1.一种船舶螺旋桨水下清洗装置，其特征在于：包括倒T字型框架、控制系统硬件机构、以及分别与所述控制系统硬件机构信号连接的夹持定位卡爪机构、清洗模块移动机构、水平推进器组件、竖直推进器组件、测距传感器组件，所述倒T字型框架由竖直设置并叠置互连的前安装板和后安装板构成的整体与一水平安装板上表面垂直固定构成倒T字型结构，所述夹持定位卡爪机构安装于所述水平安装板的底面上，所述清洗模块移动机构安装于所述前安装板的板面上，所述控制系统硬件机构安装于所述后安装板的板面上，所述水平推进器组件围绕所述前安装板和后安装板构成的整体水平设置，所述前安装板、所述控制系统硬件机构分别与所述水平推进器组件连接，所述竖直推进器组件安装于所述后安装板的上部，所述测距传感器组件在所述前安装板的前部安装于所述水平安装板的上表面。

2.根据权利要求1所述的一种船舶螺旋桨水下清洗装置，其特征在于：所述夹持定位卡爪机构包括四个定位卡爪，分别为第一定位卡爪、第二定位卡爪、第三定位卡爪、第四定位卡爪，还包括支撑底板、定位观测系统，所述支撑底板与所述水平安装板的底面固定，四个所述定位卡爪间隔分为两组分别对称安装在所述支撑底板的底面上，所述定位观测系统在四个所述定位卡爪的中部安装于所述支撑底板的底面上。

3.根据权利要求2所述的一种船舶螺旋桨水下清洗装置，其特征在于：所述定位卡爪包括卡爪驱动电机、第一固定座、第二固定座、固定臂、联轴器、活动大臂、活动大臂连接轴、第一电动推杆、活动小臂、活动小臂连接轴、第二电动推杆、压力传感器，所述第一固定座与所述第二固定座相对间隔固定于所述支撑底板上，所述卡爪驱动电机安装于所述支撑底板上，所述固定臂的一端在所述第一固定座与所述第二固定座之间通过所述联轴器与所述卡爪驱动电机连接，所述活动大臂一端通过所述活动大臂连接轴与所述固定臂的另一端铰接，两臂之间安装有所述第一电动推杆作为活动大臂转动的动力源，所述活动小臂一端通过所述活动小臂连接轴与所述活动大臂另一端铰接，两臂之间安装所述第二电动推杆作为活动小臂转动的动力源，所述活动大臂和所述活动小臂的定位块上均安装有一个所述压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种船舶螺旋桨水下清洗装置，其特征在于：所述清洗模块移动机构包括竖直移动机构、水平移动机构、三维激光扫描仪、空化射流枪、多自由度水下机械手、清洗观察系统，所述竖直移动机构竖直安装于所述前安装板上，所述水平移动机构安装于所述竖直移动机构上，所述空化射流枪通过所述多自由度水下机械手安装于所述水平移动机构上，所述三维激光扫描仪在所述空化射流枪的一侧安装于所述水平移动机构上，所述清洗观察系统间隔设置于所述三维激光扫描仪的前部并位于其下方，所述清洗观察系统包括清洗观察机构安装板，所述清洗观察机构安装板安装于所述水平移动机构上，其内水平间隔固定有用于实施观察螺旋桨表面清洗效果的清洗观察水下灯和清洗观察水下摄像头。

5.根据权利要求4所述的一种船舶螺旋桨水下清洗装置，其特征在于：所述竖直移动机构包括竖直方向驱动电机、滑轨一、滚珠丝杠一，所述滑轨一在所述前安装板上竖直平行间隔设有两根，所述竖直方向驱动电机、所述滚珠丝杠一分别在两者之间安装于所述前安装板上，所述竖直方向驱动电机与所述滚珠丝杠一连接；所述水平移动机构包括L型底板、水平方向驱动电机、滑轨二、滚珠丝杠二、部件集成安装板，所述L型底板的竖直面架设安装于两个所述滑轨一上并与所述滚珠丝杠一连接，所述滑轨二在所述L型底板的水平内侧面上平行间隔设有两根，所述水平方向驱动电机、所述滚珠丝杠二分别在两者之间安装于所述L型底板水平内侧面上，所述水平方向驱动电机与所述滚珠丝杠二连接，所述部件集成安装板架设安装于两个所述滑轨二上并与所述滚珠丝杠二连接，所述三维激光扫描仪、所述空化射流枪、所述多自由度水下机械手、所述清洗观察系统分别安装于所述部件集成安装板上。

