一种负压吸附船体清洁机器人及在船体壁面运动换向方法

摘要

本发明涉及一种负压吸附船体清洁机器人及在船体壁面运动换向方法，包括机体、吸附组件、动力组件、推力组件、清洗组件、导流组件和电气组件，动力组件包括行走驱动机构、行走转向机构、壳体换向机构和移动轮系，导流组件包括主导流筒、推力导流筒和外罩，推力组件包括四套推力电机和螺旋桨，行走驱动机构实现单动力源下对机器人四轮机构的同步驱动，行走转向机构实现单动力源下对机器人四轮机构的同步任意行进方向调整，配合壳体换向机构，实现机器人携带清洗组件时对外部清洁的方向任意变换，通过推力组件和对转桨的负压吸附组件配合作业，实现机器人运动至船体壁面，并且在壁面清洁时两者吸附力和推力结合，实现机器人吸附力自由控制，提高了机器人带负载能力。

权利要求

1.一种负压吸附船体清洁机器人，其特征在于：所述清洁机器人包括机体、吸附组件、动力组件、推力组件、清洗组件、导流组件和电气组件，所述机体为中空柱状结构，所述导流组件包括主导流筒、推力导流筒和外罩，所述主导流筒和推力导流筒设置在机体内部且贯穿机体，所述推力导流筒设置在主导流筒四周，所述外罩包裹在机体周侧，所述吸附组件设置在主导流筒内，吸附组件的四周均布四套推力组件，所述推力组件包括推力电机和螺旋桨，所述吸附组件和推力组件通过水密电缆与电气组件连接，所述动力组件设置在机体内包括行走驱动机构、行走转向机构、壳体换向机构和移动轮系，所述行走驱动机构包括一套第一动力电机和四套传力组件，所述第一动力电机带动四套传力组件实现对移动轮系的前进与后退的驱动，所述行走换向机构包括一套第二动力电机和四套转向组件，所述第二动力电机带动四套转向组件运动进而带动移动轮系动作实现转向，所述壳体换向机构设置于机体上端带动清洗组件运动，所述清洗组件通过支架与机体连接，所述电气组件控制设置在机体内部；所述机体包括吸附底板、第一支撑盘体、第二支撑盘体、上盖板和支撑柱体，所述吸附底板、第一支撑盘体和第二支撑盘体为全等的中空环形板，吸附底盘设于机体最底端，第一支撑盘体设于吸附底盘和第二支撑盘体之间，吸附底板、第一支撑盘体和第二支撑盘体三者之间设有多个支撑柱体；行走驱动机构包括第一动力电机、动力链条和四套传力组件，所述传力组件包括动力链轮、动力轴、第一动力伞齿和第二动力伞齿，第一动力电机固定在第一支撑盘体上，所述第一动力电机的转轴通过联轴器与一套动力轴连接，动力轴上从上到下依次设置动力链轮、轴承座、第二转向链轮和第二动力伞齿，所述动力轴通过轴承座设置于第一支撑盘体上，且所述轴承座固定于第一支撑盘体的上表面，四套所述动力轴设置于以对转桨轴心为形心的方形四角顶点处，且轴心与对转桨轴心平行，四套动力链轮通过动力链条连接实现第一动力电机的动力传输，所述行走转向机构包括第二动力电机、转向链条、第一转向链轮和四套转向组件，所述转向组件为第二转向链轮，四套所述第二转向链轮分别通过轴承设置于四套动力轴的下段处，所述第二动力电机的转轴上固定有第一转向链轮，所述第二动力电机固定在第一支撑盘体上且第一转向链轮处于第一支撑盘体的下侧，第一转向链轮与第二转向链轮处于同一水平面上，所述转向链条套接于由四套第二转向链轮和一个第一转向链轮组成的五边形圈上，第二转向链轮的下端面固定有U形支架，U形支架上壁面设有挡板，壳体换向机构包含第三动力电机、第一换向链轮、第二换向链轮、换向链条和换向转盘，第三动力电机的转轴固定有第一换向链轮，所述第三动力电机固定在第二支撑盘体上且第一换向链轮处于第二支撑盘体的上端，所述第二换向链轮为空心齿盘，设置于换向转盘的外圈转盘上，第二换向链轮与第一换向链轮处于同一水平面上，换向转盘内径与主导流筒外径相同，换向转盘内圈设置于第二支撑盘体上表面且轴心与第二支撑盘体同轴心，换向转盘的外圈的上端还固定有上盖板，换向链条套接在由第一换向链轮和第二换向链轮组成的外圈上，所述移动轮系包括双排轮组、连轴和U形支架，所述移动轮系为四套，双排轮组通过轴承固定在U形支架下端，U形支架具有一定宽度，上端面固定在第二转向链轮的下端面上，且U形支架上端面与第二转向链轮同轴心，每套双排轮组为双轮结构，分别设置于连轴的两端，所述第一动力伞齿设置在连轴中间偏向一侧位置处，第二动力伞齿与第一动力伞齿啮合，将动力传递给双排轮组实现驱动。

