本發(fā)明涉及清潔與檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種水下基樁避障維護(hù)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著道路交通和橋梁技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的橋梁應(yīng)用于海洋及河面上，如跨海大橋、高架橋等。橋梁基樁作為影響橋梁安全性的關(guān)鍵支撐件，由于部分橋梁基樁需要長(zhǎng)期處于水面以下，比如跨海大橋的基樁，受惡劣海洋氣象條件和復(fù)雜海灘地質(zhì)環(huán)境的影響，從而導(dǎo)致基樁因材料變異、潮汐施工困難等因素引起基樁的腐蝕和破壞，此外由于海洋微生物附著在海洋基樁上引起的生物化學(xué)過(guò)程也加快基樁的腐蝕。因此需要一種能夠完成水下基樁清洗、防腐與維護(hù)的機(jī)器人。

水下基樁因其所處的腐蝕性工作環(huán)境決定了需要對(duì)基樁進(jìn)行防腐處理，在工程應(yīng)用中通過(guò)在基樁上安裝陰極保護(hù)塊能夠有效地防止鋼筋混凝土基樁的結(jié)構(gòu)腐蝕。由于陰極保護(hù)塊的存在，常規(guī)的沿基樁維護(hù)的方法會(huì)撞擊陰極保護(hù)快，給基樁維護(hù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)帶來(lái)阻礙，不能進(jìn)行有效的工作。而采用大型的基樁維護(hù)設(shè)備成本高，維護(hù)困難，因此，需要對(duì)現(xiàn)有的水下基樁維護(hù)機(jī)器人進(jìn)行避障能力的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種水下基樁避障維護(hù)機(jī)器人。它具有自動(dòng)避障，清潔效率高的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種水下基樁避障維護(hù)機(jī)器人，應(yīng)用于維護(hù)水下柱形基樁，該機(jī)器人包括：用于固定在基樁上的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、及與所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)連接的工作平臺(tái)，所述工作平臺(tái)包括上安裝件、相對(duì)于所述上安裝件轉(zhuǎn)動(dòng)連接的下安裝件，所述上安裝件與所述下安裝件上均設(shè)有避讓缺口，所述上安裝件設(shè)有上鎖定機(jī)構(gòu)，所述下安裝件上設(shè)有下鎖定機(jī)構(gòu)，所述上鎖定機(jī)構(gòu)或下鎖定機(jī)構(gòu)用于將所述工作平臺(tái)鎖定至基樁；所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上安裝有至少一升降裝置，所述升降裝置連接所述工作平臺(tái)并帶動(dòng)所述工作平臺(tái)沿基樁移動(dòng)，且通過(guò)所述升降裝置使得至少部分所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)隨著所述工作平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述下安裝件和/或所述下安裝件的其中一者設(shè)有齒輪機(jī)構(gòu)，另一者設(shè)有至少一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝有與所述齒輪機(jī)構(gòu)嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪，所述驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)所述齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得所述下安裝件相對(duì)于所述上安裝件轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述上安裝件和/或所述下安裝件上安裝有用以清潔基樁的清潔組件。

進(jìn)一步的，所述下安裝件上設(shè)有檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置用于檢測(cè)所述工作平臺(tái)移動(dòng)方向上的障礙物。

進(jìn)一步的，所述上鎖定機(jī)構(gòu)包括至少一上伸縮裝置，所述上伸縮裝置的輸出軸上設(shè)有摩擦片，所述摩擦片用于抵接至所述基樁，使得所述工作平臺(tái)卡持于所述基樁。

進(jìn)一步的，所述下鎖定機(jī)構(gòu)包括至少一下伸縮裝置，所述下伸縮裝置的輸出軸上設(shè)有摩擦片，所述摩擦片用于抵接至所述基樁，使得所述工作平臺(tái)卡持于所述基樁。

進(jìn)一步的，所述工作平臺(tái)上安裝有動(dòng)滑輪，所述升降裝置與所述動(dòng)滑輪之間通過(guò)連接繩連接以帶動(dòng)所述工作平臺(tái)移動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述升降裝置包括絞盤(pán)、安裝至絞盤(pán)的動(dòng)力電機(jī)，所述連接繩卷繞在絞盤(pán)上。

進(jìn)一步的，所述升降裝置設(shè)有三個(gè)，且均勻分布在所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)包括固定件和轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述固定件上的轉(zhuǎn)動(dòng)件，所述升降裝置安裝在所述轉(zhuǎn)動(dòng)件上，所述固定件用于箍緊至基樁。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是：

