CN110759398A - 一种细格栅杂物剪切机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细格栅杂物剪切机器人，包括机器人主体和机座，所述机器人主体的一端通过钢丝绳与地面上设置的卷扬机连接，所述机器人主体和机座通过爬行机构连接设置，所述机器人主体的另一端设置有剪切机构，所述机器人主体包括壳体，所述剪切机构包括安装在所述壳体内的水平旋转机构，所述水平旋转机构下端穿过所述壳体固定安装有第一支座，所述第一支座上固定安装有第一液压油缸，所述第一液压油缸的缸体上固定安装有L形支架，所述第一液压油缸的活塞杆端部固定安装有刀架，所述刀架下端固定安装有第一切刀，所述L形支架正对所述第一切刀固定安装有第二切刀。本机器人能够对细格栅上的杂物进行剪切，稳定性高，使用方便。

Description

一种细格栅杂物剪切机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种细格栅杂物剪切机器人。

背景技术

细格栅杂物清理，目前核电站主要采用耙斗清理机构，能清理绝大多数悬浮垃圾。但是对于插入格栅中的细长竹竿等杂物无法清除，且会阻碍耙斗机上下运动。遇到上述情况时，只能依靠人员下水进行清理，因水下情况复杂，具有一定的危险性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够对杂物进行剪切，稳定性高，使用方便的细格栅杂物剪切机器人。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种细格栅杂物剪切机器人，包括机器人主体和机座，所述机器人主体的一端通过钢丝绳与地面上设置的卷扬机连接，所述机器人主体和机座通过爬行机构连接设置，所述机器人主体的另一端设置有剪切机构，所述机器人主体的另一端还安装有声呐，所述机器人主体包括壳体，所述剪切机构包括安装在所述壳体内的水平旋转机构，所述水平旋转机构下端穿过所述壳体固定安装有第一支座，所述第一支座上固定安装有第一液压油缸，所述第一液压油缸的缸体上固定安装有L形支架，所述第一液压油缸的活塞杆端部固定安装有刀架，所述刀架下端固定安装有第一切刀，所述L形支架正对所述第一切刀固定安装有第二切刀，所述第一切刀和第二切刀的刀刃正对设置。

这样，细格栅中会有杂物、细竹竿等，需要进行剪切，在利用机器人进行杂物清理时，利用卷扬机吊装机器人主体，将机器人下放，机器人通过爬行机构与细格栅连接设置并能够在细格栅上爬行，利用声呐检测细格栅上的杂物，然后利用剪切机构对杂物进行剪切。在声呐检测到细格栅上有竹杆等杂物需要进行剪切时，爬行机构带动机器人主体运动，水平旋转机构动作，带动第一切刀和第二切刀转动，然后声呐随之转动，调整细竹竿位于第一切刀和第二切刀之间，之后通过爬行机构再调整细竹竿靠近第二切刀设置，第一液压油缸动作，带动第一切刀向第二切刀方向运动，利用第一切刀和第二切刀上设置的刀刃对细竹竿进行剪切操作。

进一步的，所述L形支架下端固定安装有滑轨，所述滑轨上滑动配合有滑块，所述滑轨长度方向与所述第一液压油缸的活塞杆的长度方向平行设置，所述滑块与所述刀架固定连接。

这样，设置有滑轨和滑块，利用滑轨和滑块对刀架的运动进行导向，更为重要的是，对刀架进行导向后，可以提高剪切过程的稳定性，减少第一液压油缸的活塞杆的倾斜程度，降低第一液压油缸的活塞杆与缸体之间的偏载力，减少泄露风险，结构简单，便于安装以及维修。

进一步的，所述声呐安装在所述俯仰支架上，所述俯仰支架下端的横杆内凹形成第一滑槽，所述L形支架上端转动安装有第一导轮，所述第一导轮滚动配合在所述第一滑槽内，所述机器人主体上固定安装有导轨，所述导轨上设置有第二滑槽，所述俯仰支架下端的横杆一端转动安装有第二导轮，所述第二导轮滚动配合在所述第二滑槽内。

