一種海上平臺樁腿內(nèi)壁可變步長自動爬行機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種海上平臺樁腿內(nèi)壁可變步長爬行機器人，機器人總體由上腿組、下腿組、中板、本體上伸縮油缸、本體下伸縮油缸、內(nèi)導向套筒、外導向套筒、控制柜、油箱等機構(gòu)組成。機器人可在樁腿內(nèi)部半圓形柱狀空間內(nèi)自由爬行，并可通過變步長的方式跨越樁腿中間連接處凸緣障礙。機器人可攜帶樁腿內(nèi)壁缺陷檢測裝置或作業(yè)裝置，代替人工作業(yè)，提高樁腿乃至平臺系統(tǒng)的安全性，節(jié)省檢修成本。
【專利說明】
一種海上平臺樁腿內(nèi)壁可變步長自動爬行機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種海上平臺粧腿內(nèi)壁可變步長自動爬行機器人，屬于機械設(shè)計領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]粧腿是維持海上平臺穩(wěn)固的重大部件，粧腿的安全可靠是確保整個平臺系統(tǒng)正常作業(yè)的基本條件。實際應(yīng)用中，受海水浸蝕、碰撞、偏載等因素的影響，粧腿會出現(xiàn)銹蝕、破裂、變形等方面的問題，這些問題若得不到及時處理，會在風、波浪、海流等環(huán)境載荷的作用下而不斷的惡化與擴大，進而危機粧腿乃至整個平臺系統(tǒng)的安全。因此，開發(fā)粧腿缺陷檢測系統(tǒng)，有利于粧腿結(jié)構(gòu)安全隱患的及時發(fā)現(xiàn)與處理。
[0003]目前，粧腿缺陷與隱患的檢測主要分現(xiàn)場檢測和在塢檢修。現(xiàn)場檢測主要靠人工爬行及肉眼觀察等辦法，該方法通常伴隨著高空作業(yè)，操作難度大，效率低，具有一定的危險性，且可檢測范圍受限；在塢檢修比較徹底，但需要將平臺及粧腿拖進船塢進行，需要耗費大量的人力、財力。
[0004]本發(fā)明以某海上平臺干式粧腿內(nèi)部結(jié)構(gòu)為原型，該粧腿內(nèi)部圓柱空間分為兩個半圓柱部分，其中一個半圓柱空間安裝有多層工作平臺、爬梯、護欄等結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較為復雜，不適宜機器人的爬行。另一個半圓柱空間為上下直通式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡單。本發(fā)明針對該粧腿內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，開發(fā)一種可在粧腿內(nèi)壁上下直通部分空間自動爬行的機器人，以搭載粧腿內(nèi)壁缺陷檢測設(shè)備，實現(xiàn)粧腿內(nèi)壁缺陷的巡回檢測功能。系統(tǒng)應(yīng)用于平臺現(xiàn)場，可及時發(fā)現(xiàn)粧腿內(nèi)壁缺陷，提高粧腿乃至整個平臺系統(tǒng)的安全性，節(jié)省粧腿檢修成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明以某海上平臺干式粧腿內(nèi)部結(jié)構(gòu)為原型，開發(fā)一種可在粧腿內(nèi)壁自動爬行的機器人。機器人可適應(yīng)粧腿內(nèi)部半圓形爬行空間的限制，并可跨越兩節(jié)粧腿連接處的凸緣障礙。為實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
機器人總體由上腿組(A)、下腿組(B)、中板(6)、本體上伸縮油缸(10)、本體下伸縮油缸
(13)、內(nèi)導向套筒(1)、外導向套筒(3)、控制柜(2)、油箱(4)等機構(gòu)組成。
