本发明专利技术公开了一种具备轨迹纠正功能的螺旋桨驱动左右摆动绞吸式清淤机器人，包括：平台框架、船体、螺旋桨推进器、左右摆动绞吸机构、清淤机构、泵送机构、轨迹纠正单元、控制单元和视觉单元；船体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；螺旋桨推进器在所述控制单元的控制下为船体前行提供动力；所述船体内部设置有浮箱；左右摆动绞吸机构和清淤机构为执行部分。该清淤机器人采用螺旋桨驱动潜艇式行进方式和左右摆动绞吸式清淤方式，进行淤泥的收集和泵送，能适应渠道淤积和涵洞倒虹吸淤塞等不同环境，实现无害化连续可移动快速清淤。轨迹纠正单元能够防止清淤机器人，使清淤机器人能够可靠的进行淤泥的清理和障碍的清除。
【技术实现步骤摘要】
具备轨迹纠正功能的螺旋桨驱动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倒虹吸淤塞等不同环境，具备淤积物清理等功能，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轨迹纠正功能的螺旋桨驱动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。所述的具备轨迹纠正功能的螺旋桨驱动左右摆动绞吸式清淤机器人，其特征在于：包括：平台框架、船体、螺旋桨推进器、左右摆动绞吸机构、清淤机构、泵送机构、轨迹纠正单元和控制单元；所述船体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；所述螺旋桨推进器在所述控制单元的控制下为船体前行提供动力；所述船体内部设置有浮箱；所述左右摆动绞吸机构设置在所述船体前端，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船体上，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；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的驱动下绕竖直方向转动；所述马达固定在所述罩体上；所述泵送机构设置在所述船体上，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，当所述左右摆动绞吸机构完成清淤后，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；所述控制单元接收上位机的控制指令，控制所述螺旋桨推进器、左右摆动绞吸机构和清淤机构工作；所述轨迹纠正单元包括：四个拖杆；在所述平台框架横向两侧的同一水平面上各设置一根与涵洞两侧壁面平行的纵梁，每根纵梁的前后两端各设置一个绞轴，每个绞轴内部安装一个角度传感器，在每个绞轴处安装一根拖杆，所述拖杆一端铰接在绞轴上，另一端向斜后方延伸后与对应侧的涵洞侧壁接触；初始时，位于同侧的两根拖杆与涵洞侧壁的夹角为相同的设定值；所述角度传感器实时监测其所在位置拖杆与涵洞侧壁的夹角，并发送给所述控制单元；当监测到位于同侧的两根拖杆与涵洞侧壁的夹角的差值超出所述控制单元内预设的差值范围时，所述控制单元控制履带底盘纠正所述清淤机器人的行进方向，直至位于同侧的两根拖杆与涵洞侧壁的夹角的差值在预设的差值范围内。进一步的，还包括设置在所述平台框架前端中间位置安装测高仪以及设置在所述平台框架上的姿态传感器；当所述清淤机器人用在纵向截面为倒梯形的涵洞时，所述姿态传感器实时监测清淤机器人的姿态并发送给上位机，依据所述姿态传感器所监测的姿态数据能够获知所述清淤机器人当前处于涵洞进口下斜坡段、平面段或涵洞出口上斜坡段；当所述清淤机器人处于平面段时，所述测高仪实时测量所述清淤机器人所在位置到涵洞出口上斜坡的距离，并发送给上位机，所述上位机结合已知的涵洞的总长获得所述水下清淤机器人距离涵洞入口的距离。进一步的，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两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。进一步的，还包括视觉单元，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；所述视觉单元包括：前置声纳、前置照明摄像单元、后置前照明/摄像单元和后置后照明/摄像单元；其中所述前置声纳设置在平台框架前端中部，在所述平台框架上前端的左右两侧各设置一个镜头朝向前方的前置照明/摄像单元，在所述平台框架后端的中间位置分别设置镜头朝向前方的后置前照明/摄像单元和镜头朝向后方的后置后照明/摄像单元。有益效果：(1)该清淤机器人采用螺旋桨驱动船体行进和左右摆动绞吸的方式进行淤泥的收集和泵送，能够实现水下无害化连续移动快速清淤；由于具备轨迹纠正单元，能够防止清淤机器人，使清淤机器人能够可靠的进行淤泥的清理和障碍的清除。(2)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。(3)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。(4)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该清淤机器人的组成示意图；图2为该清淤机器人的整体结构示意图；图3为该清淤机器人船体的结构示意图；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为清淤机构的结构示意图；图7为防撞导向装置的结构示意图；图8为视觉单元的结构示意图；图9为轨迹纠正单元的结构示意图。其中：1-船体，2-螺旋桨推进器，3-泵送机构，4-左右摆动绞吸机构，5-防撞导向装置，6-收集框，7-清淤机构，8-视觉单元，9-平台框架、13-船板、14-浮箱、15-行走轮、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、26-滚轮、27-收集篓、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、57-拖杆、58-角度传感器。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螺旋桨驱动潜艇式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。如图1和图2所示，该清淤机器人包括平台框架9、船体1、螺旋桨推进器2、左右摆动绞吸机构4、清淤机构7、防撞导向装置5、泵送机构3、控制单元和视觉单元。其中船体1、螺旋桨推进器以及防撞导向装置组成行走平台系统，左右摆动绞吸机构4和清淤机构7为执行部分。如图3所示，该清淤机器人采用船体1作为行走机构，船体1尾部安装螺旋桨推进器2，螺旋桨推进器2为船体1前行提供动力，即船体1在螺旋桨推进器2作用下沿着涵洞向前行进。也可在船体1的尾部和首部同时安装螺旋桨推进器2，实现清淤机器人在两个方向的行进。