一种新型海生物清除机器人及其清除方法

1.本发明属于机器人的技术领域，具体涉及一种新型海生物清除机器人及其清除方法。


背景技术：

2.传统的海洋平台导管架表面附着物的清除方式主要是人工作业，依赖潜水员手持高压清洗枪潜入海底，对导管架表面的聚集与堆积的藤壶、贝壳、海藻等生物进行清除，这种清除方式不仅劳动强度大，清洗成本高，清除效率低，极易受到天气环境的影响，且作业人员的安全性无法保证，这大大增加了人在潜入海底对导管架表面上的海生物进行清除工作的复杂程度，显然在如此快速发展的时代，这种低效率的作业方式早已跟不上科技发展的需求，于是寻找到一种高效的清除作业方式是推动海洋石油开采产业发展的重要动力。
3.目前，运用机器代替人工是现阶段人们给出的主要解决方案，海生物清除机器人研究正是为了实现更高效的导管架海生物清除作业。
4.现阶段常用的较成熟的水下机器人搭载清洗器，机器人带有电磁吸附装置，能够在钢质导管表面实现吸附功能，清洗海洋平台导管架表面附着物，但是操作水下机器人需要一定的技术水平和经验，否则可能会导致清洗效果不理想或机器人损坏，需要经常进行维护和保养，包括更换清洗器，检查机器人的各个部件等，维护成本较高。
5.现如今导管架海生物清除机器人，需要较高的机器人操作水平：水下机器人搭载清洗器需要专业的技术人员进行操作，因为该方案需要对机器人和清洗器进行精确的操控，以确保清洗效果和机器人的安全。
6.设备成本较高：水下机器人及其搭载的清洗器的制造成本较高，需要较大的初始投资，水下机器人搭载清洗器需要经常进行维护和保养，包括更换清洗器、检查机器人的各个部件等，维护成本较高。
7.清洗效果受限：水下机器人搭载清洗器的清洗器大小和形状有限，可能无法完全清除导管架表面的所有附着物，导致清洗效果受到一定的限制。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种新型海生物清除机器人及其清除方法，以解决现有海生物清除机器人结构复杂、成本高昂以及清除效果不佳的问题。
9.为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
10.第一方面，一种新型海生物清除机器人及其清除方法，其包括装置本体；装置本体包括电子舱装置、清除舱、机械臂、驱动组件和控制系统；
11.控制系统设置于所述电子舱装置内；电子舱装置固定于所述清除舱上；清除舱包括用于对目标导管架进行环形冲洗的喷嘴系统，喷嘴系统配置在清除舱的内环壁上，且喷嘴系统与外部高压水管连通；机械臂包括环形左机械臂和环形右机械臂；环形左机械臂和
环形右机械臂分别与清除舱活动连接，并与清除舱组成用于抱住目标导管架的环形结构；驱动组件设置于所述清除舱上，以驱动装置本体水下作业。
12.进一步地，电子舱装置包括石英玻璃舱体；石英玻璃舱体的两个端部分别设置有顶盖和端盖；顶盖和所述端盖之间呈环形布置有多根铜柱；多根铜柱上卡接有三个圆形固定板，三个圆形固定板将石英玻璃舱体划分为三层空间；位于上方的两层空间用于容纳控制系统，位于最下方的一层空间内连接有摄像头固定件，摄像头固定件与高清摄像头连接。
13.进一步地，清除舱包括呈环形状的清除舱壳体；清除舱壳体的顶部与清除舱端盖连接；清除舱端盖上方连接有两块浮体；两块浮体相向设置并形成一个柱形空间，电子舱装置容纳于所述柱形空间内；清除舱壳体的两个末端设有第一铰链；两个第一铰链分别与环形左机械臂和环形右机械臂铰接相连；清除舱壳体的内环上均匀分布有若干个牛眼轮、两个超声波装置和喷嘴系统；喷嘴系统的进水端与高压水射流水管接口连通，超声波装置与控制系统电性连接。