2.根据权利要求1所述的一种负压吸附船体清洁机器人，其特征在于，所述吸附组件包括吸附动力电机、动力波箱、对转桨和支杆，所述吸附动力电机通过支架横向设置于第一支撑盘体上表面，吸附动力电机通过转轴连接动力波箱，动力波箱内部包含三个对转伞齿依次啮合，三个对转伞齿将单方向运动输入分离变为速度相同、转向相反的动力输出量，动力输出至对转桨上，对转桨包含正桨和反桨，所述正浆和反桨同轴心靠近布局，正桨为正螺旋系数的螺旋桨，反桨为反螺旋系数的螺旋桨，所述支杆为十字交叉轴且中央固定在动力波箱上端，交叉轴四端设置于主导流筒上端的内壁上。

3.根据权利要求1所述的一种负压吸附船体清洁机器人，其特征在于，所述推力组件包括推力电机和螺旋桨，螺旋桨安装在推力电机上，所述推力电机和螺旋桨的数量均为四套，推力组件中四套螺旋桨呈正方形分布。

4.根据权利要求1所述的一种负压吸附船体清洁机器人，其特征在于，清洗组件包含清洗盘刷和支架，所述清洗盘刷为一个或多个，所述支架的前端设置在上盖板上，后端固定有清洗盘刷，所述清洗盘刷为空化射流盘刷或喷头。

5.根据权利要求1所述的一种负压吸附船体清洁机器人，其特征在于，所述主导流筒为三段式圆柱体且中空，外径小于所述吸附底板、第一支撑盘体和第二支撑盘体的内径，且三段式的主导流筒分别设置于吸附底板与第一支撑盘体、第一支撑盘体、第二支撑盘体、第二支撑盘体和上盖板之间，所述推力导流筒数量为四套，设置于以主导流筒轴心的正四边形顶点处，且每套推力导流筒的安装方式与主导流筒相同，为三段式，分别设置于吸附底板与第一支撑盘体、第一支撑盘体与第二支撑盘体、第二支撑盘体与上盖板之间，所述外罩为三段式筒状，内径与所述吸附底板、第一支撑盘体和第二支撑盘体的外径相同，分别套接在吸附底板与第一支撑盘体、第一支撑盘体与第二支撑盘体、第二支撑盘体与上盖板之间的外部。

6.根据权利要求1所述的一种负压吸附船体清洁机器人，其特征在于：电气组件包括外部的密封舱和内部的控制器与驱动器，电气组件通过水密接头外接水密缆与外部控制台连接。

7.一种权利要求1所述的负压吸附船体清洁机器人在船体壁面运动换向方法，其特征在于，所述运动换向方法包括机器人的机器人在船体壁面的运动方法和机器人清洗方向换向方法，所述机器人在船体壁面的运动方法包括机器人的前进和后退运动方法及机器人的机体转向方法，所述机器人在船体壁面的运动方法具体运动方法为：

1)机器人前进和后退方法：

机器人的前进方法：第一动力电机带动动力轴正向转动，所述动力轴带动轴上的动力链轮转动，动力链轮通过动力链条的传动作用，带动其余三套动力链轮和动力轴的转动，进而带动第二动力伞齿转动，第二动力伞齿与第一动力伞齿啮合转动，进而带动连轴转动，连轴带动双排轮组运动驱动，实现对机器人的正向前进行走驱动；

机器人的后退方法：改变第一动力电机为反向转动，机械传动方式与机器人的前进方法中的机械传动方式相同，实现带动竖排轮组的反向运动，实现机器人的后退；

2)机器人机体转向方法

所述机器人转向方法包括正向转向和反向转向；

所述正向转向方法：在机器人运动或静止时，第二动力电机正向转动带动第一转向链轮转动，第一转向链轮通过转向链条带动四套第二转向链轮同向转动，进而带动与第二转向链条固定的U形支架转动，与U形支架固定连接的连轴和双排轮组角度正向转动从而实现正向转向；

