[發明專利]一種水下船體清洗機器人的吸附和驅動裝置及其工作方法

在審

• 申請號: 202011024671.3
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112092996A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 徐敏義;鄭嘉熙;李文祥;劉翔宇;孟昭辰;宋立國;董景明;付先平
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B63B59/10
• 分類號: B63B59/10;B62D55/075;B62D55/265
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 魯保良;李洪福

本發明公開了一種水下船體清洗機器人的吸附和驅動裝置及其工作方法，所述的裝置包括履帶模塊和驅動模塊、控制模塊和框架；所述的履帶模塊有兩個，分別安裝在主體的左右兩側；所述的履帶模塊內部固定安裝電磁鐵，所述的電磁鐵通過控制線與控制模塊連接；所述的履帶模塊的橡膠履帶外表面凹齒處固定安裝永磁鐵；所述的驅動模塊包括五個垂直推進器、兩個縱向推進器和一個側向推進器。本發明的履帶表面與船體表面接觸面積大，不易打滑，相對輪式結構履帶結構能帶來更高的穩定性。本發明采用永磁鐵與電磁鐵搭配使用方式，永磁鐵提供穩定吸附力，通過控制電磁鐵的磁力大小與磁力方向來解決永磁鐵履帶難以脫離金屬壁面的難題。

技術領域

本發明涉及ROV技術，具體涉及一種水下船體清洗機器人的吸附和驅動裝置及其工作方法。

背景技術

海洋生物長期附著在船舶表面會大大增加船舶阻力，使船舶降速約10％，油耗增加最大可達40％，嚴重耽誤航期，增大運營成本。我國大型船塢數量不足，修塢周期長，目前，清洗船體表面附著物是實現船舶節能減排的主要手段。而全球船舶行業每年的船舶清洗費用接近100億美元。大型貨輪在干船塢內清洗費用高達30萬元。作為一項臨時措施，許多船東派遣潛水員檢查船體并清除生物污垢，這些潛水員使用刮板和洗滌器手動清潔船體，水下清洗作業的特點是極端惡劣的工作環境。此外，潛水員在水下的身體承受能力有限，操作時間和范圍同樣受限，導致其工作效率低，清洗質量難以保證，而且一旦破壞防污漆會釋放大量有毒物質，使船舶更容易受到生物污染。還存在疾病和事故隱患，費時費力且風險高。燃料消耗并不是生物污染造成的唯一威脅。一部分海洋生物可以將自己固定在船上并前往其他地區。盡管有時無害，但這可能會導致物種入侵。

為了提高水下船體的清洗效率和清洗效果，中國專利CN201620916527.3公開了一種水下船體清洗機器人，其包括若干個吸附組件、機器人本體、若干個輪式組件、清洗機構和控制機構；所述吸附組件包含永磁體、導桿、導桿彈簧和若干個萬向軸承。本實用新型結構簡單，成本低廉，其采用非接觸性永磁吸附方式，同時使用輪式結構進行運動，能耗可大幅降低，同時輪式結構運動快，轉彎靈活，能大幅提高清洗效率。

但是，該機器人采用輪式驅動和永磁鐵吸附，吸附形式單一，容易受到船體表面材質的限制、在船體表面移動效率低，輪式結構非常容易打滑，控制精度低。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種能驅動靈活、吸附可靠的水下船體清洗機器人的吸附和驅動裝置及其工作方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種水下船體清洗機器人的吸附和驅動裝置，包括履帶模塊和驅動模塊、控制模塊和框架；

所述的框架包括首部和主體，首部為菱形體，主體為矩形體，首部與主體固定連接；

所述的履帶模塊有兩個，分別安裝在主體的左右兩側；所述的履帶模塊內部固定安裝電磁鐵，所述的電磁鐵通過控制線與控制模塊連接；所述的履帶模塊的橡膠履帶外表面凹齒處固定安裝永磁鐵；

所述的驅動模塊包括五個垂直推進器、兩個縱向推進器和一個側向推進器；所述的五個垂直推進器包括一個首部垂直推進器和四個主體垂直推進器，所述的首部垂直推進器垂直安裝在首部的中心軸線上，所述的四個主體垂直推進器分別垂直安裝在主體的四個角部；所述的兩個縱向推進器分別對稱安裝在主體尾部的兩側，所述的側向推進器橫向安裝在首部；

所述的控制模塊安裝在密封控制艙內，密封控制艙安裝在主體的上部；

所述的控制模塊通過數據線分別與履帶模塊和驅動模塊連接，控制模塊通過載波線與岸上控制中心連接。

進一步地，所述的垂直推進器、縱向推進器和側向推進器均通過各自的整流罩安裝在相應的部位上。