作，履带驱动电机16带动履带轮10，从而驱动履带9转动，实现机器人的行驶，可以有效地完成清洗工作，增加船舶的使用寿命，提高经济效益。

其中，在实际应用中，所述的履带驱动电机包括设于机器人本体两侧安装有用于安装履带轮的侧板21，底板17与侧板21通过螺栓连接，在侧板上安装有一对对称的履带驱动电机16，为履带转动提供动力，其工作原理：当两个履带驱动电机16正转时，机器人本体前进；两个履带驱动电机16反转时，机器人本体后退；当其中的一个履带驱动电机正转，另外一个履带驱动电机反转的时，机器人本体在船舶表面实现转弯。

其中，在实际应用中，所述的底板17下端安装有距离传感器，能够监测底板距离船舶表面的距离，当距离在指定的范围之内，即可锁定4个铅垂螺旋桨推进器14当前的转速，使得清洗机器人稳定地附着在船舶的表面。

其中，在实际应用中，所述的空射化喷头18完成清洗工作是在机械臂模块的配合下完成，通过控制机械臂来控制喷头的移动和所处的位置，空化射流清洗喷头所需的高压水由岸上的空化射流装置产生并通过高压水管输入，再通过空化射流喷头18进行喷射，利用空射化泡溃灭时产生的冲击力，达到清洗的目的，通过前置双向摄像头5和后置摄像头20对于船舶表面的清洗情况观察来决定是否改变高压水水压大小。

其中，在实际应用中，所述的螺旋桨推进器包括安装在底板上的铅垂螺旋桨推进器14和水平螺旋桨推进器19，铅垂螺旋桨推进器14为机器人本体提供向下或上升的推力，水平螺旋桨推进器19为机器人提供前进动力。

以上所述，仅是本发明新型的较佳实施例而已，并非对本发明新型作任何形式上的限制，虽然本发明新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明新型技术方案的内容，依据本发明新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明新型技术方案的范围内。