[0006]上腿組(A)與中板(6)之間通過本體上伸縮油缸(10)、內(nèi)導向套筒(I)和外導向套筒(3)連接。本體上伸縮油缸(10)底部通過銷軸二(11)與支座二(12)鉸接，支座二(12)通過螺栓固定在中板(6)端部上表面上。本體上伸縮油缸(10)的活塞桿末端通過銷軸一 (9)與支座一 (8)鉸接，支座一 (8)通過螺栓固定在上腿組(A)的底板(7)的下表面上。兩套本體上伸縮油缸(10)對稱安裝在上腿組(A)與中板(6)之間的兩端。內(nèi)導向套筒(I)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在上腿組(A)的底板(7)端部下表面上。外導向套筒(3)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在在中板(6)端部上表面上。內(nèi)導向套筒(I)與外導向套筒(3)部分重疊套裝。每套本體上伸縮油缸(10)兩側(cè)各安裝一套導向套筒機構(gòu)。
[0007]下腿組(B)與中板(6)之間通過本體下伸縮油缸(13)、內(nèi)導向套筒(16)和外導向套筒(19)連接。本體下伸縮油缸(13)底部通過銷軸四(17)與支座四(18)鉸接，支座四(18)通過螺栓固定在中板(6)端部下表面上。本體下伸縮油缸(13)的活塞桿末端通過銷軸三(14)與支座三(15)鉸接，支座三(15)通過螺栓固定在下腿組(B)的限位板(5)上。兩套本體下伸縮油缸(13)對稱安裝在下腿組(B)與中板(6)之間的兩端。內(nèi)導向套筒(16)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在下腿組(B)的限位板(5)。外導向套筒(19)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在在中板(6)端部下表面上。內(nèi)導向套筒(16)與外導向套筒(19)部分重疊套裝。每套本體下伸縮油缸(13)兩側(cè)各安裝一套導向套筒機構(gòu)。
[0008]控制柜(2 )通過螺釘固定在中板(6 )的上方，油箱(4 )通過螺釘固定在中板(6 )的下方。
[0009]上腿組(A)與下腿組(B)結(jié)構(gòu)與尺寸完全相同，主要由底板(7)、腿部伸縮缸(19)、一級伸縮桿(32)、二級伸縮桿(33)、腿桿架(20)、頂腳(29)、限位板(5)等部件構(gòu)成?？缮炜s式腿桿分左右兩部分，分別由兩個腿部伸縮缸(19)控制腿桿的伸縮。
[0010]腿部伸縮缸(19)的底部通過軸銷五(24)與支架五(23)鉸接，支架五(23)通過螺栓固定在底板(7)上。腿部伸縮缸(19)的活塞桿末端通過軸銷六(26)與支架六(27)鉸接，支架六(27)通過螺栓固定在腿桿架(20)的內(nèi)側(cè)。四條腿桿滑道(34)分為兩組，分別通過沉頭螺釘固定在底板(7)的兩端。四個二級伸縮桿(33)分為兩組，分別置于對應(yīng)的腿桿滑道(34)內(nèi)，并可在腿桿滑道(34)自由滑動，一級伸縮桿(32)穿過二級伸縮桿(33)內(nèi)部，并可在一定范圍內(nèi)自由伸縮。四個一級伸縮桿(32)分為兩組，每兩個一級伸縮桿(32)的末端分別通過螺栓固定在腿桿架(20)的兩側(cè)。對于右側(cè)腿桿，定長腿桿四(31)及定長腿桿三(25)的一端分別通過螺栓固定在一級伸縮桿(32)的末端，定長腿桿四(31)及定長腿桿三(25)的另一端分別固定一個頂腳支架(30)，頂腳支架(30)分別通過軸銷七(28)與一個頂腳(29)鉸接，頂腳(29)可以軸銷七(28)為軸，并在一定角度范圍內(nèi)擺動，以適應(yīng)粧腿內(nèi)部圓弧面的變化。對于右側(cè)腿桿，定長腿桿一(21)及定長腿桿二(22)的一端分別通過螺栓固定在一級伸縮桿(32)的末端，定長腿桿一 (21)及定長腿桿二 (22)的另一端分別固定一個頂腳支架(30)，頂腳支架(30)分別通過軸銷七(28)與一個頂腳(29)鉸接，頂腳(29)可以軸銷七(28)為軸，并在一定角度范圍內(nèi)擺動，以適應(yīng)粧腿內(nèi)部圓弧面的變化。兩個限位板(5)分別通過螺栓固定在底板(7)的兩端。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1、多級伸縮式腿桿機構(gòu)具有支撐半徑大，結(jié)構(gòu)緊促的特點。
