一种海底管道焊接用水下机器人
专利汇可以提供一种海底管道焊接用水下机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种海底管道 焊接 用 水 下 机器人 。主要由ROV本体、并联机构、 支撑 框架 和抓管机构几部分组成。ROV本体的主要功能为携带水下 焊枪 完成损坏管道的维修，本体包括框架、垂直 推进器 、水平推进器、浮 力 材料、两个不同 自由度 的 机械臂 、水下照明装置、摄像装置以及液压电控装置；并联机构与ROV本体之间用回转支承连接，使两部分机械构件可以相对圆周回转，实现 位姿 调整，扩大焊接机器人工作范围并完成复杂管道焊接维修；支撑框架采用焊接结构件的框架形式；抓管机构基本组成是平行四边形机构，两侧 液压缸 通过控制其伸长和回缩进而改变平行四边形形状和连带杆的形态，达到抓紧不同直径的海底管道的要求。本种水下机器人能够在水下焊接损坏的海底管道。，下面是一种海底管道焊接用水下机器人专利的具体信息内容。
1.一种海底管道焊接用水下机器人，包括机体，以及为机体提供动力和控制命令的液压和电控系统，其特征在于：
所述机体由ROV本体（1）、并联机构（2）、支撑框架（3）和抓管机构（4）四部分组成；
其中，所述ROV本体（1）为整个系统的载体，主要由载体框架（5）、ROV底板（12）、浮力模块（7）、4个水平推进器（6）、4个垂直推进器（8）、照明摄像系统（9）、一个5自由度机械手（11）和一个7自由度机械手（10）组成；其中，载体框架（5）既是主要承重装置，也是主要搭载装置；ROV底板（12）用螺栓连接在载体框架（5）下方，它用螺栓连接来固定回转支承（30）外圈；
浮力模块（7）通过螺栓连接安装在载体框架（5）的上方，为整套装置提供向上的浮力；8个推进器实现整套装置在水下6个自由度的运动；照明摄像系统（9）安装在载体框架（5）的前上方；5自由度机械手（11）主要实现定位功能和一些辅助功能，7自由度机械手（10）负责精细的操作工作；
所述并联机构（2），包括动平台（13）、球铰链（14）、液压缸（15）、虎克铰链（16）和静平台（17）；其中，动平台（13）通过螺栓与回转支承（31）的内圈连接，回转支承（31）的内圈与小齿轮（32）啮合，小齿轮（32）转动带动回转支承（31）内圈转动，从而使动平台（13）转动；球铰链（14）由球铰座（18）、球铰盖（19）、球头（20）、球头杆（21）组成，球铰座（18）一侧与动平台（13）通过螺栓连接，另一侧与球铰盖（19）通过沉头螺钉连接；球头（20）嵌入到球铰座（18）中，通过球铰盖（19）与球铰座（18）的连接使其球心位置固定，球铰只能转动，不能移动；球头杆（21）通过螺纹与液压缸（15）连接，球头杆（21）带有外螺纹，液压缸（15）伸缩杆带有内螺纹；虎克铰链（16）由固定铰座（22）、铰链端盖（23）、十字轴（24）、活动铰（25）、轴套（26）以及连接轴（27）连接后组成；其中活动铰（25）一端为法兰盘（28），目的是为了将虎克铰链（16）与液压缸（15）一端用螺栓连接，活动铰（25）上开有两个孔，为了通过两个连接轴（27）和轴上的轴套（26）；一个虎克铰链（16）中有两个铰链端盖（23），通过螺栓连接在活动铰（25）上；每一组虎克副中的四个旋转轴都是相互正交的；十字轴（24）通过阶梯孔把4个连接轴（27）联系在一起，每个连接轴（27）上都带有2个轴套（26）；固定铰座（22）的吊耳（29）上开有两个孔，为了通过两个连接轴（27）和轴上的轴套（26），另外两个铰链端盖（23）通过螺栓连接在固定铰座（22）上；固定铰座（22）的法兰盘（30）一侧用螺栓固定在静平台（17）上；
