[发明专利]一种河道清淤机器人及无人船

说明书

本发明公开了一种河道清淤机器人及无人船，利用无人船对河道环境进行信息采集，并通过声呐三维重建构建河底淤泥分布的三维场景图传输到机器人上，机器人自主规划并执行淤泥挖掘路径，整个淤泥挖掘过程不需要围堰排水，不管晴天雨天均可作业，不会造成周边环境二次污染，整个挖掘过程无需人工参与，自航能力强，自动化程度高，大大降低人力成本。本发明通过机器人和无人船的相互配合对河道清淤实现了自动高效作业。

技术领域

本发明涉及河道清淤设备领域，特别涉及一种河道清淤机器人及无人船。

背景技术

河道清淤一般指治理河道，属于水利工程。目前国内对航道、河道及各种沉淀池的清理主要采用人工节流清理、挖掘机清理或者绞吸式清理设备。

国内目前所采用的河道清淤处理工序都存在一定的缺陷性。其一，大部分河道清淤工作都需要围堰排水，容易对两岸已建工程设施造成严重的损坏，造成周边环境二次污染，并且，施工也需对河道进行局部断流，不适合雨季施工，也不适合不宜断流的河道施工，不连续工作易造成清淤效率低，并且对河道通航具有一定的影响；其二，目前采用的淤泥挖掘船自航能力差，挖掘深度有限，对水流和波浪较为敏感，只能应用于比较狭窄、具有一定深度的河道，并且，对淤泥成分也有较高要求，比如，只能清理泥或细砂类土质，中砂或更大的颗粒则没有明显清理效果；其三，目前河道清淤所采用的排泥设备较多，运泥方式工序繁杂，部分设备需铺设排出泥浆管道，功率消耗大，工作噪音大，使用成本偏高。其四，现阶段所采用的淤泥挖掘设备大多需要人工操作，自动化程度底，人力成本高，普遍耗时费力。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种河道清淤机器人及无人船，其具有人力成本低、自动化程度高以及环保高效的优点。

本发明为解决其问题所采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供了一种河道清淤机器人，包括机体以及设置在所述机体上的清淤模块、淤泥收集模块、避障模块、浮潜模块、驱动模块、充电对接模块和控制系统；

所述清淤模块包括用于绞吸淤泥的绞吸头、用于驱动绞吸头的电机、连接绞吸头的外管道、内置于外管道的柔性软管和调节外管道倾斜角度的活动连杆；

所述淤泥收集模块包括设置在机体上部的容置槽、用于收集淤泥的集装箱、用于感应集装箱重量的重力传感器、用于将淤泥从绞吸头经柔性软管吸入到集装箱的真空泵，所述集装箱可吸附在容置槽内；

所述避障模块控制机器人进行避障；

所述浮潜模块控制机器人上浮以及下潜；

所述驱动模块驱动机器人移动以及转向；

所述充电对接模块用于对接机器人进行充电；

所述控制系统包括终端控制器以及受控于终端控制器的声呐三维重建单元、数据处理单元和路径规划单元，所述声呐三维重建单元将河底地形数据传输到数据处理单元，所述数据处理单元对数据分析处理传输给路径规划单元，所述路径规划单元规划淤泥挖掘航线并设置挖掘深度以及绞吸力度，机器人执行路径规划单元所制定淤泥挖掘航线来进行淤泥清理及运送；所述清淤模块、淤泥收集模块、避障模块、浮潜模块、驱动模块和充电对接模块受控于终端控制器。

进一步地，所述清淤模块设置于机体的下方，所述绞吸头设有多片旋转刀片，多片旋转刀片环绕设置且汇聚于绞吸头前端，所述旋转刀片于切割方向的一侧设有切割齿。

进一步地，所述容置槽底部设有用于吸附集装箱的电磁吸附底板，所述容置槽和集装箱之间贯通有连接柔性软管的淤泥进口以及带有过滤网的排水口。

进一步地，所述避障模块包括用于探测障碍物的多波束合成孔径声呐，所述多波束合成孔径声呐设置于机体的前端，所述多波束合成孔径声呐通过对被探测目标三维成像并将探测结果传输到终端控制器进行判断。