1、灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人目錄1、設(shè)計(jì)背景12、設(shè)計(jì)目的23、結(jié)構(gòu)特征3、44、工作原理5、65、工作過程7 106、設(shè)計(jì)創(chuàng)新11 127、應(yīng)用前景13 158、鳴謝16第1頁/共18頁1設(shè)計(jì)背景灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人近年來由于森林面積的減少，導(dǎo)致水土流失加劇，引起黃河流域的泥沙不斷增多，因?yàn)槿鄙儆行У霓k法進(jìn)行治理，使得黃河的蓄洪排洪的能力不斷降低，引起了諸多問題：（1）種植業(yè)用水受到威脅。一部分依靠灌區(qū)灌溉的農(nóng)作物輕則干旱減產(chǎn)，重則荒蕪失收。同時，由于灌區(qū)的蓄灌能力降低，大幅度增加了農(nóng)用機(jī)具提灌莊稼用水的費(fèi)用。（2）制約了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。由于灌區(qū)的容水量不斷下降，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)產(chǎn)

2、業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整計(jì)劃的實(shí)施。（3）水土保持作用減弱。灌區(qū)蓄水蓄沙、緩沖能量、減輕山洪對泥沙的沖刷，是水土保持的主要工程措施之一。由于灌區(qū)的淤積和廢棄，蓄水容積減少，對洪水抗擊能力明顯減弱第2頁/共18頁2設(shè)計(jì)目的灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人本作品根據(jù)現(xiàn)今黃河泥沙淤積，傳統(tǒng)清淤機(jī)器功率大、能耗高、挖泥淺，將淤泥運(yùn)出原有河床的機(jī)械清淤方法根本無法解決大面積水域清淤問題的現(xiàn)狀，引入較為成熟的履帶挖掘機(jī)行走技術(shù)，起重機(jī)和高空作業(yè)車伸縮臂技術(shù)，設(shè)計(jì)出的一種靈活、高效、操作簡單的河道自動化清淤機(jī)器人。該機(jī)器人的高效性在于它能潛入水中，對堵塞河段進(jìn)行直接清理作業(yè)，在一定程度上能擺脫了過去泥沙清理不徹底的問題。第3

3、頁/共18頁3結(jié)構(gòu)特征灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人封閉式動力裝置橡膠履帶行走裝置動臂遙控控制器旋轉(zhuǎn)攪動裝置旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)斗桿第4頁/共18頁4結(jié)構(gòu)特征灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人 將旋轉(zhuǎn)攪動裝置和封閉式動力驅(qū)動裝置等部分全部安裝在特制的小型橡膠履帶機(jī)器人上，遙控控制機(jī)器人封閉式動力裝置驅(qū)動連接在主架下面行走裝置，實(shí)現(xiàn)整個機(jī)器人的自行式行走。通過動臂的驅(qū)動油缸的伸縮實(shí)現(xiàn)動臂的俯仰，通過斗桿油缸的伸縮實(shí)現(xiàn)斗桿的俯仰，將固定在斗桿前端的旋轉(zhuǎn)攪動裝置調(diào)整到預(yù)定位置，通過旋轉(zhuǎn)馬達(dá)帶動旋轉(zhuǎn)攪動裝置的轉(zhuǎn)動，完成攪拌清淤工作執(zhí)行清理動作。工作原理如上圖所示：第5頁/共18頁5灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人工作原理

4、 將機(jī)器人結(jié)構(gòu)、工作裝置和動力驅(qū)動等部分全部安裝在一輛特制的小型履帶車上，遙控控制機(jī)器人運(yùn)動、執(zhí)行清理動作。該小型水下清淤機(jī)器人可以根據(jù)實(shí)際渠道情況行走到渠道內(nèi)水下行使到堵塞部位直接對患處進(jìn)行清理作業(yè)。工作原理如圖所示：第6頁/共18頁6工作原理灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人 當(dāng)機(jī)器人潛入水中后，首先通過控制封閉式動力裝置讓機(jī)器人自行行駛到堵塞河段。 通過各油缸控制動臂、斗桿使旋轉(zhuǎn)裝置調(diào)調(diào)整到合適位置，啟動旋轉(zhuǎn)攪動裝置馬達(dá)，從而使機(jī)器人開始攪動作業(yè)，從而將沉積的淤泥攪成泥漿重新浮起被水流繼續(xù)沖到下游，減少泥沙的淤積，達(dá)到清淤疏通河道的目的。 待該處清理完畢后控制機(jī)器人自行駛?cè)胂乱缓佣芜M(jìn)行清理作業(yè)

