1.本实用新型涉及水下机器人技术领域，具体涉及一种水下无人工程车。


背景技术：

2.水下机器人是一种具有智能功能的潜水器，是工作于水下的极限作业设备，能潜入水中代替人完成某些操作，由于水下环境恶劣危险，且人的潜水深度有限，所以水下机器人成为了开发海洋的重要工具。目前，水下机器人在海上救援、石油开发、地貌勘察、科研、水产养殖、水下船体检修清洁、潜水娱乐、城市管道检测等领域的作用开始显现出来，市场也正在兴起。水下无人工程车属于水下机器人的一种，在实际作业过程中发现存在以下问题：一是现有的水下机器人可以在水下进行前后左右移动，也可以在水平面上旋转，但无法实现前后左右的翻转，无法对水下垂直墙壁和水下天花板（如船底）进行工程作业，且现有水下机器人在水下需要进行某个深度的水平航行时，往往会产生高度下降或升高的问题，不能保持在同一个高度水平移动，不利于水下机器人的操作和使用；二是现有水下机器人在进行工程作业时是悬浮在水中的，作业过程中无法在水中固定位置，在作业反作用下机器人的位置很容易偏移，作业难度很大，即使有部分水下机器人能够紧贴在工作面上工作，但由于工作面上水草、淤泥等障碍物的影响，水下机器人的移动也较为困难。上述问题的存在使得水下无人工程车的使用受到限制，不能很好的完成水下作业。因此，研制开发一种能实现自由翻转，水平航行时能保持高度不变，作业过程中移动方便的水下无人工程车是客观需要的。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种能实现自由翻转，水平航行时能保持高度不变，作业过程中移动方便的水下无人工程车。
4.本实用新型的目的是这样实现的，包括水上控制设备、电缆和工程车本体，工程车本体包括主舱体和安装在主舱体上方的副舱体，主舱体和副舱体均为空腔结构，主舱体的两侧安装有履带行走机构，副舱体的顶部通过电缆与水上控制设备连接，工程车本体的两侧对称布置有四个可独立调速控制的垂直推进器，垂直推进器的推力方向与履带行走机构的前进方向垂直，垂直推进器通过空心的垂直推进器支架与主舱体密封连接，工程车本体的后侧对称布置有两个可独立调速控制的水平推进器，水平推进器的推力方向与履带行走机构的前进方向平行，水平推进器通过空心的水平推进器支架与副舱体密封连接，主舱体、副舱体、垂直推进器支架内腔和水平推进器支架内腔连通形成整体密封仓。
5.进一步的，主舱体和副舱体内安装有工程车的电气控制元器件和动力驱动部件，副舱体顶部的前后两侧各安装有一个密封盖，电缆穿过靠近水平推进器一侧的密封盖后与副舱体密封连接，另一个密封盖上密封安装有作业机构。
6.进一步的，作业机构为清洗机构，清洗机构包括安装在主舱体和副舱体内的平板及驱动电机，平板固定在副舱体内的底部，驱动电机的输出轴穿过平板后连接有转动杆，转
动杆的端部转动连接有连杆，连杆的端部转动连接有摆杆，摆杆的端部固定连接有传动轴，传动轴竖直设置，传动轴的下端与平板转动连接，传动轴的上端穿过密封盖后连接有清洗枪管，清洗枪管的出水端连接有清洗枪头，清洗枪头的出口端倾斜向下且位于工程车本体的前方。
7.进一步的，清洗枪头为空化射流喷嘴。
8.进一步的，主舱体和副舱体的内部均设置有加强隔板。
9.进一步的，工程车本体两侧的两个垂直推进器支架前端均安装有照明灯。
10.进一步的，副舱体的两侧及前端分别安装有一个摄像头。
11.进一步的，主舱体的内部设置有漏水报警装置。
12.本实用新型的有益效果如下：
13.一、本实用新型取消了普通水下机器人的浮力块，通过最大限度增加主舱体和副舱体排水量的方法来弥补取消浮力块带来的浮力损失，提高了水下无人工程车的可靠性，本实用新型中各个推进器支架内腔、主舱体和副舱体之间联通形成整体密封仓，各电气元件均密封安装在该封密封仓内，节省空间的同时减少了各个电气元件的密封环节，省去了水下密封布线环节，降低了水下无人工程车的设计和制造难度，提高了本实用新型在水下作业时的安全性和可靠性，本实用新型在下水前，只需对密封仓内充气，然后放入水中即可检查整体密封性能，保证封闭腔体的密封性能。