所述反向转向方法：改变第二动力电机为反向转动，机械传动方式与通过所述正向转向方法中的机械传动方式相同，实现带动双排轮组的角度反向转动从而实现反向转向。

8.根据权利要求7所述的负压吸附船体清洁机器人在船体壁面运动换向方法，其特征在于，所述机器人清洗方向换向方法包括正向角度调整和反向角度调整：所述正向角度调整方法为，当机器人行进或静止时，控制第三动力电机正向转动时，通过第一换向链轮、换向链条和第二换向链轮的动力传递作用，带动换向转盘、上盖板以及与上盖板外端相连的清洗组件相对机体进行角度调整，实现清刷方向的正向角度调整；

所述反向角度调整为，改变第三动力电机反向转动，机械传动方式与正向角度调整方法中的机械传动方式相同，实现清洗组件相对机体的反向角度调整。

说明书

一种负压吸附船体清洁机器人及在船体壁面运动换向方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种清洁船体的机器人及在船体壁面运动换向方法，尤其涉及一种负压吸附船体清洁机器人及在船体壁面运动换向方法。

背景技术

[0002] 船舶在长期航行的过程中，水下部分的船体表面会附着贝类和锈斑等，严重影响了船舶的航行速度和使用寿命，也增加燃油消耗。目前国内外对于水下船体的清刷工作绝
大多数仍是潜水员进行清刷，应用船体清刷机器人进行自动清刷，大大节约了劳动力，降低
了潜水员的劳动强度，也提高了修船效率，但是目前的船体清刷机器人只是单一地采用磁
吸附或者推进器吸附，应用场景易受限且吸附效果并不理想。采用磁吸附的清刷机器人在
船体贝类等附着较厚的地方吸附效果并不好，并且磁吸附由于强度较大导致机体行进和转
向困难，磁吸附的机器人由于存在磁泄露，会对船上罗盘等设备产生干扰，并且不可用于军
舰船体清洁；另外，采用磁吸附的机器人无法实现从服务艇到船体壁面的运动，清洗作业前
需专人放置。采用推力进行吸附的船体清洁机器人存在能耗大、噪声高等缺点，且机器人在
吸附船体时受壁面摩擦影响较运动控制为困难，尤其随着空化射流设备功率的增加，导致
机器人所需的吸附力增加，从而间接增大机器人体积和成本。因此，本发明提出一种负压吸
附船体清洁机器人及在船体壁面运动换向方法，实现机器人在船体高效吸附、高机动性运
动以及全方位壁面清洗功能，解决当前船体清洁机器人的移动机构不灵活、吸附机构效率
低的问题。

发明内容

[0003] 针对当前船体清洁机器人移动不灵活、吸附效率低的技术问题，本发明提供一种负压吸附船体清洁机器人及在船体壁面运动换向方法，有效的解决当前船体清洁机器人的
移动机构不灵活、吸附机构效率低的问题。

[0004] 一种负压吸附船体清洁机器人，所述清洁机器人包括机体、吸附组件、动力组件、推力组件、清洗组件、导流组件和电气组件，所述机体为中空柱状结构，所述导流组件包括
主导流筒、推力导流筒和外罩，所述主导流筒和推力导流筒设置在机体内部且贯穿机体，所
述推力导流筒设置在主导流筒四周，所述外罩包裹在机体周侧，所述吸附组件设置在主导
流筒内，吸附组件的四周均布四套推力组件，所述推力组件包括推力电机和螺旋桨，所述吸
附组件和推力组件通过水密电缆与电气组件连接，所述动力组件设置在机体内包括行走驱
动机构、行走转向机构、壳体换向机构和移动轮系，所述行走驱动机构包括一套第一动力电
机和四套传力组件，所述第一动力电机带动四套传力组件实现对移动轮系的前进与后退的
驱动，所述行走换向机构包括一套第二动力电机和四套转向组件，所述第二动力电机带动
四套转向组件运动进而带动移动轮系动作实现转向，所述壳体换向机构设置于机体上端带
动清洗组件运动，所述清洗组件通过支架与机体连接，所述电气组件控制设置在机体内部。

