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一種水下清洗機器人的製作方法

2023-09-23 05:24:50 3


本實用新型涉及水下管道清洗裝置領域,具體涉及一種水下清洗機器人。



背景技術:

水下平臺導管上附著有大量的海生物,現有技術中對於導管清洗主要是潛水員攜帶高壓水射流設備下潛至水中進行作業,通過高壓水射出水壓約30~50MPa,但是使用該裝置進行清洗時,高壓水射流的巨大衝擊會對潛水員造成極大的安全威脅,尤其是在海水渾濁能見度低或在漩渦的海域,根本無法通過潛水員進行導管架的清洗。



技術實現要素:

針對現有技術中存在的缺陷,本實用新型的目的在於提供一種水下清洗機器人,能夠取代水下人工清洗導管作業,在提高清洗工作效率的同時節約成本,具有安全、可靠和效率高的優點。

為達到以上目的,本實用新型採取的技術方案是:

一種水下清洗機器人,用於對水下導管進行清洗作業,包括:

機器人本體,沿所述機器人本體設有容納所述導管的工作區;

行走部件,所述行走部件包括至少兩夾持器,所述夾持器與所述機器人本體相連,所述夾持器的夾持中心與所述導管中心線重合,且其中至少一夾持器與所述機器人本體之間設有升降機構,所述升降機構驅動所述夾持器或所述機器人本體升降;

清洗裝置,所述清洗裝置包括高壓清洗頭,所述高壓清洗頭安裝 於所述機器人本體上,且所述高壓清洗頭朝向所述工作區,用於清洗所述導管表面。

在上述技術方案的基礎上,旋轉裝置,其包括導軌板組件和導向輪組件,所述導向輪組件與所述導軌板組件轉接,且所述導軌板組件與所述機器人本體相連,所述導向輪組件與所述高壓清洗頭相連,所述導向輪組件與所述導軌板組件配合,所述導向輪組件帶動所述高壓清洗頭可繞所述導管作360度往復旋轉運動。

在上述技術方案的基礎上,所述導軌板組件包括環狀的第一導軌片、第二導軌片、齒輪片和第三導軌片,所述第一導軌片、第二導軌片、齒輪片和第三導軌片從上至下依次間隔設置,且所述第一導軌片、第二導軌片、齒輪片和第三導軌片的中心與所述導管中心線重合,所述第一導軌片與所述機器人本體相連;

所述導向輪組件包括固定板,所述固定板位於所述導軌板組件的下方,所述固定板朝向所述導軌板組件的一側面板上設有連接杆和液壓馬達,所述連接杆上設有兩導向輪,且所述導向輪分別與所述第二導軌片和第三導軌片轉接,所述液壓馬達的輸出端設有與所述齒輪片嚙合的齒輪;所述固定板的另一側面板與所述高壓清洗頭相連。

在上述技術方案的基礎上,所述機器人本體上方設有圍繞所述導管的環形軌道,所述軌道上設有可沿所述軌道滑動的滑片,與所述高壓清洗頭相連的清洗管與所述滑片相連,所述滑片帶動所述清洗管繞所述機器人本體移動。

在上述技術方案的基礎上,所述行走部件包括上夾持器和下夾持器,所述下夾持器與所述機器人本體固接,所述上夾持器與所述機器人本體通過所述升降機構相連,所述下夾持器位於所述上夾持器的正下方。

在上述技術方案的基礎上,所述夾持器包括:

夾持器本體,所述夾持器本體朝向所述管體的一側為弧形面,所述夾持器本體的另一側設有一對油缸;

一對夾持臂,分別與所述夾持器本體的兩端鉸接,所述夾持臂包括夾持端和連接端,所述連接端連接所述油缸的伸縮端,所述夾持臂受所述油缸的活塞杆伸縮而轉動,兩所述夾持臂的夾持端和所述夾持器本體的弧形面共圓,所述夾持端設有橡膠滾輪,所述橡膠滾輪的軸線與所述導管的軸線平行。

在上述技術方案的基礎上,所述升降機構包括滑軌、滑塊和升降油缸,所述滑軌設於所述機器人本體上,所述滑塊與所述滑軌滑動連接,所述升降油缸的伸縮端與所述滑塊相連,驅動所述滑塊相對所述滑軌升降,所述滑塊與所述夾持器固定連接。

在上述技術方案的基礎上,所述清洗裝置還包括:

安裝基座,所述安裝基座位於所述機器人本體下方,且與所述機器人本體相連;

安裝板,所述高壓清洗頭安裝於所述安裝板上,且所述安裝板與所述安裝基座滑動連接;

液壓缸,所述液壓缸與所述安裝板固定連接,所述液壓缸驅動所述安裝板相對所述安裝基座滑動,所述安裝板帶動與其相連的高壓清洗頭靠近或遠離運動,且所述高壓清洗頭的運動路徑為所述導管的徑向。

