專利名稱：水下無人遙控重載作業(yè)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作業(yè)車，特別是涉及一種水下無人遙控重載作業(yè)車。
背景技術(shù)：
隨著陸地礦產(chǎn)資源的逐漸枯竭，尋求新的礦源是人類的必經(jīng)之路，而廣袤的大洋正是一個巨大的資源寶庫，蘊(yùn)藏著極豐富的礦產(chǎn)資源，如多金屬結(jié)核、鈷結(jié)殼、熱液硫化物、天然氣水合物等，其海底異常豐富的礦產(chǎn)資源必將成為人類21世紀(jì)的資源的新來源，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價值和戰(zhàn)略意義，開發(fā)前景十分廣闊。為了對海底的情況進(jìn)行探測或進(jìn)行深海礦產(chǎn)資源開采，海底自主移動作業(yè)機(jī)器人的工作環(huán)境極為惡劣，面臨著上百至幾百個大氣壓的高壓，I 4°的低溫，不均勻海流的作用，并且，在沒有自然光的環(huán)境中，海底充斥著稀軟沉積物底質(zhì)，地形地貌復(fù)雜多變。同時，作業(yè)機(jī)器人還要攜帶探測、采礦、集礦、輸送等設(shè)備在復(fù)雜的海底環(huán)境下行走作業(yè)。這使得自主移動作業(yè)機(jī)器人在稀軟底質(zhì)上行走機(jī)理完全不同于陸地，且需具有超強(qiáng)的稀軟底質(zhì)通過能力與爬坡越障能力。同時在海底行走和采礦過程中，在多種外力耦合作用下，海底自主移動作業(yè)車在稀軟底質(zhì)上極易發(fā)生打滑和下陷，在崎嶇的地形上采礦時極易發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這將直接影響行走采礦過程是否能正常運(yùn)行。海底自主移動作業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍非常廣泛。目前，海洋礦產(chǎn)資源和海洋油氣的勘探通過船舶在海水中拖航勘礦儀的方式來實現(xiàn)，此時勘探儀器離海底存在幾十至上百米高度，降低了礦物勘探精度。將勘礦儀器置于海底自主移動作業(yè)機(jī)器人上，進(jìn)行海底表面勘探，將大大提高其礦物勘探精度。同時，海底自主移動作業(yè)機(jī)器人車還可攜帶鉆探器，利用自主移動作業(yè)機(jī)器人動力鉆取巖芯，獲取海底地質(zhì)第一手資料。在跨海大橋、河流大橋、海底隧道和過江隧道的建設(shè)中，可將物探儀器安裝于海底自主移動作業(yè)機(jī)器人上進(jìn)行工程勘察，來獲得精準(zhǔn)和可靠的工程資料。對于水庫堤壩滲漏檢測，可利用海底自主移動作業(yè)機(jī)器人，在水庫蓄水狀態(tài)下，攜帶檢測儀器進(jìn)行檢測水庫堤壩滲漏狀況。此外，在軍事上，海底自主移動作業(yè)機(jī)器人可用于水雷探測與反制、軍港工程水下維護(hù)、水中試驗武器的打撈與回收等工作?？梢?，為了滿足在海底或水下的廣泛應(yīng)用，適應(yīng)復(fù)雜多變的作業(yè)條件，高效地完成海底與水下采礦和探測等任務(wù)，作為載體的海底自主移動作業(yè)機(jī)器人必須具有良好的重載性、機(jī)動性、越障性、穩(wěn)定性、自主性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在進(jìn)行深海采礦或水下探測時，能極大地提高作業(yè)車的越障性能和過溝能力，以適應(yīng)不同環(huán)境情況下的作業(yè)要求的水下無人遙控重載作業(yè)車。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的水下無人遙控重載作業(yè)車，包括車架、第一行走履帶、第二行走履帶、電子艙、液壓閥艙、液壓泵站艙、右擺臂輔履帶和右擺臂輔履帶，其特征是:左擺臂輔履帶驅(qū)動油缸和右擺臂輔履帶驅(qū)動油缸兩端分別鉸接在所述的車架上和相應(yīng)側(cè)的所述的右擺臂輔履帶和右擺臂輔履帶的左擺臂輔履帶支撐架和右擺臂輔履帶支撐架上。所述的第一行走履帶和所述的第二行走履帶均為橡膠寬幅履帶，漸開線齒形。所述的電子艙、液壓閥艙、液壓泵站艙安裝有壓力補(bǔ)償裝置，所述的車架安裝有電纜防護(hù)網(wǎng)罩。