本发明专利技术提供了一种基于混合变频超声波的通用型水下清洗装置，包括：一个控制终端、一个或多个水下清洗机器人以及一个或多个无线通信中继设备。所述水下清洗机器人包括水下无人潜水器主体、超声波实景成像系统、高亮LED照明系统、水下工业视觉系统、视觉导航系统、水下超声波无线通信模块、混合变频超声波清洗装置、若干推进器、自救系统、若干机械臂、水面SDR通信中继、第一微电脑系统、废物回收系统和电源系统。本申请的通用型水下清洗装置具有清洗效率高、清污效果好、不损伤目标物体、适用于多场景清洗、低成本、低功耗、轻量级、一对多控制、可持续迭代、智能化和带有自救功能的技术优势。智能化和带有自救功能的技术优势。智能化和带有自救功能的技术优势。
【技术实现步骤摘要】
一种基于混合变频超声波的通用型水下清洗装置
[0001]本专利技术涉及水下清洗
，尤其涉及一种基于混合变频超声波的通用型水下清洗装置。
技术介绍
[0002]对海洋中的一些物体，尤其是养殖网箱、船舶、钻井平台、码头、滨海电厂的排水明渠的拦污网、管道、取排水口等，生长在其表面的动物、植物和微生物等海洋生物的分泌物和腐烂后的残存物体呈酸性，都有极大的危害。
[0003]目前常用的水下清污方法为：(1)射流空化，高压水枪：这两种清洗都需要配备高能设备的作业船，需要蛙人携带设备清洗，空化射流装置，如图1所示，高压水流产生空化效应清洗，清洗效果和速度，基本满足需求，但是存在一定风险，以及高能耗。(2)水下无人机方法：由水下无人机携带设备替代人工清洗，但是往往受到电缆的约束，如图2所示，只能进行一对一的清洗模式，清洗效率低，体积大、设备重来抵消反作用力，而且没有废物回收装置。
[0004]超声波发展很多年，但是在水下应用上却是不完善的。目前国内没有水下超声波清洗设备，因为现有的超声波设备，都是发散式声波，无法产生能量场。只有小型的一些清洗设备，是在一个小的空间内，实现超声波清洗，对于大型物体及海洋中的设施，无法工作。还有一些用机械臂加载超声波发生器的设备，也达不到理想效果。
技术实现思路
[0005]为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于混合变频超声波的通用型水下清洗装置，包括：一个控制终端、一个或多个水下清洗机器人以及一个或多个无线通信中继设备，
[0006]所述水下清洗机器人包括水下无人潜水器主体、混合成像系统、高亮LED照明系统(用于水下照明和补光)、视觉导航系统、水下超声波无线通信模块、混合变频超声波清洗装置、若干推进器、若干机械臂、若干高频超声波刀、第一微电脑系统、能源系统、自救系统和废物回收系统；高频超声波刀设于机械臂的前端；所述若干推进器分别设于主体的前端、后端和下端；高亮LED照明系统、超声波实景成像系统设于主体顶端，并能够360
°
旋转，视觉导航系统设于主体的前端；所述混合成像系统包括超声波实景成像系统和水下工业视觉系统(若干3D摄像头)；混合成像系统、高亮LED照明系统、视觉导航系统、水下超声波无线通信模块、混合变频超声波清洗装置、若干推进器、若干机械臂、若干高频超声波刀、能源系统和自救系统分别与第一微电脑系统连接；若干机械臂、若干高频超声波刀、混合成像系统、高亮LED照明系统、废物回收系统和混合变频超声波清洗装置分别与能源系统连接；
[0007]所述无线通信中继设备包括水面SDR(SDR全称是软件无线电)通信模块、超声波通信模块、若干推进器、太阳能供电系统、聚合物电池组以及分别与水面SDR通信模块和超声波通信模块连接的第二微电脑系统；太阳能供电系统和聚合物电池组分别与水面SDR通信
模块、超声波通信模块、若干推进器和第二微电脑系统连接；
[0008]所述移动控制终端包括电源、分别与所述电源连接的SDR通信模块、显示器、自主操作系统、手动控制系统和第三微电脑系统。第三微电脑系统分别与SDR通信模块、显示器、自主操作系统和手动控制系统连接。
[0009]超声波+视觉成像形成混合成像系统，通过AI技术更清晰直观的在电脑上显示物体的实际状态。水下视觉成像系统，多个摄像头立体成像，仿真人眼系统，同时借助高亮LED进行水下照明补光。
[0010]所述机械臂为高精度机械臂，控制系统能够控制机械臂前端的超声刀与待清洗物体表面之间的距离，不损伤物体表面，同时可以在一定范围内调节距离。同时可以对无规则设施做有效清污。优选地，机械臂的数量为4
‑
6个。
[0011]无线通信中继设备的水面SDR通信模块和移动控制终端的SDR通信模块均是基于SDR的物联网通信系统，实现安全私密的通信网络。SDR无线通信技术结合水下超声波无线通信技术，实现一对多的水下组网模式，即一个控制终端能够同时控制多个水下清洗机器人同时进行清洗工作，克服了现有技术中电缆通信方式下的一对一控制模式，提高了清洗效率。
[0012]进一步地，所述水下清洗机器人的长宽高为1m
×
0.6m
×
0.4m，净重为30KG，清洗效率为100