14.进一步地，喷嘴系统包括三通管和多个喷头；喷头与风琴管型喷嘴连通；位于中间的两个喷头之间通过所述三通管的两个端口连通；高压水射流水管接口与三通管的另一个端口连通；其它相邻的两个喷头之间通过异型三通管和导流管连通；导流管通过支撑件与清除舱壳体的内环壁连接。
15.进一步地，多个喷头呈扇形分布，且相邻的两个喷头之间对应的圆心角为30
°
。
16.进一步地，环形左机械臂和所述环形右机械臂的一个末端均连接有第二铰链，并通过两个第二铰链与两个第一铰链铰接实现环形左机械臂和所述环形右机械臂与清除舱壳体的活动连接；环形左机械臂的另一个末端与固定抱紧卡扣连接，环形右机械臂的另一个末端与活动抱紧卡扣连接，活动抱紧卡扣与舵机安装架连接，舵机安装架内放置舵机；舵机驱动所述活动抱紧卡扣转动并与固定抱紧卡扣锁紧。
17.进一步地，环形左机械臂和环形右机械臂上均安装有一个机械臂推进器和用于平衡清除舱重量的配重舱；机械臂推进器和配重舱通过连接盘固定；机械臂推进器推动环形左机械臂和所述环形右机械臂相向运动，环形左机械臂、环形右机械臂与清除舱构成一个环形结构将目标导管架抱住。
18.进一步地，驱动组件包括两个水下推进器、两个轴向水下推进器、两个直流电机和一个横向推进器；两个水下推进器安装于清除舱壳体底部的两端；所述横向推进器设置于所述清除舱壳体的底部，且位于两个所述水下推进器之间，且所述横向推进器的推进方向垂直于所述水下推进器的推进方向；两个所述轴向水下推进器安装于所述清除舱壳体的外侧壁上，两个所述直流电机安装于所述清除舱壳体内环壁的两端，所述直流电机的驱动轴与橡胶轮连接，所述橡胶轮的推进方向与所述轴向水下推进器的推进方向互为垂直。
19.进一步地，控制系统包括树莓派、电源模块、wifi模块、陀螺仪模块和电机驱动模块；所述树莓派分别与电源模块、wifi模块、陀螺仪模块、电机驱动模块、高清摄像头和超声波装置电性连接。
20.第二方面，一种新型海生物清除机器人的清除方法，包括以下步骤：
21.步骤s1、将高压水管与高压水射流水管接口连接，并将机器人放入目标水域中；
22.步骤s2、控制系统接收、识别高清摄像头采集到的图像信息，并结合两路水下超声波装置的位置信息定位导管架上待清除目标；
23.步骤s3、控制水下推进器进行水下前进转向，控制轴向水下推进器对机器人进行上升或下降，直至抵达目标区域；
24.步骤s4、控制两个机械臂推进器反向转动将环形左机械臂和所述环形右机械臂张开并对准导管架，对准后控制推进器正转，推动所述环形左机械臂和所述环形右机械臂闭合，舵机转动，将活动抱紧卡扣与固定抱紧卡扣锁死连接；
25.步骤s5、开启高压水泵抽水，并通过高压水管输送高压水射流到机器人的清除舱内，高压水射流通过风琴管型喷嘴沿轴向入射，利用高压水射流冲刷清除导管架表面附着海生物；
26.同时，控制横向推进器使得机器人绕导管架做旋转运动，其绕导管架旋转的方向每旋转一周颠倒一次；
27.步骤s6、清洗完一个位置后，控制两个直流电机驱动橡胶轮与轴向水下推进器配合沿导管架上升或下降运动，继续下一个位置的清除作业；
28.步骤s7、待作业结束后，控制舵机和推进器作业，驱使所述环形左机械臂和所述环形右机械臂松开导管架，并返回水面，结束导管架表面海生物清除作业。
29.本发明提供的新型海生物清除机器人及其清除方法，具有以下有益效果：
30.本发明机械结构简单，生产成本低，经济效益好，采用环抱式机械臂结构可以环抱于导管架自主旋转、上下移动，以对导管架表面进行全面清洗，减少了操作难度和操作风险，能够有效地去除附着物，清洗效果更加彻底；可适用于辅助或代替清洁作业人员完成对海洋平台导管架表面附着的海生物清除作业。
31.本发明基于空化射流技术，喷嘴系统结构上每一组喷头之间的夹角为三十度，总体呈现为扇形，如此设计可让六组喷头能与导管架形成同心圆，让高压水射流能沿轴向入射，提高清除速度，而等夹角分布喷头可以减少各个喷头清除区域上的重叠，增大清除面积，提高清除效率。