[0012]2、本體上、下伸縮油缸的工作行程不同，可實現(xiàn)三種不同的爬行步長。當檢測到機器人落腳處有障礙物時，可通過改變步長的方法跨越障礙。
[0013]3、通過液壓力張緊，系統(tǒng)在粧腿內(nèi)附著穩(wěn)固，并可攜帶較重的檢測或作業(yè)設(shè)備。同時，機器人腿部與粧腿內(nèi)壁面的附著力可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0014]圖1機器人整體裝配主視圖圖2機器人裝配左視圖
圖3機器人腿部機構(gòu)裝配圖圖4機器人腿部伸縮桿局部剖視圖圖5機器人頂腳局部主視圖圖6機器人頂腳局部俯視圖
圖中:A、上腿組，B、下腿組，1、內(nèi)導向套筒，2、控制柜，3、外導向套筒，4、油箱，5、限位板，6、中板，7、底板，8、支座一，9、銷軸一，10、本體上伸縮油缸，11、銷軸二，12、支座二，13、本體下伸縮油缸，14、銷軸三，15、支座三，16、內(nèi)導向套筒，17、銷軸四，18、支座四，19、外導向套筒，20、腿桿架，21、定長腿桿一，22、定長腿桿二，23、支架五，24、軸銷五，25、定長腿桿三，26、軸銷六，27、支架六，28、軸銷七，29、頂腳，30、頂腳支架，31、定長腿桿四，32、一級伸縮桿，33、二級伸縮桿，34、腿桿滑道。
【具體實施方式】
[0015]機器人總體由上腿組(A)、下腿組(B)、中板(6)、本體上伸縮油缸(10)、本體下伸縮油缸(13)、內(nèi)導向套筒(1)、外導向套筒(3)、控制柜(2)、油箱(4)等機構(gòu)組成。
[0016]上腿組(A)與中板(6)之間通過本體上伸縮油缸(10)、內(nèi)導向套筒(I)和外導向套筒(3)連接。本體上伸縮油缸(10)底部通過銷軸二(11)與支座二(12)鉸接，支座二(12)通過螺栓固定在中板(6)端部上表面上。本體上伸縮油缸(10)的活塞桿末端通過銷軸一 (9)與支座一 (8)鉸接，支座一 (8)通過螺栓固定在上腿組(A)的底板(7)的下表面上。兩套本體上伸縮油缸(10)對稱安裝在上腿組(A)與中板(6)之間的兩端。內(nèi)導向套筒(I)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在上腿組(A)的底板(7)端部下表面上。外導向套筒(3)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在在中板(6)端部上表面上。內(nèi)導向套筒(I)與外導向套筒(3)部分重疊套裝。每套本體上伸縮油缸(10)兩側(cè)各安裝一套導向套筒機構(gòu)。
[0017]下腿組(B)與中板(6)之間通過本體下伸縮油缸(13)、內(nèi)導向套筒(16)和外導向套筒(19)連接。本體下伸縮油缸(13)底部通過銷軸四(17)與支座四(18)鉸接，支座四(18)通過螺栓固定在中板(6)端部下表面上。本體下伸縮油缸(13)的活塞桿末端通過銷軸三(14)與支座三(15)鉸接，支座三(15)通過螺栓固定在下腿組(B)的限位板(5)上。兩套本體下伸縮油缸(13)對稱安裝在下腿組(B)與中板(6)之間的兩端。內(nèi)導向套筒(16)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在下腿組(B)的限位板(5)。外導向套筒(19)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在在中板(6)端部下表面上。內(nèi)導向套筒(16)與外導向套筒(19)部分重疊套裝。每套本體下伸縮油缸(13)兩側(cè)各安裝一套導向套筒機構(gòu)。