支撑框架（3）与并联机构（2）中的静平台（17）焊接在一起；
所述支撑框架（3）采用结构件，支撑框架（3）整体是对称分布，两侧框架（33）中分别通过螺栓固定两个浮力模块，用来给整套装置提供向上的浮力；支撑框架中间空隙用来布置抓管机构（4）；
抓管机构（4）由抓管基体（34）和回收装置（35）组成；其中，抓管基体（34）包括爪台（36）、连杆（37）、小底爪（38）和液压缸（39）；抓管基体中（34）的连杆组成了平行四边形机构，两侧结构对称，两平行四边形的底端通过销轴相连的部分称为小底爪；小底爪与平行四边形的短边相连并在运动时跟随平行四边形机构随动；两侧液压缸通过控制其伸长和回缩进而改变平行四边形形状和小底爪的形态以达到抓紧不同直径的海底管道的要求；两侧机构的同步性通过液压回路控制两液压缸的的同步性来实现，抓管的预紧力通过控制液压缸内液压油的压力来调节；连杆通过销轴（40）与爪台（36）底部连接；回收装置（35）的作用主要是为了回收抓管基体（34），回收装置（35）由回转支座（41）、回转轴（42）和回收液压缸（43）连接后组成；回转支座（41）通过螺栓固定在并联机构中的静平台（17）上，回转轴（42）连接回转支座（41）和爪台（36），回收液压缸（43）的两侧连接爪台突出的连接件（44）上，回收液压缸（43）的收缩带动回转轴（42）的回转，从而实现抓管基体（34）的回收。
一种海底管道焊接用水下机器人
技术领域
背景技术
发明内容
其中，所述ROV本体为整个系统的载体，主要由载体框架、ROV底板、浮力模块、4个水平推进器、4个垂直推进器、照明摄像系统、一个5自由度机械手和一个7自由度机械手组成；其中，载体框架既是主要承重装置，也是主要搭载装置；ROV底板用螺栓连接在载体框架下方，它用螺栓连接来固定回转支承外圈；浮力模块通过螺栓连接安装在载体框架的上方，为整套装置提供向上的浮力；8个推进器实现整套装置在水下6个自由度的运动；照明摄像系统安装在载体框架的前上方；5自由度机械手主要实现定位功能和一些辅助功能，7自由度机械手负责精细的操作工作；
所述并联机构，包括动平台、球铰链、液压缸、虎克铰链和静平台；其中，动平台通过螺栓与回转支承的内圈连接，回转支承的内圈与小齿轮啮合，小齿轮转动带动回转支承内圈转动，从而使动平台转动；球铰链由球铰座、球铰盖、球头、球头杆组成，球铰座一侧与动平台通过螺栓连接，另一侧与球铰盖通过沉头螺钉连接；球头嵌入到球铰座中，通过球铰盖与球铰座的连接使其球心位置固定，球铰只能转动，不能移动；球头杆通过螺纹与液压缸连接，球头杆带有外螺纹，液压缸伸缩杆带有内螺纹；虎克铰链由固定铰座、铰链端盖、十字轴、活动铰、轴套以及连接轴连接后组成；其中活动铰一端为法兰盘，目的是为了将虎克铰链与液压缸一端用螺栓连接，活动铰上开有两个孔，为了通过两个连接轴和轴上的轴套；一个虎克铰链中有两个铰链端盖，通过螺栓连接在活动铰上；每一组虎克副中的四个旋转轴都是相互正交的；十字轴通过阶梯孔把4个连接轴联系在一起，每个连接轴上都带有2个轴套；固定铰座的吊耳上开有两个孔，为了通过两个连接轴和轴上的轴套，另外两个铰链端盖通过螺栓连接在固定铰座上；固定铰座的法兰盘一侧用螺栓固定在静平台上；
支撑框架与并联机构中的静平台焊接在一起；
所述支撑框架采用结构件，支撑框架整体是对称分布，两侧框架中分别通过螺栓固定两个浮力模块，用来给整套装置提供向上的浮力；支撑框架中间空隙用来布置抓管机构；