32.本发明采用环抱式机械臂机构，用于抱紧导管架以抵消高压水射流清除时产生的反向推力，以解决为了抵消高压水射流所产生的反作用力上的高耗能的问题，因此以较低的功耗进行清洗作业，确保了导管架附着海生物清除的连续性与高效性。
附图说明
33.图1为本发明新型海生物清除机器人的电子舱装置示意图。
34.图2为本发明新型海生物清除机器人的清除舱示意图。
35.图3为本发明新型海生物清除机器人的喷嘴系统示意图。
36.图4为本发明新型海生物清除机器人的机械臂锁紧示意图。
37.图5为本发明新型海生物清除机器人的环形左机械臂示意图。
38.图6为本发明新型海生物清除机器人的环形右机械臂示意图。
39.图7为本发明新型海生物清除机器人的驱动组件示意图一。
40.图8为本发明新型海生物清除机器人的驱动组件示意图二。
41.图9为本发明新型海生物清除机器人的直流电机驱动示意图。
42.图10为本发明新型海生物清除机器人的总装配体示意图。
43.其中，a、电子舱装置；a1、石英玻璃舱体；a2、摄像头固定件；a3、高清摄像头；a4、圆
形固定板；a5、铜柱；a6、端盖；
44.b、清除舱；b1、清除舱壳体；b2、第一铰链；b3、牛眼轮；b4、高压水射流水管接口；b5、清除舱端盖；b6、超声波装置；b7、浮体；
45.c、喷嘴系统；c1、喷头；c2、风琴管型喷嘴；c3、三通管；c4、异型三通管；c5、支撑件；c6、导流管；c7、塞子；
46.d、机械臂；d1、环形左机械臂；d2、环形右机械臂；d3、第二铰链；d4、连接盘；d5、固定抱紧卡扣；d6、活动抱紧卡扣；d7、舵机安装架；d8、抱紧固定卡盘；d9、机械臂推进器；d10、舵机；d11、配重舱；
47.e1、水下推进器；e2、轴向水下推进器；e3、直流电机；e4、橡胶轮；e5、横向推进器。
具体实施方式
48.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
49.实施例1
50.参考图10，本实施例提供一种新型海生物清除机器人，可替代作业人员下水清洁导管架工作，生产维护成本低，耗能低，清除面积大，清除效率高，其具体包括：
51.装置本体，装置本体包括电子舱装置a、清除舱b、机械臂d、驱动组件和控制系统；
52.控制系统设置于电子舱装置a内；电子舱装置a固定在清除舱b上；清除舱b包括喷嘴系统c，喷嘴系统c配置在清除舱b的内环壁上，且喷嘴系统c与外部高压水管连通，用于对目标导管架进行环形冲洗的；机械臂d包括环形左机械臂d1和环形右机械臂d2，环形左机械臂d1和环形右机械臂d2分别与清除舱b活动连接，并与清除舱b组成用于抱住目标导管架的环形结构；驱动组件设置于清除舱b上，以驱动装置本体水下作业。
53.具体的，参考图1，电子舱装置a外形采用圆柱结构，其包括石英玻璃舱体a1、摄像头固定件a2、高清摄像头a3、三个圆形固定、五根铜柱a5和端盖a6；石英玻璃舱体a1的两个端部分别设置有顶盖和端盖a6，端盖a6处采用密封圈保证防水需求；顶盖和端盖a6之间呈环形布置有五根铜柱a5，五根铜柱a5提供整个电子舱的受力支撑；五根铜柱a5上卡接有三个圆形固定板a4，三个圆形固定板a4将石英玻璃舱体a1划分为三层空间；位于上方的两层空间用于容纳控制系统，位于最下方的一层空间内连接有摄像头固定件a2，摄像头固定件a2与高清摄像头a3连接，高清摄像头a3用于实时拍摄水下图像信息，并反馈上传至控制系统，进而传送至外部上位机。
54.参考图2，清除舱b包括呈环形状的清除舱壳体b1、第一铰链b2、12个牛眼轮b3、高压水射流水管接口b4、清除舱端盖b5、2个超声波装置b6、两块浮体b7、2个直流电机b8固定件；