6.根据权利要求1所述的一种船舶螺旋桨水下清洗装置，其特征在于：所述控制系统硬件结构包括电子舱、电力舱和机械手控制舱，从上至下依次布置。

7.根据权利要求1所述的一种船舶螺旋桨水下清洗装置，其特征在于：所述水平推进器组件包括四个水平推进器，分别为第一水平推进器、第二水平推进器、第三水平推进器、第四水平推进器，还包括推进器安装座，所述第一水平推进器、所述第二水平推进器分别通过一个所述推进器安装座水平间隔安装于所述前安装板上，所述清洗模块移动机构位于两者之间，所述第三水平推进器和所述第四水平推进器分别水平间隔安装于所述控制系统硬件机构的相对两侧；所述竖直推进器组件包括第一竖直推进器、第二竖直推进器，所述第一竖直推进器与所述第二竖直推进器水平间隔安装于所述后安装板上，所述控制系统硬件机构位于两者之间。

8.根据权利要求1所述的一种船舶螺旋桨水下清洗装置，其特征在于：所述测距传感器组件包括第一水下超声波测距传感器、第二水下超声波测距传感器，所述第一水下超声波测距传感器、所述第二水下超声波测距传感器分别安装于所述水平安装板前端的两个顶角处。

9.一种权利要求1～8任一所述的船舶螺旋桨清洗装置的清洗方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：吊放船舶螺旋桨水下清洗装置；

将船舶螺旋桨水下清洗装置通过船舶甲板或岸边的吊机投放入待清洗螺旋桨所在区域海水中，操作人员在船上或岸边通过水上操控台对水下清洗装置进行监控，通过网络通讯将水下拍摄到的画面反馈在水上操控台的观测界面上；

步骤二：定位夹持；

水上操作人员根据采集回来的图像画面，控制船舶螺旋桨水下清洗装置上的水平推进器组件、竖直推进器组件配合运动，将船舶螺旋桨水下清洗装置移动到待清洗螺旋桨桨轴的上方区域；利用测距传感器组件采集回来的数据反馈对船舶螺旋桨水下清洗装置的位置进行微调，使其处于螺旋桨桨轴的正上方区域位置，此时操作人员向控制系统硬件机构发送张开夹持定位卡爪机构的命令，控制夹持定位卡爪机构张开至最大展开量；向控制系统硬件机构发送继续下潜的命令，使船舶螺旋桨水下清洗装置落在桨轴上，向控制系统硬件机构发送收缩夹持定位卡爪机构的命令，完成抱轴夹紧的动作；

步骤三：桨叶轮廓识别；

待船舶螺旋桨水下清洗装置完成对于桨叶的相对固定后，控制清洗模块移动机构运动，采用螺旋桨桨叶整体轮廓的扫描识别方法获得待清洗螺旋桨桨叶单面的模型轮廓；

步骤四：桨叶正面循环清洗；

根据所获得的待清洗螺旋桨单面轮廓模型，采用多自由度水下机械手路径规划与控制方法由计算机操控带动清洗模块移动机构按规划路径进行清洗作业，同时，操作人员实时观察桨叶的清洗效果；

待完成单片桨叶的单面清洗作业后，清洗模块移动机构复位，夹持定位卡爪机构松开，控制水平方向推进器组件运动，使得船舶螺旋桨水下清洗装置绕桨轴旋转至下一片桨叶，重复步骤四，进而完成待清洗螺旋桨整体的单面清洗；

