本發(fā)明屬于海上吸除油污技術(shù)領(lǐng)域，涉及小型便攜式油污處理機器人在物理層面油污的處理，尤其涉及在小范圍內(nèi)處理油污，相較于人工處理操作更簡便、靈活。油污為粘度較高的原油、重油。

背景技術(shù)：

我國海洋面積達300萬公里，海上油品的運輸量大，特別是海洋石油勘探的迅速發(fā)展，對海洋的污染日趨嚴重，這樣就使我們必須研究海洋油污染的處理，保護這有限的藍色國土。

目前對海洋油污染的處理方法一般有三種：(1)撈取法，主要對能結(jié)塊的原油進行網(wǎng)撈；(2)吸取法，主要對液體態(tài)的成品油和油制品進行吸??；(3)化油法，是將化油劑噴入液態(tài)油中，使油乳化成微小顆粒，加速微生物的降解過程。

但是，撈取法主要對能結(jié)塊的原油進行網(wǎng)撈，操作簡便，設(shè)備簡單，應(yīng)用范圍小。吸取法主要對液體態(tài)的成品油和油制品進行吸取，操作復(fù)雜，設(shè)備多，特別是需要大容量艙室，但應(yīng)用范圍廣。化油法是將化油劑噴入液態(tài)油中，使油乳化成微小顆粒，加速微生物的降解過程。操作簡便，設(shè)備簡單，但應(yīng)用范圍受到限制。

至今還未有關(guān)于在小范圍內(nèi)進行油污處理，相較于人工處理操作更簡便、靈活、易于組裝方便操作，采用吸附油污過濾海水的海上油污處理機器人。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適合小范圍且便捷操控的油污處理機器人，采用臍帶纜實現(xiàn)供電與遠程控制，利用小型推進器配合自制的吸油、濾油裝置進行工作。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明包括機架、控制艙、吸油裝置、自吸泵、底座、濾油缸、垂直推進器、水平推進器和重心調(diào)節(jié)模塊。所述的控制艙設(shè)有前、后端蓋；兩個呈45°的水平推進器設(shè)置在機架尾部；機架頂部設(shè)置垂直推進器。自吸泵的輸入口與吸油裝置的吸油嘴輸出口連接，吸油嘴水平設(shè)置；控制艙內(nèi)設(shè)有浮動材料；吸油嘴上設(shè)置探測傳感器。濾油缸的濾油缸輸入口與自吸泵的輸出口連接。

所述的濾油缸中放置吸油材料，濾油缸采用分級過濾，相鄰兩級通過過濾網(wǎng)隔離吸油材料。濾油缸上蓋與濾油缸可拆卸連接；濾油缸的濾油缸座設(shè)有一體成型的n個凸環(huán)，n≥2，凸環(huán)內(nèi)壁為內(nèi)齒輪；底座與每個凸環(huán)均通過一根棍子固定，棍子上固定有外齒輪；每個外齒輪與濾油缸座上對應(yīng)一個凸環(huán)的內(nèi)齒輪嚙合。

所述的控制艙包括電源管理倉和通信倉；所述的電源管理倉包括備用電源和電源控制板；電源控制板與備用電源、母船的主用電源、通信倉、垂直推進器、水平推進器和自吸泵均通過臍帶纜連接，并控制備用電源或母船的主用電源實現(xiàn)通信倉、垂直推進器、水平推進器和自吸泵的通斷電以及母船的主用電源和備用電源切換，當(dāng)母船的主用電源電量低于設(shè)定值時啟用備用電源，當(dāng)主用電源電量恢復(fù)時重新啟用主用電源，同時為備用電源充電。所述的通信倉與垂直推進器和水平推進器均通過臍帶纜連接，控制垂直推進器和水平推進器運動；通信倉的主控電路板連接有姿態(tài)傳感器和深度計；吸油嘴上的探測傳感器與母船的主控電路板連接。與通信倉的主控電路板連接且設(shè)置在濾油缸底部的重力傳感器將信息傳遞至通信倉的主控電路板。

所述的重心調(diào)節(jié)模塊包括前重心調(diào)節(jié)軸、后重心調(diào)節(jié)軸以及多個重量規(guī)格的前重塊和后重塊；前重心調(diào)節(jié)軸和后重心調(diào)節(jié)軸前后平行固定在底座上；前重心調(diào)節(jié)軸上通過緊定螺釘固定一塊前重塊；后重心調(diào)節(jié)軸上通過緊定螺釘固定一塊后重塊。

所述的機架采用鈦合金材料。

所述的機架外圍設(shè)有防碰撞裝置。

所述的吸油材料采用高吸油性樹脂、膨脹石墨以及炭化秸稈三種材料以質(zhì)量分數(shù)為1:1:5的比例混合而成。

深層海底吸除油污時，更換大的濾油嘴，且吸油嘴垂直向上，吸油材料為纖維素纖維。

所述的電源控制板、通信倉和母船的主控電路板均采用stm32l152芯片。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

1.本發(fā)明機架采用rov開架式，同等功率下提高其運動性能，滿足剛度和強度的要求，便于根據(jù)實際需求布置設(shè)備和儀器，經(jīng)濟性好，工藝簡單，便于加工和安裝。

2.本發(fā)明采用臍帶纜供電，故有連續(xù)的動力做支撐。雖然機架式設(shè)計阻力較大，然而從整體布局考慮，極大方便了各設(shè)備儀器的安裝和固定，包括控制艙，濾油缸，自吸泵，驅(qū)動裝置等。

3.本發(fā)明便于攜帶，適用于小范圍處理油污，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，性價比高并且還可以處理水下油污。

