CN111975789B - 一种基于电磁原理的船舱清洗机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，它包括主动轮、电刷套环、电磁铁线圈、同轴铰链、连接轴、支架、中心平台、水枪和万向支撑轮。水枪安装在中心平台的底部。中心平台通过螺钉与两个支架与左右两边的电刷套环固定连接。两个电刷套环分别嵌套在左右两个连接轴上，两个连接轴通过同轴铰链连接。两个连接轴另一端与主动轮固连。若干电磁铁线圈固定在主动轮的内圈上。每个电磁铁线圈与电刷套环上的电刷接触并导电。两个万向支撑轮分别安装在中心平台底部的前后两端。本发明中的机器人通过正对平面的电磁铁线圈通电产生吸引力，以此来依附在舰船货仓的金属壁面上，通过与平面有倾角的电磁铁线圈通电产生吸引力，使主动轮受到压力转动。

Description

一种基于电磁原理的船舱清洗机器人
技术领域
本发明涉及一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，可以搭载不同的仪器、设备等在可以被磁吸的金属平面上进行特种作业。
背景技术
货轮的船舱在运送完货物后需要进行仔细清洗，防止污染下一批货物，或者腐蚀船舱，导致经济损失甚至是安全事故。人工清洗需要耗费大量的人力，而且船舱高度较大，工人需要使用脚手架才能清洗上端，清洗效率低下。在清洗时，船舱中往往会充满粉尘、烟气，威胁工人的人身安全以及身体健康。
目前已经存在若干种船舱清洗机器人或装置。但是现有的船舱清洗装置为了保证运动的平稳、能够搭载更多的工作设备，普遍牺牲了装置的适应性，或者采用较为复杂的结构，导致整体重量、体积较大。
比如船舱清洗机器人（CN102085907A），采用轮式驱动，虽然保证了运动的高效平稳，但是只能适应水平的船舱底部环境，而无法对船舱侧面以及舱盖进行清洗。
又比如一种散货船舱壁清洗清洗装置（CN208412065U），采用导轨结构，使装置能够适应水平、竖直等多种船舱壁状态，但是整体结构笨重、体积庞大，在实际使用中难以搬运，操作复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，能够稳定依附在不同状态、形状的船舱壁面，并且***，代替工人进行繁重、危险的船舱清洗工作。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，它包括主动轮、电刷套环、电磁铁线圈、同轴铰链、连接轴、支架、中心平台、水枪和万向支撑轮。所述水枪安装在中心平台的底部。所述中心平台通过螺钉与两个支架与左右两边的电刷套环固定连接。两个电刷套环分别嵌套在左右两个连接轴上，两个连接轴通过同轴铰链连接。两个连接轴另一端与主动轮固连。若干电磁铁线圈固定在主动轮的内圈上。每个电磁铁线圈与电刷套环上的电刷接触并导电。两个万向支撑轮分别安装在中心平台底部的前后两端。
进一步，所述的主动轮包括主动轮内圈与主动轮外圈，两者之间通过滑槽配合，能够相对转动。
进一步，所述万向支撑轮包括万向轮与弹簧，万向轮通过弹簧安装在中心平台上，当万向轮受到挤压时，弹簧收缩，使机器人适应带有弧度的船舱壁面。
进一步，所述电刷套环的套环部分、主动轮内圈使用绝缘材质，中心平台、支架、连接轴使用可导电材质。
进一步，所述主动轮内圈与连接轴之间装配有若干导电片，在主动轮内圈内呈圆周均匀排布。
进一步，所述中心平台尾部设有一个电极，依次通过中心平台、支架、连接轴、导电片为电磁铁线圈的一端供电。
更进一步，每个电刷套环上都有两个电刷，分别为依附电刷和前进电刷，均与电磁铁线圈的电磁铁的一端接触并导电，左右两个电刷套环的四个电刷分别连接到控制器的四个I/O口。
采用上述技术方案后，本发明具有以下优点和效果：
本发明中的机器人采用电磁铁来保持姿态，使机器人具有较强的适应性，可以适应大部分的船舱环境，不仅能够像已有机器人一样在船舱底部水平面上运动，还可以依附在船舱侧壁以及舱盖上运动并进行清洗工作，此外，万向支撑轮的弹簧结构使机器人能够适应船舱壁面的弧度，以免存在轮子打滑等现象。
本发明中机器人的前进、转弯、依附和脱离操作只需要控制四相应四个I/O口的通断就可以实现，易于控制，操作难度小。
附图说明
图1为本发明的一种基于电磁原理的船舱清洗机器人的结构示意图；
图2为图1的主视图；
图3为图1的俯视图；
图4为电极位置的示意图；
图5为主动轮内圈及其周围相关零件的***示意图。
附图标记的含义：1、电刷套环 2、电磁铁线圈 3、同轴铰链 4、连接轴 5、支架 6、中心平台 7、水枪 8、主动轮内圈 9、主动轮外圈 10、万向轮 11、弹簧 12、导电片 13、电极14、依附电刷 15、前进电刷。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实例并结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，它包括主动轮、电刷套环1、电磁铁线圈2、同轴铰链3、连接轴4、支架5、中心平台6、水枪7和万向支撑轮。所述水枪7安装在中心平台6的底部。所述中心平台6通过螺钉与两个支架5与左右两边的电刷套环1固定连接。两个电刷套环1分别嵌套在左右两个连接轴4上，两个连接轴4通过同轴铰链3连接。两个连接轴4另一端与主动轮固连。若干电磁铁线圈2固定在主动轮的内圈上。每个电磁铁线圈与电刷套环1上的电刷接触并导电。两个万向支撑轮分别安装在中心平台6底部的前后两端。