这样，在机器人主体下放过程中，水平旋转机构转动，带动L形支架转动，通过第一导论，带动俯仰支架转动，使得声呐跟随水平旋转机构随动，扩大了声呐的侦测范围，便于安装维护。

进一步的，所述水平旋转机构包括固定安装在所述壳体内的摆动缸，所述摆动缸的活塞杆下端穿过所述壳体与所述第一支座固定连接，所述摆动缸的活塞杆与所述壳体之间通过密封轴承连接设置。

这样，摆动缸为螺旋式摆动缸，摆动缸动作，带动第一支座转动，实现带动第一液压油缸的转动。

进一步的，所述爬行机构包括爬行油缸，所述爬行油缸的缸体与所述机器人主体的壳体外侧固定连接，所述爬行油缸的活塞杆与所述机座固定连接，所述爬行机构包括设置在所述机器人主体和机座正对细格栅的一侧的行走轮，所述行走轮包括同轴固定连接的大轮和两个小轮，所述大轮位于两个所述小轮之间，所述大轮和小轮中间的转轴通过轮架固定安装在所述机器人主体上和机座上，所述机器人主体和机座上分别设置有用于对细格栅进行夹紧的夹紧机构。

这样，机器人主体和机座之间通过爬行油缸连接，在机器人进入细格栅之后，夹紧机构对细格栅进行夹持。在需要进行爬行时，机器人主体上的夹紧机构松开，卷扬机的钢丝绳下放同时爬行油缸的活塞杆伸长，下放至移动距离(一般为180mm)，然后机器人主体上的夹紧机构夹持在细格栅上，之后，机座上的夹紧机构松开，在机座的重力以及爬行油缸的作用下，机座与机器人主体贴合，然后机座上的夹紧机构夹紧在细格栅上，完成一次爬行动作。小轮用于对机器人主体和机座进行支撑，大轮用于在平面上时对机器人主体和基座进行支撑。

进一步的，所述夹紧机构包括分别固定安装在所述机器人主体内和机座内的第二液压油缸和第三液压油缸，所述第二液压油缸和第三液压油缸的活塞杆分别穿过所述壳体和机座后固定连接有曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构包括固定安装在所述壳体或机座下端的安装座，所述安装座上设置有允许所述活塞杆穿过的穿孔，所述安装座对应设置有立板，立板之间通过转轴连接，所述活塞杆铰接有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆分别铰接有第三连杆和第四连杆，所述第三连杆和第四连杆与所述转轴铰接，所述第三连杆和第四连杆端部正对的表面铰接有夹块。

这样，在需要利用夹紧机构对细格栅进行夹持时，第二液压油缸和第三液压油缸动作，活塞杆收缩，推动第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆均转动，利用夹块对细格栅进行夹持。在需要松开夹持时，活塞杆向外伸出即可。

进一步的，所述机器人主体远离机座的一端的两侧固定安装有导向杆，所述导向杆的端部转动安装有滚柱。

这样，可以利用滚柱进入细格栅之间，导向杆进入细格栅之间，对机器人进行导向，滚柱可以减少导向过程中的摩擦力，不会损伤细格栅。

进一步的，所述声呐外侧有金属防护罩。避免声呐受到高速水流直接冲击或与异物发生碰撞。

进一步的，所述机座远离所述机器人主体的一端安装有提升铲刀。

这样，提升铲刀可以铲除水流冲到细格栅面上的异物，保证机器人顺利提升。

综上所述，本机器人能够解决必须人员下水清除障碍的现状，使用机器人代替人员清洗细格栅上的生活垃圾。机器人可附着在细格栅上爬行，稳定性良好。具有位置监测功能，可实时判断机器人姿态。可自动清洗细格栅杂物，清洗效率高。可代替人员入水进行清理，减少人员伤亡，改善了工作条件，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明所述的细格栅杂物剪切机器人的结构示意图。