步骤五：桨叶背面清洗；

重复步骤二至四，船舶螺旋桨水下清洗装置通过夹持螺旋桨桨轴前端的桨帽实现对待清洗螺旋桨另一面的完整清洗，进而完成对待清洗螺旋桨的整体清洗；

步骤六：清洗装置回收；

船舶螺旋桨水下清洗装置松开夹持定位卡爪机构并缩回，吊机通过缆绳将船舶螺旋桨水下清洗装置回收回船上或岸上，完成一个清洗作业周期。

10.根据权利要求9所述一种船舶螺旋桨清洗装置的清洗方法，其特征在于：在步骤二中，所述定位夹持包括以下步骤：第一步：通过夹持定位卡爪机构的定位观测系统上的定位观测水下灯和定位观测水下摄像头，采集得到船舶螺旋桨水下清洗装置底部的实时图像信息，并把图像信号传送回计算机控制系统，在观测界面上显示出来；

第二步：水上操作人员根据采集回来的图像画面，控制水平推进器组件、竖直推进器组件配合配合运动，将船舶螺旋桨水下清洗装置移动到待清洗螺旋桨桨轴的上方区域；具体为上位机根据操作人员的指令发送信号给控制系统硬件机构，控制系统硬件机构在接收到信号后，发送数字量信号给对应的水平推进器组件或竖直推进器组件，进而实现对船舶螺旋桨水下清洗装置各推进器的控制；

第三步：根据测距传感器组件采集回来的数据反馈对船舶螺旋桨水下清洗装置的位置进行水平径向微调，使其处于螺旋桨桨轴的正上方区域位置，此时操作人员向下位机发送张开卡爪的命令，控制打开夹持定位卡爪机构至最大展开量；

第四步：向控制系统硬件机构发送继续下潜的命令，控制竖直推进器组件运动，令船舶螺旋桨水下清洗装置继续下移至桨轴正上方，通过测距传感器组件返回的各距离值调整船舶螺旋桨水下清洗装置的水中姿态；

第五步：向控制系统硬件机构发送收缩卡爪的命令，控制夹持定位卡爪机构反向运动，夹持定位卡爪机构的压力传感器采集得到压力数据P，当P满足Pmin＜P＜Pmax时，夹持定位卡爪机构上的所有第一电动推杆和第二电动推杆停止工作，其中Pmin表示夹紧桨轴的最小挤压力，Pmax表示夹紧桨轴的最大挤压力，从而完成船舶螺旋桨水下清洗装置对螺旋桨桨轴的定位夹持；

在步骤三中，所述螺旋桨桨叶整体轮廓的扫描识别方法包括以下步骤：第1步：根据清洗模块移动机构上的三维激光扫描仪的扫描范围，再由清洗模块移动机构带动三维激光扫描仪运动所构成的X0OY0平面内设置相应的螺旋桨桨叶扫描站点，确保每两站扫描的点云数据之间的重叠部分在10％‑20％之间；

第2步：控制三维激光扫描仪依次到达所设定的站点，每到达一个站点，水平移动机构停止工作，三维激光扫描仪开始工作，设定三维激光扫描仪中心为坐标原点，建立空间直角坐标系，X1、Y1为平面，Z1为垂直方向，Q为坐标点到监测点的距离，α为扫描仪测量到的水平角，θ为扫描仪测量到的竖直角，求得待清洗螺旋桨目标点M相对于坐标原点的空间坐标，计算公式如下：

完成该站点扫描工作后，继续控制导轨运动前往下一个站点进行扫描，重复上述过程直至完成对整片桨叶的扫描工作；

第3步：对相邻两组站点中的一组点云数据进行坐标转换，得到相邻坐标系下该组数据的点云坐标，进而实现相邻两组站点的点云数据拼接，变换后的拼接点云坐标为:其中，(Xb、Yb、Zb)为转换后的坐标，(Xa、Ya、Za)为未转换的坐标，(XT、YT、ZT)是三个平移参数，R是两个坐标之间的旋转矩阵。