‑
300m2/H。
[0013]进一步地，所述废物回收系统包括真空泵、与真空泵连接的延长管和设于延长管末端的过滤网，所述废物回收系统用于收集从物体表面清洗下来的污物。
[0014]进一步地，所述混合超声波清洗装置包括若干换能器，所述换能器为混合变频换能器。优选地，所述混合超声波清洗装置包括3组
‑
10组换能器。
[0015]进一步地，所述机械臂还包括吸盘、磁力吸附件、负压装置中的任一种或多种。
[0016]进一步地，所述超声刀在距离待清洗物体表面0.5mm
‑
1cm范围内将物体表面的污物震碎剥离。
[0017]进一步地，所述视觉导航系统集成惯性导航技术和超声波导航技术，能够自主设定行动路线，并在显示屏中显示工作场景。混合成像系统配合视觉导航系统，能够通过超声波回声定位功能，并在移动控制终端的显示屏中显示工作场景，自主设定清洗路线，实现水下自主导航，实现全自动工作，快速的高效的清污，且不损伤物体表面。
[0018]进一步地，所述自救系统采用主动式气囊系统。正常工作状态下，主动式气囊以压缩形式放在潜水器顶部下面的位置，通过导线链接至潜水器的微电脑系统，当潜水器发生故障时空到时候，微电脑判断其状态，并触发充气撞针，在短时间内，气囊充满气体，将潜水器升至水面，并发出救援信号给水面SDR通信主机。本申请的主动式气囊系统的工作原理与现有技术中的汽车内的防撞气囊原理相同，但是本申请的主动式气囊系统的体积更小。
[0019]进一步地，所述推进器为同轴反向推进器，所述推进器包括铝合金框架和涂覆于所述铝合金框架外表面的防腐层，所述推进器的动力为600W，航速为0.5～3m/s。
[0020]进一步地，所述混合超声波清洗装置产生集成共振、空化、驻波、变频的混合超声波，并根据待清洗物体表面的污物特性实时调节超声波的功率及震动频率，所述混合超声波的震动频率为20KHz
‑
1MHz(低频率超声波)。只有低频率超声波才能产生瞬态空化，微泡形成快，微泡会破裂，从而形成瞬态空化，清洗效果好。相反，如果使用高频率超声波，则微
泡形成慢，并且微泡不会破裂，此为稳态空化，清洗效果差。
[0021]采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0022]本申请的基于混合超声波的通用型水下清洗装置同时具有以下技术优势：
[0023]1、清洗效率高：(1)采用SDR无线通信技术结合超声波无线通信技术，不仅通信带宽高，还能实现1对多控制。仅需1个控制终端，通过自主网络控制设备，即可一对多控制，例如，在船舶停靠码头后，1个人可以同时使用多台设备进行清洗工作，不受时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于混合变频超声波的通用型水下清洗装置，其特征在于，包括：一个控制终端、一个或多个水下清洗机器人以及一个或多个无线通信中继设备，所述水下清洗机器人包括水下无人潜水器主体、混合成像系统、高亮LED照明系统、视觉导航系统、水下超声波无线通信模块、混合变频超声波清洗装置、若干推进器、若干机械臂、若干高频超声波刀、第一微电脑系统、能源系统、自救系统和废物回收系统；高频超声波刀设于机械臂的末端；所述若干推进器分别设于主体的前端、后端和下端；高亮LED照明系统、超声波实景成像系统和视觉导航系统设于主体的前端并能够360
°
旋转；所述混合成像系统包括超声波实景成像系统和水下工业视觉系统；混合成像系统、高亮LED照明系统、视觉导航系统、水下超声波无线通信模块、混合变频超声波清洗装置、若干推进器、若干机械臂、若干高频超声波刀、能源系统和自救系统分别与第一微电脑系统连接；若干机械臂、若干高频超声波刀、混合成像系统、高亮LED照明系统、废物回收系统和混合变频超声波清洗装置分别与能源系统连接；所述无线通信中继设备包括水面SDR通信模块、超声波通信模块、若干推进器、太阳能供电系统、聚合物电池组以及分别与水面SDR通信模块和超声波通信模块连接的第二微电脑系统；太阳能供电系统和聚合物电池组分别与水面SDR通信模块、超声波通信模块、若干推进器和第二微电脑系统连接；所述移动控制终端包括电源、分别与所述电源连接的SDR通信模块、显示器、自主操作系统、手动控制系统和第三微电脑系统。2.如权利要求1所述的基于混合变频超声波的通用型水下清洗装置，其特征在于，所述水下清洗机器人的长宽高为1m
×
0.6m
×
0.4m，净重为30KG，清洗效率为100
...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥君，朱晋宝，
申请(专利权)人：朱晋宝三沙蓝海海洋工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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