一种河湖水下悬浮清淤机器人的制作方法

1.本实用新型涉及环保设备技术领域，具体说是一种河湖水下悬浮清淤机器人。

背景技术：

2.河湖由于常年面源污染、进河雨水管由于雨污错接、混接、雨天溢流等原因导致河湖污泥淤积，间隔两三年都要做排水工程清淤。现有技术主要采用目前清淤方式有很多，主要的方式分为干水作业、带水作业和环保清淤三种。
3.（1）干水作业
4.干水作业主要是指打设临时围堰排干水作业，包括干土挖掘和水力冲填两种方式。这样的作业方式最大优点就是清淤彻底，而且对于设备、技术要求不高，质量容易保证，比较直观，产生的淤泥含水率低，后期处置较为容易。缺点1）一般的四轮运输车无法达到湖内开挖区域，需设临时运输通道或通过水陆两用运输车盘到岸上指定点；2）施工期需考虑沿岸雨、污水导流问题；3）需加临时导流围堰、有二次运土及抽水台班费用；4）湖水抽干后要考虑沿边堤防及围堰安全稳定性；5）容易产生恶臭，影响周边居民及游客的日常生活。
5.（2）带水作业
6.带水作业一般是指将清淤机具装备在船上，由清淤船作为施工平台在水面上操作清淤设备将淤泥开挖，并通过管道输送系统输送到岸上堆场中，主要包括抓斗式、绞吸式、斗轮式和链斗式等。带水作业优点是施工不受天气影响，不会影响通航，施工精度较高，缺点是淤泥清除率在30%~70%，清淤不彻底，易产生浮泥遗漏情况，强烈扰动底泥容易造成大面积水体污染，难以实现改善水质目标。
7.（3）环保清淤
8.环保清淤主要是指对清淤精度和防止二次污染要求高的带水作业方式，目前最常用的环保清淤方式主要有环保绞吸式清淤。这种清淤方式多用于河道、湖泊和水库的环保清淤工程。
9.环保清淤优点是环保绞吸式清淤船配备专用的环保统刀头具有部分防止亏染淤泥泄漏和扩散的功能，可以疏浚薄的污染底泥而且对底泥扰动小，一定程度上避免了污染淤泥的扩散和逃淤现象，一次可挖泥厚度为1-2m。同时环保绞吸式挖泥船具有高精度定位技术和现场监控系统，通过模拟动画，可直观地观察清淤设备的挖掘轨迹：高程控制通过挖深指示仪和回声测深仪，精确定位绞刀深度，挖掘精度高。缺点是对水位有要求，水深超过机械臂后绞吸船就清理不到淤泥了；移动速度极慢；能耗太高；绞吸刀结构在实际清淤过程中仍然存在扰动周边淤泥，导致淤泥污染水体；不能测实际淤泥和清理的淤泥厚度，经常在一些地方超挖，而一些地方淤泥不能被清掉。