[0005] 进一步地，所述机体包括吸附底板、第一支撑盘体、第二支撑盘体、上盖板和支撑柱体，所述吸附底板、第一支撑盘体和第二支撑盘体为全等的中空环形板，吸附底盘设于机
体最底端，第一支撑盘体设于吸附底盘和第二支撑盘体之间，吸附底板、第一支撑盘体和第
二支撑盘体三者之间设有多个支撑柱体。

[0006] 进一步地，所述吸附组件包括吸附动力电机、动力波箱、对转桨和支杆，所述吸附动力电机通过支架横向设置于第一支撑盘体上表面，吸附动力电机通过转轴连接动力波
箱，动力波箱内部包含三个对转伞齿依次啮合，三个对转伞齿将单方向运动输入分离变为
速度相同、转向相反的动力输出量，动力输出至对转桨上，对转桨包含正桨和反桨，所述正
浆和反桨同轴心靠近布局，正桨为正螺旋系数的螺旋桨，反桨为反螺旋系数的螺旋桨，所述
支杆为十字交叉轴且中央固定在动力波箱上端，交叉轴四端设置于主导流筒上端的内壁
上。

[0007] 进一步地，行走驱动机构包括第一动力电机、动力链条和四套传力组件，所述传力组件包括动力链轮、动力轴、第一动力伞齿和第二动力伞齿，第一动力电机固定在第一支撑
盘体上，所述第一动力电机的转轴通过联轴器与一套动力轴连接，动力轴上从上到下依次
设置动力链轮、轴承座、第二转向链轮和第二动力伞齿，所述动力轴通过轴承座设置于第一
支撑盘体上，且所述轴承座固定于第一支撑盘体的上表面，四套所述动力轴设置于以对转
桨轴心为形心的方形四角顶点处，且轴心与对转桨轴心平行，四套动力链轮通过动力链条
连接实现第一动力电机的动力传输，所述行走转向机构包括第二动力电机、转向链条、第一
转向链轮和四套转向组件，所述转向组件为第二转向链轮，四套所述第二转向链轮分别通
过轴承设置于四套动力轴的下段处，所述第二动力电机的转轴上固定有第一转向链轮，所
述第二动力电机固定在第一支撑盘体上且第一转向链轮处于第一支撑盘体的下侧，第一转
向链轮与第二转向链轮处于同一水平面上，所述转向链条套接于由四套第二转向链轮和一
个第一转向链轮组成的五边形圈上，第二转向链轮的下端面固定有U形支架，U形支架上壁
面设有挡板，壳体换向机构包含第三动力电机、第一换向链轮、第二换向链轮、换向链条和
换向转盘，第三动力电机的转轴固定有第一换向链轮，所述第三动力电机固定在第二支撑
盘体上且第一换向链轮处于第二支撑盘体的上端，所述第二换向链轮为空心齿盘，设置于
换向转盘的外圈转盘上，第二换向链轮与第一换向链轮处于同一水平面上，换向转盘内径
与主导流筒外径相同，换向转盘内圈设置于第二支撑盘体上表面且轴心与第二支撑盘体同
轴心，换向转盘的外圈的上端还固定有上盖板，换向链条套接在由第一换向链轮和第二换
向链轮组成的外圈上，所述移动轮系包括双排轮组、连轴和U形支架，所述移动轮系为四套，
双排轮组通过轴承固定在U形支架下端，U形支架具有一定宽度，上端面固定在第二转向链
轮的下端面上，且U形支架上端面与第二转向链轮同轴心，每套双排轮组为双轮结构，分别
设置于连轴的两端，所述第一动力伞齿设置在连轴中间偏向一侧位置处，第二动力伞齿与
第一动力伞齿啮合，将动力传递给双排轮组实现驱动。

[0008] 进一步地，所述推力组件包括推力电机和螺旋桨，螺旋桨安装在推力电机上，所述推力电机和螺旋桨的数量均为四套，推力组件中四套螺旋桨呈正方形分布。

[0009] 进一步地，清洗组件包含清洗盘刷和支架，所述清洗盘刷为一个或多个，所述支架的前端设置在上盖板上，后端固定有清洗盘刷，所述清洗盘刷为空化射流盘刷或喷头。