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)安裝在水面上方的基樁上，并通過(guò)升降裝置引導(dǎo)工作平臺(tái)下降至水面下以清潔水下基樁部分，方便控制清洗位置。在工作平臺(tái)上設(shè)置有避讓缺口，上安裝件與下安裝件之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使得避讓缺口對(duì)準(zhǔn)基樁上的保護(hù)塊后，使工作平臺(tái)移動(dòng)以避開(kāi)工作平臺(tái)對(duì)保護(hù)塊的撞擊，操作靈活。工作平臺(tái)上的清潔組件繞基樁轉(zhuǎn)動(dòng)，可全面清洗在一高度范圍的基樁表面，清洗效果好。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)隨著工作平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，使工作平臺(tái)能避開(kāi)任一角度設(shè)置保護(hù)塊，避障效果好。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中工作平臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明中工作平臺(tái)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10；轉(zhuǎn)動(dòng)件11；固定件12；升降裝置13；動(dòng)力電機(jī)131；絞盤(pán)132；連接繩133；固定齒輪14；轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪15；工作平臺(tái)20；避讓缺口201；上安裝件21；下安裝件22；齒輪機(jī)構(gòu)221；上鎖定機(jī)構(gòu)23；摩擦片231；下鎖定機(jī)構(gòu)24；動(dòng)滑輪25；清潔組件26；驅(qū)動(dòng)電機(jī)27；驅(qū)動(dòng)齒輪271；平衡組件28；從動(dòng)齒輪281。

具體實(shí)施方式

以下所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不因此而限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例，見(jiàn)圖1至圖4所示：一種水下基樁避障維護(hù)機(jī)器人，應(yīng)用于維護(hù)水下柱形基樁。該機(jī)器人包括：用于固定在基樁上的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10、及與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10連接的工作平臺(tái)20。工作平臺(tái)20包括上安裝件21、相對(duì)于上安裝件21轉(zhuǎn)動(dòng)連接的下安裝件22，上安裝件21與下安裝件22上均設(shè)有避讓缺口201。上安裝件21設(shè)有上鎖定機(jī)構(gòu)23，下安裝件22上設(shè)有下鎖定機(jī)構(gòu)24，上鎖定機(jī)構(gòu)23或下鎖定機(jī)構(gòu)24用于將工作平臺(tái)20鎖定至基樁。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10上安裝有至少一升降裝置13，升降裝置13連接工作平臺(tái)20并帶動(dòng)工作平臺(tái)20沿基樁移動(dòng)，且通過(guò)升降裝置13使得至少部分旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10隨著工作平臺(tái)20轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。

基樁包括水上部分和水下部分，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10安裝在基樁的水上部分，工作平臺(tái)20與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10上的升降裝置13連接，其中，工作平臺(tái)20用于維護(hù)和清洗基樁的水下部分。通過(guò)升降裝置13可控制工作平臺(tái)20處于清洗基樁的工作位置，如水下5米、10米等，能使工作平臺(tái)20沿基樁的軸線方向移動(dòng)，且工作深度調(diào)節(jié)方便。

上安裝件21和下安裝件22上均設(shè)有避讓缺口201，該避讓缺口201的寬度大于基樁上的保護(hù)塊的寬度，當(dāng)保護(hù)塊位于避讓缺口201的直線方向上時(shí)，工作平臺(tái)20可以沿基樁移動(dòng)，并通過(guò)避讓缺口201避開(kāi)對(duì)保護(hù)塊的沖擊。在上安裝件21和下安裝件22分別設(shè)有上鎖定機(jī)構(gòu)23及下鎖定機(jī)構(gòu)24，當(dāng)避讓缺口201與保護(hù)塊不處于同一直線時(shí)，通過(guò)上鎖定機(jī)構(gòu)23和/或下鎖定機(jī)構(gòu)24來(lái)控制上安裝件21和/或下安裝件22轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)整避讓缺口201的位置，使得保護(hù)塊位于避讓缺口201的直線方向上。

例如，上鎖定機(jī)構(gòu)23鎖定至基樁，使得下安裝件22繞上安裝件21轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，使下安裝件22上的避讓缺口201轉(zhuǎn)動(dòng)至保護(hù)塊的直線方向上。再控制下鎖定機(jī)構(gòu)24鎖定至基樁，且上鎖定機(jī)構(gòu)23松開(kāi)對(duì)基樁的鎖定，上安裝件21繞下安裝件22轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，使上安裝件21上的避讓缺口201也轉(zhuǎn)動(dòng)至保護(hù)塊的直線方向上。再控制升降裝置13工作帶動(dòng)工作平臺(tái)20沿基樁上升或下降。

工作平臺(tái)20調(diào)整并避開(kāi)保護(hù)塊后會(huì)在原來(lái)的位置上轉(zhuǎn)動(dòng)一角度后工作，位于水面上的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)為方便動(dòng)力傳遞和受力均勻，也需隨著工作平臺(tái)20的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。在上安裝件21和/或下安裝件22上安裝有用以清洗基樁的清潔組件26，作為優(yōu)選清潔組件26安裝在上安裝件21的下部。工作平臺(tái)20上的清潔組件26套設(shè)在基樁上并繞基樁旋轉(zhuǎn)，可以使基樁的周面清洗干凈，清洗效果好。