图2为图1去掉细格栅和金属防护罩的结构放大示意图。

图3为图2中A处局部放大示意图。

图4为图2中B处局部放大示意图。

图5为图2中剪切机构的结构放大示意图。

图6为图5去掉摆动缸的结构放大示意图。

图7为图6去掉第一切刀、第二切刀和第一液压油缸的油管的结构示意图。

图8为图2中声呐和剪切机构的安装结构示意图。

图9为图2中俯仰支架下端的横杆与导轨的连接结构放大示意图。

图10为图2中机器人主体和机座的结构放大示意图。

图11为图10另一个方位的结构示意图，其中爬行油缸未遮盖。

图12为图10中机座的结构放大示意图。

图13为机座的内部结构示意图。

图14为图10中机器人主体的内部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时，如图1-14所示，一种细格栅杂物剪切机器人，包括机器人主体1和机座2，所述机器人主体1的一端通过钢丝绳与地面上设置的卷扬机连接，所述机器人主体1和机座2通过爬行机构连接设置，所述机器人主体1的另一端设置有剪切机构，所述机器人主体1的另一端还安装有声呐3，所述声呐3的声波发射端正对所述细格栅4设置，声呐的角度可以根据需要进行调整；所述机器人主体1包括壳体，所述剪切机构包括安装在所述壳体内的水平旋转机构，所述水平旋转机构下端穿过所述壳体固定安装有第一支座11，所述第一支座11上固定安装有第一液压油缸12，所述第一液压油缸12的缸体上固定安装有L形支架13，所述第一液压油缸12的活塞杆端部固定安装有刀架14，所述刀架14下端固定安装有第一切刀15，所述L形支架13正对所述第一切刀15固定安装有第二切刀16，所述第一切刀15和第二切刀16的刀刃正对设置。

这样，细格栅中会有杂物、细竹竿等，需要进行剪切，在利用机器人进行杂物清理时，利用卷扬机吊装机器人主体，将机器人下放，机器人通过爬行机构与细格栅连接设置并能够在细格栅上爬行，利用声呐检测细格栅上的杂物，然后利用剪切机构对杂物进行剪切。在声呐检测到细格栅上有竹杆等杂物需要进行剪切时，爬行机构带动机器人主体运动，水平旋转机构动作，带动第一切刀和第二切刀转动，然后声呐随之转动，调整细竹竿位于第一切刀和第二切刀之间，之后通过爬行机构再调整细竹竿靠近第二切刀设置，第一液压油缸动作，带动第一切刀向第二切刀方向运动，利用第一切刀和第二切刀上设置的刀刃对细竹竿进行剪切操作。

本实施例中，所述L形支架13下端固定安装有滑轨17，所述滑轨17上滑动配合有滑块18，所述滑轨17长度方向与所述第一液压油缸12的活塞杆的长度方向平行设置，所述滑块17与所述刀架14固定连接。

这样，设置有滑轨和滑块，利用滑轨和滑块对刀架的运动进行导向，更为重要的是，对刀架进行导向后，可以提高剪切过程的稳定性，减少第一液压油缸的活塞杆的倾斜程度，降低第一液压油缸的活塞杆与缸体之间的偏载力，减少泄露风险，结构简单，便于安装以及维修。

本实施例中，所述声呐3通过螺栓固定安装在所述俯仰支架31上，可以通过螺栓调整角度，所述俯仰支架31下端的横杆32内凹形成第一滑槽，所述L形支架13上端转动安装有第一导轮33，所述第一导轮33滚动配合在所述第一滑槽内，所述机器人主体1上固定安装有导轨34，所述导轨34上设置有第二滑槽，所述俯仰支架31下端的横杆32一端转动安装有第二导轮35，所述第二导轮35滚动配合在所述第二滑槽内。

这样，在机器人主体下放过程中，水平旋转机构转动，带动L形支架转动，通过第一导论，带动俯仰支架转动，使得声呐跟随水平旋转机构随动，扩大了声呐的侦测范围，便于安装维护。

