具备自纠偏功能的履带底盘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纠偏功能的履带底盘绞吸式清淤机器人，能够实现水下无害化连续移动快速清淤，且具备行进轨迹的自纠偏功能，使其能够笔直行进。该清淤机器人包括平台框架、以及设置在平台框架上的履带底盘、吸淤泥机构、清淤机构、防撞导向装置、自纠偏单元、控制单元和视觉单元。该清淤机器人的吸淤泥机构采用二级收集和泵送，清淤效果好；采用绞龙绞吸收集淤泥，扰动小，不造成二级污染。且一级收集机构和二级收集机构即可联合使用也可单独使用，以适应不同的使用环境，使其使用更为灵活。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。自纠偏单元能够防止其跑偏，保证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】
具备自纠偏功能的履带底盘绞吸式清淤机器人
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，具备水下淤积物清理等功能，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自纠偏功能的履带底盘绞吸式清淤机器人，能够实现水下无害化连续移动快速清淤。所述的具备自纠偏功能的履带底盘绞吸式清淤机器人，其特征在于：包括：平台框架、以及设置在所述平台框架上的履带底盘、吸淤泥机构、清淤机构、自纠偏单元、泵送机构和控制单元；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；所述吸淤泥机构设置在所述平台框架前端，包括一级收集机构和二级收集机构；所述一级收集机构包括收集罩、设置在收集罩前端开口处的收集口以及设置在收集罩底部的滚轮组；所述收集口一端与所述收集罩连接，另一端向前向下倾斜至与地面接触；所述收集罩后端面为网状结构；所述二级收集机构设置在所述一级收集机构后端，包括：罩体、和绞龙；所述绞龙横向安装在钢制罩体内部，由马达B驱动；所述罩体开口端与所述一级收集机构中收集罩后端面对接，所述罩体后端面中部设置有用于和泵送机构相连的泵吸口，所述泵送机构用于实现所述吸淤泥机构收集的淤泥的泵送；所述二级收集机构通过支撑杆与所述平台框架相连；所述马达B和泵送机构受控于所述控制单元；所述清淤机构包括：旋转平台和安装在所述旋转平台上的机械臂；所述旋转平台通过底座安装在平台框架上，所述旋转平台用于带动所述机械臂绕所述旋转平台的轴向在设定角度范围内转动，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篮筐内；所述旋转平台和机械臂均受控于所述控制单元；所述自纠偏单元包括：设置在所述平台框架同一侧面前后端的测高仪B和测高仪A；所述测高仪B和测高仪A实时测量其所在位置与对应侧河道墙面之间的距离，并发送给控制单元；当两个测高仪测量数据的差值超出所述控制单元内预设的差值范围时，所述控制单元通过控制履带底盘纠正所述清淤机器人的行进方向，直至两个测高仪测量数据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C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C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清淤机器人距离涵洞入口的距离。进一步的，还包括自救援单元，所述自救援单元包括卷扬机，救援绳的一端缠绕在所述卷扬机上，另一端与清淤机器人相连；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，在所述救援绳上设置有刻度，与所述清淤机器人相连的救援绳具有张紧力，所述清淤机器人行进过程中，通过所述救援绳上的刻度计算释放的所述救援绳的长度，从而获得所述计算清淤机器人与入口的距离。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胶轮组，每侧的胶轮组包括四个以上位于同一竖直面内的橡胶轮D，所述橡胶轮D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)该清淤机器人的吸淤泥机构采用二级收集和泵送，完成清淤工作，清淤效果好；采用绞龙绞吸收集淤泥，扰动小，不造成二级污染。且一级收集机构和二级收集机构即可联合使用也可单独使用，以适应不同的使用环境，使其使用更为灵活；其该清淤机器人具备自主救援功能，使该该水下清淤机器人的使用安全性能更高。(2)设置自纠偏单元，水下机器人跑偏时能够及时纠正其轨迹，保证清淤机器人能够可靠的进行淤泥的清理和障碍的清除。(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为该清淤机器人吸淤泥机构的结构示意图；图5和图6为吸淤泥机构中一级收集机构的结构示意图；图7为吸淤泥机构中二级收集机构的结构示意图；图8为清淤机构的结构示意图；图9为视觉单元的结构示意图；图10为自纠偏单元的结构示意图；图11为水下自助救援单元的侧视图；图12为水下自助救援单元的俯视图；图13为防撞导向装置的结构示意图。其中：1-履带底盘、4-收集篮筐、5-泵送机构、6-吸淤泥机构、7-清淤机构、8-防撞导向装置、10-视觉系统、11-履带轮毂、12-履带、13-马达A、14-减速机、15-平台框架、16-一级收集机构、17-二级收集机构、18-支撑轴孔、19-中间收集罩、20-小收集罩、21-橡胶轮A、22-橡胶轮B、23-拉簧、24-收集口、25-连接板、26-支撑座、27-伸缩油缸、28-支撑杆、29-罩体、30-软质罩、31-橡胶轮C、32-马达B、33-防撞胶轮、34-绞龙、39-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、43-底座、44-摆动油缸、45-机械臂、46-支撑架、47-防撞轮、48-旋转轴、50-水下清淤机器人、51-挂板、52-长油缸、53-短油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具