主动轮包括主动轮内圈8与主动轮外圈9，两者之间通过滑槽配合，能够相对转动。
万向支撑轮包括万向轮10与弹簧11，万向轮10通过弹簧11安装在中心平台6上，当万向轮10受到挤压时，弹簧11收缩，使机器人适应带有弧度的船舱壁面。
电刷套环1的套环部分、主动轮内圈8使用绝缘材质，中心平台6、支架5、连接轴4使用可导电材质。
主动轮内圈8与连接轴4之间装配有若干导电片12，在主动轮内圈8内呈圆周均匀排布。
中心平台6尾部设有一个电极13，依次通过中心平台6、支架5、连接轴4、导电片12为电磁铁线圈2的一端供电。
每个电刷套环1上都有两个电刷，分别为依附电刷14和前进电刷15，均与电磁铁线圈2的电磁铁的一端接触并导电，左右两个电刷套环1的四个电刷分别连接到控制器的四个I/O口。
机器人上除了搭载水枪7外，还可以搭载其他的工作仪器、设备，在其他的使用场合，该机器人的工作原理可以满足其他的使用要求，完成不同的工作。
本发明的工作原理如下：
为了便于阐述，将电刷套环1上的两个电刷分别命名，正对船舱壁面的为依附电刷14，向前具有一定倾角的为前进电刷15，如图1所示。
（1）当机器人静止依附在金属壁面上时
左右两侧的前进电刷15都不通电，不产生吸引力。左右两侧的依附电刷14都通电，产生磁吸，吸引力使机器人能够依附在壁面上。
（2）当机器人需要前进时
左右两侧的依附电刷14都通电，使机器人能够依附在壁面上，保持姿态稳定，需要前进时，左右两侧的前进电刷15都通电，产生吸引力，使主动轮前端受到压力，然后左右两侧的依附电刷14断电，使主动轮在前端压力的作用下向前滚动。此时连接轴4、主动轮相对壁面滚动，中心平台6、支撑架、电刷套环1相对壁面平移。由于套环不随主动轮转动，原先与前进电刷连接的电磁铁在主动轮转动时与前进电刷滑开，与依附电刷闭合，此时依附电刷通电，使机器人依附在船舱壁面上，交替通断电，就能使机器人向前运动。
（3）当机器人需要转弯时
以机器人左转为例，左右两侧的依附电刷14都通电，是机器人能够依附在壁面上，保持姿态稳定，左侧的前进电刷15不通电，左主动轮停止在原位，右侧的前进电刷15通电，右轮向前滚动，利用差速原理，使机器人向左转弯。此时，左右两侧的连接轴4相对转动。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，其特征在于：它包括主动轮、电刷套环（1）、电磁铁线圈（2）、同轴铰链（3）、连接轴（4）、支架（5）、中心平台（6）、水枪（7）和万向支撑轮；所述水枪（7）安装在中心平台（6）的底部；所述中心平台（6）通过螺钉与两个支架（5）与左右两边的电刷套环（1）固定连接；两个电刷套环（1）分别嵌套在左右两个连接轴（4）上，两个连接轴（4）通过同轴铰链（3）连接；两个连接轴（4）另一端与主动轮固连；若干电磁铁线圈（2）固定在主动轮的内圈上；每个电磁铁线圈与电刷套环（1）上的电刷接触并导电；两个万向支撑轮分别安装在中心平台（6）底部的前后两端；每个电刷套环（1）上都有两个电刷，分别为依附电刷（14）和前进电刷（15），均与电磁铁线圈（2）的电磁铁的一端接触并导电，左右两个电刷套环（1）的四个电刷分别连接到控制器的四个I/O口。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，其特征在于：所述的主动轮包括主动轮内圈（8）与主动轮外圈（9），两者之间通过滑槽配合，能够相对转动。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，其特征在于：所述万向支撑轮包括万向轮（10）与弹簧（11），万向轮（10）通过弹簧（11）安装在中心平台（6）上，当万向轮（10）受到挤压时，弹簧（11）收缩，使机器人适应带有弧度的船舱壁面。
4.根据权利要求1所述的一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，其特征在于：所述电刷套环（1）的套环部分、主动轮内圈（8）使用绝缘材质，中心平台（6）、支架（5）、连接轴（4）使用可导电材质。
5.根据权利要求2所述的一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，其特征在于：所述主动轮内圈（8）与连接轴（4）之间装配有若干导电片（12），在主动轮内圈（8）内呈圆周均匀排布。
6.根据权利要求1所述的一种基于电磁原理的船舱清洗机器人，其特征在于：所述中心平台（6）尾部设有一个电极（13），依次通过中心平台（6）、支架（5）、连接轴（4）、导电片（12）为电磁铁线圈（2）的一端供电。
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