[發明專利]一種水下外圓管清洗和檢測機器人

在審

• 申請號: 201811215322.2
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109229310A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 羅高生;姜哲;王彪;郭威
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63B59/10
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明公開了一種水下外圓管清洗和檢測機器人，包括底盤、螺旋槳推進系統、重心調節機構、清洗系統、機械手、光通系統和作業檢測工具；底盤位于機器人的下方，用于提供穩定的操作平臺支撐和驅動機器人爬行運動；螺旋槳推進系統固定在底盤的上部，用于驅動機器人懸浮運動；重心調節機構位于底盤的下方，用于調節機器人的重心位置；清洗系統固定在底盤的前部下方，用于進行水下清洗；機械手固定于機器人底盤的前部上方，用于抓取作業檢測工具；光通系統用于提供照明、攝像及對外通訊功能。本發明同時具有清洗和檢測功能，作業靈活，受環境影響小，作業時間窗口大，作業成本適中，能夠為海上水下設施檢測提供穩定的檢測平臺，提高了檢測精度。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，涉及到水下機器人，具體涉及一種水下外圓管清洗和檢測機器人。

背景技術

隨著人們對于海洋開發水平的逐漸提高和利用技術的不斷發展，在海上建設了越來越多的水下設施，尤其是越來越多的石油平臺導管架。水上設施常年處于海平面以下，因此很容易附著大量的海生物，這些海生物的分泌物會腐蝕水下設施的鋼結構，加大結構的受力，削弱水下設施結構的載荷能力。同時根據海上設施作業安全保障要求以及船級社強制要求，有些水下設施結構必須定期檢測，包括外觀、裂紋、厚度測量、電位檢測等。因此對于海上水下設施的結構清洗和檢測越來越重要，其維護的成本也越來越高。

就目前而言，小于50米深的海上水下設施結構的清洗和檢測作業絕大部分由潛水員完成，而大于50米深的海上水下設施結構的清洗和檢測作業一般由作業級水下遠程控制機器人(ROV)完成。

潛水員作業是一種高風險作業，水下設施結構內的海流、漩渦以及水下可視性差等特點給水下作業帶來了很大安全隱患。再疊加上高壓水槍作業，進一步增加了水下作業的人員危險性；另外潛水員由于身體原因作業時間受限，工作效率低；而且潛水員在超過50米水深以下基本上無法作業。

傳統的作業級水下遠程控制機器人(ROV)需要具有動力定位能力的大型母船支持，設備和作業成本高，且ROV的懸停作業易受外界環境的影響，控制難度大，作業效率低。

發明內容

現有技術中存在的主要問題包括：(1)作業風險大；(2)受環境影響大，作業時間窗口受限；(3)作業效率低；(4)作業成本高。

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種水下外圓管清洗和檢測機器人，同時具有清洗和檢測功能，作業靈活，受環境影響小，作業時間窗口大，作業成本適中，能夠為海上水下設施檢測提供穩定的檢測平臺，提高了檢測精度。

為此，本發明采用了以下技術方案：

一種水下外圓管清洗和檢測機器人，包括底盤系統、螺旋槳推進系統、重心調節機構、清洗系統、機械手、光通系統和作業檢測工具；所述底盤系統位于機器人的下方，用于提供穩定的操作平臺支撐和驅動機器人爬行運動；所述螺旋槳推進系統固定在底盤系統的上部，用于驅動機器人懸浮運動；所述重心調節機構位于底盤系統的下方，用于調節機器人的重心位置；所述清洗系統固定在底盤系統的前部下方，用于進行水下清洗；所述機械手固定于機器人底盤系統的前部上方，具有多個自由度，用于抓取作業檢測工具，完成對水下設施的檢測和作業；所述光通系統用于提供照明、攝像及對外通訊功能。

優選地，所述底盤系統上設有底盤主梁，底盤主梁的下方設有前主驅動吸附輪、后主驅動吸附輪和左擺臂驅動吸附輪、右擺臂驅動吸附輪；前主驅動吸附輪、后主驅動吸附輪可以吸附導磁體材料的水下設施結構，同時提供驅動力；所述左擺臂驅動吸附輪連接在左擺臂驅動吸附輪擺臂的末端，左擺臂驅動吸附輪、右擺臂驅動吸附輪根據水下設施結構的直徑改變擺臂的擺角，做類似手臂環抱的動作，通過擺臂末端的吸附輪吸附導磁體材料的水下設施結構，同時提供驅動力；底盤主梁的中間位置設有起吊蘑菇頭，用于吊裝機器人。

優選地，所述前主驅動吸附輪、后主驅動吸附輪和左擺臂驅動吸附輪、右擺臂驅動吸附輪中的吸附輪包括永磁體或者電磁體的結構。