[0010] 进一步地，所述主导流筒为三段式圆柱体且中空，外径小于所述吸附底板、第一支撑盘体和第二支撑盘体的内径，且三段式的主导流筒分别设置于吸附底板与第一支撑盘
体、第一支撑盘体、第二支撑盘体、第二支撑盘体和上盖板之间，所述推力导流筒数量为四
套，设置于以主导流筒轴心的正四边形顶点处，且每套推力导流筒的安装方式与主导流筒
相同，为三段式，分别设置于吸附底板与第一支撑盘体、第一支撑盘体与第二支撑盘体、第
二支撑盘体与上盖板之间，所述外罩为三段式筒状，内径与所述吸附底板、第一支撑盘体和
第二支撑盘体的外径相同，分别套接在吸附底板与第一支撑盘体、第一支撑盘体与第二支
撑盘体、第二支撑盘体与上盖板之间的外部。

[0011] 进一步地，电气组件包括外部的密封舱和内部的控制器与驱动器，电气组件通过水密接头外接水密缆与外部控制台连接。

[0012] 一种负压吸附船体清洁机器人在船体壁面运动换向方法，所述运动换向方法包括机器人的机器人在船体壁面的运动方法和机器人清洗方向换向方法，所述机器人在船体壁
面的运动方法包括机器人的前进和后退运动方法及机器人的机体转向方法，所述机器人在
船体壁面的运动方法具体运动方法为：

[0013] 1)机器人前进和后退方法：

[0014] 机器人的前进方法：第一动力电机带动动力轴正向转动，所述动力轴带动轴上的动力链轮转动，动力链轮通过动力链条的传动作用，带动其余三套动力链轮和动力轴的转
动，进而带动第二动力伞齿转动，第二动力伞齿与第一动力伞齿啮合转动，进而带动连轴转
动，连轴带动双排轮组运动驱动，实现对机器人的正向前进行走驱动；

[0015] 机器人的后退方法：改变第一动力电机为反向转动，机械传动方式与机器人的前进方法中的机械传动方式相同，实现带动竖排轮组的反向运动，实现机器人的后退；

[0016] 2)机器人机体转向方法

[0017] 所述机器人转向方法包括正向转向和反向转向；

[0018] 所述正向转向方法：在机器人运动或静止时，第二动力电机正向转动带动第一转向链轮转动，第一转向链轮通过转向链条带动四套第二转向链轮同向转动，进而带动与第
二转向链条固定的U形支架转动，与U形支架固定连接的连轴和双排轮组角度正向转动从而
实现正向转向；

[0019] 所述反向转向方法：改变第二动力电机为反向转动，机械传动方式与通过所述正向转向方法中的机械传动方式相同，实现带动双排轮组的角度反向转动从而实现反向转
向。

[0020] 进一步地，所述机器人清洗方向换向方法包括正向角度调整和反向角度调整：

[0021] 所述正向角度调整方法为，当机器人行进或静止时，控制第三动力电机正向转动时，通过第一换向链轮、换向链条和第二换向链轮的动力传递作用，带动换向转盘、上盖板
以及与上盖板外端相连的清洗组件相对机体进行角度调整，实现清刷方向的正向角度调
整；

[0022] 所述反向角度调整为，改变第三动力电机反向转动，机械传动方式与正向角度调整方法中的机械传动方式相同，实现清洗组件相对机体的反向角度调整。

[0023] 有益效果：

[0024] (1)本发明行走驱动机构实现单动力源下对机器人四轮机构的同步驱动效果，节省机体空间，有利于清洁机器人的微型化、低成本化和易操控性。

[0025] (2)本发明行走转向机构实现单动力源下对机器人四轮机构的同步任意行进方向调整，实现了机器人原地任意角度换向功能，提高了机器人运动的机动灵活性能，降低了机
器人内部空间占用和制造成本。

[0026] (3)本发明配合壳体换向机构，实现了机器人携带清洗组件时对外部清洁的方向任意变换，使机器人作业更加灵活，提高了机器人清洁效率。

[0027] (4)本发明推力组件和对转桨的负压吸附组件配合作业，实现机器人从服务艇无辅助下的运动至船体壁面，并且在壁面清洁时两者吸附力和推力结合，实现机器人吸附力
自由控制，提高了机器人带负载能力。

