一种磁吸附式水下清洗机器人的制作方法

本发明涉及水下清洁机器人，特别是涉及一种磁吸附式水下清洗机器人。

背景技术：

1、水下清洗机器人是通过集成机械传动、流体力学、自动化控制等技术实现水下作业的特种机器人。其核心技术包括履带式移动底盘、多自由度运动控制、清洗系统等，支持船底、管道、电缆等水下结构的清洗维护，其广泛应用于浅海至中深海导管架、水下平台钢管等构件的清洁作业中。

2、目前，现有技术中水下清洁机器人多采用具有磁吸功能的机器人，通过磁吸的方式吸附于水下结构的清洁面，以执行水下结构清洁作业，如中国专利cn118722992a，其公开了一种用于船舶清洗的水下清洁机器人，包括：主体机架、动力行进组件、竖直推进器、水平推进器、主清洗组件、可伸展清洗组件和凸轮限位磁吸轮；动力行进组件安装固定在主体机架的底面板；竖直推进器固定安装在主体机架侧面板内部的四周；水平推进器安装在主体机架底面板的上侧四周；主清洗组件安装在主体机架内部，吸污收纳组件采用抽屉式嵌入安装在主清洗组件上；可伸展清洗组件安装在主体机架侧面板两侧；凸轮限位磁吸轮包括一对凸轮、两个辐板式轮辐、若干组合柱状永磁体和中空的轮圈；轮圈轴向延伸方向的两侧对称设置有两个辐板式轮辐，轮圈和辐板式轮辐上开设有若干弧形槽，轮圈和两个辐板式轮辐的弧形槽的位置完全相同。这种水下清洁机器人的磁吸轮为刚性结构，在实际使用过程中，面对水下结构清洁面的焊缝、海生物附着（如藤壶、贝壳）或不规则锈蚀时，容易发生跳动或局部悬空，导致磁吸轮与清洁之间吸附力骤降，使得清洁机器人出现脱离清洁面的情况，大幅降低了水下清洁机器人的清洁效率和作业安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种磁吸附式水下清洗机器人，有效解决了现有技术中刚性磁吸轮在遇到凹凸不平的清洁面时，容易发生跳动或局部悬空，导致磁吸轮吸附稳定性下降的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种磁吸附式水下清洗机器人，包括机架以及设置于所述机架底部的清洁组件和磁吸组件，所述清洁组件包括空化射流盘和进水管，所述空化射流盘的喷射方向朝向清洁面，所述进水管与所述空化射流盘连通；

3、所述磁吸组件包括多个磁吸轮，多个所述磁吸轮设置于机架的底部，并位于所述机架的两侧；

4、其中，每个所述磁吸轮均包括轮体、弹性包覆层以及磁环，所述弹性包覆层设置于所述轮体的外周，所述磁环与所述轮体同轴设置，且所述磁环位于所述轮体的径向内侧，所述磁环用于提供磁吸力，使所述磁吸轮磁吸附于清洁面；

5、所述弹性包覆层的内部设置有多个磁流体腔，所述磁流体腔内填充有磁流体，所述磁流体用于在所述弹性包覆层受压变形时流动并均化压力，使所述弹性包覆层与清洁面保持贴合。

6、在一个实施方式中，多个所述磁流体腔沿所述弹性包覆层的周向间隔且均匀布置，所述磁流体腔的外边缘为与所述弹性包覆层的外边缘的形状相匹配的圆弧面，所述磁流体腔的内边缘为平面。

7、在一个实施方式中，在沿竖直方向的截面上，所述磁流体腔位于所述弹性包覆层的中间位置，且单个所述磁流体腔的截面面积为s1，所述弹性包覆层的截面面积为s2，其中，1/2≤s1/s2≤4/5，所述弹性包覆层的内侧设有凸环，所述轮体的外侧设有环形槽，所述凸环与所述环形槽卡接，且所述凸环与所述磁流体腔的中间位置相对。

8、在一个实施方式中，空化射流盘的数量有多个，每个所述空化射流盘包括套筒和清洗盘，所述套筒的一端与所述进水管连接，另一端与所述清洗盘连接，所述清洗盘背离所述套筒的一端朝向清洁面，所述清洗盘朝向清洁面的一端上至少设置有一个空化喷嘴，所述空化喷嘴用于将所述进水管输送至所述套筒的高压水转化为朝向清洁面的空化射流。

9、在一个实施方式中，所述磁吸组件还包括第一电机，所述第一电机设置于所述机架的底部，并与所述机架连接，所述第一电机的数量与所述磁吸轮的数量相同，所述第一电机的输出端与所述轮体连接，用于驱动所述轮体沿清洁面滚动，进而带动机架沿清洁面移动。

10、在一个实施方式中，每个所述空化射流盘还包括环形刷，所述环形刷位于所述清洁盘朝向清洁面的一端，并绕设于所述清洁盘的外周，用于辅助刷洗清洁面。

11、在一个实施方式中，还包括顶升组件，所述顶升组件设置于所述机架的底部，并朝向清洁面；

12、所述顶升组件包括顶升架、同步带轮、第二电机、丝杆、螺母座、顶料板以及至少两个导向杆；

13、所述顶升架设于所述机架底部，所述丝杆转动设置于所述顶升架内，所述第二电机设于所述顶升架外侧，所述第二电机通过所述同步带轮与所述丝杆传动连接，用于驱动所述丝杆绕自身轴线转动；

14、所述螺母座设置于所述顶升架内，并螺接于所述丝杆外周，所述顶升架的底部间隔设置两个轴承件，至少两个所述导向杆的一端分别固定连接于所述螺母座的底部两侧，至少两个所述导向杆的另一端分别穿设于两个所述轴承件中，且所述导向杆与所述轴承件滑动配合，以限制所述螺母座随所述丝杆转动；