見(jiàn)圖3和圖4所示：在一具體實(shí)施例中，下安裝件22和/或下安裝件22的其中一者設(shè)有齒輪機(jī)構(gòu)221，另一者設(shè)有至少一驅(qū)動(dòng)電機(jī)27，驅(qū)動(dòng)電機(jī)27上安裝有與齒輪機(jī)構(gòu)221嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪271，驅(qū)動(dòng)齒輪271帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)221轉(zhuǎn)動(dòng)，使得下安裝件22相對(duì)于上安裝件21轉(zhuǎn)動(dòng)。

其中，上安裝件21的截面呈“c”字形，下安裝件22的截面呈“c”字形，在下安裝件22上設(shè)有齒輪機(jī)構(gòu)221后其截面呈倒置的“f”字形。下安裝件22與下安裝件22插接連接，如下安裝件22卡持上安裝件21的下端凸緣，使得安裝在上安裝件21的上端凸緣的驅(qū)動(dòng)電機(jī)27與齒輪機(jī)構(gòu)221嚙合?？蛇x地，工作平臺(tái)20由至少兩部分合攏形成并套設(shè)在基樁外，在工作平臺(tái)20的合攏處具有通孔，基樁處于通孔中。如上安裝件21和/或下安裝件22均有兩部分合攏形成。

工作平臺(tái)20可以通過(guò)齒輪結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上安裝件21與下安裝件22之間的轉(zhuǎn)動(dòng)功能。上安裝件21與下安裝件22其中一者齒輪機(jī)構(gòu)221，則另一者安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)27。以上安裝件21安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)27，下安裝件22安裝齒輪機(jī)構(gòu)221為例。

上安裝件21通過(guò)上鎖定機(jī)構(gòu)23固定在基樁上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)27的輸出軸的軸線平行于上安裝件21的回轉(zhuǎn)軸線。齒輪機(jī)構(gòu)221為固連在下安裝件22上的內(nèi)齒輪，驅(qū)動(dòng)齒輪271與齒輪機(jī)構(gòu)221嚙合連接。上安裝件21通過(guò)上鎖定機(jī)構(gòu)23鎖定至基樁后控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)27轉(zhuǎn)動(dòng)，使下安裝件22繞基樁轉(zhuǎn)動(dòng)。

可選地，在上安裝件21上安裝有一驅(qū)動(dòng)電機(jī)27，在上安裝件21上還安裝有若干嚙合至齒輪機(jī)構(gòu)221的至少一平衡組件28，平衡組件28上設(shè)有從動(dòng)齒輪281，從動(dòng)齒輪281與齒輪機(jī)構(gòu)221嚙合?？蛇x地，平衡組件28設(shè)有兩個(gè)，且與驅(qū)動(dòng)電機(jī)27呈三角分布在上安裝件21上。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)27帶動(dòng)下安裝件22轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使工作平臺(tái)20可繞基樁周向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)控制系統(tǒng)控制，可以使下安裝件22轉(zhuǎn)動(dòng)一角度后停止，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向可以為正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而方便控制避讓缺口201的方位。

在下安裝件22轉(zhuǎn)動(dòng)至預(yù)設(shè)位置后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)27停止轉(zhuǎn)動(dòng)，下鎖定機(jī)構(gòu)24將下固定板鎖定至基樁。上鎖定機(jī)構(gòu)23解除鎖定。驅(qū)動(dòng)電機(jī)27開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，使上固定板繞基樁轉(zhuǎn)動(dòng)至預(yù)設(shè)位置。驅(qū)動(dòng)電機(jī)27停止轉(zhuǎn)動(dòng)，下鎖定機(jī)構(gòu)24解除鎖定。升降裝置13控制工作平臺(tái)20沿基樁移動(dòng)，并控制清潔組件26對(duì)基樁進(jìn)行清洗和維護(hù)。

在下安裝件22上安裝有清潔組件26，清潔組件26包括能輸出高壓流體的高壓水噴頭、用于移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)以清潔基樁的清潔刷，或者其他清潔組件26用于清潔基樁的清潔方式。與此同時(shí)，清潔組件26在下安裝件22的帶動(dòng)下，能沿基樁轉(zhuǎn)動(dòng)，全面清潔基樁的外周面。下安裝件22上可安裝探測(cè)組件，如探測(cè)儀，探傷儀、分析儀等，用于檢測(cè)基樁的結(jié)構(gòu)缺陷或者探測(cè)基樁附近的水環(huán)境數(shù)據(jù)等。