14.二、本实用新型将空中多旋翼无人机的工作原理运用到水下无人工程车上，安装了四个可独立调速控制的垂直推进器，使得水下无人工程车除了能在水下前后左右以及上下平移外，还能够实现xyz三轴自由旋转，其次，还安装了两个可独立调速控制的水平推进器，与四个垂直推进器相互配合，为工程车的平移提供动力，能够在水下深度不变的情况下，推动工程车水平前行，而不会出现工程车下移或上升的情况，提高了工程车在水下平移的适应性和稳定性。
15.三、本实用新型中设置的四个推进器除了使水下无人工程车能在水下航行外，还兼有将工程车紧压在工程作业面上的功能，使得工程车可对任意角度的工程作业面进行作业，而被紧压在工程作业面上的无人工程车利用宽幅履带在工程作业面上爬行，实现了水下爬壁机器人的功能，由于四个推进器的作用，使得水下无人工程车能固定住自己的位置，作业过程中不容易移动位置，再配合两个水平推进器提供前行的动力，能够使得工程车在作业面平稳向前行驶，完成各种工程作业。
16.综上所述，本实用新能实现自由翻转，水平航行时能保持高度不变，作业过程中移动方便，具有显著的经济价值和社会价值。
附图说明
17.图1为本实用新型的立体结构示意图；
18.图2为图1中a-a的剖视结构示意图；
19.图3为图1中b-b的剖视结构示意图；
20.图4为本实用新型中清洗机构的结构示意图；
21.图中：1-电缆，2-主舱体，3-副舱体，4-履带行走机构，5-垂直推进器，6-垂直推进器支架，7-水平推进器，8-水平推进器支架，9-密封盖，10-平板，11-驱动电机，12-转动杆，
13-连杆，14-摆杆，15-传动轴，16-清洗枪管，17-清洗枪头，18-加强隔板，19-照明灯，20-摄像头，21-漏水报警装置。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。
23.如图1～4所示，本实用新型包括水上控制设备、电缆1和工程车本体，电缆1可选用零浮力电缆，水上控制设备为现有技术，设置在水面上，操作控制人员通过电缆1向水下的工程车本体传输电能、数据和信号，接收水下工程车本体及各仪器的数据和信号，并将其实时显示在水上控制设备上，使得操作控制人员可以实时监控水下无人工程车的工作状态，工程车本体包括主舱体2和安装在主舱体2上方的副舱体3，主舱体2和副舱体3均为空腔结构，主舱体2的两侧安装有履带行走机构4，副舱体3的顶部通过电缆1与水上控制设备连接，工程车本体的两侧对称布置有四个可独立调速控制的垂直推进器5，垂直推进器5的推力方向与履带行走机构4的前进方向垂直，垂直推进器5通过空心的垂直推进器支架6与主舱体2密封连接，本实用新型中的垂直推进器支架6可设置为t形，包括内腔连通的横架和竖架，横架与履带行走机构4的前进方向垂直，竖架与履带行走机构4的前进方向平行，并使得竖架的长度与主舱体2的长度相同，安装时将横架与主舱体2连通，在竖架的两端各安装一个垂直推进器5即可，工程车本体的后侧对称布置有两个可独立调速控制的水平推进器7，水平推进器7的推力方向与履带行走机构4的前进方向平行，水平推进器7通过空心的水平推进器支架8与副舱体3密封连接，主舱体2、副舱体3、垂直推进器支架6内腔和水平推进器支架8内腔连通形成整体密封仓。履带行走机构、垂直推进器5和水平推进器7均为现有结构，其中履带行走机构用于在工作面上行走，四个垂直推进器5采用空中多旋翼无人机的工作原理，配合两个水平推进器7实现工程车在水下的升降、前后左右的平移、水平旋转以及翻转，其中两个水平推进器7为工程车提供向前移动的动力，推进器一般包括密封壳体、推进器电机和推进器减速机。
24.本实用新型中垂直推进器支架6内腔、水平推进器支架8内腔、主舱体2和副舱体3联通形成整体密封仓，各电气元件均密封安装在该封密封仓内，节省空间的同时减少了各个电气元件的密封环节，省去了水下密封布线环节，降低了水下无人工程车的设计和制造难度，提高了本实用新型在水下作业时的安全性和可靠性；本实用新型在下水前，只需对密封仓内充气，然后放入水中即可检查整体密封性能，保证封闭腔体的密封性能；本实用新型取消了普通水下机器人的浮力块，通过最大限度增加主舱体2和副舱体3排水量的方法来弥补取消浮力块带来的浮力损失，提高了水下无人工程车的可靠性；最后，本实用新型中，通过四个垂直推进器5和两个水平推进器7的配合，可实现工程车在水下的前后左右以及上下移动，还能够实现工程车的旋转，尤其是工程车在水下进行水平移动时，由四个垂直推进器5保持工程车自身深度不变，不会上浮也不会下沉，再由两个水平推进器7提供前移的动力，从而实现工程车在水下稳定的进行水平移动，同理，在工程车进行作业时，由四个垂直推进器5将工程车压紧在工作面上，再由两个水平推进器7提供前移的动力，使工程车在工作面上行驶，并在行驶的过程中完成水下工程作业。