[0018]控制柜(2 )通過螺釘固定在中板(6 )的上方，油箱(4 )通過螺釘固定在中板(6 )的下方。
[0019]上腿組(A)與下腿組(B)結(jié)構(gòu)與尺寸完全相同，主要由底板(7)、腿部伸縮缸(19)、一級伸縮桿(32)、二級伸縮桿(33)、腿桿架(20)、頂腳(29)、限位板(5)等部件構(gòu)成?？缮炜s式腿桿分左右兩部分，分別由兩個腿部伸縮缸(19)控制腿桿的伸縮。
[0020]腿部伸縮缸(19)的底部通過軸銷五(24)與支架五(23)鉸接，支架五(23)通過螺栓固定在底板(7)上。腿部伸縮缸(19)的活塞桿末端通過軸銷六(26)與支架六(27)鉸接，支架六(27)通過螺栓固定在腿桿架(20)的內(nèi)側(cè)。四條腿桿滑道(34)分為兩組，分別通過沉頭螺釘固定在底板(7)的兩端。四個二級伸縮桿(33)分為兩組，分別置于對應(yīng)的腿桿滑道(34)內(nèi)，并可在腿桿滑道(34)自由滑動，一級伸縮桿(32)穿過二級伸縮桿(33)內(nèi)部，并可在一定范圍內(nèi)自由伸縮。四個一級伸縮桿(32)分為兩組，每兩個一級伸縮桿(32)的末端分別通過螺栓固定在腿桿架(20)的兩側(cè)。對于右側(cè)腿桿，定長腿桿四(31)及定長腿桿三(25)的一端分別通過螺栓固定在一級伸縮桿(32)的末端，定長腿桿四(31)及定長腿桿三(25)的另一端分別固定一個頂腳支架(30)，頂腳支架(30)分別通過軸銷七(28)與一個頂腳(29)鉸接，頂腳(29)可以軸銷七(28)為軸，并在一定角度范圍內(nèi)擺動，以適應(yīng)粧腿內(nèi)部圓弧面的變化。對于右側(cè)腿桿，定長腿桿一(21)及定長腿桿二(22)的一端分別通過螺栓固定在一級伸縮桿
(32)的末端，定長腿桿一 (21)及定長腿桿二 (22)的另一端分別固定一個頂腳支架(30)，頂腳支架(30)分別通過軸銷七(28)與一個頂腳(29)鉸接，頂腳(29)可以軸銷七(28)為軸，并在一定角度范圍內(nèi)擺動，以適應(yīng)粧腿內(nèi)部圓弧面的變化。兩個限位板(5)分別通過螺栓固定在底板(7)的兩端。
[0021]以上所述為本發(fā)明的一個實例，我們還可對其機械結(jié)構(gòu)進行一些變換，以應(yīng)用于其它管式內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的爬行。只要其機器人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計思想同本發(fā)明所敘述的一致，均應(yīng)視為本發(fā)明所包括的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種海上平臺粧腿內(nèi)壁可變步長爬行機器人，其特征在于:機器人總體由上腿組(A)、下腿組(B)、中板(6)、本體上伸縮油缸(10)、本體下伸縮油缸(13)、內(nèi)導向套筒(I)、外導向套筒(3 )、控制柜(2 )、油箱(4)等機構(gòu)組成； 上腿組(A)與中板(6)之間通過本體上伸縮油缸(10)、內(nèi)導向套筒(I)和外導向套筒(3)連接;本體上伸縮油缸(10)底部通過銷軸二(11)與支座二(12)鉸接，支座二(12)通過螺栓固定在中板(6)端部上表面上;本體上伸縮油缸(10)的活塞桿末端通過銷軸一 (9)與支座一(8)鉸接，支座一 (8)通過螺栓固定在上腿組(A)的底板(7)的下表面上;兩套本體上伸縮油缸(10)對稱安裝在上腿組(A)與中板(6)之間的兩端；內(nèi)導向套筒(I)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在上腿組(A)的底板(7)端部下表面上;外導向套筒(3)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在在中板(6)端部上表面上；內(nèi)導向套筒(I)與外導向套筒(3)部分重疊套裝；每套本體上伸縮油缸(10)兩側(cè)各安裝一套導向套筒機構(gòu)； 下腿組(B)與中板(6)之間通過本體下伸縮油缸(13)、內(nèi)導向套筒(16)和外導向套筒(19)連接;本體下伸縮油缸(13)底部通過銷軸四(17)與支座四(18)鉸接，支座四(18)通過螺栓固定在中板(6)端部下表面上;本體下伸縮油缸(13)的活塞桿末端通過銷軸三(14)與支座三(15)鉸接，支座三(15)通過螺栓固定在下腿組(B)的限位板(5)上;兩套本體下伸縮油缸(13)對稱安裝在下腿組(B)與中板(6)之間的兩端；內(nèi)導向套筒(16)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在下腿組(B)的限位板(5);外導向套筒(19)為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在在中板(6)端部下表面上；內(nèi)導向套筒(16)與外導向套筒(19)部分重疊套裝;每套本體下伸縮油缸(13)兩側(cè)各安裝一套導向套筒機構(gòu)； 控制柜(2 )通過螺釘固定在中板(6 )的上方，油箱(4 )通過螺釘固定在中板(6)的下方；上腿組(A)與下腿組(B)結(jié)構(gòu)與尺寸完全相同，主要由底板(7)、腿部伸縮缸(19)、一級伸縮桿(32)、二級伸縮桿(33)、腿桿架(20)、頂腳(29)、限位板(5)等部件構(gòu)成;可伸縮式腿桿分左右兩部分，分別由兩個腿部伸縮缸(19)控制腿桿的伸縮； 腿部伸縮缸(19)的底部通過軸銷五(24)與支架五(23)鉸接，支架五(23)通過螺栓固定在底板(7)上;腿部伸縮缸(19)的活塞桿末端通過軸銷六(26)與支架六(27)鉸接，支架六(27)通過螺栓固定在腿桿架(20)的內(nèi)側(cè)；四條腿桿滑道(34)分為兩組，分別通過沉頭螺釘固定在底板(7)的兩端；四個二級伸縮桿(33)分為兩組，分別置于對應(yīng)的腿桿滑道(34)內(nèi)，并可在腿桿滑道(34)自由滑動，一級伸縮桿(32)穿過二級伸縮桿(33)內(nèi)部，并可在一定范圍內(nèi)自由伸縮；四個一級伸縮桿(32)分為兩組，每兩個一級伸縮桿(32)的末端分別通過螺栓固定在腿桿架(20)的兩側(cè);對于右側(cè)腿桿，定長腿桿四(31)及定長腿桿三(25)的一端分別通過螺栓固定在一級伸縮桿(32)的末端，定長腿桿四(31)及定長腿桿三(25)的另一端分別固定一個頂腳支架(30)，頂腳支架(30)分別通過軸銷七(28)與一個頂腳(29)鉸接，頂腳(29)可以軸銷七(28)為軸，并在一定角度范圍內(nèi)擺動，以適應(yīng)粧腿內(nèi)部圓弧面的變化;對于右側(cè)腿桿，定長腿桿一 (21)及定長腿桿二 (22)的一端分別通過螺栓固定在一級伸縮桿(32)的末端，定長腿桿一 (21)及定長腿桿二 (22)的另一端分別固定一個頂腳支架(30)，頂腳支架(30)分別通過軸銷七(28)與一個頂腳(29)鉸接，頂腳(29)可以軸銷七(28)為軸，并在一定角度范圍內(nèi)擺動，以適應(yīng)粧腿內(nèi)部圓弧面的變化;兩個限位板(5)分別通過螺栓固定在底板(7)的兩端。
【文檔編號】B62D57/024GK106032666SQ201610563536
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年7月18日
【發(fā)明人】張仕海, 穆勝軍, 莊繼澤
【申請人】天津職業(yè)技術(shù)師范大學, 中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司