下安裝件22上設(shè)有檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置用于檢測(cè)工作平臺(tái)20移動(dòng)方向上的障礙物。檢測(cè)裝置可以檢測(cè)基樁上的保護(hù)塊，避免工作平臺(tái)20直接沖擊在保護(hù)塊上，從而造成機(jī)器人的損壞。通過(guò)檢測(cè)裝置檢測(cè)保護(hù)塊的方位，通過(guò)控制系統(tǒng)控制工作平臺(tái)20的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使得工作平臺(tái)20調(diào)整避讓缺口201，使之能對(duì)齊至保護(hù)塊，操作方便。

上鎖定機(jī)構(gòu)23或下鎖定機(jī)構(gòu)24用以將工作平臺(tái)20鎖定至基樁。在一具體實(shí)施例中，上鎖定機(jī)構(gòu)23或下鎖定機(jī)構(gòu)24均包括至少一伸縮裝置，如伸縮機(jī)構(gòu)采用液壓缸機(jī)構(gòu)。伸縮裝置的輸出軸伸出并抵接在基樁上，使得工作平臺(tái)20卡持于基樁。可選地，在輸出軸上安裝有摩擦片231，該摩擦片231抵接在基樁上，其中，摩擦片231可采用橡膠或尼龍等材料制成。作為優(yōu)選，伸縮裝置設(shè)有三個(gè)，且均勻分布在工作平臺(tái)20。

通過(guò)伸縮裝置抵接在基樁上的方式使工作平臺(tái)20穩(wěn)固在基樁上的預(yù)設(shè)位置，安裝方便。摩擦片231可以擴(kuò)大輸出軸與基樁的接觸面積，安裝穩(wěn)定。伸縮裝置可以通過(guò)伸出或縮回的方式鎖定或解鎖，使得工作平臺(tái)20固定或沿基樁移動(dòng)，操作方便。

工作平臺(tái)20上安裝有動(dòng)滑輪25，升降裝置13與動(dòng)滑輪25之間通過(guò)連接繩133連接以帶動(dòng)工作平臺(tái)20移動(dòng)。工作平臺(tái)20通過(guò)連接繩133連接使得工作平臺(tái)20可以沿基樁移動(dòng)。工作平臺(tái)20上安裝動(dòng)滑輪25用以連接至升降裝置13，工作平臺(tái)20升降靈活，將工作平臺(tái)20的重量傳遞至升降裝置13和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10上，升降裝置13所需的動(dòng)力減小。

動(dòng)滑輪25可以安裝在下安裝件22上，也可以安裝在上安裝件21上?？蛇x地，動(dòng)滑輪25安裝在下安裝件22上?？梢允剐D(zhuǎn)平臺(tái)10與下安裝件22同步旋轉(zhuǎn)，使避讓缺口201對(duì)其保護(hù)塊后工作平臺(tái)20移動(dòng)順暢。

見(jiàn)圖1和圖2所示：在一具體實(shí)施例中，升降裝置13包括絞盤(pán)132、安裝至絞盤(pán)132的動(dòng)力電機(jī)131，連接繩133卷繞在絞盤(pán)132上。動(dòng)力電機(jī)131帶動(dòng)絞盤(pán)132轉(zhuǎn)動(dòng)，連接繩133的一端卷繞在絞盤(pán)132上，并隨著絞盤(pán)132的轉(zhuǎn)動(dòng)而收縮或展開(kāi)，使得工作平臺(tái)20進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。升降裝置13設(shè)有三個(gè)，且均勻分布在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10上。升降裝置13設(shè)置三個(gè)可以使工作平臺(tái)20受力均衡，保持在穩(wěn)定的移動(dòng)狀態(tài)，防止工作平臺(tái)20偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)阻力小。

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10包括固定件12和轉(zhuǎn)動(dòng)連接在固定件12上的轉(zhuǎn)動(dòng)件11，升降裝置13安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)件11上，固定件12用于箍緊至基樁。固定件12上安裝有固定齒輪14，在轉(zhuǎn)動(dòng)件11上設(shè)有若干與固定齒輪14嚙合的轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪15，可選地，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪15設(shè)有三個(gè)且均勻分布在轉(zhuǎn)動(dòng)件11上。

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10固定在基樁的水上部，轉(zhuǎn)動(dòng)件11和固定件12可通過(guò)兩部分合攏形成旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10并固定至基樁上。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)10可以方便安裝升降裝置13及其他附屬裝置，如供電，供水等裝置。固定件12合攏后通過(guò)緊固件卡持于基樁上，安裝方便，位置調(diào)節(jié)方便。轉(zhuǎn)動(dòng)件11通過(guò)升降裝置13連接至工作平臺(tái)20，隨著工作平臺(tái)20的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)件11繞基樁旋轉(zhuǎn)，避免連接繩133或線纜等卷繞在基樁上，操作方便。

清潔組件目前已廣泛使用，其它結(jié)構(gòu)和原理與現(xiàn)有技術(shù)相同，這里不再贅述。