25.主舱体2和副舱体3内安装有工程车的电气控制元器件和动力驱动部件，副舱体3
顶部的前后两侧各安装有一个密封盖9，电缆1穿过靠近水平推进器7一侧的密封盖9后与副舱体3密封连接，另一个密封盖9上密封安装有作业机构，本实用新型中的作业机构可根据需要设置，根据设置作业机构的不同而成为具有不同功能的各种水下无人工程机械，如：水下挖掘机、水下推土机、大坝水下探测检修机器人、水下焊接机器人、水下清洗机器人等，而这些设备目前也是市场上缺少且实际需要的设备。
26.作业机构为清洗机构，可使用于洗船业，清洗机构包括安装在主舱体2和副舱体3内的平板10及驱动电机11，驱动电机11为现有设备，其功率、转速等参数根据需要确定，平板10固定在副舱体3内的底部，驱动电机11的输出轴穿过平板10后连接有转动杆12，转动杆12的端部转动连接有连杆13，连杆13的端部转动连接有摆杆14，摆杆14的端部固定连接有传动轴15，传动轴15竖直设置，传动轴15的下端与平板10转动连接，传动轴15的上端穿过密封盖9后连接有清洗枪管16，清洗枪管16的出水端连接有清洗枪头17，清洗枪头17的出口端倾斜向下且位于工程车本体的前方。工程车在下水前，将输水管线与清洗枪管16上端的进水口连通，并保证连通处密封性能良好，工程车下水后，操作工程车在水中航行，达到待清洗位置后，先调节工程车的姿态，使其履带行走机构4的履带对准待清洗面，然后通过操作四个垂直推进器5使履带贴在船体表面并压紧，再由两个水平推进器7提供向前移动的推力，使得工程车能够通过履带在待清洗工作面上行走，本实用新型通过上述方式即可携带着清洗机构在船体表面（如船壁、船底）上行走，并在行走过程中进行清洗作业，与潜水员水下清洗相比，效率更高、清洗周期更短、成本更低、安全性能更高，与船坞清洗相比，成本更低、清洗周期更短、更环保。在清洗机构工作时，启动驱动电机11，驱动电机11带动转动杆12旋转，转动杆12在转动过程中通过连杆13带动摆杆14来回摆动，摆杆14摆动时带动传动轴15在一定角度范围内来回转动，从而带动清洗枪管16和清洗枪头17来回摆动，同时从输水管线向清洗枪管16中通入高压水，高压水从清洗枪头17中喷出，这样，清洗枪头17在来回摆动过程中喷出高压水流，实现水下设施的清洗，相对于人工清洗来说，清洗效率较高，安全性更好。
27.优选地，清洗枪头17为空化射流喷嘴，空化射流清洗技术是将空化作用引入水射流技术中而形成的新型水下设施清洗技术，通过控制压力、流速等参数使水流束经过空化射流喷嘴时产生大量的空化泡，利用空化泡在材料表面的狭小区域内溃灭产生高达140～170 mpa的微射流冲击，达到清理设施表面附着物和污垢层的目的。相对其它清洗技术，该技术不但具有高效、节能、环保、安全等优点，而且具有不伤害设施母材，极少或者完全不伤害完整防腐层的显著优势，可对船舶螺旋桨等设备薄片区域进行合理有效的清洗。
28.主舱体2和副舱体3的内部均设置有加强隔板18，本实用新型用于水下作用，在作业过程中，主舱体2和副舱体3需要承受较大的水压，通过加强隔板18的设置，可以对主舱体2和副舱体3提供支撑，从而提高主舱体2和副舱体3的刚度和强度，防止主舱体2和副舱体3在承受较大水压时产生变形或损坏，延长使用寿命，为了便于电气元件的安装，也为了使得主舱体2和副舱体3能够连成一个整体的密封仓，可在加强隔板18上开孔。
29.工程车本体两侧的两个垂直推进器支架6前端均安装有照明灯19，照明灯19为工程车的航行过程和作业过程提供照明，便于工作人员对工程车的操控。
30.副舱体3的两侧及前端分别安装有一个摄像头20，通过摄像头20可以对工程车的航行过程和作业过程进行监控，便于工作人员对工程车的操控。
31.主舱体2的内部设置有漏水报警装置21，漏水报警装置21为现有技术，工程车在水作业，当主舱体2内部进水时，漏水报警装置21能够检测到漏水情况并向水上控制设备发出报警，便于在工程车漏水时及时发现和维护，降低工程车主舱体2和副舱体3内部电气控制元器件和动力驱动部件的损坏几率。