抓管机构由抓管基体和回收装置组成；其中，抓管基体包括爪台、连杆、小底爪和液压缸；抓管基体中的连杆组成了平行四边形机构，两侧结构对称，两平行四边形的底端通过销轴相连的部分称为小底爪；小底爪与平行四边形的短边相连并在运动时跟随平行四边形机构随动；两侧液压缸通过控制其伸长和回缩进而改变平行四边形形状和小底爪的形态以达到抓紧不同直径的海底管道的要求；两侧机构的同步性通过液压回路控制两液压缸的的同步性来实现，抓管的预紧力通过控制液压缸内液压油的压力来调节；连杆通过销轴与爪台底部连接；回收装置的作用主要是为了回收抓管基体，回收装置由回转支座、回转轴和回收液压缸连接后组成；回转支座通过螺栓固定在并联机构中的静平台上，回转轴连接回转支座和爪台，回收液压缸的两侧连接爪台突出的连接件上，回收液压缸的收缩带动回转轴的回转，从而实现抓管基体的回收。
为了减少水下抓紧管道的次数，提高水下管道维修的效率，在水下机器人本体与固定管爪间增加了位姿调整机构以扩大焊接机器人工作范围并完成复杂管道焊接维修。另外，考虑到水下焊接机器人在水下工作时处于漂浮状态，而在地面非工作时间时管道焊接机器人应在地面由支撑系统支撑起来，所以设计了支撑框架。最后，为了保护抓取手爪，设计了回收装置，回收装置由回转支座，回转轴和回收液压缸组成。回转支座通过螺栓固定在并联机构中的静平台上，回转轴连接回转支座和爪台，回收液压缸的两侧连接爪台突出的连接件上，回收液压缸的收缩带动回转轴的回转，从而实现抓管基体的回收。在它不工作时可以回收抓管基体。本发明中，液压系统采用双联齿轮泵供油，把等量的油分别输入两个尺寸相同的液压缸，确保需要同步作业的两个液压缸动作同步，使作业更加平稳，加强支撑强度。
32-小齿轮，33-两侧框架，34-抓管基体，35-回收装置，36-爪台，37-连杆，38-小底爪，39-液压缸，40-销轴，41-回转支座，42-回转轴，43-回收液压缸，44-爪台突出连接件。
如图1至图32所示，一种海底管道焊接用水下机器人，包括机体，以及为机体提供动力和控制命令的液压和电控系统，液压和电控系统为现有技术，不在此赘述。本发明的对现有技术作出改进之处在于：所述机体由ROV本体1、并联机构2、支撑框架3、抓管机构4四部分组成；
其中，所述ROV本体1为整个系统的载体，如图2所示，主要由载体框架5，ROV底板12，浮力模块7，4个水平推进器6，4个垂直推进器8，照明摄像系统9，一个5自由度机械手11和一个
7自由度机械手10组成。其中，载体框架5既是主要承重装置，也是主要搭载装置；ROV底板12用螺栓连接在载体框架下方，它用螺栓连接来固定回转支承30外圈；浮力模块7通过螺栓连接安装在载体框架5的上方，为整套装置提供向上的浮力；8个推进器实现整套装置在水下6个自由度的运动；照明摄像系统9安装在载体框架5的前上方；5自由度机械手11主要实现定位功能和一些辅助功能，7自由度机械手10负责精细的操作工作。
步骤2：伸出回收液压缸，液压缸带动回转轴回转，使抓管基体处于工作状态；
步骤3：驱动小齿轮转动，进而带动回转支承内圈转动，从而使并联机构转动，利用这个转动调节抓管机构的方位，使得抓管基体轴向能大体与管道的轴向相吻合，然后控制并联机构中的6个液压缸的伸缩，对抓管基体位姿进行一定范围的调节使之能准确抓住管道。
步骤6：焊接结束后，关闭焊接电源，收回机械手，松开抓管基体，利用回收装置回收抓管基体。
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