附图说明

[0028] 图1、本发明负压吸附船体清洁机器人立体结构图；

[0029] 图2、本发明负压吸附船体清洁机器人俯视结构图；

[0030] 图3、本发明机器人主框架主视图；

[0031] 图4、本发明机器人仰视结构图；

[0032] 图5、本发明机器人中吸附组件和动力组件的左视结构图；

[0033] 图6、本发明机器人吸附组件和动力组件的主视结构图；

[0034] 图7、本发明机器人主框架右视图；

[0035] 图8、本发明机器人主框架俯视结构图；

[0036] 图9、本发明机器人结构框架图。

[0037] 图中：1、机体，2、吸附组件，3、动力组件，4、推力组件，5、清洗组件，6、导流组件，7、电气组件，11、吸附底板，12、第一支撑盘体，13、第二支撑盘体，14、上盖板，15、支撑柱体，
16、挡板，21、吸附动力电机，22、动力波箱，23、对转桨，24、支杆，231、正桨，232、反桨，31、行
走驱动机构，32、行走转向机构，33、壳体换向机构，34、移动轮系，311、第一动力电机，312、
动力链轮，313、动力轴，314、第一动力伞齿，315、第二动力伞齿，316、动力链条316，321、第
二动力电机，322、第一转向链轮，323、第二转向链轮，324、转向链条324，331、第三动力电机
331，332、第一换向链轮，333、第二换向链轮，334、换向链条，335、换向转盘，341、双排轮组，
324、连轴，343、U形支架343，41、推力电机，42、螺旋桨，51、清洗盘刷，52、支架，61、主导流
筒，62、推力导流筒，63、外罩。

具体实施方式

[0038] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限
定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0039] 一种负压吸附船体清洁机器人，包括：机体1、吸附组件2、动力组件3、推力组件4、清洗组件5、导流组件6和电气组件7。

[0040] 机体1是机器人支撑主体，包含：吸附底板11、第一支撑盘体12、第二支撑盘体13、上盖板14和支撑柱体15。吸附底板11、第一支撑盘体12、第二支撑盘体13均为全等的中空环
形板，吸附底盘11处于机体最底端，第一支撑盘体12处于吸附底盘11和第二支撑盘体13之
间，吸附底板11、第一支撑盘体12和第二支撑盘体13三者之间设置有多个支撑柱体15，用以
连接固定和支撑作用，在U形支架343的下壁面还设置有挡板16，用以提高负压吸附效率和
机体密封效果。

[0041] 吸附组件2实现负压吸附的动力产生，包含，吸附动力电机21、动力波箱22、对转桨23和支杆24。吸附动力电机21通过支架横向设置于第一支撑盘体12上表面，通过转轴连接
动力波箱22，动力波箱内部包含3个对转伞齿，用以将单方向运动输入分离，变为速度相同、
转向相反的动力输出量，动力输出至对转桨23上。对转桨23包含：正桨231和反桨232，两桨
同轴心靠近布局，通过动力波箱22的正、反动力输出作用，实现正桨和反桨的相向转动。支
杆24为十字交叉轴，中央固定在动力波箱22上端，交叉轴四端设置于主导流筒61上端的内
壁上，用以固定和连接吸附组件2中的机械部分。正桨为正螺旋系数的螺旋桨，反桨为反螺
旋系数的螺旋桨；正桨和反桨反向转动，螺旋系数相反，最终实现流体的同向推进，实现流
体推动加强效果；正桨和反桨相对转动，因水动力作用产生的旋转力矩相反，实现相消，避
免机体自旋。吸附动力电机21在水下等流体中使用时，采用水密处理；吸附动力电机21的动
力源为电力，通过水密电缆连接至电气组件7中。

[0042] 动力组件3实现机体运动和壳体换向功能，包含：行走驱动机构31、行走转向机构32、壳体换向机构33和移动轮系34。

[0043] 行走驱动机构31用以实现机器人前进和后退，包括：第一动力电机311、动力链轮312、动力轴313、第一动力伞齿314、第二动力伞齿315、动力链条316。动力链轮312、动力轴
313、第一动力伞齿314和第二动力伞齿315的数量为4套且配套使用。对于任意1套由动力链
轮312、动力轴313、第一动力伞齿314、第二动力伞齿315组成的系统，具有如下特征：动力轴
313上半段上固定有动力链轮312，下端固定有第二动力伞齿315，中间偏上段通过轴承座设
置于第一支撑盘体12上，且固定用的轴承座固定于第一支撑盘体12的上表面，动力轴313的
中间偏下段设置有第二转向链轮323，4套动力轴313设置于以对转桨23轴心为形心的方形
四角顶点处，且轴心与对转桨23轴心平行。第一动力电机311通过支架固定于第一支撑盘体
12上。其中第一动力电机311的转轴通过联轴器与任意一个动力轴313连接固定。第一动力
伞齿固定于连轴342中间偏向一侧的位置处，轴心水平且垂直于第二动力伞齿315的轴心，
第一动力伞齿314和的第二动力伞齿315相互啮合实现动力传递和换向。4套动力链轮312处
于同一水平线面上，动力链条316套接在以4套动力链轮312组成的方形圈内，效果为：当第
一动力电机311带动其中任意一个动力轴312转动时，该动力轴312会带动轴上的动力链轮
313转动，通过动力链条316的传动作用，实现带动剩余3套动力链轮312和动力轴313的转动
作用，进而带动第一动力伞齿314转动和第二动力伞齿315的转动，最终实现对连轴342和双
排轮组341的驱动效果，实现对机器人的行走驱动。改变第一动力电机311的驱动方向，可改
变对双排轮组341的行走驱动方向。