在上述技術方案的基礎上,所述高壓清洗頭包括:

殼體,所述殼體上設置有第一水流通道;

旋轉軸,所述旋轉軸與所述殼體之間設置有密封組件,所述旋轉軸部分位於所述殼體內,所述旋轉軸沿軸線方向開設有第二水流通 道,所述第二水流通道與所述第一水流通道聯通,且靠近第二水流通道與所述第一水流通道的聯通處設有密封組件;

噴頭本體,所述噴頭本體內設有與所述第二水流通道聯通的第三水流通道,所述噴頭本體與所述旋轉軸的一端相連,所述旋轉軸帶動所述噴頭本體旋轉;

噴頭,所述噴頭安裝於所述噴頭本體。

在上述技術方案的基礎上,所述第三水流通道為Y型圓孔通道,所述圓孔通道的靠近所述殼體的一端連接所述第二水流通道,所述圓孔通道的另一端連接兩所述噴頭。

與現有技術相比,本實用新型的優點在於:

(1)本實用新型的水下清洗機器人包括行走部件和清洗噴頭,行走部件可沿導管表面上下爬行,在爬行的同時通過清洗噴頭噴出的高壓水清洗導管表面,本實用新型能夠代替人工進行水下清洗作業,清洗清潔度高、效率高且成本低。

(2)本實用新型的水下清洗機器人包括旋轉裝置,旋轉裝置帶動清洗噴頭繞導管表面旋轉,實現一邊旋轉一邊清洗,實現360度無死角清洗代管表面,清洗清潔度高;為防止清洗噴頭旋轉的過程中清洗管旋轉纏繞設置了環形軌道和繞環形軌道滑動的滑片,滑片帶動清洗管隨清洗噴頭的旋轉而旋轉。

(3)本實用新型的水下清洗機器人包括驅動安裝板相對安裝基座滑動,使得安裝在安裝板上的清洗噴頭可以做朝向和遠離導管的徑向運動,可以防止清洗噴頭碰觸導管表面,保護清洗噴頭碰觸損壞。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的主視圖;

圖2為本實用新型實施例的側視圖;

圖3為本實用新型實施例的俯視圖;

圖4為圖2中A的局部放大圖;

圖5為本實用新型實施例中夾持器的俯視圖;

圖6為本實用新型實施例中夾持器的側視圖;

圖7為本實用新型實施例中機器人本體的側視圖;

圖8為本實用新型實施例中清洗裝置的側視圖;

圖9為本實用新型實施例中清洗裝置的結構示意圖;

圖10為本實用新型實施例中清洗裝置的高壓清洗頭的結構示意圖;

圖11為本實用新型實施例中升降機構的結構示意圖。

圖中:1-導管,10-機器人本體,11-工作區,12-升降機構,121-滑軌,122-滑塊,123-升降油缸,124-夾持器固定板,13-軌道,14-滑片,15-吊耳,16-連接片;

2-行走部件,20-夾持器,20a-上夾持器,20b-下夾持器,21-夾持器本體,22-油缸,23-夾持臂,24-夾持端,25-連接端,26-橡膠滾輪,27-橡膠塊,28-固定耳座,29-鉸接耳座;

3-清洗裝置,30-高壓清洗頭,301-殼體,302-第一水流通道,303-旋轉軸,304-密封組件,305-第二水流通道,306-噴頭本體,307-第三水流通道,308-噴頭,309-套管,310-前端蓋,311-後端蓋,312-壓蓋,313-軸承,314-環形通道,31-安裝基座,32-安裝板,321-上安裝板,322-鋼棒,323-下安裝板,324-連接板,33-液壓缸,34-導向槽,35-馬達,36-聯軸器,37-活塞杆,38-清洗罩;

4-旋轉裝置,40a-導軌板組件,41a-第一導軌片,42a-第二導軌片,43a-齒輪片,44a-第三導軌片,45a-螺栓,40b-導向輪組件,41b-固 定板,42b-連接杆,43b-液壓馬達,44b-導向輪,45b-齒輪。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細說明。

參見圖1至圖7所示,本實用新型實施例提供一種水下清洗機器人,用於對水下導管1進行清洗作業,包括:

機器人本體10,參見圖7所示,機器人本體10為鋼架結構,鏤空的結構減少了機器人在水中的阻力,同時節省材料、降低成本。鋼架結構為中空結構,沿機器人本體10的腹腔中心線設有容納導管1的工作區11,工作狀態下,機器人本體10套於導管1外,導管1貫穿整個工作區11,工作區11的中心線與導管1的中心線重合,使得機器人平穩的沿導管1表面行走。機器人本體10的上方架設有圍繞導管1的環形軌道13,軌道13上設有可沿軌道13滑動的滑片14,滑片14設有用於與高壓清洗頭30相連的清洗管的環圈,滑片14可帶動清洗管繞機器人本體10移動。機器人本體10的上方還設有吊耳15,吊耳15用於連接吊裝機器人本體10進出水,機器人本體10下部具有間隔設置的若干連接片16。