本实施例中，所述水平旋转机构包括固定安装在所述壳体内的摆动缸19，所述摆动缸19的活塞杆下端穿过所述壳体与所述第一支座11固定连接，所述摆动缸19的活塞杆与所述壳体之间通过密封轴承连接设置。

这样，摆动缸为螺旋式摆动缸，摆动缸动作，带动第一支座转动，实现带动第一液压油缸的转动。

本实施例中，所述爬行机构包括爬行油缸6，所述爬行油缸6的缸体与所述机器人主体1的壳体外侧固定连接，所述爬行油缸6的活塞杆与所述机座2固定连接，所述爬行机构包括设置在所述机器人主体1和机座2正对细格栅4的一侧的行走轮61，所述行走轮61包括同轴固定连接的大轮和两个小轮，所述大轮位于两个所述小轮之间，所述大轮和小轮中间的转轴通过轮架固定安装在所述机器人主体1上和机座2上，所述机器人主体1和机座2上分别设置有用于对细格栅4进行夹紧的夹紧机构。

这样，机器人主体和机座之间通过爬行油缸连接，在机器人进入细格栅之后，夹紧机构对细格栅进行夹持。在需要进行爬行时，机器人主体上的夹紧机构松开，卷扬机的钢丝绳下放同时爬行油缸的活塞杆伸长，下放至移动距离(一般为180mm)，然后机器人主体上的夹紧机构夹持在细格栅上，之后，机座上的夹紧机构松开，在机座的重力以及爬行油缸的作用下，机座与机器人主体贴合，然后机座上的夹紧机构夹紧在细格栅上，完成一次爬行动作。

本实施例中，所述夹紧机构包括分别固定安装在所述机器人主体1内和机座2内的第二液压油缸7和第三液压油缸70，所述第二液压油缸7和第三液压油缸70的活塞杆分别穿过所述壳体和机座2后固定连接有曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构包括固定安装在所述壳体或机座2下端的安装座71，所述安装座71上设置有允许所述活塞杆穿过的穿孔，所述安装座71对应设置有立板72，立板72之间通过转轴73连接，所述活塞杆铰接有第一连杆74和第二连杆75，所述第一连杆74和第二连杆75分别铰接有第三连杆76和第四连杆77，所述第三连杆76和第四连杆77与所述转轴73铰接，所述第三连杆76和第四连杆77端部正对的表面铰接有夹块78。

这样，在需要利用夹紧机构对细格栅进行夹持时，第二液压油缸和第三液压油缸动作，活塞杆收缩，推动第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆均转动，利用夹块对细格栅进行夹持。在需要松开夹持时，活塞杆向外伸出即可。

本实施例中，所述机器人主体1远离机座2的一端的两侧固定安装有导向杆101，所述导向杆101的端部转动安装有滚柱102。

这样，可以利用滚柱进入细格栅之间，导向杆进入细格栅之间，对机器人进行导向，滚柱可以减少导向过程中的摩擦力，不会损伤细格栅。

本实施例中，所述声呐3外侧有金属防护罩30。避免声呐受到高速水流直接冲击或与异物发生碰撞。

本实施例中，所述机座2远离所述机器人主体1的一端安装有提升铲刀103。

这样，提升铲刀可以铲除水流冲到细格栅面上的异物，保证机器人顺利提升。

具体的，地面上设置有液压泵站，液压泵站通过油路管道与摆动缸、第一液压油缸、爬行油缸、第二液压油缸、第三液压油缸连接设置，液压泵站连接有控制器，声呐连接有控制器，控制器上设置有显示屏，用于显示声呐在水下扫描的图像。具体的，控制器可以采用PLC控制器。摆动缸为螺旋式摆动缸。

动作原理：

首先，利用卷扬机将机器人主体下放，利用滚柱对机器人主体进行导向，机器人主体的小轮压在细格栅上，大轮位于细格栅之间，夹紧机构夹紧在细格栅上；

然后声呐对水下环境进行扫描，将图像传递至控制器，操作人员通过控制摆动缸、第一液压油缸、第二压压油缸、第三液压油缸以及爬行油缸的动作，对机器人的行走和剪切进行操作，声呐可以随动；