技术实现要素：

10.本实用新型提供了一种河湖水下悬浮清淤机器人用以解决背景技术中提出的技术问题。
11.本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：
12.一种河湖水下悬浮清淤机器人，包括机器人框架，以及设置在机器人框架下端的清淤组件；所述机器人框架包括上层底板、下层底板和左右侧板，所述左右侧板设置在上下层底板之间，所述机器人框架的上层底板的上端连接浮体，下端设置有电子舱和多个水平方向螺旋桨，所述机器人框架的下层底板的上端设置有动力舱，所述机器人框架的左右侧板上均设置有多个竖直方向螺旋桨；所述机器人框架的前端还设置有避障拍摄装置。
13.作为本实用新型的进一步优选，所述清淤组件包括吸污管、环保罩、潜水直流电机和清淤铰刀；所述环保罩位于机器人框架的下端，与机器人框架之间设置有多个电机支架，所述电机支架用于安装潜水直流电机，多个所述潜水直流电机的旋转轴上均连接有所述清淤铰刀，所述吸污管设置在环保罩的内部。
14.作为本实用新型的进一步优选，还包括有排泥管，所述排泥管为立式轴向设置，一端通过连接件与吸污管连接，另一端穿过机器人框架且与污泥泵连接，所述机器人框架的内部采用卡箍及螺栓固定排泥管。
15.作为本实用新型的进一步优选，所述避障拍摄装置包括照明灯、避障声呐和摄像机。
16.作为本实用新型的进一步优选，所述机器人框架的下层底板采用卡箍及螺栓连接动力舱，动力舱负责将岸基高压直流电降压并分配给各用电单元。
17.作为本实用新型的进一步优选，所述机器人框架的上层底板采用卡箍及螺栓连接电子舱，所述电子舱的内部安装有控制板、姿态惯性传感器和分电板；所述姿态惯性传感器采用a0020微航姿态参考系统。
18.作为本实用新型的进一步优选，所述机器人框架的底部竖向设置有电动推杆，且所述电动推杆的下端安装有淤泥检测组件。
19.作为本实用新型的进一步优选，所述淤泥检测组件包括压力传感器和光感传感器。
20.作为本实用新型的进一步优选，所述浮体的上端设置有吊环，便于机器人下水工作及完工出水。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
22.1、本装置的清淤机器人无需排水施工，能根据装置安装的淤泥厚度检测传感器检测河湖淤泥厚度，并根据检测数据反馈给机器人，机器人计算并自动进行清淤工作，不会造成超挖或清淤不彻底的问题。
23.2、本装置清淤时，能在污泥管道布置允许的情况下自由灵活移动，可以预期设定轨迹规划，实施自主清淤工作。
24.3、本装置绞刀螺旋科学进行旋转设计，保证淤泥被环保罩内淤泥泵吸口吸进污泥泵，并通过污泥管道输送出河湖，而不会污染水体。
25.4、本装置体积小、结构简单，耗能相对较低。
26.5、本装置不受水体深度影响，可以通过螺旋桨组件调节位置，清淤无死角。
附图说明
27.图1为本实用新型结构侧视图；
28.图2位本实用新型结构正视图；
29.图3为本实用新型清淤组件示意图；
30.图4为电子舱组成图；
31.图中，1、浮体，2、水平方向螺旋桨，3、竖直方向螺旋桨，4、排泥管，5、机器人框架，6、照明灯，7、摄像机，8、清淤组件，801、清淤铰刀，9、环保罩，10、避障声呐，11、水深计，12、潜水直流电机，13、电机支架，14、动力舱，15、吸污管，16、三通连接件，17、电子舱，1701、控制板，1702、姿态惯性传感器，1703、分电板，18、压力传感器，19、光感传感器，20、电动推杆，21、吊环。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
33.如图1-3所示，一种河湖水下悬浮清淤机器人，包括机器人框架5，以及设置在机器人框架5下端的清淤组件8。机器人框架5包括上层底板、下层底板和左右侧板，左右侧板设置在上下层底板之间，机器人框架5的上层底板的上端连接浮体1，浮体1的浮力用于平衡机器人的重力。机器人框架5的上层底板的下端设置有电子舱17和四个水平方向螺旋桨2，水平方向螺旋桨2呈矢量布置，负责机器人在平面方向的移动。机器人框架5的下层底板的上端设置有动力舱14，机器人框架5的左右侧板上各设置有两个竖直方向螺旋桨3推进器，保障机器人下潜，并保障机器人清淤泥时沿立式方向移动。所述机器人框架5的前端还设置有避障拍摄装置，包括照明灯6、避障声呐10和摄像机7，便于岸基控制。
34.进一步说明，清淤组件8包括吸污管15、环保罩9、潜水直流电机12和清淤铰刀801。环保罩9位于机器人框架5的下端，与机器人框架5之间设置有两个电机支架13，电机支架13采用螺栓固定连接潜水直流电机12，两个所述潜水直流电机12的旋转轴上均连接有一个清淤铰刀801，吸污管15设置在环保罩9的内部。环保罩保障清淤过程中淤泥不向罩外扩散，不会扰动及污染机器人周边水体，螺旋绞刀搅动淤泥，并沿着立式轴向排泥管输送淤泥。
35.本实施例中，吸污管15设置有两个，管口分别对应两个清淤铰刀801，可以提高吸淤的效率。排泥管4为立式轴向设置，一端通过三通连接件16与两个吸污管连接，另一端穿过机器人框架5且与水面船体上设置的污泥泵相连接，通过污泥泵动力将淤泥清理输送出水。机器人框架5的内部采用卡箍及螺栓固定排泥管4。
36.进一步说明，机器人框架5的下层底板采用卡箍及螺栓连接动力舱14，动力舱14负责将岸基高压直流电降压并分配给各用电单元。
37.如图4所示，机器人框架5的上层底板采用卡箍及螺栓连接电子舱17，电子舱17的内部安装有控制板1701、姿态惯性传感器1702和分电板1703。姿态惯性传感器采用a0020微航姿态参考系统，测得的数据用于控制机器人移动，a0020 微型姿态方位参考系统是基于 mems（微机电系统）惯性传感元件的超小型、高精度惯性测算系统，该系统集成了经过温度修正、非正交误差补偿过的软、硬件核心，可以在任意时刻、任意运动状态下精确输出载体的加速度、角速度、地磁场强度，可以大规模批量化成产，大幅降低产品成本。控制板1701控制机器人在水下运动、将机器人水下检测及工作相关信息传输给岸基并接受岸基的指令进
行工作，分电板1703将各种电压的电力分配给各用电单元。
38.进一步说明，清淤组件为可伸缩结构，机器人框架5的底部竖向设置有电动推杆20，且电动推杆20的下端安装有淤泥检测组件，包括压力传感器17和光感传感器18。当装置下潜并与污泥第一次接触时，光感传感器18反馈数据，当下潜至污泥底面时，压力传感器17反馈数据，从而计算出从污泥表面运动至底面所需的时间，并通过电机转速计算出淤泥厚度。清淤前以及清淤过程中，通过电动推杆动作检测河湖底部淤泥厚度，并将检测数据反馈给控制板1701，控制板1701根据预先设置的判断指令控制机器人移动及清淤工作。应理解，淤泥检测组件仅用于检测淤泥厚度，没有淤泥厚度检测功能时不影响机器人水下清淤。
39.进一步说明，浮体1的上端设置有吊环21，便于机器人下水工作及完工出水。
40.具体实施方式只是本实用新型的一个优选实施例，并不是用来限制本实用新型的实施与权利要求范围的，凡依据本实用新型申请专利保护范围内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。

