具备自救援功能的履带底盘左右摆动绞吸式清淤机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种具备自救援功能的履带底盘左右摆动绞吸式清淤机器人，该清淤机器人采用履带底盘行走和左右摆动绞吸的方式进行淤泥的收集和泵送，完成清淤工作，清淤效果好，实现无害化连续可移动快速清淤；且能适应渠道淤积和涵洞淤塞等不同环境，且设置救援单元，能够提高该清淤机器人的安全性能。该清淤机器人包括：平台框架、以及设置在所述平台框架上的履带底盘、左右摆动绞吸机构、清淤机构、泵送机构、救援单元、控制单元和视觉单元；履带底盘作为所述清淤机器人的行走机构，左右摆动绞吸机构和清淤机构为该清淤机器人的执行单元，泵送机构用于将所述绞吸头绞吸的淤泥泵送到地面；救援单元用于协助所述清淤机器人从水下退回至岸边。

【技术实现步骤摘要】
具备自救援功能的履带底盘左右摆动绞吸式清淤机器人
本专利技术涉及一种机器人，具体涉及一种清淤机器人。
技术介绍
由于国内很多明渠的总干渠投入运行以来，沿线用水户依赖程度逐渐加深，供水保证率要求高，在今后的运行中，明渠的总干渠输水的希望值是不间断供水。然而，与其他明渠一样，这些明渠总干渠在其运行期间，不可避免在输水渠道及与之交叉的排洪建筑物内形成大量的淤积物，影响供水及危及总干渠安全。为保证不间断供水及总干渠安全，并减轻清淤过程中的二次污染，有必要研究一种水下清淤机器人结合明渠总干渠运行要求及现场条件，水下清淤机器人应能适应渠道淤积和涵洞淤塞等不同环境，具备淤积物清理，自救援等功能，实现无害化连续可移动快速清淤。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种具备自救援功能的底盘摆动绞吸式清淤机器人，能够实现水下无害化连续移动快速清淤。所述的具备自救援功能的履带底盘左右摆动绞吸式清淤机器人包括：平台框架、以及设置在所述平台框架上的履带底盘、左右摆动绞吸机构、清淤机构、泵送机构、救援单元、控制单元和视觉单元；所述履带底盘作为所述清淤机器人的行走机构，设置在所述平台框架底部；所述履带底盘在所述控制单元的控制下行走；所述左右摆动绞吸机构设置在所述平台框架前端，包括：旋转底座、安装座、伸缩臂和绞吸头；所述旋转底座设置在所述平台框架上，用于带动左右摆动绞吸机构在设定角度范围内左右摆动；所述安装座固定在旋转底座上，所述伸缩臂的一端与所述安装座销接，另一端连接绞吸头；所述绞吸头包括：罩体、螺旋绞吸头和马达B；所述罩体为底部开口，左右两边均设置有缺口的空心结构，所述螺旋绞吸头设置在所述罩体内部，所述螺旋绞吸头在固定在所述马达B的驱动下绕竖直方向转动；所述马达B固定在所述罩体上；所述泵送机构与设置在所述罩体顶部的吸泥砂管相连，所述泵送机构用于将所述绞吸头绞吸的淤泥泵送到地面；所述清淤机构包括机械臂和收集筐，在所述左右摆动绞吸机构进行清淤前或清淤后，从所述安装座上拆除伸缩臂和绞吸头，在所述安装座上安装机械臂；所述收集筐设置在所述平台框架顶部；所述机械臂在所述控制单元的控制在设定位置完成拾取动作，并将拾取物放入所述收集筐内；所述旋转底座和机械臂均受控于所述控制单元；所述视觉单元用于实时获取清淤机器人所在环境的图像，并通过光电复合电缆传输至地面的上位机；所述控制单元接收所述上位机的指令，控制所述左右摆动绞吸机构和清淤机构工作；所述救援单元用于协助所述清淤机器人从水下退回至岸边，所述救援单元包括：卷扬机和救援绳，所述救援绳的一端缠绕在所述卷扬机上，另一端与所述清淤机器人相连。