本發明涉及一種清理機器人，具體涉及一種隧道附著物清理機器人，本發明屬于隧道側壁附著物清除領域。

背景技術：

1、在我國南方諸如廣東、廣西等氣候濕潤、水系發達的地區，以及全球其他氣候與水文條件相似的區域，輸水工程、水力發電工程、水廠取水工程等各類水利水電基礎設施在長期運行過程中，普遍面臨淡水殼菜大量附著滋生的技術難題。淡水殼菜作為典型的水生附著生物，其大量繁殖對水利工程的安全穩定運行和經濟效益造成多方面的嚴重負面影響，已成為制約相關工程長期高效服役的關鍵瓶頸之一。具體而言，淡水殼菜的大量附著首先會顯著增加輸水涵管、隧洞等輸水構筑物的內壁糙率，進而增大水流的水頭損失，導致輸水能耗大幅攀升，同時嚴重降低輸水斷面的過流能力，直接影響工程的輸水效率和發電效益；其次，淡水殼菜在生長過程中會分泌酸性代謝產物，持續侵蝕混凝土襯砌等工程結構，破壞結構完整性，縮短建筑物的設計服役年限，對工程的整體結構安全構成重大威脅；此外，淡水殼菜的滋生還會引發高額的經濟損失，包括因能耗增加導致的電費上漲、結構維修產生的維修費，以及人工清理產生的清理費用等。與此同時，淡水殼菜的大量繁殖、代謝活動及其死亡后的腐爛過程，還會釋放大量有機物和有害物質，污染水體環境，影響水質安全，同時可能堵塞或損壞水下監測儀器、閥門等設備，干擾設備的正常運行。為解決淡水殼菜滋生帶來的上述問題，國內外相關領域的專家學者開展了大量研究，從物理、化學、生物等多個技術方向提出了多種淡水殼菜的清除或殺滅方法，各方法均有其適用場景和局限性：在物理清除方法方面，目前常用的技術手段包括人工刮除、機械刮除、封閉缺氧處理、離水干燥處理、增設預處理攔截設施、調節輸水流速以及涂刷防附著建筑材料等。其中，人工刮除和機械刮除因操作原理簡單、無需使用化學藥劑、對水體環境和生態系統影響較小等特點，在輸水工程淡水殼菜侵蝕防治領域得到了較為廣泛的應用。在化學處理方法方面，傳統技術主要分為足絲溶解劑處理和化學藥劑殺滅兩大類。例如，氯作為水廠常規的水處理消毒劑，廣泛應用于藻類、有機物的去除，同時也被嘗試用于淡水殼菜的殺滅，但該方法存在藥劑用量難以精準控制、可能產生有害消毒副產物、對水質造成二次污染等問題。在生物處理方法方面，核心思路是放養以淡水殼菜為食的濾食性魚類，通過生物捕食關系控制淡水殼菜的種群數量。但該方法受水體環境、魚類生存條件、生態平衡等多種因素限制，起效周期長，且難以實現對淡水殼菜的徹底清除，不適用于對清除效率和效果有較高要求的輸水工程場景。綜合來看，由于化學處理方法易造成水質污染、生物處理方法受環境限制且效率低下，目前在實際工程運維中，仍以人工刮除和機械刮除為主要的淡水殼菜清除手段。然而，傳統的人工鏟除方式盡管具備一定的機動性和環境適應性，但存在勞動強度極大、作業效率低下的問題，且輸水隧洞等構筑物內部空間狹小、光線昏暗、環境潮濕，部分區域還可能存在缺氧等危險工況，人工作業的安全性難以保障；同時，人工刮除受作業人員體力、操作熟練度等主觀因素影響，清除效果不均，易出現漏刮現象，且難以適配大直徑、長距離的輸水隧洞。現有的機械刮除設備則多為固定或半固定式結構，機動性差，受地形和隧洞結構限制明顯，無法實現全斷面、自動化的高效清除作業。綜上，當前針對輸水隧洞等關鍵水利構筑物的淡水殼菜清除技術，普遍存在自動化程度低、作業效率差、安全性不足、適配性有限等缺陷，難以滿足長距離、大口徑輸水工程高效、安全、環保的運維需求。因此，研發一種能夠適配輸水隧洞特殊結構、實現自動化精準清除、兼顧作業效率與環境安全性的淡水殼菜清除設備，已成為本領域亟待解決的技術問題。

技術實現思路

1、本發明目的是為了解決隧道側壁附著物采用物理清除的自動化程度低、作業效率差、安全性不足、適配性有限的問題，進而提供一種隧道內壁附著物螺旋式清除旋轉機構。

2、本技術為了解決上述問題而提供以下技術方案：

3、一種隧道附著物清理機器人，它包括底部行走機構，底部行走機構寬度可調節，底部行走機構上安裝有用于調節機械臂機構高度的機械臂升降臺和機器人控制箱體，機械臂機構上安裝有用于刮除附著物的刮鏟機構，機器人控制箱體與底部行走機構、機械臂升降臺、機械臂機構和刮鏟機構連接并控制底部行走機構、機械臂升降臺、機械臂機構和刮鏟機構工作。

