江达智能水下清淤机器人系统与结构

水下清淤机器人操作系统平台视频解说

水下清淤机器人清淤系统

清淤系统包括机器人水上操作箱、水下清淤机器人组成;

水上操作箱包括两个21英寸的高清显示屏、机器人操作面板及高性能主机组成;

水下清淤机器人体积（长*宽*高mm）:3000*1650*1400，重量约为1800KG，由①前铲及②机体两部分组成。

左图1：水下清淤机器人操作台（操作箱）     右图2：水下清淤机器人

机器人前铲

前铲包括拦污栅、水枪管及喷嘴。

机体包括渣浆泵，高压水枪泵、液压动力站、机器人下位机操控系统及相关传感器等部件组成。

清淤流量可达150m³/h，含泥量达10%~20%。水下清淤机器人清淤同时具备水下录像，气体检测等相应功能。

1、前铲主体：前铲主体为长约1.6m,高为0.6米的不规则形容器，能将沉积物聚拢在吸污口前，提高吸污效率。主体提供焊接点，用于固定相关清淤结构。

2、可调节水枪：可调节水枪主要针对不同的淤泥高度进行调节，确保对淤泥的冲刷效率。高压水来源于高压水泵，结合高压喷嘴达到对淤泥冲散到水中的效果，可直接被渣浆泵吸出，而一些有体积及重量的大沉淀物将会下沉到底下，减少渣浆泵的堵塞现象。

3、防堵泵拦污栅：防堵泵拦污栅主要防止一些体积超过渣浆泵入口最大直径的物体进入到泵体内而导致泵体堵塞甚至损坏。防堵泵拦污栅的底部设计为尖角形状，将一些板结状沉积物铲起再通过水枪打散，将其吸出。

4、吸污口：吸污口主要通过软管连接到渣浆泵，将泥水混合物抽吸到地面上。

图3：水下清淤机器人前铲结构图

图4：水下清淤机器人前铲实物图

机器人机体

机体主体：机体主体由机器人主要结构框架及底盘组成。底盘采用液压马达式底盘，最大爬坡能力可达40°，行走速度4-6m/min。结构框架主要为机器人的相应设备提供支撑。

渣浆泵：渣浆泵为18.5KW的污水污物泵，最大通过颗粒物可达100mm，最大流量为180m³/h，扬程为20m，泵体自带绞刀装置。

高压水泵：高压水泵功率为11KW，流量为40m³/h,扬程为40m。高压水泵将机器周围的水抽吸并增压到前面的水枪管中，加上相应结构，形成高压水枪。

接线盒：接线盒将主电缆分成相应的线到相应的设备中。

液压动力站：液压动力站装载120升液压油及油压马达，将电能转化为液压动力，为机器人履带和前铲油缸提供动力。

机器人控制箱：机器人控制箱集成液压控制及电器控制，控制机器人前进、后退及其相应动作。机器人上传传感器数据汇总到机器人控制箱再将其输出到上位机中。

高清水下摄像头：针对水下的恶劣环境，摄像头模组采用专业水下摄像头模组，清晰度可达1080P。

水下LED照明灯：水下LED照明灯主要为水下录像提供光源，LED模组采用防水模组，降低故障率。

避障声纳：避障声纳主要检测设备与障碍物的距离，使机器人能在黑暗的环境中正常施工，安全施工。

图5：水下清淤机器人机体结构图

机器人操作系统界面

机器人操作系统详细概况

（1）声纳系统

声纳系统由清淤机器人配备的4个避障声纳和机器人操作系统组成。4个避障声纳安装在清淤机器人的前、后、左、右位置，实时检测机器人与障碍物的距离，回传到机器人操作系统中，操作系统将数据进行统一处理，达到界面展示及距离报警的后果。声纳系统整体延迟小于1s。

（2）液压系统

液压系统通过监测清淤机器人的液压回路将数据反馈到操作系统中，达到检测机器人处于静止还是处于动作状态，机器人行动是否受到阻碍。

（3）三维姿态系统

清淤机器人配备三维姿态传感器结合操作系统的三维可视化显示，实时监测机器人的三维姿态，是否产生俯倾或横滚姿态，并实时显示俯倾或横滚的度数，预防机器人产生侧翻。

（4 ）工作状态监测系统

工作状态监测系统是通过摇杆动作及对应的液压数据判断机器人是否执行操作员相应的动作，显示现有机器人的状态。

（5）气体检测系统

气体检测系统是在未满管水的情况下检测施工环境的气体浓度，现设计为氨气、硫化氢、甲烷和氧气浓度的检测，实时监测施工环境是否符合施工标准。

（6）超声波测距系统

超声波测距系统是在未满管水的情况下对障碍物进行测距，精度高、速度快是超声波测距的特点。

（7）水深监测系统

清淤机器人配备水深传感器，用于机器人所处的深度进行监测，确定机器人的位置，通过线缆将数据回传到界面上。

（8）操作箱温度监测系统

清淤机器人工作时由于电机和相关电子设备的使用会产生热量，为了防止机箱温度超过正常的工作温度，所以配备机器人温度检测系统。

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