[发明专利]一种水下船体清洗机器人的控制系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种水下船体清洗机器人的控制系统及其工作方法，所述的控制系统包括数据采集模块、控制模块和上位机；所述的控制模块通过数据线分别与数据采集模块、履带模块、空化射流清洗模块、转刷清洗模块和驱动模块连接，控制模块通过电力载波线与上位机连接；所述的数据采集模块包括摄像头、惯性导航平台、陀螺仪和压力传感器；所述的控制模块安装在密封控制舱内部，包括主控制器、故障保护协处理器、信息处理器和电力载波通信模块A。本发明可以在水中接近船体表面时自动靠近并进行吸附，同时在清洗过程中可以自主规划清洗路径，根据海流强度自主进行吸附力调整，解决了因操作员反应速度慢而导致机器人清洗不灵活的问题。

技术领域

本发明涉及涉及ROV技术，具体涉及一种水下船体清洗机器人的控制系统及其工作方法。

背景技术

海洋生物长期附着在船舶表面会大大增加船舶阻力，使船舶降速约10％，油耗增加最大可达40％，严重耽误航期，增大运营成本。我国大型船坞数量不足，修坞周期长，目前，清洗船体表面附着物是实现船舶节能减排的主要手段。而全球船舶行业每年的船舶清洗费用接近100亿美元。大型货轮在干船坞内清洗费用高达30万元。作为一项临时措施，许多船东派遣潜水员检查船体并清除生物污垢，这些潜水员使用刮板和洗涤器手动清洁船体，水下清洗作业的特点是极端恶劣的工作环境。此外，潜水员在水下的身体承受能力有限，操作时间和范围同样受限，导致其工作效率低，清洗质量难以保证，而且一旦破坏防污漆会释放大量有毒物质，使船舶更容易受到生物污染。还存在疾病和事故隐患，费时费力且风险高。燃料消耗并不是生物污染造成的唯一威胁。一部分海洋生物可以将自己固定在船上并前往其他地区。尽管有时无害，但这可能会导致物种入侵。

为了提高水下船体的清洗效率和清洗效果，中国专利CN201620916527.3公开了一种水下船体清洗机器人，其包括若干个吸附组件、机器人本体、若干个轮式组件、清洗机构和控制机构；所述吸附组件包含永磁体、导杆、导杆弹簧和若干个万向轴承。本实用新型结构简单，成本低廉，其采用非接触性永磁吸附方式，同时使用轮式结构进行运动，能耗可大幅降低，同时轮式结构运动快，转弯灵活，能大幅提高清洗效率。

但是，该专利与市面上大部分船体清机器人一样，需要受操作员控制，操作员通过摄像头获取水下清洗图像，但水下环境复杂且摄像头视角有限，这种半自动化的控制形式有很大弊端如，清洗过程受操作员自身情况影响较大，很容易导致清洗不干净，同时操作员长时间手动操作会导致注意力下降，反应速度变慢，在遇到突发情况时不能及时做出回应，产生不必要的损失，同时机器人位置无法确定，使其清洗过程更加混乱。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能自动规划清洗路径并具备机器视觉的水下船体清洗机器人的控制系统及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种水下船体清洗机器人的控制系统，所述的水下船体清洗机器人包括履带模块、空化射流清洗模块、转刷清洗模块、驱动模块、密封控制舱和框架；

所述的框架包括首部和主体，首部为菱形体，主体为矩形体，首部与主体固定连接；

所述的履带模块有两个，分别安装在主体的左右两侧；所述的履带模块内部固定安装电磁铁，所述的电磁铁通过控制线与控制模块连接；所述的履带模块的橡胶履带外表面凹齿处固定安装永磁铁；

所述的空化射流清洗模块安装在首部的底下；

所述的转刷清洗模块包括两个转刷清洗轮，两个转刷清洗轮横向并排安装在主体的的底下；

所述的驱动模块包括五个垂直推进器、两个前进推进器和两个侧向推进器；所述的五个垂直推进器包括一个首部垂直推进器和四个主体垂直推进器，所述的首部垂直推进器竖直安装在首部的中心轴线上，所述的四个主体垂直推进器分别竖直安装在主体的四个角部；所述的两个纵向推进器分别对称安装在主体尾部的两侧，所述的侧向推进器横向安装在首部；所述的垂直推进器、纵向推进器和侧向推进器均为双向推进器；