吉林大学学报(工学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (11): 3062-3068.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220784

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壁面清洗水下机器人清洗性能分析与试验

王晓鸣(),李腾   

  1. 天津科技大学 机械工程学院,天津 300222
  • 收稿日期:2022-06-22 出版日期:2023-11-01 发布日期:2023-12-06
  • 作者简介:王晓鸣(1981-),男,副教授,博士.研究方向:水下机器人开发及应用.E-mail:wxm@tust.edu.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2020YFC1521704);天津市科技计划项目(19YFZCCG00230)

Analysis on cleaning performance and experiment of underwater cleaning robot for surface

Xiao-ming WANG(),Teng LI   

  1. School of Mechanical Engineering,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300222,China
  • Received:2022-06-22 Online:2023-11-01 Published:2023-12-06

摘要:

针对附着在养殖舱壁面上的污染物和剩余饵料人工难以清洗问题,研发了一款可对壁面进行自动清洗的水下机器人,该机器人为转刷清洗、推力吸附、轮式移动机构的设计方案。通过对实验刷盘进行清洗率、清洗能耗分析,确定刷盘的设计和布置方式,完成机器人移动速度与刷盘转速的匹配。分析结果表明,当刷盘转速一定时,增加刷毛层数或降低机器人移动速度可提高清洗率;机器人为小尺寸刷盘的布置方式时可降低清洗能耗。通过试验测试,机器人可贴壁稳定航行,当机器人移动速度为0.2 m/s,刷盘转速为200 r/min时,清洗效果显著,清洗效率为388 m2/h,可满足实际工况下的使用要求。

关键词: 壁面清洗, 水下机器人, 清洗性能, 刷盘

Abstract:

In order to solve the problem that it is difficult to manually clean the pollutants and residual bait attached to the bulkhead of aquaculture, an underwater robot which can automatically clean the wall is developed. The robot is a design scheme of rotary brush cleaning, thrust adsorption and wheel mobile mechanism. By analyzing the cleaning rate and cleaning energy consumption of the experimental brush plate, the design and layout of the brush plate are determined, and the matching between the robot moving speed and the brush plate rotating speed is completed. The results show that when the rotating speed of the brush disk is constant, increasing the number of bristles or reducing the moving speed of the robot can improve the cleaning rate; The cleaning energy consumption can be reduced when the robot is arranged with a small size brush plate. Through the test, the robot can stick to the wall and navigate stably. When the moving speed of the robot is 0.2 m/s and the rotating speed of the brush disc is 200 r/min, the cleaning effect is remarkable, and the cleaning efficiency is 388 m2/h, which can meet the requirements of the actual working conditions.

Key words: surface cleaning, underwater robot, cleaning performance, brush

中图分类号: 

  • TP242

图1

清洗机器人"

图2

刷盘截面"

图3

刷盘不同阻力矩的功率"

图4

实验刷盘"

图5

刷毛层数不同时的清洗率"

图6

刷盘直径不同时的清洗率"

图7

实验测试平台"

图8

不同刷毛层数的刷盘转速与功率"

图9

不同直径的刷盘转速与功率"

图10

刷盘刷毛层数不同时的清洗能耗"

图11

刷盘直径不同时的清洗能耗"

图12

清洗模块"

图13

机器人试验"

图14

机器人自动清洗流程"

图15

壁面清洗效果"

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