4、本技術與現有技術相比的技術效果是：

5、1、本技術提供了寬度可調節的底部行走機構500，適應于輸水隧洞道路寬度，靈活調節底部行走機構500，適配不同口徑隧洞的底部通行空間，避免因道路寬度差異導致設備無法通行或通行不穩的問題，大幅提升設備對不同規格隧洞的適配范圍，結合工業相機與激光雷達定位設備，底部行走機構500采用自適應履帶設計，配合控制器的精準調速與方向控制，同時依托激光雷達的實時定位與工業相機的環境識別，可在隧洞內部狹小、潮濕、光線昏暗的復雜工況下實現平穩直線移動，有效規避道路凸起、凹陷等障礙，為后續刮除作業的連續性提供穩定支撐，解決了傳統固定或半固定式機械刮除設備無法長距離連續作業、且作業位置易偏移的痛點；底部行走機構500的寬度調節精度高，可在作業過程中根據激光雷達反饋的隧洞底部道路寬度變化實時調整，無需停機調試，進一步提升作業效率。

6、2、本技術的刮鏟機構采用柔性結構，具備一定的剛性結構障礙物的應變能力，可緊密貼合輸水隧洞內壁的輪廓，實現對附著淡水殼菜的全面刮除；同時，工業相機可實時拍攝刮除后的壁面圖像并反饋至控制器，通過圖像識別算法判斷是否存在漏刮、殘留，對未清除干凈的區域自動標記并驅動機構二次刮除，有效避免漏刮現象，清除率較傳統人工刮除有明顯的提升，刮鏟機構采用柔性結構可大幅降低刮鏟與混凝土襯砌之間的沖擊力，配合工業相機對壁面狀態的實時監測，能及時發現異常摩擦痕跡并反饋控制器調整刮除力度，在確保清除效果的同時，避免對混凝土結構造成刮傷、磨損，解決了傳統剛性刮除設備易破壞工程結構完整性的缺陷，有利于延長輸水構筑物的服役年限，刮鏟機構采用可拆卸式設計，便于根據工業相機反饋的淡水殼菜附著厚度、硬度數據，更換不同柔性等級的刮鏟頭，適配不同污染程度的隧洞工況，提升設備的通用性，刮鏟機構內置壓力傳感模塊，與工業相機、激光雷達數據協同反饋至控制器，形成閉環控制，進一步保障結構防護效果與清除精準度。

7、3、本技術的機械臂機構800與機械臂升降臺700的協同設計實現了作業范圍的全面覆蓋與軌跡精準控制，機械臂升降臺700采用伺服驅動升降結構，可根據隧洞直徑靈活調節機械臂機構的作業高度，配合機械臂機構800的多自由度運動，使刮鏟機構能夠覆蓋隧洞內壁從底部到頂部的全斷面區域，解決了傳統刮除設備作業高度固定、無法適配大直徑隧洞的痛點，機械臂機構800采用六自由度設計，通過控制器的軌跡規劃算法，可精準復現隧洞內壁的弧線軌跡，帶動柔性刮鏟機構沿內壁平穩移動，確保刮除作業的均勻性與一致性，機械臂機構800的多個機械臂協同布置，優選雙機械臂對稱布置，每個機械臂負責近一半的隧洞壁面刮除作業，實現并行作業，作業效率較傳統單臂機械或人工刮除提升至少一倍以上，通過壓力傳感和位移傳感器，與工業相機、激光雷達數據協同反饋至控制器機械臂機構具備防碰撞檢測功能，通過與環境感知系統的數據交互，可實時規避隧洞內部的凸起、管線等障礙物，保障作業安全。

8、4、本技術機器人控制箱體600控制器采用多模塊集成設計，可實現對行走機構寬度調節、升降臺升降、機械臂運動、刮鏟機構刮除力度的協同控制，結合工業相機、激光測距等環境感知模塊的數據，實現全流程自動化刮除作業，無需人工現場操作，徹底解決了隧洞內部缺氧、昏暗等危險工況下人工操作的安全隱患，機器人控制箱體600支持遠程遙操作功能，操作人員可在地面監控中心實時查看隧洞內部作業畫面、設備運行參數如刮除壓力、行走速度、設備姿態，并通過遠程指令干預作業過程，當設備出現異常時可一鍵停機，提升作業的可控性與安全性，機器人控制箱體600的主控制器610內置多種預設作業模式，可根據隧洞直徑、淡水殼菜附著情況自動匹配最優作業參數，降低操作人員的專業要求，同時具備作業數據記錄功能，可對作業里程、清除面積、設備損耗等數據進行實時存儲，為后續工程運維提供數據支撐。

9、5、本技術各核心機構通過主控制器610的統一協同控制，形成完整的自動化清除系統，相較于傳統清除技術，實現了多維度的綜合效益提升，作業效率顯著提升，全流程自動化作業結合雙機械臂并行作業，較傳統人工刮除效率提升，并可大幅縮短長距離輸水隧洞的清理周期，作業安全性大幅提高，無人化作業模式徹底規避了人工進入隧洞作業的安全風險，遠程遙操作模式降低了操作人員的勞動強度，解決了傳統人工刮除勞動強度大、安全性差的核心痛點，環保效益突出，整個清除過程無需使用化學藥劑，避免了化學處理方法帶來的水質二次污染問題，符合水利工程綠色運維的發展需求，經濟成本降低，自動化作業減少了人工成本投入，清除效率的提升與結構防護效果的優化，可大幅降低因淡水殼菜附著導致的能耗增加、結構維修等經濟損失，經測算，采用本技術設備的隧洞運維成本較傳統方式降低。綜上，本技術通過寬度可調節底部行走機構500、柔性的刮鏟機構、機械臂機構800、機械臂升降臺700及主控制器610的協同創新，全面解決了現有淡水殼菜清除技術在適配性、清除效果、作業效率、安全性等方面的缺陷，為長距離、大口徑輸水隧洞的淡水殼菜清除提供了高效、安全、環保的解決方案，具有顯著的技術先進性與工程應用價值。