15、至少两个所述导向杆背离所述螺母座的一端分别与所述顶料板固定连接。

16、在一个实施方式中，所述顶升组件具有收缩状态和顶升状态；

17、在所述收缩状态下，所述顶料板的底部高于所述磁性轮的底部；

18、在所述顶升状态下，所述顶料板的底部低于所述磁吸轮的底部，并抵接于所述清洁面，以利用反作用力将所述磁吸轮顶离所述清洁面。

19、在一个实施方式中，所述弹性包覆层为柔性轮胎，所述柔性轮胎由橡胶或聚醚型浇注聚氨酯弹性体制成。

20、在一个实施方式中，还包括推进机构和浮力机构，所述推进机构包括侧推进器、垂直推进器、后推进器以及多个第三电机；所述侧推进器、所述垂直推进器和所述后推进器分别与所述第三电机电连接，且所述侧推进器、所述垂直推进器和所述后推进器分别按不同方向布置于所述机架上；所述浮力机构设置于所述机架的顶部，用于为所述机架提供浮力。

21、本发明实施例一种磁吸附式水下清洗机器人与现有技术相比，其有益效果在于：

22、通过磁吸组件的设计，在弹性包覆层与轮体之间设置多个磁流体腔，并在磁流体腔内填充磁流体，当磁吸轮经过清洁面上的焊缝、海生物附着物或不规则锈蚀等凹凸部位时，弹性包覆层受压产生局部变形，磁流体腔内部的磁流体在受压区域流动并重新分布，将局部压力均匀分散至周围区域，使弹性包覆层始终与清洁面保持贴合，避免磁吸轮发生跳动或局部悬空，从而维持磁环与清洁面之间的磁吸力稳定，确保磁吸轮在清洁面复杂工况下吸附力不衰减，有效防止磁吸附式水下机器人脱离清洁面；磁吸轮吸附清洁面的稳定性提升后，使得空化射流盘与清洁面之间始终保持有效的作业距离，以提高空化射流盘对清洁面的清洗效果，避免了因磁吸轮吸附力发生变化，导致机架脱落或反复重新吸附清洁面而造成的工作中断，大幅提高了磁吸附式水下清洗机器人的清洁效率和作业安全性。

1.一种磁吸附式水下清洗机器人，包括机架以及设置于所述机架底部的清洁组件和磁吸组件，所述清洁组件包括空化射流盘和进水管，所述空化射流盘的喷射方向朝向清洁面，所述进水管与所述空化射流盘连通，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的磁吸附式水下清洗机器人，其特征在于，多个所述磁流体腔沿所述弹性包覆层的周向间隔且均匀布置，所述磁流体腔的外边缘为与所述弹性包覆层的外边缘的形状相匹配的圆弧面，所述磁流体腔的内边缘为平面。

3.根据权利要求2所述的磁吸附式水下清洗机器人，其特征在于，在沿竖直方向的截面上，所述磁流体腔位于所述弹性包覆层的中间位置，且单个所述磁流体腔的截面面积为s1，所述弹性包覆层的截面面积为s2，其中，1/2≤s1/s2≤4/5，所述弹性包覆层的内侧设有凸环，所述轮体的外侧设有环形槽，所述凸环与所述环形槽卡接，且所述凸环与所述磁流体腔的中间位置相对。

4.根据权利要求1所述的磁吸附式水下清洗机器人，其特征在于，空化射流盘的数量有多个，每个所述空化射流盘包括套筒和清洗盘，所述套筒的一端与所述进水管连接，另一端与所述清洗盘连接，所述清洗盘背离所述套筒的一端朝向清洁面，所述清洗盘朝向清洁面的一端上至少设置有一个空化喷嘴，所述空化喷嘴与所述套筒连接，用于将所述进水管输送至所述套筒的高压水转化为朝向清洁面的空化射流。

5.根据权利要求4所述的磁吸附式水下清洗机器人，其特征在于，每个所述空化射流盘还包括环形刷，所述环形刷位于所述清洁盘朝向清洁面的一端，并绕设于所述清洁盘的外周，用于辅助刷洗清洁面。

6.根据权利要求1所述的磁吸附式水下清洗机器人，其特征在于，所述磁吸组件还包括第一电机，所述第一电机设置于所述机架的底部，并与所述机架连接，所述第一电机的数量与所述磁吸轮的数量相同，所述第一电机的输出端与所述轮体连接，用于驱动所述轮体沿清洁面滚动，进而带动机架沿清洁面移动。

7.根据权利要求1所述的磁吸附式水下清洗机器人，其特征在于，还包括顶升组件，所述顶升组件设置于所述机架的底部，并朝向清洁面；

8.根据权利要求7所述的磁吸附式水下清洗机器人，其特征在于，所述顶升组件具有收缩状态和顶升状态；

9.根据权利要求1所述的磁吸附式水下清洗机器人，其特征在于，所述弹性包覆层为柔性轮胎，所述柔性轮胎由橡胶或聚醚型浇注聚氨酯弹性体制成。

10.根据权利要求1所述的磁吸附式水下清洗机器人，其特征在于，还包括推进机构和浮力机构，所述推进机构包括侧推进器、垂直推进器、后推进器以及多个第三电机；所述侧推进器、所述垂直推进器和所述后推进器分别与所述第三电机电连接，且所述侧推进器、所述垂直推进器和所述后推进器分别按不同方向布置于所述机架上；所述浮力机构设置于所述机架的顶部，用于为所述机架提供浮力。