行走部件2,行走部件2包括至少兩夾持器20,夾持器20安裝於機器人本體10朝向工作區的一側內壁上,夾持器20的夾持中心與導管1中心線重合,且其中至少一夾持器20與機器人本體10之間設有升降機構12,升降機構12驅動夾持器20或機器人本體10升降。本實施例中,行走部件2包括上夾持器20a和下夾持器20b,下夾持器20b固定於機器人本體10內壁靠近底部處,上夾持器20a與機器人本體10的內壁之間通過升降機構12相連,升降機構12帶動上夾持器20a沿機器人本體10內壁升降,且下夾持器20b位於上夾持器20a的正下方。參見圖1、圖2和圖3所示,在進行導管1表面清洗 作業時,下夾持器20b夾緊導管1,升降機構12驅動上夾持器20a上升一定的距離後,上夾持器20a夾緊導管1後,下夾持器20b鬆開導管1,升降機構12帶動機器人本體10上移一定距離後,下夾持器20b夾緊導管1後,如此往復和實現機器人在導管1上爬行上升,反之亦可以爬行下降。

兩組升降機構12,參見圖11所示,升降機構包括滑軌121、滑塊122和升降油缸123,兩滑軌121設於機器人本體10上的相對位置處構成機器人本體10的一部分,滑軌121朝向工作區11的一側設有導向槽,滑塊122部分位於滑軌121內,可沿軌道121滑動,升降油缸123位於滑軌121內部,且升降油缸123的伸縮方向沿滑軌121的長度方向延伸,且升降油缸123的伸縮端與滑塊122相連,驅動滑塊122相對滑軌121升降,滑塊122上設有用於固定夾持器20的夾持器固定板124。

參見圖5和圖6所示,本實施例中的,夾持器20包括:夾持器本體21,夾持器本體21呈半弧形,且其朝向管體的一側為弧形面,在工作狀態時,該弧形面環抱於導管1的表面,夾持器本體21的另一側設有一對固定耳座28,兩固定耳座28沿夾持器本體21的中心線對稱設置,且該固定耳座28連接油缸22的固定端。夾持器本體的上下兩側設有21橡膠塊27,橡膠塊27位於弧形面的上下延伸面內,在工作狀態時,橡膠塊27緊密貼合與導管1的表面,增大夾持器本體21與導管1之間的摩擦力,保證穩固夾持;

一對夾持臂23,夾持器本體21上位於固定耳座28的旁側設有鉸接耳座29,鉸接耳座29與固定耳座28位於同一圓周上。夾持臂23的中部通過轉軸與夾持器本體21的鉸接耳座29鉸接,夾持臂23包括夾持端24和連接端25,連接端25連接油缸22的伸縮端,夾持 臂23隨油缸22的活塞杆伸縮而轉動,兩夾持臂23的夾持端24和夾持器本體21的弧形面共圓,共同夾緊抱箍導管的表面,夾持端24設有橡膠滾輪26,橡膠滾輪26的軸線與導管1的軸線平行,增大夾持器本體21與導管1之間的摩擦力,保證穩固夾持。

旋轉裝置4,其包括導軌板組件40a和導向輪組件40b,導向輪組件40b與導軌板組件40a轉接,且導軌板組件40a與機器人本體10相連,導向輪44b組件40b與高壓清洗頭30相連,導向輪組件40b與導軌板組件40a配合,導向輪組件40b帶動高壓清洗頭30可繞導管1作360度往復旋轉運動。

參見圖1和圖4所示,本實施例中,導軌板組件40a包括環狀的第一導軌片41a、第二導軌片42a、齒輪片43a和第三導軌片44a,第一導軌片41a、第二導軌片42a、齒輪片43a和第三導軌片44a的外徑相同,且第一導軌片41a、第二導軌片42a、齒輪片43a和第三導軌片44a從上至下依次間隔設置通過若干螺栓45a連接,螺栓45a沿圓周方向依次間隔設置,第一導軌片41a、第二導軌片42a、齒輪片43a和第三導軌片44a形成的圓筒狀空間與工作區11貫穿,且圓筒狀空間的軸線與導管1中心線重合,第一導軌片41a與機器人本體10的連接片16相連;