在剪切完成后，通过卷扬机向上提升机器人主体，带动机座从水下提出，利用提升铲刀铲除水流冲到细格栅面上的异物。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种细格栅杂物剪切机器人，其特征在于，包括机器人主体和机座，所述机器人主体的一端通过钢丝绳与地面上设置的卷扬机连接，所述机器人主体和机座通过爬行机构连接设置，所述机器人主体的另一端设置有剪切机构，所述机器人主体的另一端还安装有声呐，所述机器人主体包括壳体，所述剪切机构包括安装在所述壳体内的水平旋转机构，所述水平旋转机构下端穿过所述壳体固定安装有第一支座，所述第一支座上固定安装有第一液压油缸，所述第一液压油缸的缸体上固定安装有L形支架，所述第一液压油缸的活塞杆端部固定安装有刀架，所述刀架下端固定安装有第一切刀，所述L形支架正对所述第一切刀固定安装有第二切刀，所述第一切刀和第二切刀的刀刃正对设置。

2.根据权利要求1所述的细格栅杂物剪切机器人，其特征在于，所述L形支架下端固定安装有滑轨，所述滑轨上滑动配合有滑块，所述滑轨长度方向与所述第一液压油缸的活塞杆的长度方向平行设置，所述滑块与所述刀架固定连接。

3.根据权利要求2所述的细格栅杂物剪切机器人，其特征在于，所述声呐安装在所述俯仰支架上，所述俯仰支架下端的横杆内凹形成第一滑槽，所述L形支架上端转动安装有第一导轮，所述第一导轮滚动配合在所述第一滑槽内，所述机器人主体上固定安装有导轨，所述导轨上设置有第二滑槽，所述俯仰支架下端的横杆一端转动安装有第二导轮，所述第二导轮滚动配合在所述第二滑槽内。

4.根据权利要求3所述的细格栅杂物剪切机器人，其特征在于，所述水平旋转机构包括固定安装在所述壳体内的摆动缸，所述摆动缸的活塞杆下端穿过所述壳体与所述第一支座固定连接，所述摆动缸的活塞杆与所述壳体之间通过密封轴承连接设置。

5.根据权利要求1所述的细格栅杂物剪切机器人，其特征在于，所述爬行机构包括爬行油缸，所述爬行油缸的缸体与所述机器人主体的壳体外侧固定连接，所述爬行油缸的活塞杆与所述机座固定连接，所述爬行机构包括设置在所述机器人主体和机座正对细格栅的一侧的行走轮，所述行走轮包括同轴固定连接的大轮和两个小轮，所述大轮位于两个所述小轮之间，所述大轮和小轮中间的转轴通过轮架固定安装在所述机器人主体上和机座上，所述机器人主体和机座上分别设置有用于对细格栅进行夹紧的夹紧机构。

6.根据权利要求5所述的细格栅杂物剪切机器人，其特征在于，所述夹紧机构包括分别固定安装在所述机器人主体内和机座内的第二液压油缸和第三液压油缸，所述第二液压油缸和第三液压油缸的活塞杆分别穿过所述壳体和机座后固定连接有曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构包括固定安装在所述壳体或机座下端的安装座，所述安装座上设置有允许所述活塞杆穿过的穿孔，所述安装座对应设置有立板，立板之间通过转轴连接，所述活塞杆铰接有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆分别铰接有第三连杆和第四连杆，所述第三连杆和第四连杆与所述转轴铰接，所述第三连杆和第四连杆端部正对的表面铰接有夹块。

7.根据权利要求1所述的细格栅杂物剪切机器人，其特征在于，所述机器人主体远离机座的一端的两侧固定安装有导向杆，所述导向杆的端部转动安装有滚柱。

8.根据权利要求1所述的细格栅杂物剪切机器人，其特征在于，所述声呐外侧有金属防护罩。

9.根据权利要求1所述的细格栅杂物剪切机器人，其特征在于，所述机座远离所述机器人主体的一端安装有提升铲刀。

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