5、。為了保證清理的徹底性，在攪動裝置旋轉(zhuǎn)時，可控制機(jī)器人進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)同時旋轉(zhuǎn)攪動裝置持續(xù)作業(yè)，從四面全方位進(jìn)行疏通清理。第7頁/共18頁工作過程7灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人 1、普通含有履帶的車、機(jī)器人都是采用鐵作為履帶的材料，而該機(jī)器人的履帶采用人工橡膠合成材料，這樣既節(jié)約了金屬，又減少了因?yàn)闄C(jī)器人在壩上行走而給壩體帶來的破壞。機(jī)器人的這種履帶能夠在壩上很穩(wěn)定的來回走動，而不產(chǎn)生任何破壞。機(jī)器人壩上行走過程第8頁/共18頁工作過程工作過程8灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人 2、結(jié)合現(xiàn)有成熟的履帶挖掘機(jī)、起重機(jī)和高空作業(yè)車相關(guān)技術(shù)，整合并完善到該機(jī)器人上，使得行走起來更穩(wěn)定，直接就能行使

6、到需要清理的河段，減少了用大型機(jī)械來回轉(zhuǎn)運(yùn)的麻煩。機(jī)器人下壩過程第9頁/共18頁9工作過程工作過程 3、當(dāng)機(jī)器人潛入水中時，根據(jù)水位的深淺不同，合理的調(diào)節(jié)機(jī)器人臂的長度和高度，當(dāng)臂達(dá)到合適位置時按動攪動裝置旋轉(zhuǎn)按鈕，使其旋轉(zhuǎn)，讓沉積的泥沙騰起，從而被上游水流沖走，達(dá)到清淤疏通河道的功能。灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人第10頁/共18頁工作過程工作過程10 4、從壩上行走、下壩、渠道內(nèi)泥沙的清理、清理結(jié)束，再到完成后上壩，僅需在很短時間就能完成，大大提高了工作效率。灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人第11頁/共18頁設(shè)計(jì)創(chuàng)新11灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人1）引入較為成熟的履帶挖掘機(jī)行走裝置，高空作業(yè)車

7、伸縮臂技術(shù)，使整個清淤機(jī)器人的行走部分、工作部分高效穩(wěn)定；2）設(shè)計(jì)中，充分考慮引黃灌區(qū)渠道的實(shí)際情況，清淤時工作人員可站在岸上控制整個清淤作業(yè)，不需到水面上，清淤過程十分安全；該設(shè)計(jì)中融入了先進(jìn)的機(jī)器人設(shè)計(jì)思想，整體結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)動靈活、準(zhǔn)確、高效、安全自動化程度高；第12頁/共18頁設(shè)計(jì)創(chuàng)新12灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人3）長臂前端攜帶清淤攪動裝置實(shí)現(xiàn)在渠道堵塞部位，進(jìn)行水下泥沙清淤作業(yè)。工作臂（工作臂為伸縮加折疊結(jié)構(gòu)，臂端部安裝泥沙攪動裝置）和動力驅(qū)動等全部安裝在岸上車體上，能夠深入渠道內(nèi)部直接進(jìn)行工作，清理效果更好。4）結(jié)合先進(jìn)的水下機(jī)器人技術(shù)，水下密封技術(shù)，使設(shè)計(jì)出的水下清淤機(jī)器人更加

8、先進(jìn)、效率更高，適應(yīng)性更強(qiáng)。第13頁/共18頁應(yīng)用前景13（1）該設(shè)計(jì)中融入了先進(jìn)的機(jī)器人設(shè)計(jì)思想，整體結(jié)構(gòu)緊湊，自動化程度高；（2）該機(jī)器人可以根據(jù)實(shí)際情況靈活定位，整體結(jié)構(gòu)尺寸較小、重量較輕，移動、定位方便，機(jī)動靈活； 灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人第14頁/共18頁應(yīng)用前景14（3）該機(jī)器人是一種使用方便、操作簡單的、工作效率高，在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)清淤的功能。整個清淤過程僅需一個人在岸上操作即可完成，安全、高效，節(jié)省人力、財(cái)力、物力，大大減輕勞動強(qiáng)度，減少了國家專項(xiàng)資金的投入，另外它堅(jiān)固耐用，一次投入可長久使用，結(jié)構(gòu)簡單，便于維修，機(jī)動靈活，效率高、維護(hù)方便，適應(yīng)性較強(qiáng)，而且其操作僅需一人，符合國家所提出的可持續(xù)發(fā)展的理念。灌區(qū)河道自動化泥沙清淤機(jī)器人第15頁/共18頁應(yīng)用前景15我的包豪斯包豪斯設(shè)計(jì)My Bauhaus design馮卓然2011山東建筑大學(xué)藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯4、隨著國家南水北調(diào)的工程竣工，隨之而來的