一种水下机器人吸附壁面装置

1.本发明涉及水下作业机械设备领域，尤其涉及一种水下机器人吸附壁面装置。


背景技术：

2.水下机器人作为人类探索水下环境的重要工具，一直以来受到各国的重视，近年来在海洋资源开发、深海探测等方面发挥了重要作用。同时，水下机器人在我国水利行业的应用也在不断发展和探索中，目前主要应用于水库搜查、大坝检测、安全检查等方面。而因为水下检测或作业的环境的特殊性，仅仅依靠水下机器人的推进器难以保证机器人能够稳定停留在工作目标位置，导致机器人的检测或作业装置无法进行稳定的工作。在已有研究中，发明人提出了水下吸附的相关方案，并存在一些弊端。
3.如授权公告号为cn112278210a，授权公告日为2021.01.29的中国发明专利公开了一种兼具游动与吸附功能的水下机器人，该吸附水下机器人的吸附装置由吸盘组构成，但吸盘组上的吸盘均为固定吸盘，在机器人吸附圆柱形壁面或凹凸不平的壁面时，会使一部分吸盘失效，进而导致吸附失败。
4.如授权公告号为cn115571307a，授权公告日为2023.01.06的中国发明专利公开了一种水下机器人吸附壁面的控制结构及控制方法，该水下机器人在吸盘装置上采用了球体结构以实现对非平面的吸附，但是其抽水管路经过该球体零件，在吸附圆弧面或凹凸不平的表面时，一旦吸盘头倾斜角度过大，将会阻塞抽水，使一部分吸盘失效，进而导致吸附失败。
5.综上所述，为了解决上述问题，我们提出了一种水下机器人吸附壁面装置。