技术特征：

1.一种河湖水下悬浮清淤机器人，其特征在于，包括机器人框架（5），以及设置在机器人框架（5）下端的清淤组件（8）；所述机器人框架（5）包括上层底板、下层底板和左右侧板，所述左右侧板设置在上下层底板之间，所述机器人框架（5）的上层底板的上端连接浮体（1），下端设置有电子舱（17）和多个水平方向螺旋桨（2），所述机器人框架（5）的下层底板的上端设置有动力舱（14），所述机器人框架（5）的左右侧板上均设置有多个竖直方向螺旋桨（3）；所述机器人框架（5）的前端还设置有避障拍摄装置。2.根据权利要求1所述的一种河湖水下悬浮清淤机器人，其特征在于，所述清淤组件（8）包括吸污管（15）、环保罩（9）、潜水直流电机（12）和清淤铰刀（801）；所述环保罩（9）位于机器人框架（5）的下端，与机器人框架（5）之间设置有多个电机支架（13），所述电机支架（13）用于安装潜水直流电机（12），多个所述潜水直流电机（12）的旋转轴上均连接有所述清淤铰刀（801），所述吸污管（15）设置在环保罩（9）的内部。3.根据权利要求2所述的一种河湖水下悬浮清淤机器人，其特征在于，还包括有排泥管（4），所述排泥管（4）为立式轴向设置，一端通过连接件与吸污管（15）连接，另一端穿过机器人框架（5）且与污泥泵连接，所述机器人框架（5）的内部采用卡箍及螺栓固定排泥管（4）。4.根据权利要求1所述的一种河湖水下悬浮清淤机器人，其特征在于，所述避障拍摄装置包括照明灯（6）、避障声呐（10）和摄像机（7）。5.根据权利要求1所述的一种河湖水下悬浮清淤机器人，其特征在于，所述机器人框架（5）的下层底板采用卡箍及螺栓连接动力舱（14），动力舱（14）负责将岸基高压直流电降压并分配给各用电单元。6.根据权利要求1所述的一种河湖水下悬浮清淤机器人，其特征在于，所述机器人框架（5）的上层底板采用卡箍及螺栓连接电子舱（17），所述电子舱（17）的内部安装有控制板（1701）、姿态惯性传感器（1702）和分电板（1703）；所述姿态惯性传感器（1702）采用a0020微航姿态参考系统。7.根据权利要求1所述的一种河湖水下悬浮清淤机器人，其特征在于，所述机器人框架（5）的底部竖向设置有电动推杆（20），且所述电动推杆（20）的下端安装有淤泥检测组件。8.根据权利要求7所述的一种河湖水下悬浮清淤机器人，其特征在于，所述淤泥检测组件包括压力传感器（18）和光感传感器（19）。9.根据权利要求1所述的一种河湖水下悬浮清淤机器人，其特征在于，所述浮体（1）的上端设置有吊环（21），便于机器人下水工作及完工出水。

技术总结

本实用新型公开一种河湖水下悬浮清淤机器人，包括机器人框架，该机器人框架上固定安装有四个立式螺旋桨推进器及四个矢量分布的水平螺旋桨推进器，该机器人框架的前端对应设置有照明装置以及摄像装置，并且该机器人框架的中心安装有可伸缩清淤组件，该清淤机构外侧安装有环保罩，罩子内部设有吸泥管，该吸泥管的前端又对应设置有铰刀。本装置的清淤机器人可代替现有的大型绞吸船进行水下清淤施工，机器人潜水施工，移动简单，解决了绞吸船水下清淤高度有限的缺陷，极大地降低了施工成本，提高了清淤效率。高了清淤效率。高了清淤效率。