在所述的車架的前后對稱中心處安裝有后螺旋槳和前螺旋槳，所述的后螺旋槳和前螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸線與行走履帶的從動輪軸線平行，且朝左右兩側(cè)反向布置。所述的右擺臂輔履帶和右擺臂輔履帶的驅(qū)動輪與作業(yè)車行走履帶驅(qū)動輪之間通過螺栓連接。所述的右擺臂輔履帶和右擺臂輔履帶均為三角形，平放時，其接地邊處于水平位置，與所述的第一行走履帶和第二行走履帶處于同一行走平面。采用上述技術(shù)方案的水下無人遙控重載作業(yè)車，右擺臂輔履帶和右擺臂輔履帶的擺動過程是通過左擺臂輔履帶驅(qū)動油缸和右擺臂輔履帶驅(qū)動油缸的伸縮來實現(xiàn)的。分布在作業(yè)車左右兩側(cè)的兩個擺臂輔履帶分別由一個擺臂輔履帶驅(qū)動油缸來控制其角度的變化。擺臂輔履帶驅(qū)動油缸的一端鉸接在車體上，另一端鉸接在擺臂輔履帶的支撐架上，通過液壓系統(tǒng)控制擺臂輔履帶驅(qū)動油缸的伸縮，實現(xiàn)擺臂角度的調(diào)節(jié)。采用擺臂輔履帶驅(qū)動油缸來實現(xiàn)擺臂輔履帶動作，結(jié)構(gòu)簡單，擺臂輔履帶動作容易控制，易于裝拆，維護(hù)方便，非常適宜與水下等復(fù)雜環(huán)境應(yīng)用，降低了成本，減輕了重量，大大簡化了整車的驅(qū)動和控制系統(tǒng)的設(shè)計與維護(hù)。并且，在擺臂輔履帶調(diào)整到恰當(dāng)?shù)慕嵌任恢煤螅i緊擺臂輔履帶驅(qū)動油缸，擺臂輔履帶驅(qū)動油缸能夠承受在行走越障或越溝中遇到的極大的反向力矩，保持角度不變，具有極佳的角度保持剛性，能極大提高越障能力和通過性。該水下無人遙控作業(yè)車屬于海洋工程應(yīng)用領(lǐng)域，其整車及擺臂機(jī)構(gòu)相對于陸地上的小型偵察機(jī)器人而言是非常巨大的，為了實現(xiàn)較巨大的擺臂的角度調(diào)節(jié)，應(yīng)用液壓缸，恰好能夠體現(xiàn)液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢特點，高效簡潔完成擺臂動作。同時，由于油缸的支撐作用，作業(yè)車輔助履帶的穩(wěn)定性與可靠性得到增強(qiáng)。本發(fā)明的輔履帶擺臂驅(qū)動輪與行走履帶驅(qū)動輪之間通過螺栓連接，當(dāng)作業(yè)環(huán)境較好，不需要跨越較大的障礙時，擺臂輔履帶及擺臂輔履帶驅(qū)動油缸可以拆卸下來，作業(yè)車仍能夠正常行駛，進(jìn)行采礦或探測作業(yè)。本發(fā)明的作業(yè)車行走履帶懸架高，具有較大的接近角和離去角，車架離地高，通過性能好。第一行走履帶和第二行走履帶采用橡膠寬幅履帶，有助于減小接地比壓，采用柔性懸掛，漸開線齒形，使得作業(yè)車行走作業(yè)過程具有良好的地面適應(yīng)性，同時減小在行走過程中對周圍環(huán)境的擾動。本發(fā)明的擺臂輔履帶設(shè)計為三角形結(jié)構(gòu)。當(dāng)擺臂輔履帶放下時，擺臂輔履帶的接地邊和行走履帶處在同一接地平面，作業(yè)車整體增長，大大提高越溝性能，同時，增大了接地面積，減小接地比壓，更易于通過稀軟的泥地，使得作業(yè)車的通過性增強(qiáng)。當(dāng)擺臂輔履帶抬起，與地面呈一定的角度，此時相當(dāng)于整個作業(yè)車的履帶的接近角可調(diào)，大大增強(qiáng)了作業(yè)車的越障能力。車體在越垂直障礙過程中，當(dāng)主履帶落至地面時將產(chǎn)生很大的著地沖力，此時，由于三角形履帶是一條邊著地，著地面積增加，減小了輔助履帶所受的沖擊力，從而改善輔助履帶的受力狀況，增加輔助履帶耐用性。本發(fā)明的車架帶外框結(jié)構(gòu)，電纜接口處有防護(hù)網(wǎng)欄，保護(hù)電纜，同時防止在浪搖時,作業(yè)車會碰到船邊。本發(fā)明的電子艙、液壓泵站艙、液壓閥艙分別獨立布置，且液壓泵站艙安裝有壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，使得液壓系統(tǒng)外部水壓轉(zhuǎn)化到液壓系統(tǒng)內(nèi)部，維持液壓系統(tǒng)內(nèi)外壓力平衡，可減輕液壓泵站艙和液壓閥艙壁設(shè)計厚度，從而減輕液壓系統(tǒng)重量。電子艙采用耐壓結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的水下浮力材料對稱安裝在作業(yè)車上。