1. 研究目的与意义（文献综述）

目的及意义
随着经济的发展、人文活动的增加和自然灾害的发生，以植被的破坏和生活
废物为主的污染物直接进入江河水域、近海海域和湖泊。由于环境的改变，除外
来漂浮物外自身滋生了环境污染物，如蓝藻、水葫芦等生长、死亡、变质，对环
境产生了极为难处理的污染。淤泥中的有机物质分解要消耗大量氧气，造成鱼类
大批死亡。港口、航道、水利等工程中，在各类的游泳娱乐场所，各种大小观赏
性的人工鱼湖及水池等常常遇到水下清淤向题。但是一直以来河流、鱼池和湖泊
等水下污物的清理是一项非常困难和麻烦的工作。而且沉积物会以大约 15~20
厘米每年的厚度递增，如果不清除，就意味着每年会有大约 10 吨的沉积物产生。
因此水下污物的清理对水利建设、防洪防涝、渔业养殖、保障农副业丰收、稳定
国民生活和经济发展有极其重要的意义。
在我国海洋开发业发展的过程中，海洋钻井平台支架、海洋浮标、船舶以

及潜水器等机械设备发挥了重要的作用。但是由于长期处于海水中会受到海水的
腐蚀，并且附着大量的贝类、海藻等浮游生物，不仅会破坏机械设备使用的安全
性，还会降低使用寿命。如果利用人工进行清洗，不仅工作效率低、成本高，而
且还存在较高的风险。而水下清淤机器人具有船底探伤、常规性检测以及清洗等
功能，成为水下清淤工作的重要设备。
水下清淤机的设计和研究一直是国内外研究的课题，我国在这方面的研究始
于上个世纪 80 年代，上海水产大学最早申请了两份相关的专利。近些年来，国
内外众多科学家和学者在水下清淤机器人设计方面进行了大量的研究，在技术上
有了很大的进步和发展，为水下清淤机器人的发展奠定了良好的基础。

国内外的研究现状分析

2. 研究的基本内容与方案

水下清淤机器人控制系统包括：
淤泥层深度传感器，用以检测淤泥层的实际高度，并将实际高度数据发送给plc 控制器；
水位传感器，用以检测水位高度和机器人水下工作深度；
温度传感器，用以检测水温和清淤机内温度；

深度调节装置，调整清淤深度；
gps 浮标，与 ipc 相连，用以完成 gps 坐标功能
一体化工控机 ipc，发送清淤深度数据给 plc 控制器；
as228r plc 控制器，接受来自淤泥层高度传感器的数据和来自一体化工控机的数据，通过分析处理后，将清淤深度调节数据发送给水泵驱动电机，plc 控制行走电机与清淤泵电机，其中行走电机用变频器控制；
吸口电机，是用步进电机控制行程，驱动深度调节装置；
行走驱动电机，接受来自 plc 控制器与变频器的数据，并为机器人行走提供动力，以及实现前进、后退、顺时针旋转、逆时针旋转，调速等功能；
清淤泵及其泵驱动电机，作为清淤机械臂用以抽取污泥并将污泥抽取上岸；

淤泥层高度传感器与 plc 控制器相连，plc 控制器与驱动电机相连，驱动电机与深度调节装置相连，plc 控制器还与一体化工控机 ipc 相连。设计够自动应水下环境，精确控制清淤深度，避免漏挖或多挖

3. 研究计划与安排

第 1-3 周查阅设计题目的相关资料；撰写开题报告；熟悉水下清淤机的工作
原理，了解其控制规律，配电要求。
第 4-5 周翻译英文资料；进行 PLC 以及低压电器的选型，了解水位、温度、
湿度检测原理，选取确定防水检测及方案。确定水下设备配电及安装方案。
第 6-7 周学习台达 PLC、变频器的工作原理，熟悉开发环境；
第 8-9 周绘制电气控制原理图，配电系统原理图。
第 10-11 周编写控制程序、调试；并改进设计方案。
第 12 周完成毕业论文撰写；
第 13 周修改论文并交与指导老师验审阅；
第 14 周提交毕业论文，准备与答辩有关的资料，完成答辩 PPT 的制作；
第 15 周 参加毕业答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 周玲. 水下清洗机器人设计综述[j]. 山东工业技术, 2018(24)
[2] 郑海烈, 李川, 廖钊华, et al. 一种深海机械手捕捞采集设备设计[j]. 机械研究与应用, 2018(3).

[3] 秦波. 水下捕捞机器人关键技术研究[d]. 2017.

[4] 廖伟强, 罗智芸, 徐素梅. 水下清污机器人的研究现状与发展趋势[j]. 机电工程技术, 2016(1):12-14.