55.清除舱壳体b1的顶部与清除舱端盖b5连接，清除舱端盖b5上方连接有两块浮体b7；两块浮体b7相向设置并形成一个柱形空间，电子舱装置a固定容纳于柱形空间内；清除舱壳体b1的两个末端设有第一铰链b2，两个第一铰链b2分别与环形左机械臂d1和环形右机械臂d2铰接相连；清除舱壳体b1的内环上均匀分布有若干个牛眼轮b3、至少一个超声波装
置b6和喷嘴系统c，超声装置直接选用现有技术，用于对机器人或者导管架上的生物进行超声定位。
56.本实施例清除舱壳体b1接触导管架的一面安装了12个牛眼轮b3，上下两个牛眼轮b3为一组，可以在一定程度上减少机器人与导管架之间的摩擦，每组牛眼轮b3之间开设共六个喷嘴口，清除舱b底部安装两个超声波装置b6用于测量机器人与导管之间的距离。
57.参考图3，喷嘴系统c的进水端与高压水射流水管接口b4连通，超声波装置b6与控制系统电性连接，用于将定位信息(距离)传送至控制系统。喷嘴系统c上包括六组等夹角分布的高压喷头c1，喷头c1结构采用风琴管型空化喷嘴，每一组高压喷头c1之间的夹角为三十度，总体呈现为扇形，清洗时的高压水流由母船上的nbz3-g20f的高压水泵来实现。
58.具体的，参考图3，喷嘴系统c包括6个喷头c1、风琴管型喷嘴c2、三通管c3、异型三通管c4、支撑件c5、导流管c6、和塞子c7；
59.喷头c1与风琴管型喷嘴c2连通，位于中间的两个喷头c1之间通过三通管c3的两个端口连通；高压水射流水管接口b4与三通管c3的另一个端口连通；其它相邻的两个喷头c1之间通过异型三通管c4和导流管c6连通；导流管c6通过支撑件c5与清除舱壳体b1的内环壁连接，最边端的异型三通管c4采用塞子c7密封。
60.清除舱b具体作业为：
61.利用高压水管与高压水射流水管接口b4连接，将高压水从高压水泵输送到本发明的新型海生物清除机器人本体装置内，高压水通过三通管c3流向两边的导流管c6，高压水流输送给喷嘴系统c，喷嘴系统c上的六组高压喷头c1，每一组高压喷头c1之间的夹角为三十度，总体呈现为扇形；如此设计是为了让六组喷头c1能与导管架形成同心圆，利用空化射流原理，让高压水射流通过风琴管型喷嘴c2能沿轴向入射，以清除导管架表面附着的藤壶、贝壳等海洋生物。
62.机械臂d包括环形左机械臂d1和环形右机械臂d2；
63.具体的，参考图7，环形左机械臂d1和环形右机械臂d2的一个末端均连接有第二铰链d3，并通过两个第二铰链d3与两个第一铰链b2铰接，以实现环形左机械臂d1和环形右机械臂d2与清除舱壳体b1的活动连接。
64.参考图4和图5河图6，环形左机械臂d1的另一个末端与固定抱紧卡扣d5连接，环形右机械臂d2的另一个末端与活动抱紧卡扣d6连接，活动抱紧卡扣d6与舵机安装架d7连接，舵机安装架d7内放置舵机d10；舵机d10驱动活动抱紧卡扣d6转动并与固定抱紧卡扣d5锁紧，即舵机安装架d7内放置舵机d10控制活动抱紧卡扣d6可转动一定的角度，舵机安装架d7通过抱紧固定卡盘d8固定于机械臂上。
65.参考图5，环形左机械臂d1和环形右机械臂d2上均安装有一个机械臂推进器d9和用于平衡清除舱b重量的配重舱d11；机械臂推进器d9和配重舱d11通过连接盘d4连接，使得机械臂d半环的重量与清除舱b整体重量保持平衡。
66.机械臂推进器d9和配重舱d11通过连接盘d4固定；机械臂推进器d9推动环形左机械臂d1和环形右机械臂d2相向运动，环形左机械臂d1、环形右机械臂d2与清除舱b构成一个环形结构将目标导管架抱住。
67.在具体作业时，当机器人到达导管架工作时，机械臂推进器d9推动机械臂d闭合与清除舱b构成一个环形将导管架抱住，之后转动舵机d10使得活动抱紧卡扣d6与固定抱紧卡
