海洋导管架四轮磁吸附式水下清洗机器人设计

岳春梅，刘书海，姜明明

(中国石油大学(北京) 机械与储运工程学院，北京 102249)

随着海洋经济时代的到来，海洋平台导管架作为海洋石油开采不可或缺的重要装备之一，其安全性问题逐渐被人们重视[1]。由于长期固定在深水之中，导管架除了被海水侵蚀之外，还易成为各种海洋生物群落生长、繁殖的栖居地。例如，藤壶、海藻、贝壳等生物长期附着在导管架表面[2]。随着生物的聚集与堆积，不仅会对导管架产生生物腐蚀，还会使导管架的结构特性发生变化，改变其力学特性，进而影响导管架的寿命，增加海洋平台运行的安全隐患。因此，及时对导管架上的生物和腐蚀产物进行清理显得尤为重要。

目前，海洋平台导管架表面附着物的清除方式主要是人工作业。近年来，从国外引入高压水射流设备，由潜水员携带高压水射流设备进行作业。由于高压水射流冲击力较大，出水压力约为75～100 MPa[3]，对潜水员的自身安全造成一定的威胁。人工进行水下作业的过程中，受海洋自然地理环境以及天气环境影响较大，清洗过程多变因素较多，劳动强度大，效率低。为提高水下清洗作业的工作效率，研发一套专业的清除设备，代替人工进行水下作业十分必要[4]。

近年来，攀爬类机器人因具有操作便捷、适应环境能力强、工作稳定可靠等优点，得到了迅速发展，并广泛应用于各行各业，特别是水下钢结构清洗作业领域[5-6]。在水下清洗爬壁机器人研究方面，Souto等[7]提出了一种负压吸附式形态适应机器人Lappa，该机器人利用推进器产生的负压差将自身连接到船体上，清洁过程由旋转刷子完成。……