[0044] 行走转向机构32用以实现机器人转向，包括的组件有：第二动力电机321、第一转向链轮322、第二转向链轮323和转向链条324、所述第二动力电机321的转轴固定有第一转
向链轮322，并通过支架固定在第一支撑盘体12上，且第一转向链轮322处于第一支撑盘体
12的下侧，第一转向链轮322与第二转向链轮323处于同一水平面上。所述第二转向链轮323
数量为4套，分别通过轴承设置于4套动力轴313的下段处，效果为当第二转向链轮323可绕
动力轴313转动，第二转向链轮的下端面固定有U形支架343。转向链条324套接于由4套第二
转向链轮323、1个第一转向链轮322组成的五边形圈上，实现动力传递，效果为：当第二动力
电机321转动时，带动第一转向链轮322转动，通过转向链条324带动4套第二转向链轮323转
动，进而带动与第二转向链条固定的U形支架343转动，从而带动连轴342和双排轮组341转
向。可通过任意调整行走转向机构32实现对移动轮系34运动或静止的运动方向调整，提高
转弯灵活机动特性。

[0045] 壳体换向机构33用以实现上盖板14以及与其相连的清洗组件5变换清刷角度，包含：第三动力电机331、第一换向链轮332、第二换向链轮333、换向链条334和换向转盘335。
第三动力电机331的转轴固定有第一换向链轮332，通过支架固定在第二支撑盘体13上，且
第一换向链轮332处于第二支撑盘体13的上端。第二换向链轮333为空心齿盘，设置于换向
转盘335的外圈转盘上，第二换向链轮333与第一换向链轮332处于同一水平面上。换向转盘
335内径与主导流筒61外径一致，转盘内圈设置于第二支撑盘体13上表面且轴心与第二支
撑盘体13同轴心。换向转盘335的外圈的上端还固定有上盖板14。换向链条334套接在由第
一换向链轮332和第二换向链轮333组成的外圈上，效果为：第三动力电机331转动，带动第
一换向链轮332转动，通过换向链条334的动力传动作用，带动第二换向链轮33和换向转盘
335转动，进而实现上盖板14相对第二支撑盘体13的作用，最终实现与上盖板14相连的清洗
组件5可相对机体1的清洗换向效果。

[0046] 移动轮系34实现机体的移动，包括：双排轮组341、连轴342、U形支架343。移动轮系34的数量为4套，双排轮组341通过轴承设置于U形支架343下端，U形支架343具有一定宽度，
上端面固定在第二转向链轮323的下端面上，且U形支架上端面与第二转向链轮323同轴心，
效果为：当第二转向链轮323转动时，带动U形支架343转动，进而带动连轴343及其两端的双
排轮组341转向。每套双排轮组334为双轮结构，分别设置于连轴342的两端，可提高带负载
能力和摩擦力。连轴342横向设置于U形支架的两支臂的下端中央，横置。

[0047] 推力组件4实现机体在水面或水下的运动状态和姿态改变，包括：推力电机41和螺旋桨42。螺旋桨42安装在推力电机41上，其中推力电机41和螺旋桨42的数量均为4套；推力
组件4的驱动源为电力，通过水密缆连接至电气组件7中，推力组件中四套螺旋桨42中，呈正
方向分布，且相对角线的螺旋桨的推进系数相同，相邻螺旋桨的螺旋系数相反，效果为4套
螺旋桨42的整体自旋力矩相互抵消，对机器人的机体无内部旋转力矩作用，保证机体作业
稳定。当机器人在壁面负压吸附作业时，还可通过推力组件4的推力作用，实现吸附力增强
作用，提高系统带负载(空化射流喷头或刷盘数量)能力和清洗效率。当机器人在壁面移动
行走时，推力组件4可配合吸附组件2实现混合吸附力施加，从而保障机体移动效果。当机器
人从服务艇或岸边布放时，通过控制推力组件4工作，实现对机器人的推动作用，最终到达
待清洁壁面上。

