[发明专利]一种水下壁面清洗机器人两自由度大空间工作装置

说明书

一种水下壁面清洗机器人两自由度大空间工作装置，包含输水管、水枪、机架、臂杆、平动链、直线驱动器，输水管为刚性管，包括第一、第二、第三输水管，所述臂杆包括第一、第二、第三臂杆；所述输水管固定安装在臂杆上，机架、臂杆、平动链、直线驱动器构成平面两自由度连杆机构，包含第一、第二、第三、第四闭环回路，其中由平动链、第一臂杆、第二臂杆构成的第三、第四闭环回路可维持水枪平动；各输水管通过软管连通，第一输水管一端通过软管连通高压水路，第三输水管与水枪连通。该种壁面清洗机器人清洁工作装置可实现水枪相对机架两自由度可控平动，利用高压水流实现大面积、结构复杂度低的船舶等海洋设备外竖立面的清洁作业。

技术领域

本发明涉及壁面清洗机器人领域，特别是一种水下壁面清洗机器人两自由度大空间工作装置。

背景技术

爬壁机器人是一种主要应用于竖立面维护、检查、清洗等极限作业为主的移动机器人，壁面清洗机器人在壁面移动机器人中是最具前景的应用之一。当前，壁面清洗主要有三种方式：人工清洗、吊篮清洗、自动化设备清洗，前两种清洗方式完全依赖工人清洗，劳动强度大，而且存在安全隐患，自动化设备进行竖立面清洗也离不开人工干预，同时设备造价高昂。以上介绍的避免清洗方式在陆地环境下尚难以广泛使用，在环境更为特殊的水下环境下更难以适用。船舶等海洋设备长期在海洋环境中，水线以下往往附着大量的海生物，为使设备维持良好的工作状态，需要定期清除附着物，以降低阻力以及油耗，维持设备性能，提高设备效率。当前船舶等海洋设备海生物的清除作业主要有两种方式：一类是依赖潜水员进行人工清洗，该方式清洁效率低，危险系数大；另一类是船舶等海洋设备进坞清洁，该方式成本高，耗时长。上述各方面原因影响制约了水下清洁作业，随着海洋贸易的持续发展，如何在水下爬壁机器人基础上，研发设计一种清洁该种装置，灵活高效的对船舶等海洋设备的水下竖立面进行清洁作业，已成为行业内一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于已有技术存在的问题提供一种水下壁面清洗机器人两自由度大空间工作装置，一方面，在爬壁机器人基础上，通过水枪两自由度可控平动，完成竖立面的清洁作业；另一方面，清洁工作装置需具有承压能力强、运动平稳、装配方便、结构强度高，稳定性能好等优点。

本发明通过以下技术方案来达到上述目的：一种水下壁面清洗机器人两自由度大空间工作装置，包含输水管、水枪、机架、臂杆、平动链、直线驱动器，所述输水管为刚性管，包括第一输水管、第二输水管、第三输水管，所述臂杆包括第一臂杆、第二臂杆、第三臂杆，所述平动链包含第一连杆、摇臂、第二连杆，所述直线驱动器包含第一直线驱动器、第二直线驱动器，所述机架、第一臂杆、第二臂杆、第三臂杆、第一直线驱动器、第二直线驱动器、第一连杆、摇臂、第二连杆构成平面两自由度连杆机构；所述第一输水管固定安装在第一臂杆上，第二输水管固定安装在第二臂杆上，第三输水管固定安装在第三臂杆上；

所述第一臂杆、机架、第一直线驱动器构成第一闭环回路，所述第一臂杆通过第一转动副安装在机架上，所述第一直线驱动器一端通过第二转动副安装在机架上，另一端通过第三转动副安装在第一臂杆上；第一直线驱动器为伺服电动缸，通过第一直线驱动器的伸缩运动，可实现第一臂杆绕第一转动副上下摆动，进而实现第一输水管相对机架的单自由度可控摆动。

所述第一臂杆、第二臂杆、第二直线驱动器组成第二闭环回路，所述第二臂杆通过第四转动副安装在第一臂杆上，所述第二直线驱动器一端通过第五转动副安装在第一臂杆上，另一端通过第六转动副安装在第二臂杆上；所述第二直线驱动器为伺服电动缸，通过第二直线驱动器的伸缩运动，可实现第二臂杆相对第一臂杆摆动，进而实现第二输水管相对第一输水管的单自由度可控摆动。

所述机架、第一连杆、第一臂杆、摇臂构成第三闭环回路，所述第一连杆一端通过第七转动副与机架连接，另一端通过第八转动副与摇臂连接，所述摇臂通过第九转动副安装在第一臂杆上，所述第四转动副与第九转动副组成复合铰链，所述第一转动副与第七转动副之间的孔心距，它与第八转动副和第九转动副之间的孔心距相等；第七转动副和第八转动副之间的孔心距，它和第一转动副与第九转动副之间的孔心距相等；所述机架、第一连杆、第一臂杆、摇臂构成平行四边形运动链，摇臂相对机架维持平动。