該浮力材料密度低、耐壓強(qiáng)度高、吸水率低、耐腐蝕、對環(huán)境友好，能夠保持車體在水中的平衡，為作業(yè)車提供所需的浮力，確保穩(wěn)定的水下工作狀態(tài)。本發(fā)明的作業(yè)車車體上一前一后布置兩個螺旋槳，兩螺旋槳安裝方向相反，分別朝向左右兩側(cè)。在作業(yè)車下放和回收過程中，開啟動作，以平衡海浪、海流或其他作用力的干擾，及時調(diào)整作業(yè)車的姿態(tài)。本發(fā)明的作業(yè)車車體上預(yù)留了擴(kuò)展區(qū)。根據(jù)不同的需要，可安裝機(jī)械手、機(jī)械臂、云臺、攝像頭或其他探測和作業(yè)設(shè)備，拓展了作業(yè)車的應(yīng)用領(lǐng)域，能夠完成水下采礦、探測、勘察等多種任務(wù)。


圖1水下無人遙控重載作業(yè)車主視圖。圖2水下無人遙控重載作業(yè)車俯視圖。圖3水下無人遙控重載作業(yè)車跨越溝障礙第一步示意圖。圖4水下無人遙控重載作業(yè)車跨越溝障礙第二步示意圖。圖5水下無人遙控重載作業(yè)車跨越溝障礙第三步示意圖。圖6水下無人遙控重載作業(yè)車越障第一步示意圖。圖7水下無人遙控重載作業(yè)車越障第二步示意圖。圖8水下無人遙控重載作業(yè)車越障第三步示意圖。圖9水下無人遙控重載作業(yè)車越障第四步示意圖。圖10水下無人遙控重載作業(yè)車在極其稀軟底質(zhì)行走示意圖。圖11水下無人遙控重載作業(yè)車在拆除擺臂履帶及其驅(qū)動裝置后的行走示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:參見圖1和圖2，作業(yè)車主體采用履帶行走方式，車架15離地高，第一行走履帶101、第二行走履帶102為橡膠寬幅履帶，漸開線齒形，采用浮動支重輪9，具有大的接近角和離去角。電子艙10、液壓閥艙4、液壓泵站艙6分別獨立布置在車架15上，同時安裝有壓力補(bǔ)償裝置8、電纜防護(hù)網(wǎng)罩7。另外，在車架15的前后對稱中心處安裝有后螺旋槳21、前螺旋槳22，其旋轉(zhuǎn)軸線與行走履帶的從動輪3軸線平行，且朝左右兩側(cè)反向布置。左擺臂輔履帶驅(qū)動油缸111、右擺臂輔履帶驅(qū)動油缸112兩端分別鉸接在車架上和相應(yīng)側(cè)的左擺臂輔履帶支撐架182、右擺臂輔履帶支撐架182上。右操作手131、左操作手132位于車體15前部中央處，其后為擴(kuò)展區(qū)16，其下部有探測儀器17。右擺臂輔履帶141、右擺臂輔履帶142驅(qū)動輪與作業(yè)車行走履帶驅(qū)動輪12之間通過螺栓連接。右擺臂輔履帶141和右擺臂輔履帶142均為三角形，平放時，其接地邊處于水平位置，與第一行走履帶101、第二行走履帶102處于同一行走平面。參見圖3、圖4和圖5，作業(yè)車在行進(jìn)過程中，遇到較寬溝障礙時，控制左擺臂輔履帶驅(qū)動油缸111、右擺臂輔履帶驅(qū)動油缸112伸長，放下擺臂輔履帶，使輔履帶的接地邊與行走履帶處于同一行走平面，然后鎖死擺臂驅(qū)動油缸，作業(yè)車車體增長，履帶接地面積增大，接地比壓變小，作業(yè)車更易通過較寬的溝障礙。在作業(yè)車下放和回收過程中，開啟后螺旋槳21和前螺旋槳22動作，以平衡海浪、海流或其他作用力的干擾，及時調(diào)整作業(yè)車的姿態(tài)。參見圖6、圖7、圖8和圖9，作業(yè)車行進(jìn)過程中遇到較大障礙時，控制左擺臂輔履帶驅(qū)動油缸111、右擺臂輔履帶驅(qū)動油缸112收縮，抬起擺臂輔履帶，在調(diào)整到合適的角度后，鎖死擺臂驅(qū)動油缸，作業(yè)車?yán)^續(xù)行走，便能夠跨越較高的障礙。作業(yè)車擺臂輔履帶的擺動角度可調(diào)，從整體看，類似于一接近角可調(diào)、接近邊很長的履帶系統(tǒng)，特別是擺臂輔履帶的接地邊接近90°時，其結(jié)構(gòu)原理類似一爬壁機(jī)器人，同樣，作業(yè)車的越障能力成倍提高。車體在越垂直障礙過程中，當(dāng)主履帶落至地面時將產(chǎn)生很大的著地沖力，此時，由于三角形履帶是一條邊著地，著地面積增加，減小了輔助履帶所受的沖擊力，從而改善輔助履帶的受力狀況，增加輔助履帶耐用性。參見圖10，當(dāng)行走的路面較平坦，但是路面極其稀軟時，作業(yè)車易下陷，可將擺臂輔履帶的接地邊下放到水平位置，然后鎖緊擺臂驅(qū)動油缸，增大了履帶的接地面積，減小了接地比壓，同時車體增長，使整車在稀軟路面上的通過性增強(qiáng)。參見圖11，擺臂輔履帶的驅(qū)動輪與行走履帶驅(qū)動輪通過螺栓連接。當(dāng)作業(yè)車所處的作業(yè)環(huán)境，路面不是太稀軟，障礙不大時，可以將擺臂輔履帶及其驅(qū)動系統(tǒng)拆下，作業(yè)車仍為一完整工作整體，能夠進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)。作業(yè)車行走履帶采用寬幅履帶形式，采用漸開線齒形，車架離地高，并且采用浮動支重輪，具有較大的接近角和離去角，此時作業(yè)車仍具有較強(qiáng)的通過性和越障能力。
