[发明专利]适应于极稀软地质的可悬浮履带式特种水下作业机器人

说明书

本发明涉及一种适应于极稀软地质的可悬浮履带式特种水下作业机器人，包括行走机构；所述行走机构是履带泥橇复合式结构，履带两侧固定设有泥橇板结构，泥橇板结构底部高于履带底部并具有拱形板头；所述拱形板头设有板水射流装置，所述板水射流装置向前喷射水，行走机构行进过程中，拱形板头将水向下压入，被压入的水与喷射水共同在泥橇板结构底部形成“水膜”，减小行进阻力，可实现在极稀软地质中的稳定行进。本发明还设计有推进机构、浮力调整装置、作业模块等部分，可实现水下机器人在海底自主行进和水中悬浮、故障自修复、精细化作业等多种功能。

技术领域

本发明涉及一种履带行走机构，具体涉及一种适应于极稀软水下地面环境的履带行走结构及机器人装置。

背景技术

现有技术有在履带上设置履刺进而增加推力的设计，其履刺主要起到增加摩擦力的作用，但是履刺的高度普遍较低，效果往往不佳，因为履刺的长度较短，无拨泥的效果，究其原因，主要是履刺之间容易嵌入污泥，履刺加长会导致污泥更加难以去除，现有技术也有通过设置履刺角度来达到重力脱泥的目的，但是，脱泥的效果始终不如人意；水下行走机构对于接地比压的平衡的要求也比较高，难度比较大，一般通过增大履带的横向宽度来增大接触面、稳定性，或通过外加构建增加接地面积，但是未能解决摩擦阻力增大的问题。

此外，现有的海底集矿设备存在以下缺点：

1)不具备悬浮、漂浮能力，工作时需要额外配置母船进行投放与回收，成本较高，效率低下。

2)只能进行贴底作业，由于只配有履带机构而没有浮力设备，在工作时只能依靠履带等设备在海底进行三自由度运动。遇到陡坡等海底地形时需要强大的功率才能行进，容易烧坏主机，降低系统的可靠性。遇到复杂多变的海底地形时不能自由地调整姿态，易触碰障碍物，对集矿设备造成一定的损坏。

3)水下拍摄困难。由于现有的海底集矿设备结构笨重，若要对海底环境进行详细的、全方位多角度的拍摄，需要安装多个水下摄像头，对海底集矿设备结构布局有着很高的要求，也加大了设备设计时的难度，提高了人力物力的投入。

4)由于没有配备机械手臂，因此无法清理障碍物，只能吸取平坦海底的矿石，当有石块或者其他杂物压在待吸取物上时必须选择放弃作业，强行作业易损伤集矿头。

发明内容

本发明的目的是：提供一种适应于极稀软地质的可悬浮履带式特种水下作业机器人，通过设置履带水射流装置清楚履刺之间的污泥，从而可以提高履刺的高度，提升履刺的拨泥效果；同时设置泥橇板结构进行分压，在泥橇板结构上设置板水射流装置，通过泥橇板下部形成的水膜，来减小行走时泥橇板结构与地面的摩擦阻力；同时提供一种无需配置母船进行投放和回收，能够在水下实现六自由度运动，有效地避开障碍物；实现水下大角度拍摄，探测海底地形，寻找合适的矿区；具备在矿区作业时清理石块等障碍物的能力，提高吸矿的效率和质量，并采用上述履带行走结构的多功能水下机器人装置。

本发明采取以下技术方案：

一种适应于极稀软地质的可悬浮履带式特种水下作业机器人，包括行走机构；所述行走机构是履带泥橇复合式结构，履带两侧固定设有泥橇板结构，泥橇板结构底部高于履带底部并具有拱形板头；所述拱形板头设有板水射流装置，所述板水射流装置向前喷射水，行走机构行进过程中，拱形板头将水向下压入，被压入的水与喷射水共同在泥橇板结构底部形成“水膜”，减小淤泥阻力。

进一步的，所述履带上设有加长的履刺，所述履带行走结构上固定设置对准相邻履刺之间部位的履带水射流装置，用于冲去相邻履刺之间的污泥。

进一步的，还包括支撑横梁、动力机构；支撑横梁两侧设置所述行走机构；支撑横梁连接于履带行走结构内侧面板上。

更进一步的，泥橇板结构分别与履带行走结构内侧面板固定连接。

进一步的，所述动力机构由电机水密封箱和电气箱构成。