当所述清淤机器人用在明渠时，所述卷扬机固定在岸边；当所述清淤机器人用在穿过明渠的涵洞时，所述卷扬机固定浮桥上，所述浮桥通过两套连接机构与挂放在垂直于涵洞洞口的墙面上的挂板相连；两套连接机构左右对称布置，每套连接机构包括长油缸、短油缸和链条，所述链条的一端与所述浮桥上对应的铰接支座铰接，另一端与所述挂板上对应的铰接支座铰接；所述长油缸的缸体端与浮桥上对应的铰接支座铰接，活塞杆端与挂板上对应的铰接支座铰接；所述卷扬机通过压板固定在所述浮桥上，所述短油缸的缸体端与压板上的铰接支座铰接，活塞杆端与挂板上对应的铰接支座铰接；在所述浮桥上相对洞口的一端设置有U形开口。进一步的，该清淤机器人还包括：防撞导向装置，所述防撞导向装置包括对称设置在所述平台框架左右两侧的防撞轮组，每侧的防撞轮组包括四个以上位于同一竖直面内的防撞轮，所述防撞轮的轴线沿竖直方向。有益效果：(1)该清淤机器人采用履带底盘行走和左右摆动绞吸的方式进行淤泥的收集和泵送，完成清淤工作，清淤效果好，实现无害化连续可移动快速清淤；且能适应渠道淤积和涵洞淤塞等不同环境，且设置救援单元，能够提高该清淤机器人的安全性能。(2)采用左右摆动绞吸的方式收集淤泥，效率高，扰动小，不造成二级污染。(3)设置清淤机构，能够在吸淤泥前实现水下石块和树枝等较大杂物的拾取，使得吸淤效率更高。(4)设置防撞导向装置不仅能够防止清淤机器人整车撞坏涵洞内的墙壁，还能够实现定轨道淤泥的清理和障碍的清除。(5)清淤机构中的机械臂能够与高压水枪或铲刮板等工具相配合，清除涵洞内壁四周出现的贝壳等附着生物。附图说明图1该清淤机器人的系统组成框图；图2为该清淤机器人的整体结构示意图；图3为该清淤机器人履带底盘的结构示意图；图4为该清淤机器人左右摆动绞吸机构的结构示意图；图5为带马达的绞吸头的结构示意图；图6为设置清淤机构的清淤机器人的结构示意图；图7为视觉单元的结构示意图；图8为救援单元的侧视图；图9为救援单元的俯视图；图10为防撞导向装置的结构示意图。其中：1-履带底盘、4-收集筐、5-泵送机构、6-左右摆动绞吸机构、7-清淤机构、8-防撞导向装置、9-平台框架、10-视觉单元、11-履带轮毂、12-履带、13-马达A、14-减速机、16-支撑机构、17-旋转底座、18-安装座、19-支撑油缸、20-伸缩臂、21-绞吸头、22-罩体、23-螺旋绞吸头、24-吸泥砂管、25-马达B、26-滚轮、27-收集篓、33-防撞轮、39-前置声纳、40-前置照明摄像单元、41-后置前照明/摄像单元、42-后置后照明/摄像单元、46-支撑架、47-防撞轮、48-旋转轴、50-清淤机器人、51-挂板、52-长油缸、53-短油缸、54-卷扬机、55-浮桥、56-链条。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1：本实施例中提供一种具备自救援功能的履带底盘左右摆动绞吸式清淤机器人，能够实现水下无害化连续移动快速清淤。该清淤机器人有两种应用环境，具体如下：第一种：人工河道是明渠，笔直的，水流顺流而下，水流截面为倒梯形，水质较清澈；个别时候也要经过横在河道的桥梁或者暗洞。要求水下设备不可将河道两边的岸堤或桥墩碰坏，更不能将涵洞的四面墙壁碰坏，需要水下设备实现河道淤泥的清理和障碍(石头或树枝，编织物)的清除。第二种：人工河道本身是横穿明渠下方，且在明渠之下的倒梯形涵洞，且是满水状态下，水流截面是正方形，通常称为穿渠涵洞，河水浑浊。