备自纠偏功能的履带底盘绞吸式清淤机器人，其特征在于：包括：平台框架(15)、以及设置在所述平台框架(15)上的履带底盘(1)、吸淤泥机构(6)、清淤机构(7)、自纠偏单元、泵送机构(5)和控制单元；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(15)底部；所述履带底盘(1)在所述控制单元的控制下行走；所述吸淤泥机构(6)设置在所述平台框架(15)前端，包括一级收集机构(16)和二级收集机构(17)；所述一级收集机构(16)包括收集罩、设置在收集罩前端开口处的收集口(24)以及设置在收集罩底部的滚轮组；所述收集口(24)一端与所述收集罩连接，另一端向前向下倾斜至与地面接触；所述收集罩后端面为网状结构；所述二级收集机构(17)设置在所述一级收集机构(16)后端，包括：罩体(29)、和绞龙(34)；所述绞龙(34)横向安装在钢制罩体(29)内部，由马达B(32)驱动；所述罩体(29)开口端与所述一级收集机构(16)中收集罩后端面对接，所述罩体(29)后端面中部设置有用于和泵送机构(5)相连的泵吸口，所述泵送机构(5)用于实现所述吸淤泥机构(6)收集的淤泥的泵送；所述二级收集机构(17)通过支撑杆(28)与所述平台框架(15)相连；所述马达B(32)和泵送机构(5)受控于所述控制单元；所述清淤机构(7)包括：旋转平台和安装在所述旋转平台上的机械臂(45)；所述旋转平台通过底座(43)安装在平台框架(15)上，所述旋转平台用于带动所述机械臂(45)绕所述旋转平台的轴向在设定角度范围内转动，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篮筐(4)内；所述旋转平台和机械臂(45)均受控于所述控制单元；所述自纠偏单元包括：设置在所述平台框架(9)同一侧面前后端的测高仪B(37)和测高仪A(36)；所述测高仪B(37)和测高仪A(36)实时测量其所在位置与对应侧河道墙面之间的距离，并发送给控制单元；当两个测高仪测量数据的差值超出所述控制单元内预设的差值范围时，所述控制单元通过控制履带底盘(1)纠正所述清淤机器人的行进方向，直至两个测高仪测量数据的差值在预设的差值范围内。...

【技术特征摘要】
1.具备自纠偏功能的履带底盘绞吸式清淤机器人，其特征在于：包括：平台框架(15)、以及设置在所述平台框架(15)上的履带底盘(1)、吸淤泥机构(6)、清淤机构(7)、自纠偏单元、泵送机构(5)和控制单元；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(15)底部；所述履带底盘(1)在所述控制单元的控制下行走；所述吸淤泥机构(6)设置在所述平台框架(15)前端，包括一级收集机构(16)和二级收集机构(17)；所述一级收集机构(16)包括收集罩、设置在收集罩前端开口处的收集口(24)以及设置在收集罩底部的滚轮组；所述收集口(24)一端与所述收集罩连接，另一端向前向下倾斜至与地面接触；所述收集罩后端面为网状结构；所述二级收集机构(17)设置在所述一级收集机构(16)后端，包括：罩体(29)、和绞龙(34)；所述绞龙(34)横向安装在钢制罩体(29)内部，由马达B(32)驱动；所述罩体(29)开口端与所述一级收集机构(16)中收集罩后端面对接，所述罩体(29)后端面中部设置有用于和泵送机构(5)相连的泵吸口，所述泵送机构(5)用于实现所述吸淤泥机构(6)收集的淤泥的泵送；所述二级收集机构(17)通过支撑杆(28)与所述平台框架(15)相连；所述马达B(32)和泵送机构(5)受控于所述控制单元；所述清淤机构(7)包括：旋转平台和安装在所述旋转平台上的机械臂(45)；所述旋转平台通过底座(43)安装在平台框架(15)上，所述旋转平台用于带动所述机械臂(45)绕所述旋转平台的轴向在设定角度范围内转动，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篮筐(4)内；所述旋转平台和机械臂(45)均受控于所述控制单元；所述自纠偏单元包括：设置在所述平台框架(9)同一侧面前后端的测高仪B(37)和测高仪A(36)；所述测高仪B(37)和测高仪A(36)实时测量其所在位置与对应侧河道墙面之间的距离，并发送给控制单元；当两个测高仪测量数据的差值超出所述控制单元内预设的差值范围时，所述控制单元通过控制履带底盘(1)纠正所述清淤机器人的行进方向，直至两个测高仪测量数据的差值在预设的差值范围内。2.如权利要求1所述的具备自纠偏功能的履带底盘绞吸式清淤机器人，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C(38)以及设置在所述平台框架(15)上的姿态传感器(35)；当所述清淤机器人(50)用在纵向截面为倒梯形的涵洞时，所述姿态传感器(35)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(35)所监测的姿态数据能够获知所述清淤机器人(50)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(50)处于平面段时，所述测高仪C(38)实时测量所述清淤机器人(50)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清淤机器人距离涵洞入口的距离。3.如权利要求1所述的具备自纠偏功能的履带底盘绞吸式清淤机器人，其特征在于：还包括自救援单元，所述自救援单元包括卷扬机(54)，救援绳的一端缠绕在所述卷扬机(54)上，另一端与清淤机器人(50)相连；当所述清淤机器人(50)用在明渠时，所述卷扬机(54)固定在岸边；当所述清淤机器人(50)用在涵洞时，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...

【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，涂茜敏，邓小磊，向守正，熊新宇，赵峰，陈智海，张思佳，韩家望，王锦宁，顾红延，周世杰，蔡鹏，容军，刘建魁，徐士文，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