扣d5配合将整体机构锁死，此时即使机械臂推进器d9停止工作整体机构也能保持抱紧的状态，待清除作业结束后反转舵机d10以及机械臂推进器d9即可松开导管架。
68.驱动组件包括两个水下推进器e1、两个轴向水下推进器e2、两个直流电机e3和一个横向推进器e5；
69.具体的，参考图7、图8和图9，两个水下推进器e1安装于清除舱壳体b1底部的两端，横向推进器e5设置于清除舱壳体b1的底部，且位于两个水下推进器e1之间，且横向推进器e5的推进方向垂直于水下推进器e1的推进方向；两个轴向水下推进器e2安装于所述清除舱壳体b1的外侧壁上，两个直流电机e3安装于清除舱壳体b1内环壁的两端，直流电机e3的驱动轴与橡胶轮e4连接，橡胶轮e4的推进方向与轴向水下推进器e2的推进方向互为垂直。
70.本实施例驱动组件在具体作业时：
71.当机器人下水后控制两个水下推进器e1提供机器人前进和转向的动力，当两个水下推进器e1等速旋转时机器人向前移动，差速旋转时进行水下转向运动；两个轴向水下推进器e2提供机器人在水中上升下降运动的动力；
72.机器人在导管架上下移动清洗导管架时，控制两个直流电机e3驱动橡胶轮e4作业，同时配合轴向水下推进器e2实现机器人在导管架上下移动清洗导管架的作业，其清除舱b表面安装的牛眼轮b3用于移动时减少与导管架表面的摩檫力；机器人三百六十度环绕导管架的旋转动作由一个横向推进器e5完成；两个安装在环形机械臂d下方的机械臂推进器d9用于驱动机械臂d转动，转动机械臂d闭合与清除舱b构成一个环形结构将导管架抱住。
73.控制系统包括树莓派、电源模块、wifi模块、陀螺仪模块和电机驱动模块；树莓派分别与电源模块、wifi模块、陀螺仪模块、电机驱动模块、高清摄像头a3和超声波装置b6电性连接。
74.本设计的控制系统基于单片机来设计，选择以stm32f407zgt6芯片作为主控mcu，该控制系统包括了各模块：树莓派、电源模块、视觉模块、wifi模块、陀螺仪模块、电机驱动模块、超声波测距模块；需要说明的是，本实施例的各个模块均为现有技术；
75.视觉模块用于驱动高清摄像头a3对导管架表面的图像信息进行采集，高清摄像头a3所识别到的图像信息通过树莓派反馈给主控板，结合两路水下超声波装置b6所提供的位置信息定位待清除目标。
76.实施例2
77.本实施例提供一种新型海生物清除机器人的清除方法，本实施例采用实施例1中的机器人结构，以进行导管架上生物的清除，其具体采用环抱式机械臂d机构，抱紧导管架以抵消高压水射流清除时产生的反向推力，解决了抵消高压水射流所产生的反作用力上的高耗能的问题，以较低的功耗进行清洗作业，确保了导管架附着海生物清除的连续性与高效性，其具体包括以下步骤：
78.步骤s1、清除机器人在开机上电后先进行系统的初始化，初始化完成后主控板开始执行程序；
79.将高压水管与高压水射流水管接口b4连接，并将机器人放入目标水域中；
80.步骤s2、树莓派上电自启并通过上位机控制树莓派开始执行图像识别程序，控制系统接收、识别高清摄像头a3采集到的图像信息，并结合两路水下超声波装置b6的位置信息定位导管架上待清除目标；
81.步骤s3、控制水下推进器e1进行水下前进转向，控制轴向水下推进器e2对机器人进行上升或下降，直至抵达目标区域；
82.步骤s4、控制两个机械臂推进器d9反向转动将环形左机械臂d1和环形右机械臂d2张开并对准导管架，对准后控制推进器正转，推动环形左机械臂d1和所述环形右机械臂d2闭合，舵机d10转动，将活动抱紧卡扣d6与固定抱紧卡扣d5锁死连接；
83.步骤s5、接着母船上的高压水泵开始抽水通过高压水管输送高压水射流到机器人的清除舱b内，高压水射流通过风琴管型喷嘴c2沿轴向入射，利用高压水射流冲刷清除导管架表面附着海生物；