穿渠涵洞自身内部所有尺寸(如洞长，倒梯形坡度，坡度俯视长度，纵坡面样貌和所有相关尺寸)预知。要求水下设备不可将倒梯形涵洞四面墙壁碰坏，需要水下设备实现涵洞淤泥的清理和障碍(石头或树枝，编织物)的清除。如图1和图2所示，该清淤机器人包括：平台框架9、救援单元以及设置在平台框架9上的履带底盘1、左右摆动绞吸机构6、清淤机构7、泵送机构、控制单元和视觉单元。其中履带底盘1为该清淤机器人的行走平台，左右摆动绞吸机构6和清淤机构7为清淤机器人的执行部分。如图3所示，该清淤机器人采用履带底盘1作为行走机构，履带底盘1包括：履带轮毂11、履带12、马达A13和减速机14；平台框架9为整个机器人的支撑结构，其顶部设置有收集筐4，底部两端各设置一个履带轮毂11，履带轮毂11上设置耐磨橡胶履带12，每个履带轮毂11对应一个马达A13作为动力单元，马达A13的动力通过减速机14传递至履带轮毂11，从而为清淤机器的行走提供动力。该清淤机器人采用左右摆动绞吸机构6吸淤泥，如图4所示，左右摆动绞吸机构6设置在平台框架9前端中心位置，包括：旋转底座17、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具备自救援功能的履带底盘左右摆动绞吸式清淤机器人，其特征在于：包括：平台框架(9)、以及设置在所述平台框架(9)上的履带底盘(1)、左右摆动绞吸机构(6)、清淤机构(7)、泵送机构(5)、救援单元、控制单元和视觉单元；所述履带底盘(1)作为所述清淤机器人的行走机构，设置在所述平台框架(9)底部；所述履带底盘(1)在所述控制单元的控制下行走；所述左右摆动绞吸机构(6)设置在所述平台框架(9)前端，包括：旋转底座(17)、安装座(18)、伸缩臂(20)和绞吸头(21)；所述旋转底座(17)设置在所述平台框架(9)上，用于带动左右摆动绞吸机构(6)在设定角度范围内左右摆动；所述安装座(18)固定在旋转底座(17)上，所述伸缩臂(20)的一端与所述安装座(18)销接，另一端连接绞吸头(21)；所述绞吸头(21)包括：罩体(22)、螺旋绞吸头(23)和马达B(25)；所述罩体(22)为底部开口，左右两边均设置有缺口的空心结构，所述螺旋绞吸头(23)设置在所述罩体(22)内部，所述螺旋绞吸头(23)在固定在所述马达B(25)的驱动下绕竖直方向转动；所述马达B(25)固定在所述罩体(22)上；所述泵送机构(5)与设置在所述罩体(22)顶部的吸泥砂管(24)相连，所述泵送机构(5)用于将所述绞吸头(21)绞吸的淤泥泵送到地面；所述清淤机构(7)包括机械臂和收集筐(4)，在所述左右摆动绞吸机构(6)进行清淤前或清淤后，从所述安装座(18)上拆除伸缩臂(20)和绞吸头(21)，在所述安装座(18)上安装机械臂；所述收集筐(4)设置在所述平台框架(9)顶部；所述机械臂在所述控制单元的控制在设定位置完成拾取动作，并将拾取物放入所述收集筐(4)内；所述旋转底座(17)和机械臂均受控于所述控制单元；所述视觉单元用于实时获取清淤机器人所在环境的图像，并通过光电复合电缆传输至地面的上位机；所述控制单元接收所述上位机的指令，控制所述左右摆动绞吸机构(6)和清淤机构(7)工作；所述救援单元用于协助所述清淤机器人从水下退回至岸边，所述救援单元包括：卷扬机(54)和救援绳，所述救援绳的一端缠绕在所述卷扬机(54)上，另一端与所述清淤机器人相连。...

