[发明专利]一种三自由度水下清淤机器人结构及清淤方法

说明书

本发明公开了一种三自由度水下清淤机器人结构及清淤方法，结构包括绞吸式清淤机构、连接装置和履带式耐压动力底盘。绞吸式清淤机构包括：绞吸清淤臂、泵吸管路、潜水泥浆泵、泥沙输送管；连接装置包括：可插拔式连接板以及用于固定的销轴；履带式耐压动力底盘包括：三自由度机械臂支撑架、履带系统、底盘支撑架。本发明总体采用全电驱，较少的线路与管路，在保证机器人结构紧凑性的同时，使得机器人更便于携带运输，运动起来更加灵活。履带式耐压动力底盘所提供的三自由度机械臂支撑架的前端可通过连接装置与清淤臂以插拔式连接，方便拆卸维护的同时，三自由度充分满足清淤过程中的运动需求。

技术领域

本发明涉及一种三自由度水下清淤机器人结构及清淤方法，属于疏浚设备技术领域。

背景技术

目前，对于一些水库清淤等工程由于其位置偏远、交通不便等的限制，常见的大型设备如挖泥船等清淤设备，难以应用于此类环境中，目前仍主要以人工清理为主，而人工清理主要存在安全性差、工期长、施工成本高等问题。此外，水库清淤还存在水底环境恶劣、清理工况复杂等问题，而目前的清淤机器人，普遍存在自由度低、通用性差等问题，对于复杂的清淤工况应用起来较为困难。

因此，本次提出了一种三自由度水下清淤机器人结构及清淤方法，致力于解决上述技术问题。

发明内容

本次提出了一种三自由度水下清淤机器人结构及清淤方法，总体采用全电驱，较少的线路与管路，在保证机器人结构紧凑性的同时，使得机器人更便于携带运输，运动起来更加灵活。结构设计方面，通过对绞吸挖泥船绞吸装置的改进，提出了一种三自由度水下清淤机器人结构的绞吸式清淤臂的设计，在保留绞吸装置的高效、低能耗的同时将小型化、模块化的思路引入。同时针对不同的工况环境，在此基础上，提出了一种可用于清淤机器人的水下耐压履带底盘，在保留履带底盘本身的高机动性的同时，针对于一般的绞吸式清淤机器人的可动性低、清理效果差等问题，本次设计的水下耐压履带底盘中所提出的三自由度机械臂支撑架可完全满足清淤臂所需的活动，同时模块化替换也可为其他的高活动性清淤方式提供可能性。

技术方案如下：

一种三自由度水下清淤机器人结构及清淤方法，其结构特征在于，包括绞吸式清淤机构、连接装置和履带式耐压动力底盘。所述绞吸式清淤机构中的绞吸清淤臂通过连接装置与履带式耐压动力底盘以插拔的方式连接。

进一步地，绞吸清淤装置包括绞吸清淤臂、泵吸管路、潜水泥浆泵、泥沙输送管。其中，绞吸式清淤臂包括绞刀、鸭嘴挡泥板、绞刀传动机构与水下绞刀电机。绞刀传动机构包括绞刀轴、弹性联轴器以及联轴器外壳；绞刀用圆螺母以及平键固定的方式固定在绞刀传动机构中绞刀轴的末端，并用绞刀盖保护绞刀轴末端磨损；绞刀传动机构的联轴器外壳焊有扇形的固定板，用于绞吸清淤臂与连接装置固定与调整切削角度；水下绞刀电机跟绞刀轴的另一端通过弹性联轴器相连；泵吸管路与鸭嘴挡泥板的输送口连接，另一端与潜水泥浆泵连接。

进一步地，履带式耐压动力底盘包括：三自由度机械臂支撑架、履带系统、底盘支撑架。其中，三自由度机械臂支撑架由横移支撑架与抬升支撑架组成，分别由横移推杆与抬升推杆驱动。其中横移支撑架与抬升支撑架通过旋转销轴连接，用于实现横移运动的横移推杆的杆端与横移支撑架连接，推杆的另一端与抬升支撑架连接，当横移推杆伸出时横移支撑架顺时针摆动，当横移推杆回收时横移支撑架逆时针摆动；抬升支撑架另一端与底盘支撑架连接，用于实现抬升运动的抬升推杆的杆端与抬升支撑架连接，推杆的另一端与底盘支撑架连接，当抬升推杆伸出时，抬升支撑架向上抬升，当抬升推杆回收时，抬升支撑架向下抬升。履带系统包括履带，履带密封动力箱，履带电机，电机转向器；履带电机和电机转向器位于履带密封动力箱内，履带位于履带密封动力箱外两侧；其中，电机转向器的输入端与履带电机输出轴端相连，电机转向器的输出轴端与履带连接，履带电机通过电机转向器的动力传递，为履带提供行驶所需的动力。