船体1包括：船板13、浮箱14、行走轮15和支撑机构16。船体1内部左右两侧各设置一个浮箱14，使该船体能够像潜艇一样上浮和下潜；且每侧的一个浮箱分割成前后两个独立的子浮箱，且左右两个前子浮箱相通的，两个后子浮箱相通，两个前子浮箱共用一个给排水机构，两个后子浮箱共用一个给排水机构。其作用为能够保证船体1的前倾和水平还有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.具备轨迹纠正功能的螺旋桨驱动左右摆动绞吸式清淤机器人，其特征在于：包括：平台框架(9)、船体(1)、螺旋桨推进器(2)、左右摆动绞吸机构(4)、清淤机构(7)、泵送机构(3)、轨迹纠正单元和控制单元；所述船体(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；所述螺旋桨推进器(2)在所述控制单元的控制下为船体(1)前行提供动力；所述船体(1)内部设置有浮箱(14)；所述左右摆动绞吸机构(4)设置在所述船体(1)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)设置在所述船体(1)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(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(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(25)的驱动下绕竖直方向转动；所述马达(25)固定在所述罩体(22)上；所述泵送机构(3)设置在所述船体(1)上，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(3)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(45)和收集筐(6)，当所述左右摆动绞吸机构(4)完成清淤后，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(45)；所述收集筐(6)设置在所述平台框架(9)顶部；所述机械臂(45)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(6)内；所述旋转底座(17)和机械臂均受控于所述控制单元；所述控制单元接收上位机的控制指令，控制所述螺旋桨推进器、左右摆动绞吸机构(4)和清淤机构(7)工作；所述轨迹纠正单元包括：四个拖杆(57)；在所述平台框架(9)横向两侧的同一水平面上各设置一根与涵洞两侧壁面平行的纵梁，每根纵梁的前后两端各设置一个绞轴，每个绞轴内部安装一个角度传感器(58)，在每个绞轴处安装一根拖杆(57)，所述拖杆(57)一端铰接在绞轴上，另一端向斜后方延伸后与对应侧的涵洞侧壁接触；初始时，位于同侧的两根拖杆(57)与涵洞侧壁的夹角为相同的设定值；所述角度传感器(58)实时监测其所在位置拖杆(57)与涵洞侧壁的夹角，并发送给所述控制单元；当监测到位于同侧的两根拖杆(57)与涵洞侧壁的夹角的差值超出所述控制单元内预设的差值范围时，所述控制单元控制履带底盘(1)纠正所述清淤机器人的行进方向，直至位于同侧的两根拖杆(57)与涵洞侧壁的夹角的差值在预设的差值范围内。...
【技术特征摘要】
1.具备轨迹纠正功能的螺旋桨驱动左右摆动绞吸式清淤机器人，其特征在于：包括：平台框架(9)、船体(1)、螺旋桨推进器(2)、左右摆动绞吸机构(4)、清淤机构(7)、泵送机构(3)、轨迹纠正单元和控制单元；所述船体(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；所述螺旋桨推进器(2)在所述控制单元的控制下为船体(1)前行提供动力；所述船体(1)内部设置有浮箱(14)；所述左右摆动绞吸机构(4)设置在所述船体(1)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)设置在所述船体(1)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(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(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(25)的驱动下绕竖直方向转动；所述马达(25)固定在所述罩体(22)上；所述泵送机构(3)设置在所述船体(1)上，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(3)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(45)和收集筐(6)，当所述左右摆动绞吸机构(4)完成清淤后，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(45)；所述收集筐(6)设置在所述平台框架(9)顶部；所述机械臂(45)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(6)内；所述旋转底座(17)和机械臂均受控于所述控制单元；所述控制单元接收上位机的控制指令，控制所述螺旋桨推进器、左右摆动绞吸机构(4)和清淤机构(7)工作；所述轨迹纠正单元包括：四个拖杆(57)；在所述平台框架(9)横向两侧的同一水平面上各设置一根与涵洞两侧壁面平行的纵梁，每根纵梁的前后两端各设置一个绞轴，每个绞轴内部安装一个角度传感器(58)，在每个绞轴处安装一根拖杆(57)，所述拖杆(57)一端铰接在绞轴上，另一端向斜后方延伸后与对应侧的涵洞侧壁接触；初始时，位于同侧的两根拖杆(57)与涵洞侧壁的夹角为相同的设定值；所述角度传感器(58)实时监测其所在位置拖杆(57)与涵洞侧壁的夹角，并发送给所述控制单元；当监测到位于同侧的两根拖杆(57)与涵洞侧壁的夹角的差值超出所述控制单元内预设的差值范围时，所述控制单元控制履带底盘(1)纠正所述清淤机器人的行进方向，直至位于同侧的两根拖杆(57)与涵洞侧壁的夹角的差值在预设的差值范围内。2.如权利要求1所述的具备轨迹纠正功能的螺旋桨驱动左右摆动绞吸式清淤机器人，其特征在于：还包括设置在所述平台框架(15)前端中间位置安装测高仪以及设置在所述平台框架(15)上的姿态传感器；当所述清淤机器人用在纵向截面为倒梯形的涵洞时，所述姿态传感器实时监测清淤机器...
【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，涂茜敏，邓小磊，向守正，赵峰，陈智海，韩家望，王锦宁，周世杰，杜浩斌，蔡鹏，容军，刘建魁，孙少春，李进玉，陈慧拳，尹宏，徐士文，宋文友，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
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