[發明專利]一種船體除污用偏心萬向平移磁吸爬壁機器人及工作方法

有效

• 申請號: 202010499345.1
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111674523B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 王運龍;秦品樂;管官;金超光;陳明;王宇霆;蒲向宇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B63B59/06
• 分類號: B63B59/06;B62D57/024;B08B3/02
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 楊翠翠;花向陽

一種船體除污用偏心萬向平移磁吸爬壁機器人及工作方法，其屬于特種機器人的技術領域。該機器人根據作業需求方便地轉換車輪前進方向，實現萬向平移功能；搭載空化射流除污系統，對船體表面進行清洗。該機器人的偏心式設計使本體無需掉頭即可輕易地轉換方向，大大減小轉向運動所需要的空間，提高作業效率；同時，尤其是車輪及磁鐵集成一體的設計使其在船體外殼等大曲率表面仍能正常工作；安裝的高磁U形永磁塊能夠使其穩定地吸附在在船體表面，而無需在運動過程中調整磁鐵的高度；偏心式運動載體使機器人運動靈活，搭載空化射流設備，開展船體外板表面的除污工作，增大船體除污工作面積，提高除污效率和除污效果，減輕相關工作人員的負擔。

技術領域

本發明涉及一種船體除污用偏心萬向平移磁吸爬壁機器人，屬于爬壁機器人技術領域。

背景技術

機器人是一種能夠自動執行任務的機器裝置。它不僅可以接受人類的遙控指揮，還可以自動運行預先編排的程序，或者可以根據以人工智能技術制定的規則采取行動。它的任務是協助或取代人類的工作，在生產制造業、建筑業，或是高危職業中有著普遍的應用。 由于爬壁機器人的研究和開發在工業上有著廣闊的前景、良好的社會效益，因此自20世紀60年代日本率先開展這方面的研究以來，爬壁機器人的發展非常迅速，當今世界很多國家都在開展爬壁機器人的研究。在船體表面除污領域，目前已經有人研制出可使用的清洗機器人。但是由于船體表面是曲面結構，而且很多部分都是大曲率表面，導致爬壁機器人運動時會發生轉向不靈活、運動不靈敏、機器人本體與曲面摩擦等問題，極易影響機器人工作效率；同時，機器人在船體表面除污，要求機器人在特定的已作業區域表面運動，這樣可以有效增加磁吸附力，并且機器人的回轉半徑的大小，會影響作業精度和作業質量；傳統的高壓水沖洗方式，效率偏低；所以此時需要一種可以適應船體表面工作環境以及高除污效率的爬壁機器人。

空化射流技術是一種將水射流與空化現象相結合的新型高效射流技術。它利用于空泡破裂時產生的能量來增強射流的效果，從而解決實際工程中的問題。在實際工程中，空化射流技術已經應用于船體表面的清洗除污工作。但市面上很多空化射流除污設備的靈活性較差且射流角度固定，爬壁機器人需要經常調整車頭方向，增加了爬壁機器人操作的難度；固定的空化射流管的除污面積有限，導致爬壁機器人在相同路徑上要反復除污，影響爬壁機器人的除污效率。

發明內容

針對以上不足，本發明設計一種船體除污用偏心萬向平移磁吸爬壁機器人及工作方法，目的在于使爬壁機器人在船體表面進行除污作業時，可以靈活轉向平移，增大除污面積，提高機器人的工作效率，減輕工作人員負擔。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種船體除污用偏心萬向平移磁吸爬壁機器人，包括機身框架、主動輪組件、從動輪組件和除污系統。機身框架采用四根方管上梁和四根方管下梁將兩組主動輪組件與兩組從動輪組件連接成四方形，兩組主動輪組件不相鄰處于對角位置。

所述主動輪組件把主動輪轉向制動機構設置在車輪體下方，從動輪組件把從動輪制動機構設置在車輪體下方；所述車輪體采用空心軸通過上端軸承和下端軸承設置在車架立管內，空心軸的頂端設置頂盤，頂盤上方設置脫磁手柄，脫磁手柄的手柄凸輪連接磁鐵提升桿的上端，磁鐵提升桿穿過頂盤和空心軸的下端設置U形永磁鐵。

所述主動輪轉向制動機構中主動輪底盤設置在空心軸的下方，主動輪底盤下方一側通過主動輪車輪夾板連接主動車輪，車輪電機通過車輪軸連接主動車輪；主動輪底盤上側周向設置卡槽，主動輪電磁鐵固定在車架立管上，鎖桿的一端穿過主動輪電磁鐵，鎖桿的另一端與卡槽相配合，鎖桿的外周設有主動輪彈簧，主動輪彈簧的一端作用在鎖桿下端的凸盤上，其另一端作用在主動輪電磁鐵上。

所述從動輪制動機構中從動輪底盤設置在空心軸的下方，從動輪底盤通過從動輪車輪夾板連接從動車輪，從動輪電磁鐵固定在從動輪車輪夾板上，從動輪彈簧桿的一端穿過從動輪電磁鐵，從動輪彈簧桿的另一端固定在磁鐵塊上，從動輪彈簧桿的外周設置從動輪彈簧，從動輪彈簧的一端作用在磁鐵塊上，從動輪彈簧的另一端作用在從動輪電磁鐵上；