84.同时，清除舱b的下方布置的推进器提供推力，使得机器人绕导管架做旋转运动，其绕导管架旋转的方向每旋转一周颠倒一次，这样就可以保证机器人进行清除作业时不会出现绕线的问题，也使得导管架的三百六十度无死角受到高压水射流的冲洗；
85.步骤s6、清洗完该位置后将水下高清摄像头a3实时反馈的图像与清除作业完成的导管架的图像模型进行对比来判断清除作业是否完成，或在有操作员的情况下也可以通过上位机远程操控树莓派实时观察目标导管架表面海生物的清除情况后，人为判断清除作业是否完成；
86.清洗完一个位置后，控制两个直流电机e3驱动橡胶轮e4与轴向水下推进器e2配合沿导管架上升或下降运动，继续下一个位置的清除作业；
87.步骤s7、待作业结束后，控制舵机d10和推进器作业，驱使环形左机械臂d1和所述环形右机械臂d2松开导管架，并返回水面，结束导管架表面海生物清除作业。
88.虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

技术特征：
1.一种新型海生物清除机器人，其特征在于：包括装置本体；所述装置本体包括电子舱装置、清除舱、机械臂、驱动组件和控制系统；所述控制系统设置于所述电子舱装置内；所述电子舱装置固定于所述清除舱上；所述清除舱包括用于对目标导管架进行环形冲洗的喷嘴系统，所述喷嘴系统配置在所述清除舱的内环壁上，且所述喷嘴系统与外部高压水管连通；所述机械臂包括环形左机械臂和环形右机械臂；所述环形左机械臂和所述环形右机械臂分别与所述清除舱活动连接，并与所述清除舱组成用于抱住目标导管架的环形结构；所述驱动组件设置于所述清除舱上，以驱动所述装置本体水下作业。2.根据权利要求1所述的新型海生物清除机器人，其特征在于：所述电子舱装置包括石英玻璃舱体；所述石英玻璃舱体的两个端部分别设置有顶盖和端盖；所述顶盖和所述端盖之间呈环形布置有多根铜柱；多根所述铜柱上卡接有三个圆形固定板，三个所述圆形固定板将所述石英玻璃舱体划分为三层空间；位于上方的两层空间用于容纳控制系统，位于最下方的一层空间内连接有摄像头固定件，摄像头固定件与高清摄像头连接。3.根据权利要求1所述的新型海生物清除机器人，其特征在于：所述清除舱包括呈环形状的清除舱壳体；所述清除舱壳体的顶部与清除舱端盖连接；所述清除舱端盖上方连接有两块浮体；两块所述浮体相向设置并形成一个柱形空间，所述电子舱装置容纳于所述柱形空间内；所述清除舱壳体的两个末端设有第一铰链；两个所述第一铰链分别与环形左机械臂和所述环形右机械臂铰接相连；所述清除舱壳体的内环上均匀分布有若干个牛眼轮、两个超声波装置和喷嘴系统；所述喷嘴系统的进水端与高压水射流水管接口连通，所述超声波装置与控制系统电性连接。4.根据权利要求3所述的新型海生物清除机器人，其特征在于：所述喷嘴系统包括三通管和多个喷头；所述喷头与风琴管型喷嘴连通；位于中间的两个喷头之间通过所述三通管的两个端口连通；所述高压水射流水管接口与所述三通管的另一个端口连通；其它相邻的两个所述喷头之间通过所述异型三通管和导流管连通；所述导流管通过支撑件与清除舱壳体的内环壁连接。5.根据权利要求4所述的新型海生物清除机器人，其特征在于：多个所述喷头呈扇形分布，且相邻的两个所述喷头之间对应的圆心角为30
°