[0048] 清洗组件5实现对壁面的清洗，至少包含：清洗盘刷51、支架52。清洗盘刷51数量为N，N≥1，且数量与机器人整机带负载能力有关。支架52的前端设置在上盖板14上，后端固定
有清洗盘刷。清洗盘刷51的种类可以是空化射流盘刷或喷头的形式，根据现场需求自由切
换。

[0049] 导流组件6至少包含：主导流筒61、推力导流筒62、外罩63。主导流筒61为三段式圆柱体，中空，外径略小于上述吸附底板11、第一支撑盘体12、第二支撑盘体13的内径，且三段
式的主导流筒61分别设置于吸附底板11与第一支撑盘体12、第一支撑盘体12和第二支撑盘
体13、第二支撑盘体13和上盖板14之间，使吸附底板11、第一支撑盘体12、第二支撑盘体13
和上盖板14间形成密封的流体通道。所述推力导流筒62数量为4套，设置于以主导流筒61轴
心的正四边形顶点处，且每套推力导流筒62的安装方式与主导流筒61相同，为三段式，分别
设置于吸附底板11与第一支撑盘体12、第一支撑盘体12和第二支撑盘体13、第二支撑盘体
和上盖板14之间。所述外罩63为三段式筒状，内径与所述吸附底板11、第一支撑盘体12、第
二支撑盘体13的外径一致，分别套接在吸附底板11与第一支撑盘体12、第一支撑盘体12和
第二支撑盘体13、第二支撑盘体和上盖板14之间的外部，用以实现整机导流，降低运动水
阻，提高运动性能。在主导流筒61内部安装有吸附组件2；在推力导流筒62内部安装有推力
组件4。

[0050] 电气组件7是机器人的控制和驱动和核心，包括外部的密封舱，内部包含控制器、驱动器等电气组件，设置在机体1内部。电气组件7还通过水密接头外界水密缆与外部控制
台连接用以实现电气控制和信息回传等功能。本套机构还可放置在空气或其它流体中，实
现壁面负压吸附、高机动性运动和壁面清洗功能。

[0051] 本发明还包含对应的机器人运动、机器人清刷方向变换方法，具体如下：

[0052] 1、机器人在壁面运动方法：

[0053] 1)机器人前进和后退运动方法：

[0054] 第一动力电机带动动力轴312正向转动时，该动力轴312带动轴上的动力链轮313转动，通过动力链条316的传动作用，实现带动剩余3套动力链轮312和动力轴313的转动，带
动第二动力伞齿315转动，第二动力伞齿315与第一动力伞齿314啮合转动，进而带动连轴
342转动，从而带动双排轮组341运动驱动，实现对机器人的正向前进行走驱动。

[0055] 改变第一动力电机311为反向转动时，通过上述机械传动作用，最终实现带动竖排轮组341的反向运动，实现机器人的后退。

[0056] 2)机器人机体转向方法

[0057] 在机器人运动或静止时，第二动力电机321正向转动时，可带动第一转向链轮322转动，通过转向链条324的动力传动作用，实现带动4套第二转向链轮323同向转动，进而带
动与第二转向链条固定的U形支架343转动，与U形支架343固定连接的连轴342和双排轮组
341角度正向转动从而实现正向转向效果。

[0058] 改变第二动力电机321为反向转动时，通过上述机械传动作用，最终实现带动双排轮组341的角度反向转动从而实现反向转向效果。

[0059] 2、机器人清洗方向换向方法：

[0060] 当机器人行进或静止时，控制第三动力电机331正向转动时，通过第一换向链轮332、换向链条334和第二换向链轮333的动力传递作用，带动换向转盘335、上盖板14以及与
上盖板14外端相连的清洗组件5相对机体1进行角度调整，从而实现清刷方向的调整。

[0061] 改变第三动力电机331反向转动时，通过上述机械传动作用，最终实现清洗组件5相对机体1的反向角度调整效果。

[0062] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的
保护范围。