技术实现要素：

6.本发明提出的一种水下机器人吸附壁面装置，解决了现有的水下机器人吸附壁面功能容易失效的问题。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
8.一种水下机器人吸附壁面装置，包括抽水装置、舱体吸盘装置，所述抽水装置由抽水软管、抽水发生装置和排水器组成；所述舱体由舱盖、弹簧、挡环和环形舱组成；所述吸盘装置由吸盘柱、导流软管、球铰吸水头和吸盘头组成，抽水装置贯穿舱体，能够将水从吸盘装置抽出，水流流过舱体进入抽水发生装置，抽水发生装置将水排进排水器，由排水器将水径向散布排出，舱体中，主要设置了缓冲调节结构，弹簧及其安装组件能够缓冲吸附时的冲击，也能调整由于不平整的壁面导致吸盘组的各吸盘装置的伸缩。
9.优选的，所述吸盘装置利用了球铰机构的特性，并通过导流软管改变水流路径，使吸盘头更加灵活。
10.优选的，所述抽水装置中的抽水发生装置是核心部分，通过改装抽水泵，抽水发生装置顶部有六个连接抽水软管的接头，底部有一个集中排水的排水口，抽水软管将抽入的水导入抽水发生装置中，由排水口集中排出。
11.优选的，所述环形舱安装有排水器，且所述排水器周壁呈环形阵列开设有排水槽口，沿径向排水至外部。
12.优选的，所述抽水发生装置和排水器均安装在环形舱的定位安装孔上，装配时可以任意旋转角度进行安装，并对准这三个零件的安装孔，用六组螺栓螺母安装。
13.优选的，所述舱体用于导流且安装有缓冲调节器，且所述舱体在导流时，环形舱外环导入从吸盘装置吸入的水流，内环导出经过抽水发生装置抽出的水流，形成“外环-抽水发生装置-内环”的导流路线；。
14.优选的，所述舱体安装的缓冲调节器由弹簧、挡环和舱盖上的挡块组成，弹簧两端固接在挡环和挡块的环形凹槽中，挡环内孔与吸盘柱的阶梯轴过盈配合，能够承受一定的轴向拉力，防止吸盘装置脱落。
15.优选的，所述吸盘装置的吸盘组，安装在舱体上，单个吸盘装置中，吸盘柱和球铰吸水头形成了球铰机构，吸盘头能够在空间上偏转一定角度，结合吸盘组布置对圆弧面或凹凸不平表面的吸附。
16.优选的，所述吸盘柱呈对称安装有导流软管，所述导流软管两端分别接在吸盘柱和球铰吸水头的接头上，实现水流的导通。
17.优选的，述吸盘组由六个呈环形阵列分布的吸盘组成，且所述吸盘与球铰吸水头连接。
18.本发明的有益效果为：
19.本发明主要设计了一种水下机器人吸附壁面的装置，该装置可以吸附在除平面壁面外的圆弧表面或凹凸不平的表面上；并且该装置模块化，与水下机器人连接只需制造出相对应的安装结构并为抽水发生装置提供受控制的电源即可。
20.综上所述，该装置有效的解决了现有的水下机器人吸附壁面功能容易失效的问题。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图。
22.图2为本发明的结构爆炸图。
23.图3为本发明的吸附装置的结构示意图。
24.图4为本发明的吸附装置的结构剖视图。
25.图中标号：1、抽水装置；101、抽水软管；102、抽水发生装置；103、排水器；2、舱体；201、舱盖；202、弹簧；203、挡环；204、环形舱；3、吸盘装置；301、吸盘柱；302、导流软管；303、球铰吸水头；304、吸盘。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.参照图1-图4，一种水下机器人吸附壁面装置，包括抽水装置1、舱体2吸盘装置3，抽水装置1由抽水软管101、抽水发生装置102和排水器103组成；舱体2由舱盖201、弹簧202、挡环203和环形舱204组成；吸盘装置3由吸盘柱301、导流软管302、球铰吸水头303和吸盘头
304组成，抽水装置1贯穿舱体2，能够将水从吸盘装置3抽出，水流流过舱体2进入抽水发生装置102，抽水发生装置102将水排进排水器103，由排水器103将水径向散布排出，舱体2中，主要设置了缓冲调节结构，弹簧202及其安装组件能够缓冲吸附时的冲击，也能调整由于不平整的壁面导致吸盘组的各吸盘装置3的伸缩，吸盘装置3利用了球铰机构的特性，并通过导流软管302改变水流路径，使吸盘头304更加灵活。
28.抽水装置1中的抽水发生装置102是核心部分，通过改装抽水泵，抽水发生装置102顶部有六个连接抽水软管101的接头，底部有一个集中排水的排水口，抽水软管将抽入的水导入抽水发生装置102中，由排水口集中排出，抽水发生装置102和排水器103均安装在环形舱204的定位安装孔上，装配时可以任意旋转角度进行安装，并对准这三个零件的安装孔，用六组螺栓螺母安装。
29.环形舱204安装有排水器103，且排水器103周壁呈环形阵列开设有排水槽口，沿径向排水至外部，舱体2用于导流且安装有缓冲调节器，且舱体2在导流时，环形舱204外环导入从吸盘装置3吸入的水流，内环导出经过抽水发生装置102抽出的水流，形成“外环-抽水发生装置102-内环”的导流路线，舱体2安装的缓冲调节器由弹簧202、挡环203和舱盖201上的挡块组成，弹簧202两端固接在挡环203和挡块的环形凹槽中，挡环内孔与吸盘柱301的阶梯轴过盈配合，能够承受一定的轴向拉力，防止吸盘装置3脱落。
30.吸盘装置3的吸盘组，安装在舱体2上，单个吸盘装置中，吸盘柱301和球铰吸水头303形成了球铰机构，吸盘头304能够在空间上偏转一定角度，结合吸盘组布置对圆弧面或凹凸不平表面的吸附，吸盘柱301呈对称安装有导流软管302，导流软管302两端分别接在吸盘柱301和球铰吸水头303的接头上，实现水流的导通，吸盘组由六个呈环形阵列分布的吸盘304组成，且吸盘304与球铰吸水头303连接。
