(a)船体附着状况                     (b)附着物

图1-1 船体附作物

目前主要还是采用对船体表面附着物清扫的方式，现有清扫方式有：船坞清扫、人工潜水清扫以及水下机器人清扫[5]。

1）船坞清扫

船坞清扫是目前清扫质量最好的清扫方式，船坞清扫的同时，会进行船体打磨去锈补漆等工序，是一种较为全面的，在清理船体表面附着物的同时可维护船体。如图1-2所示为船坞清扫附作物。

图1-2 船坞清扫附作物

但目前，进船坞清扫成本高，延误航行，只作为长期航行后休整时采用。无法满足现代航海业的需求。

2）人工潜水清扫

人工潜水水下清理多采用船舶水下空化清洗系统，它是由清洗器以及为清洗器输出高压液的动力装置构成，该动力装置是由柴油机、自吸前置泵、过滤器、柱塞泵和高压液软管构成，自吸前置泵、过滤器和柱塞泵依次连接，高压液软管的一端与柱塞泵的高压液输出端连接，另一端与清洗枪或清洗盘或打磨装置连接，高压液软管上设有溢流阀和储能器，清洗枪上设有抵消后坐力用喷头和消声器。该动力设备为空化射流提供了高压海水，较强的空化射流不仅提高了清洗效率，而且还避免了对船舶油漆涂层所造成的破坏。但需要人工手持操作，具有安全隐患，清扫时船只许靠岸停泊，效率较低。

3）水下机器人清扫

目前有的水下船体清扫机器人主要是英国的SCAMP水下清洗机，水下清洗系统为圆形装置，形状像浅碟子，通过叶轮的作用产生吸力，将清洗剂涂抹在工作面上，动力由潜水电机驱动双液压泵提供。清扫车以常速移动,清洗带宽约1。7m,清洗效率为1653。6m2/h。操作在母船上执行, 通过同轴电缆连接到操作台,清洗机上的电力控制装置在一个密闭的电力分配箱上。清洗机的前进，停止或倒退通过控制台或潜水员控制。由于它的直径相当大，在窄拐角处不能使用，只能适用于曲率较大的水面船舶的船体部位，海水吸入箱，螺旋桨等不易清理的部位仍需要潜水员手持清洁刷进行作业[5]，针对藤壶等强力附着物无法进行有效清扫，且污染环境，仍无法被国内航海业所广泛接受。水下机器人依旧处于开发推广阶段，由于国内具有独立自主知识产权的较少，且已有的水下机器人清扫效率和质量难以满足需求。

1。2 国内外研究现状

1。3 课题研究的目的与意义

目前许多港口都设有船坞对于远航而来的船只提供清扫及维修等服务，从而减小船舶运行阻力，提高运行速度，降低能耗，提高燃油的经济性，并且这一措施取得了良好的经济效益，但由于船坞数量有限，而需要清扫的船只数量较大，这带来了许多问题。

为了清扫去除船体附着物，避免其对船体航行的不良影响。水下机器人可在船体航行时对船体进行实时清扫，无需停船清扫，同时避免了人工潜水清扫的危险性，是一种长期采用并可以明显控制船体附着物的清扫方式。但由于目前水下清扫船体机器人清扫效率低，且无法对船体一些窄拐角处等曲率小的地方进行清扫，而船体主要的推进装置等结构都是曲率小的部分，只能人工潜水清扫，水下清扫船体机器人的优势无法体现，仍无法真正得到普及。

本课题设计并制作一种可全方位移动并可针对不同附着物进行分级清扫的机器人，实现水下自动清扫船体的功能。

1。4 课题研究的主要内容与关键技术

围绕水下船体清扫机器人设计与开发，本项目将从以下几个方面开展研究：