发明内容

本发明的目的在于已有技术存在的问题提供一种水下壁面清洗机器人两自由度大空间工作装置，一方面，在爬壁机器人基础上，通过水枪两自由度可控平动，完成竖立面的清洁作业；另一方面，清洁工作装置需具有承压能力强、运动平稳、装配方便、结构强度高，稳定性能好等优点。

本发明通过以下技术方案来达到上述目的：一种水下壁面清洗机器人两自由度大空间工作装置，包含输水管、水枪、机架、臂杆、平动链、直线驱动器，所述输水管为刚性管，包括第一输水管、第二输水管、第三输水管，所述臂杆包括第一臂杆、第二臂杆、第三臂杆，所述平动链包含第一连杆、摇臂、第二连杆，所述直线驱动器包含第一直线驱动器、第二直线驱动器，所述机架、第一臂杆、第二臂杆、第三臂杆、第一直线驱动器、第二直线驱动器、第一连杆、摇臂、第二连杆构成平面两自由度连杆机构；所述第一输水管固定安装在第一臂杆上，第二输水管固定安装在第二臂杆上，第三输水管固定安装在第三臂杆上；

所述第一臂杆、机架、第一直线驱动器构成第一闭环回路，所述第一臂杆通过第一转动副安装在机架上，所述第一直线驱动器一端通过第二转动副安装在机架上，另一端通过第三转动副安装在第一臂杆上；第一直线驱动器为伺服电动缸，通过第一直线驱动器的伸缩运动，可实现第一臂杆绕第一转动副上下摆动，进而实现第一输水管相对机架的单自由度可控摆动。

所述第一臂杆、第二臂杆、第二直线驱动器组成第二闭环回路，所述第二臂杆通过第四转动副安装在第一臂杆上，所述第二直线驱动器一端通过第五转动副安装在第一臂杆上，另一端通过第六转动副安装在第二臂杆上；所述第二直线驱动器为伺服电动缸，通过第二直线驱动器的伸缩运动，可实现第二臂杆相对第一臂杆摆动，进而实现第二输水管相对第一输水管的单自由度可控摆动。

所述机架、第一连杆、第一臂杆、摇臂构成第三闭环回路，所述第一连杆一端通过第七转动副与机架连接，另一端通过第八转动副与摇臂连接，所述摇臂通过第九转动副安装在第一臂杆上，所述第四转动副与第九转动副组成复合铰链，所述第一转动副与第七转动副之间的孔心距，它与第八转动副和第九转动副之间的孔心距相等；第七转动副和第八转动副之间的孔心距，它和第一转动副与第九转动副之间的孔心距相等；所述机架、第一连杆、第一臂杆、摇臂构成平行四边形运动链，摇臂相对机架维持平动。

所述第二连杆、摇臂、第二臂杆、第三臂杆构成第四闭环回路，所述第二连杆一端通过第十转动副与摇臂连接，另一端通过第十一转动副与第三臂杆连接，所述第三臂杆通过第十二转动副与第二臂杆连接。所述第十转动副与第九转动副之间的孔心距，它与第十一转动副、第十二转动副之间的孔心距相等，所述第九转动副、第十二转动副之间的孔心距，它与第十转动副、第十一转动副之间的孔心距相等，所述第二连杆、摇臂、第二臂杆、第三臂杆构成平行四边形运动链，因此第三臂杆随着第二臂杆摆动，而相对摇臂平动，而摇臂运动过程中始终相对机架平动，因此第三臂杆在运动过程中始终相对机架平动，由于第三输水管固定安装在第三臂杆上，因此第三输水管始终相对机架做平面两自由度平动。

第一输水管一端通过软管连通高压水路，另一端通过软管与第二输水管一端连通，第二输水管另一端通过软管与第三输水管一端连通，第三输水管另一端通过软管与水枪连通；所述机架通过第十三转动副与爬壁机器人连接，在动力装置驱动下，机架可相对爬壁机器人可控转动。当安装有该种三自由度清洁工作装置的水下壁面清洗机器人在水下竖立面进行清洁作业时，通过机架可控回转运动以及第一直线驱动器、第二直线驱动器的耦合驱动下，水枪可相对竖立面实现三自由度平动调整，即水枪相对竖立面距离、位置均可控可调，水枪姿态始终维持平动，高压水路中的高压水流通过第一输水管、第二输水管、第三输水管后，通过水枪喷出，利用高压水流，灵活高效的实现对船舶等海洋设备的水下竖立面进行清洁作业。

本发明突出优点在于：

1、相比现有水枪通过全软管连接，输水管线在海水腐蚀性等复杂环境下，易损坏、老化、破裂，该种水下壁面清洗机器人两自由度大空间工作装置的输水管为刚性管，不仅提高了管道抗压能力，而且提高了输水管道的可靠性，降低了故障率，保证了水枪的作业稳定性和水下环境适应性；刚性管固定在臂杆上，臂杆之间通过转动副连接，不仅结构简单、成本低，而且刚性大，输水通道稳定性好。

2、该种水下壁面清洗机器人两自由度大空间工作装置由三个输水管串联，大幅提高了水枪的工作空间，该工作装置只有两自由度，水枪在作业过程中在平动链作用下始终维持平动，相比三自由度清洁工作装置，有效降低了控制难度及造价，在机架可控转动下，水枪相对竖立面可进一步实现三自由度可控平动，高压水路中的高压水流通过水枪喷出，利用高压水流，高效的实现对船舶等海洋设备规则表面的清洁作业。