31.图2所示的该水下机器人吸附壁面装置的爆炸视图展现了装置的零件组成和空间上的装配位置关系，该装置由抽水装置1、舱体2吸盘装置3三大部分组成，抽水装置1中，抽水软管101连接了舱盖201和抽水发生装置102，由六对接头固定位置；抽水发生装置102呈圆柱型，顶部外扩六个软管接头，底部设计为法兰盘结构；排水器103安装处也设计为法兰盘结构，便于和抽水发生装置102共同安装在环形舱204上，舱体2中，装配了弹簧202和挡环203，与舱盖上的挡块组成缓冲调节器，且挡环203与吸盘装置3中吸盘柱301上的阶梯轴过盈配合，吸盘装置3共有六个，圆周布置在环形舱204上，并通过挡环203和吸盘柱301上的轴段进行限位，实现一定范围的伸缩。
32.图2和图3共同展示了吸盘装置的详细结构。吸盘柱301和球铰吸水头303均有两个用于外接软管的接头，导流软管将这两部分连接，实现水流跨球铰机构流动，吸盘柱并非一个整体零件，在安装球铰的位置，由于球体被包覆在柱体表面，考虑装置的可安装性，加工一个半圆柱安装位，再用一个半圆柱形盖实现球铰的安装。
33.该装置解决现有水下机器人吸附壁面功能容易失效问题的工作原理：装置靠近壁面，抽水发生装置102产生抽水的动力，将吸盘装置3上吸盘头304中的水抽出，形成负压，负压力将装载本发明装置的水下机器人吸附在壁面上。抽出的水进入舱体2，通过六个管路流过缓冲调节器并流出舱体2，经过抽水软管101进入抽水发生装置，再由排水器排出。
34.附图中所有紧固件均为标准件，且不对本发明中结构和功能产生干涉。图中展示出安装和定位孔，紧固件不表示在附图中。
35.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种水下机器人吸附壁面装置，包括抽水装置(1)、舱体(2)吸盘装置(3)，其特征在于，所述抽水装置(1)由抽水软管(101)、抽水发生装置(102)和排水器(103)组成；所述舱体(2)由舱盖(201)、弹簧(202)、挡环(203)和环形舱(204)组成；所述吸盘装置(3)由吸盘柱(301)、导流软管(302)、球铰吸水头(303)和吸盘头(304)组成，抽水装置(1)贯穿舱体(2)，能够将水从吸盘装置(3)抽出，水流流过舱体(2)进入抽水发生装置(102)，抽水发生装置(102)将水排进排水器(103)，由排水器(103)将水径向散布排出，舱体(2)中，主要设置了缓冲调节结构，弹簧(202)及其安装组件能够缓冲吸附时的冲击，也能调整由于不平整的壁面导致吸盘组的各吸盘装置(3)的伸缩。2.根据权利要求1所述的一种水下机器人吸附壁面装置，其特征在于，所述吸盘装置(3)利用了球铰机构的特性，并通过导流软管(302)改变水流路径，使吸盘头(304)更加灵活。3.根据权利要求1所述的一种水下机器人吸附壁面装置，其特征在于，所述抽水装置(1)中的抽水发生装置(102)是核心部分，通过改装抽水泵，抽水发生装置(102)顶部有六个连接抽水软管(101)的接头，底部有一个集中排水的排水口，抽水软管将抽入的水导入抽水发生装置(102)中，由排水口集中排出。4.根据权利要求1所述的一种水下机器人吸附壁面装置，其特征在于，所述环形舱(204)安装有排水器(103)，且所述排水器(103)周壁呈环形阵列开设有排水槽口，沿径向排水至外部。5.根据权利要求1所述的一种水下机器人吸附壁面装置，其特征在于，所述抽水发生装置(102)和排水器(103)均安装在环形舱(204)的定位安装孔上，装配时可以任意旋转角度进行安装，并对准这三个零件的安装孔，用六组螺栓螺母安装。6.根据权利要求1所述的一种水下机器人吸附壁面装置，其特征在于，所述舱体(2)用于导流且安装有缓冲调节器，且所述舱体(2)在导流时，环形舱(204)外环导入从吸盘装置(3)吸入的水流，内环导出经过抽水发生装置(102)抽出的水流，形成“外环-抽水发生装置(102)-内环”的导流路线；。7.根据权利要求6所述的一种水下机器人吸附壁面装置，其特征在于，所述舱体(2)安装的缓冲调节器由弹簧(202)、挡环(203)和舱盖(201)上的挡块组成，弹簧(202)两端固接在挡环(203)和挡块的环形凹槽中，挡环内孔与吸盘柱(301)的阶梯轴过盈配合，能够承受一定的轴向拉力，防止吸盘装置(3)脱落。8.根据权利要求1所述的一种水下机器人吸附壁面装置，其特征在于，所述吸盘装置(3)的吸盘组，安装在舱体(2)上，单个吸盘装置中，吸盘柱(301)和球铰吸水头(303)形成了球铰机构，吸盘头(304)能够在空间上偏转一定角度，结合吸盘组布置对圆弧面或凹凸不平表面的吸附。9.根据权利要求8所述的一种水下机器人吸附壁面装置，其特征在于，所述吸盘柱(301)呈对称安装有导流软管(302)，所述导流软管(302)两端分别接在吸盘柱(301)和球铰吸水头(303)的接头上，实现水流的导通。10.根据权利要求8所述的一种水下机器人吸附壁面装置，其特征在于，所述吸盘组由六个呈环形阵列分布的吸盘(304)组成，且所述吸盘(304)与球铰吸水头(303)连接。

技术总结
本发明公开了一种水下机器人吸附壁面装置，涉及水下作业机械设备领域，针对现有的水下机器人吸附壁面功能容易失效的问题，现提出如下方案，其包括抽水装置、舱体吸盘装置，所述抽水装置由抽水软管、抽水发生装置和排水器组成；所述舱体由舱盖、弹簧、挡环和环形舱组成；所述吸盘装置由吸盘柱、导流软管、球铰吸水头和吸盘头组成，抽水装置贯穿舱体，能够将水从吸盘装置抽出，水流流过舱体进入抽水发生装置，抽水发生装置将水排进排水器，由排水器将水径向散布排出，舱体中。本发明结构新颖，该装置有效的解决了现有的水下机器人吸附壁面功能容易失效的问题。能容易失效的问题。能容易失效的问题。


技术研发人员：汪子淇 邹屹祁 葛旺 符恒 何健超 梁思怡 徐弈新 庄迪 张家琪 常永瑞 刘梦瑶
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/10/8