[发明专利]一种船用超高压水清洗轮式爬壁机器人

说明书

本发明公开了一种船用超高压水清洗轮式爬壁机器人，包括框架，所述框架前后端安装有四个行走装置，前后端底部安装有两个吸附装置，中心设有清洗装置；每个行走装置包括车轮、驱动电机和减速器，驱动电机通过带有球头的连接轴与车轮活动连接。本发明的吸附装置采用Halbach阵列磁路瓦形结构的永磁吸附单元，增大磁质比，减小占用空间；行走装置中使用球头装置活动连接车轮，适应船舶外壁曲面；转向装置使机器人实现灵活转向运动，降低对驱动电机的转矩要求；清洗装置利用超高压水射流进行除锈清洗工作，并将废水和锈渣回收处理，清洁环保，噪音污染小。

技术领域

本发明涉及船舶清洗装置，尤其涉及一种船用超高压水清洗轮式爬壁机器人。

背景技术

船舶除锈清洗是船舶工业中一项重要的业务，是造船和修船不可或缺的重要环节， 是船舶涂装前的首要步骤。另外由于船舶外壁长期沉浸在海水中，饱受海水的侵蚀，随着船舶使用时间的增加，船舶外壁不可避免的会发生锈蚀，为了提高船舶的使用寿命和 增加使用安全性，当船舶外壁锈蚀到一定的程度时必须进行除锈清洗，并重新喷涂以保 护船舶外壁不受海水过快侵蚀。每年船舶外壁清洗除锈的工作量都非常大，因此研究一 种自动化高效除锈清洗方式是很有必要的。近年来随着移动机器人的快速发展，壁面爬 行机器人得到了各界的高度重视，应用于船舶工业的爬壁机器人大多数成熟运用于焊 接、除锈和喷漆等工作。现有的清洗机器人普遍存在结构复杂笨重难以满足船舶外壁曲 面清洁的要求。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种用于船舶外壁曲面的超高压水清洗轮式爬壁机器人。

技术方案：本发明所述的船用超高压水清洗轮式爬壁机器人，包括框架，框架前后端安装有四个行走装置，前后底部安装有两个吸附装置，中心设有清洗装置；每个行走 装置包括车轮、驱动电机和减速器，驱动电机通过带有球头的连接轴与车轮活动连接。

四个行走装置主要作用是保证机器人的行走能力，车轮与驱动电机通过球头装置活 动连接，在船舶外壁曲面上，球头装置使机器人的四个车轮能够一直接触船舶壁面，不出现悬空状态，保证机器人的行走能力。

优选地，设置在框架前端的两个行走装置之间还连接有前轮转向机构。机器人前端 两轮可以通过转向机构控制转动。

优选地，所述前轮转向机构包括转向电机、连杆，连杆上安装有齿条，齿条上啮合有齿轮，齿轮和转向电机上的转向轴连接；所述连杆两端设有连接驱动电机的曲型连杆，曲型连杆转角处设有转轴。通过转向轴带动连杆移动，连杆带动曲型连杆转动，然后带 动前轮左右转动，机器人从而实现转向运动，此装置能够降低驱动电机的转矩需求。

优选地，所述吸附装置包括若干组永磁吸附单元，永磁吸附单元为直线型Halbach阵列磁路。该磁路显著增强了磁铁吸附力，并且位于前后轮处的布置使磁力产生的力矩 更大，因此能够提高机器人附壁能力。

优选地，所述永磁吸附单元为瓦形结构，由五个永磁块组成，充磁方向依次为：上N下S，左S右N，上S下N，左N右S，上N下S。永磁吸附单元所设计的瓦形结构 体积更小，增大了磁铁磁质比，且所需空间减小，与轮式行走方式契合，避免了结构上 的冲突。

优选地，所述清洗装置包括清洗盘，清洗盘为底部开口空腔，底部外缘附有软边，顶部设有高压水的入水口和真空回收系统的连接口，空腔内设有带有喷头的高压水喷 盘。入水口连接超高压水管，提供足够压强的高压水，连接口连接真空回收系统，将锈 渣污水经回收系统处理，不会造成二次返锈和污染，真空回收系统通过调节清洗盘内部 真空压强，可以使清洗盘内的真空吸附力与高压水射流冲击力相抵消；清洗盘内部有超 高压水射流喷头，将高压强的水流转变为高流速的水射流，对船舶壁面的锈层起到冲击、 剥蚀作用，进行除锈工作，工作时水流产生的反冲力使喷盘被动式旋转；软边使清洗盘 具有柔性，在船舶外壁曲面上紧密贴服，保持清洗盘内部的真空状态。

优选地，所述清洗装置可上下活动的连接在框架的安装板上。当机器人经过船舶表 面的焊缝、凸起等障碍物，清洗盘能够抬起越过障碍物。