導向輪44b組件40b包括固定板41b,固定板41b位於導軌板組件40a的下方,固定板41b朝嚮導軌板組件40a的一側面板上設有連接杆42b和液壓馬達43b,連接杆42b上設有兩導向輪44b,且導向輪44b分別與第二導軌片42a和第三導軌片44a轉接,液壓馬達43b的輸出端設有與齒輪片43a嚙合的齒輪45b;固定板41b的另一側面板與高壓清洗頭30相連。液壓馬達43b帶動齒輪45b轉動,齒輪45b沿與齒輪片43a嚙合的嚙合軌跡轉動,導向輪44b沿第二導軌片42a 和第三導軌片44a轉動,固定板41b整體轉動,帶動與其相連的高壓清洗頭30轉動,對導管1的表面360環繞清洗,在高壓清洗頭30移動的過程中,與高壓清洗頭30相連的清洗管被拖動,帶動滑片14沿軌道13滑動,防止清洗管扭轉打結,避免了了管道憋壓爆開的情況發生。

參見圖8和圖9所示的,清洗裝置3,包括:

參見圖10所示,高壓清洗頭30包括:

殼體301,殼體301包括圓筒狀套管309、前端蓋310和後端蓋311,前端蓋310和後端蓋311分別封裝與套管309的前後端成一體,前端蓋310、後端蓋311和套管309沿軸線開設有貫通的容納腔,套管309中部設置有垂直於套管309軸線的第一水流通道302,套管309內壁位於第一水流通道302處設有一圈環形凹槽。

旋轉軸303,旋轉軸303穿過前端蓋310、後端蓋311和套管309且部分位於該容納腔中,所述旋轉軸303靠近前端蓋310和後端蓋311處均套設有壓蓋312,壓蓋312遠離第一水流通道302的一側設有軸承313,軸承313連接旋轉軸303和套管309,旋轉軸303與套管309的內腔之間設置有密封組件304,密封組件304位於壓蓋312靠近第一水流通道302的一側,密封組件304包括位於壓蓋312旁側的直角密封環和O型密封圈,直角密封環與旋轉軸之間緊密配合,直角密封環和O型密封圈壓緊旋轉軸303和套管309的密封面上,壓力越高,密封效果越好,實現動態密封的效果。

旋轉軸303沿軸線開設有第二水流通道305,第二水流通道305的一端開口位於旋轉軸303靠近前端蓋310的一端中心處,第二水流通道305的另一端位於第一水流通道302處,且旋轉軸303與環形凹槽相對位置處也設置有若干腰型沉槽,腰型沉槽與環形凹槽對接形成 聯通第一水流通道302和第二水流通道305的環形通道314,腰型沉槽處徑向設有與環形通道314和第二水流通道305貫通的連通通道。

密封套設於旋轉軸303端部的噴頭本體306,旋轉軸帶動噴頭本體306旋轉,噴頭本體306內設有與第二水流通道305聯通的第三水流通道307,第三水流通道307為Y型圓孔通道,圓孔通道的靠近殼體301的一端連接第二水流通道305,圓孔通道的另一端連接兩噴頭308。

安裝基座31,安裝基座31位於機器人本體10下方,且與固定板41b的另一側面板相連,安裝基座31上設有導向槽34;

安裝板32,安裝板32包括位於導向槽34內的上安裝板321、鋼棒322、下安裝板323和連接板324,上安裝板321與下安裝板323通過鋼棒322相對固定連接;連接板324包括一水平板和兩豎板,該水平板通過螺栓一下安裝板323固定連接,兩豎板相對平行設置,分別與水平板固定連接;高壓清洗頭30安裝於連接板324上;

液壓缸33,液壓缸33與上安裝板321固定連接,液壓缸33的活塞杆37與安裝基座31固定連接,液壓缸33驅動上安裝板321在導向槽34內相對安裝基座31滑動,帶動與連接板324相連的高壓清洗頭30做靠近或遠離導管1的徑向運動,在清洗作業時,液壓缸33的活塞杆37回縮,帶動液壓缸33向安裝基座31一側移動,從而驅動高壓清洗頭30朝靠近待清洗導管表面移動,液壓缸33的活塞杆37伸出,推動液壓缸33向遠離安裝基座31一側移動,從而驅動高壓清洗頭30朝遠離待清洗導管表面移動,可以防止高壓清洗頭30碰觸導管表面,保護高壓清洗頭30碰觸損壞。

馬達35,其安裝於連接板324的其中一豎板上,且馬達35位於靠近液壓缸33一側的下方,馬達35的輸出端設有聯軸器36,聯軸 器36位於連接板324的兩豎板之間且與豎板垂直。

清洗罩38,清洗罩38安裝於連接板324的另一豎板,高壓清洗頭30總成於清洗罩38內。

本實用新型不局限於上述實施方式,對於本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本實用新型原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護範圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。

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