【技术特征摘要】
1.具备自救援功能的履带底盘左右摆动绞吸式清淤机器人，其特征在于：包括：平台框架(9)、以及设置在所述平台框架(9)上的履带底盘(1)、左右摆动绞吸机构(6)、清淤机构(7)、泵送机构(5)、救援单元、控制单元和视觉单元；所述履带底盘(1)作为所述清淤机器人的行走机构，设置在所述平台框架(9)底部；所述履带底盘(1)在所述控制单元的控制下行走；所述左右摆动绞吸机构(6)设置在所述平台框架(9)前端，包括：旋转底座(17)、安装座(18)、伸缩臂(20)和绞吸头(21)；所述旋转底座(17)设置在所述平台框架(9)上，用于带动左右摆动绞吸机构(6)在设定角度范围内左右摆动；所述安装座(18)固定在旋转底座(17)上，所述伸缩臂(20)的一端与所述安装座(18)销接，另一端连接绞吸头(21)；所述绞吸头(21)包括：罩体(22)、螺旋绞吸头(23)和马达B(25)；所述罩体(22)为底部开口，左右两边均设置有缺口的空心结构，所述螺旋绞吸头(23)设置在所述罩体(22)内部，所述螺旋绞吸头(23)在固定在所述马达B(25)的驱动下绕竖直方向转动；所述马达B(25)固定在所述罩体(22)上；所述泵送机构(5)与设置在所述罩体(22)顶部的吸泥砂管(24)相连，所述泵送机构(5)用于将所述绞吸头(21)绞吸的淤泥泵送到地面；所述清淤机构(7)包括机械臂和收集筐(4)，在所述左右摆动绞吸机构(6)进行清淤前或清淤后，从所述安装座(18)上拆除伸缩臂(20)和绞吸头(21)，在所述安装座(18)上安装机械臂；所述收集筐(4)设置在所述平台框架(9)顶部；所述机械臂在所述控制单元的控制在设定位置完成拾取动作，并将拾取物放入所述收集筐(4)内；所述旋转底座(17)和机械臂均受控于所述控制单元；所述视觉单元用于实时获取清淤机器人所在环境的图像，并通过光电复合电缆传输至地面的上位机；所述控制单元接收所述上位机的指令，控制所述左右摆动绞吸机构(6)和清淤机构(7)工作；所述救援单元用于协助所述清淤机器人从水下退回至岸边，所述救援单元包括：卷扬机(54)和救援绳，所述救援绳的一端缠绕在所述卷扬机(54)上，另一端与所述清淤机器人相连。2.如权利要求1所述的具备自救援功能的履带底盘左右摆动绞吸式清淤机器人，其特征在于：当所述清淤机器人用在明渠时，所述卷扬机(54)固定在岸边；当所述清淤机器人用在穿过明渠的涵洞时，所述卷扬机(54)固定浮桥(55)上，所述浮桥(55)通过两套连接机构与挂放在垂直于涵洞洞口的墙面上的挂板(51)相连；两套连接机构左右对称布置，每套连接机构包括长油缸(52)、短油缸(53)和链条(56)，所述链条(56)的一端与所述浮桥(55)上对应的铰接支座铰接，另一端与所述挂板(51)上对应的铰接支座铰接；所述长油缸(52)的缸体端与浮桥(55)上对应的铰接支座铰接，活塞杆端与挂板(51)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：施战军，朱守义，陈典章，谢加权，纪国晋，熊新宇，张思佳，严和君，涂茜敏，邓小磊，向守正，陈慧权，赵峰，陈智海，韩家望，王锦宁，周世杰，刘建魁，杜开荣，温世亿，吕玉峰，高森，刘杰，孙义，
申请(专利权)人：中船重工中南装备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42