權(quán)利要求
1.一種水下無人遙控重載作業(yè)車，包括車架(15)、第一行走履帶(101)、第二行走履帶(102)、電子艙(10)、液壓閥艙(4)、液壓泵站艙￠)、右擺臂輔履帶(141)和右擺臂輔履帶(142)，其特征是:左擺臂輔履帶驅(qū)動油缸(111)和右擺臂輔履帶驅(qū)動油缸(112)兩端分別鉸接在所述的車架(15)上和相應(yīng)側(cè)的所述的右擺臂輔履帶(141)和右擺臂輔履帶(142)的左擺臂輔履帶支撐架(182)和右擺臂輔履帶支撐架(182)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下無人遙控重載作業(yè)車，其特征是:所述的第一行走履帶(101)和所述的第二行走履帶(102)均為橡膠寬幅履帶，漸開線齒形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下無人遙控重載作業(yè)車，其特征是:所述的電子艙(10)、液壓閥艙(4)、液壓泵站艙(6)安裝有壓力補(bǔ)償裝置(8)、所述的車架(15)安裝有電纜防護(hù)網(wǎng)罩(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下無人遙控重載作業(yè)車，其特征是:在所述的車架(15)的前后對稱中心處安裝有后螺旋槳(21)和前螺旋槳(22)，所述的后螺旋槳(21)和前螺旋槳(22)的旋轉(zhuǎn)軸線與行走履帶的從動輪3軸線平行，且朝左右兩側(cè)反向布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下無人遙控重載作業(yè)車，其特征是:所述的右擺臂輔履帶(141)和右擺臂輔履帶(142)的驅(qū)動輪與作業(yè)車行走履帶驅(qū)動輪(12)之間通過螺栓連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下無人遙控重載作業(yè)車，其特征是:所述的右擺臂輔履帶(141)和右擺臂輔履帶(142)均為三角形，平放時，其接地邊處于水平位置，與所述的第一行走履帶(101) 和第二行走履帶(102)處于同一行走平面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下無人遙控重載作業(yè)車，包括車架(15)、第一行走履帶(101)、第二行走履帶(102)、電子艙(10)、液壓閥艙(4)、液壓泵站艙(6)、右擺臂輔履帶(141)和右擺臂輔履帶(142)，左擺臂輔履帶驅(qū)動油缸(111)和右擺臂輔履帶驅(qū)動油缸(112)兩端分別鉸接在車架(15)上和相應(yīng)側(cè)的所述的右擺臂輔履帶(141)和右擺臂輔履帶(142)的左擺臂輔履帶支撐架(182)和右擺臂輔履帶支撐架(182)上。應(yīng)用液壓油缸驅(qū)動三角形輔助履帶的擺動，運(yùn)動幅度大、易于水下作業(yè)、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、安裝維護(hù)簡便、節(jié)約成本。油缸易于鎖死，剛性好，極水下重載作業(yè)。通過采用液壓油缸擺臂驅(qū)動系統(tǒng)，極提高了水下無人遙控重載作業(yè)車在復(fù)雜環(huán)境下通過性和越障能力，極大地增強(qiáng)了其在海底水下復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)性。
文檔編號B62D55/065GK103158797SQ201310072439
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者李力 申請人:深圳市中南宏業(yè)高新技術(shù)有限公司