以此类推，最终生成同一坐标系下的点云数据；

第4步：对点云数据进行杂点处理、噪声去除、冗余点处理、点云数量优化，将处理好的运输局导出成相应格式文件；

第5步：将点云数据文件导进相应建模软件，点云数据变成可编辑多边形网格模型，以三角网格的形式铺满整个模型表面，创建成完整光滑面片模型，模型完成后再进行相应修补，最终得到待清洗螺旋桨桨叶面的模型轮廓，并回传给计算机控制系统；

在步骤四中，所述多自由度水下机械手路径规划与控制方法包括以下步骤：步骤1：在清洗模块移动机构内，以多自由度水下机械手机座相对水平移动机构和竖直移动机构的初始位置建立固定参考坐标系，表示为{0}；

步骤2：建立多自由度水下机械手连杆关节的坐标系{i}，设定多自由度水下机械手的关节i‑1和i两轴线的公垂线同i轴线的交点为连杆坐标系{i}原点，关节i轴线为{i}的Zi轴，关节i和i+1轴线的公共法线为{i}的Xi轴，右手定则确定{i}的Yi轴，至此完成连杆坐标系{i}的定义，同理，依次定义坐标系{i‑1}和{i+1}，末端执行器的坐标系为{n}；

步骤3：获取多自由度水下机械手末端执行器相对固定参考坐标系{0}的位姿表示公式：根据上述桨叶轮廓扫描方法得出待清洗桨叶面的模型轮廓，以及定位卡爪机构夹持桨轴的控制方法得到的船舶螺旋桨水下清洗装置与待清洗螺旋桨相对固定位置，再结合空化射流枪的有效清洗范围，由控制计算机综合三者数据信息得到多自由度水下机械手清洗完整桨叶面的末端执行机构相对于参考坐标系{0}的期望位姿，表示为：式中：n，o，a为机械手在三维空间中的方位角所确定的空间向量；P为末端执行机构的位置坐标；r11‑r33表示各个旋转角；

步骤4：设定各关节坐标系之间的坐标变换矩阵：根据步骤2建立的坐标系，通过4×4齐次变换矩阵建立水下机械手相邻两连杆间的空间关系，坐标变换关系矩阵为：其中，ai为相邻关节间的连杆长度、αi为连杆扭角、di为连杆距离、θi为连杆夹角。

步骤5：求取多自由度水下机械手各关节转动角，根据步骤4得到相邻两个坐标系的位姿关系矩阵： 可知机械手末端执行器的位置坐标用参考坐标系{0}表示为：并与步骤3公式连列方程组为：

计算机根据代数逆解方程组解算出该位置与姿态下水下机械手各个关节角θ1、θ2、θ3…θi的角度

步骤6：建立多自由度水下机械手关节运动轨迹函数方程：根据求得的多自由度水下机械手末端执行机构空间位置和关节摆动角度关系θif(i＝1,2,K)，以及多自由度水下机械手起始各关节角度θio(i＝1,2,K)，采用五次多项式插值法，建立机械手某关节转角的轨迹函数为：

2 3 4 5

θ(t)＝a0+a1t+a2t+a3t+a4t+a5t其中，该函数的多项式系数必须满足6个约束条件：通过6个待定系数的求解得出该关节轨迹规划函数，分别对多自由度水下机械手所有关节按上述方法关节轨迹规划，即可完成多自由度水下机械手的关节空间轨迹规划，由上述步骤可以规划出船舶螺旋桨水下清洗装置清洗桨叶时末端执行机构的运动轨迹，在规划出的路径曲线上取一百个点作为机械手的末端位置点，相邻两点之间再插入一百个点，这一百个点分别既为起始点，又为终止点，每相邻两点使用五次多项式进行点到点的插补计算，按照这种方法，计算出各关节点的轨迹规划，机械手控制器按照计算得出的关节空间轨迹规划控制机械手运动，进而实现对待清洗螺旋桨桨叶面的完整清洗。