4.采用可拆卸濾油缸且可更換高吸油性樹脂進行分層吸油，吸油裝置不漏油，吸油材料成本低。

5、濾油缸與底座固定牢靠，重心調(diào)節(jié)模塊使得機器人橫向、縱向重心可調(diào)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的俯視示意圖；

圖3為本發(fā)明中濾油缸的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中濾油缸的剖面圖；

圖5為本發(fā)明中底座與濾油缸的鎖緊固定示意圖；

圖6為本發(fā)明中重心調(diào)節(jié)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1、2和4所示，海上油污處理機器人包括機架2、控制艙、吸油裝置3、自吸泵5、底座6、濾油缸7、垂直推進器8、水平推進器9和重心調(diào)節(jié)模塊。機架2采用鈦合金材料；機架外圍設(shè)有防碰撞裝置，如船用防撞輪胎，防止機器人在水下吸油時被海水中的漂浮物撞擊，保護機器人；控制艙設(shè)有前、后端蓋；兩個呈45°的水平推進器9設(shè)置在機架2尾部，同時工作時實現(xiàn)前進、后退，不同時工作時差速運動實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎功能；機架2頂部采用單個功率較大的垂直推進器8正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)垂直方向的上行下潛功能。自吸泵5的輸入口與吸油裝置3的吸油嘴4輸出口連接，吸油嘴4水平設(shè)置，進行吸油工作；控制艙內(nèi)設(shè)有浮動材料1，使吸油嘴4恰好處于油水分界處，更大地增加吸油效率；吸油嘴上設(shè)置探測傳感器，檢測機器人周圍的油污是否吸除干凈并且將信號傳回母船，使母船控制機器人完成油污吸除。濾油缸7固定在底座6上，濾油缸7的濾油缸輸入口11與自吸泵5的輸出口連接，對油污進行吸附；將吸油材料放置在濾油缸中，吸油時進行過濾并將油吸附在吸油材料中，動力由自吸泵提供，過濾完海水直接由濾油缸輸出口14導(dǎo)入海中。

如圖3、4和5所示，濾油缸采用分級過濾，相鄰兩級通過過濾網(wǎng)13隔離吸油材料12。吸油材料采用高吸油性樹脂、膨脹石墨以及炭化秸稈三種材料以質(zhì)量分數(shù)為1:1:5的比例混合而成，這樣的配比，可以防止機器人在水下吸油時水壓過大而造成吸油裝置漏油，并且以此比例混合可以使吸油指數(shù)高于三種材料單獨作為吸油材料時，其中炭化秸稈比例較高降低了吸油材料的成本，且材料容易獲得。進入深層海底吸除油污時，可更換大的濾油嘴，將吸油裝置3的位置調(diào)成垂直向上，同時將吸油材料更換為纖維素纖維，在水下進行一定范圍的掃描。為方便更換過濾材料，濾油缸上蓋10可從濾油缸7上拆卸；濾油缸7的濾油缸座設(shè)有一體成型的四個凸環(huán)15，凸環(huán)內(nèi)壁為內(nèi)齒輪16；底座與每個凸環(huán)均通過一根棍子18固定，棍子18上固定有外齒輪17；每個外齒輪17與濾油缸座上對應(yīng)一個凸環(huán)的內(nèi)齒輪嚙合，使濾油缸7與底座6固定更加牢靠。

控制艙包括電源管理倉和通信倉；電源管理倉包括備用電源和電源控制板；電源控制板與備用電源、母船的主用電源、通信倉、垂直推進器8、水平推進器9和自吸泵均通過臍帶纜連接，并控制備用電源或母船的主用電源實現(xiàn)通信倉、垂直推進器8、水平推進器9和自吸泵的通斷電以及母船的主用電源和備用電源切換，當(dāng)母船的主用電源電量低于一定值時啟用備用電源，當(dāng)主用電源電量恢復(fù)時重新啟用主用電源，同時為備用電源充電。通信倉與垂直推進器8和水平推進器9均通過臍帶纜連接，控制垂直推進器8和水平推進器9運動，從而使海上油污處理機器人實現(xiàn)前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、定點旋轉(zhuǎn)、上浮、下潛和左右平移中任意一種運動或任意幾種組合運動；臍帶纜作為供電線及控制線。電源控制板、通信倉和母船的主控電路板均采用超低功耗的stm32l152芯片；母船的主控電路板控制母船的主用電源對母船進行供電；當(dāng)控制艙和母船不需要工作時，電源控制板、通信倉的主控電路板處于低功耗模式以節(jié)約電量，增加續(xù)航時間。

通信倉的主控電路板連接有姿態(tài)傳感器和深度計；吸油嘴上的探測傳感器與母船的主控電路板連接。機器人在漏油區(qū)工作時，當(dāng)濾油缸滿載時，與通信倉的主控電路板連接且設(shè)置在濾油缸7底部的重力傳感器將信息傳遞至通信倉的主控電路板，通信倉的主控電路板控制機器人停止吸油，并使機器人自動回到母船卸油，然后出發(fā)至漏油區(qū)繼續(xù)工作。

如圖6所示，重心調(diào)節(jié)模塊包括前重心調(diào)節(jié)軸20、后重心調(diào)節(jié)軸22以及多個重量規(guī)格的前重塊19和后重塊21；前重心調(diào)節(jié)軸20和后重心調(diào)節(jié)軸22前后平行固定在底座6上；前重心調(diào)節(jié)軸20上通過緊定螺釘固定一塊前重塊19；后重心調(diào)節(jié)軸2上通過緊定螺釘固定一塊后重塊21；機器人橫向重心位置通過改變前重塊19和后重塊21的固定位置來調(diào)節(jié)，縱向重心位置通過調(diào)節(jié)前重塊19和后重塊21的重量規(guī)格來調(diào)節(jié)。