。6.根据权利要求3所述的新型海生物清除机器人，其特征在于：所述环形左机械臂和所述环形右机械臂的一个末端均连接有第二铰链，并通过两个第二铰链与两个所述第一铰链铰接实现所述环形左机械臂和所述环形右机械臂与所述清除舱壳体的活动连接；所述环形左机械臂的另一个末端与固定抱紧卡扣连接，所述环形右机械臂的另一个末端与活动抱紧卡扣连接，所述活动抱紧卡扣与舵机安装架连接，所述舵机安装架内放置舵机；所述舵机驱动所述活动抱紧卡扣转动并与所述固定抱紧卡扣锁紧。7.根据权利要求6所述的新型海生物清除机器人，其特征在于：所述环形左机械臂和所述环形右机械臂上均安装有一个机械臂推进器和用于平衡清除舱重量的配重舱；所述机械臂推进器和配重舱通过连接盘固定；所述机械臂推进器推动所述环形左机械臂和所述环形右机械臂相向运动，所述环形左机械臂、所述环形右机械臂与清除舱构成一个环形结构将目标导管架抱住。8.根据权利要求3所述的新型海生物清除机器人，其特征在于：所述驱动组件包括两个
水下推进器、两个轴向水下推进器、两个直流电机和一个横向推进器；两个所述水下推进器安装于所述清除舱壳体底部的两端；所述横向推进器设置于所述清除舱壳体的底部，且位于两个所述水下推进器之间，且所述横向推进器的推进方向垂直于所述水下推进器的推进方向；两个所述轴向水下推进器安装于所述清除舱壳体的外侧壁上，两个所述直流电机安装于所述清除舱壳体内环壁的两端，所述直流电机的驱动轴与橡胶轮连接，所述橡胶轮的推进方向与所述轴向水下推进器的推进方向互为垂直。9.根据权利要求1所述的新型海生物清除机器人，其特征在于：所述控制系统包括树莓派、电源模块、wifi模块、陀螺仪模块和电机驱动模块；所述树莓派分别与电源模块、wifi模块、陀螺仪模块、电机驱动模块、高清摄像头和超声波装置电性连接。10.一种采用权利要求1～9任一项所述的新型海生物清除机器人的清除方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、将高压水管与高压水射流水管接口连接，并将机器人放入目标水域中；步骤s2、控制系统接收、识别高清摄像头采集到的图像信息，并结合两路水下超声波装置的位置信息定位导管架上待清除目标；步骤s3、控制水下推进器进行水下前进转向，控制轴向水下推进器对机器人进行上升或下降，直至抵达目标区域；步骤s4、控制两个机械臂推进器反向转动将环形左机械臂和所述环形右机械臂张开并对准导管架，对准后控制推进器正转，推动所述环形左机械臂和所述环形右机械臂闭合，舵机转动，将活动抱紧卡扣与固定抱紧卡扣锁死连接；步骤s5、开启高压水泵抽水，并通过高压水管输送高压水射流到机器人的清除舱内，高压水射流通过风琴管型喷嘴沿轴向入射，利用高压水射流冲刷清除导管架表面附着海生物；同时，控制横向推进器使得机器人绕导管架做旋转运动，其绕导管架旋转的方向每旋转一周颠倒一次；步骤s6、清洗完一个位置后，控制两个直流电机驱动橡胶轮与轴向水下推进器配合沿导管架上升或下降运动，继续下一个位置的清除作业；步骤s7、待作业结束后，控制舵机和推进器作业，驱使所述环形左机械臂和所述环形右机械臂松开导管架，并返回水面，结束导管架表面海生物清除作业。

技术总结
本发明公开了一种新型海生物清除机器人及其清除方法，包括电子舱装置、清除舱、机械臂、驱动组件和控制系统；控制系统设置于电子舱装置内；电子舱装置固定于清除舱上；清除舱包括喷嘴系统，喷嘴系统配置在清除舱的内环壁上，且喷嘴系统与外部高压水管连通；机械臂包括环形左机械臂和环形右机械臂；环形左机械臂和环形右机械臂分别与清除舱活动连接；驱动组件设置于清除舱上，以驱动装置本体水下作业。本发明机械结构简单，生产成本低，经济效益好，可对导管架表面进行全面清洗，减少了操作难度和操作风险，能够有效地去除附着物，清洗效果更加彻底；可适用于辅助或代替清洁作业人员完成对海洋平台导管架表面附着的海生物清除作业。业。业。


技术研发人员：刘海涛 曾城杰 肖建勇 麦青群 田雪虹
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：2023.07.27
技术公布日：2023/10/19