CN111391588A - 一种夹持式履带爬行机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹持式履带爬行机构，涉及海洋工程装备领域，包括多个相同的履带面单元和多个连接器，多个履带面单元和多个连接器依次相互连接形成环状；履带面单元包括矩形钢板、主动轮、从动轮、控制器、电机、履带面和多个TTT结构；其中一个TTT结构、控制器、电机设置在矩形钢板的一侧；其余TTT结构设置在矩形钢板的另一侧；主动轮通过主动轮支架设置在矩形钢板纵向的一端，从动轮通过从动轮支架设置在矩形钢板纵向的另一端；电机与主动轮通过传动带连接；电机上设置有滑轮；履带面设置在履带面单元的外围；履带面与多个TTT结构、主动轮、从动轮和电机上的滑轮接触。该发明具备较强的抓附能力、较快的爬行速度和较低的制造成本。

Description

一种夹持式履带爬行机构

技术领域

本发明涉及海洋工程装备领域，尤其涉及一种夹持式履带爬行机构。

背景技术

随着我国海洋工程的不断扩大及航海事业的快速发展，大型船舶的停靠和海洋工作平台(如钻井平台)的稳定工作变得愈加重要，平稳的工作环境是各种科研勘探和商业活动的重要前提，而作为目前唯一固定工具的锚链会因长时间的海浪冲刷、洋流冲击、海洋生物(如各种珊瑚类)附着腐蚀造成一等程度的损耗。另外，受洋流作用，其位于海床的定锚点也会发生一定程度上的位移，导致锚链的姿态发生一定程度变形，进而改变整条锚链的力学特性，最终会影响大型海洋平台的稳定性，难以将大型船舶牢固的锚定甚至引发重大事故。由此，锚链的检修就成为一个海洋工程不得不面对的难题。

目前仅有的检修锚链的手段为潜水员人工水肺检修法和ROV水下机器人检测法，相对而言都存在一些弊端。对于人工水肺检修法，在风浪较大的海上作业时，各种不稳定的海洋环境都使潜水员无法下水作业。如遇紧急情况，船舶往往不得不弃锚航行，这样做一来舍弃了价值昂贵的锚链带来经济上的损失，如遇紧急情况需要停靠时可能会有固定不稳的风险。其次，受限于人体的抗压能力，潜水员的下潜深度往往不能到达故障发生处，无法解决任何实际问题。人工下潜耗费的时间和经济成本都较高，但效率极低。ROV(RemotelyOperated Vehicle)是一种由水面遥控的水下作业系统。它能在水下三维空间自由航行，可以用闭路电视进行视察，用一只或几只多功能机械手完成一定的水下作业任务。对于ROV水下机器人检测法，单台机器的成本较高，且对于检测锚链缆绳情况来说，稳定性较低。

面对锚链难以检修的问题，需要通过现有的机器设备或新发明机器设施代替人进行检查。锚链的结构类似缆绳，目前专利保护领域内已有多种缆绳或绳索攀爬机器人，多采用两种结构，即轮式结构和臂式结构。对于现有的轮式爬绳机器人，多采用两个或多个轮子夹持绳索的方式运动，虽然在规则绳索上具有良好的行进速度和稳定性，但是不能适应锚链崎岖不平的锚链表面结构，无法满足检修锚链的技术要求。对于现有的臂式机器人，一般采用类似动物手臂的机械臂夹持绳索，通过多只手臂的不断交替夹紧前进，优点是具有较强的表面适应能力，可以满足在锚链表面攀爬的要求，但行进速度有限，如果在几千米长的锚链上行进，速度将十分缓慢，且在洋流较强的深海区域难以保证安全，很可能被冲落滑脱，应用价值不高。对于ROV水下检测机器人，受洋流影响，其稳定性远不如爬绳式机器人，且结构精细复杂，成本相对太高。

本发明要解决的技术问题是怎样提供一种具有较强的抓附能力、较快的爬行速度和较低的制造成本的机械装置，解决锚链难以检修的问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种夹持式履带爬行机构，具有较强的抓附能力、较快的爬行速度和较低的制造成本。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是怎样提供一种较强的抓附能力、较快的爬行速度和较低的制造成本的机械装置，解决锚链难以检修的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种夹持式履带爬行机构，包括多个相同的履带面单元和多个连接器，所述履带面单元和所述连接器数量相同，多个所述履带面单元和多个所述连接器依次相互连接形成环状；所述履带面单元包括矩形钢板、主动轮、从动轮、控制器、电机、履带面和多个TTT结构；其中一个所述TTT结构、所述控制器、所述电机设置在所述矩形钢板的一侧；其余所述TTT结构设置在所述矩形钢板的另一侧；所述主动轮通过主动轮支架设置在所述矩形钢板纵向的一端，所述从动轮通过从动轮支架设置在所述矩形钢板纵向的另一端；所述电机与所述主动轮通过传动带连接；所述电机上设置有滑轮；所述履带面设置在所述履带面单元的外围；所述履带面与多个所述TTT结构、所述主动轮、所述从动轮和所述电机上的所述滑轮接触。

进一步地，所述TTT结构包括横向轮芯棍和多个横向排列的从动轮单元，所述从动轮单元之间设置有筒状滚轮，所述从动轮单元和所述筒状滚轮通过所述横向轮芯棍进行连接；所述TTT结构的所述筒状滚轮与所述履带面接触。

进一步地，所述从动轮单元包括主液压伸缩杆，副液压伸缩杆，第一转轴和第二转轴；所述主液压伸缩杆的一端与所述第一转轴是可旋转连接；所述主液压伸缩杆的另一端与所述筒状滚轮连接；所述副液压伸缩杆的一端与所述第二转轴可旋转连接，所述副液压伸缩杆的另一端与所述主液压伸缩杆可旋转连接。

进一步地，所述第一转轴和所述第二转轴均设置在所述矩形钢板上。

进一步地，所述第一转轴和所述第二转轴是焊接在所述矩形钢板上。

进一步地，所述履带面单元和所述连接器均为三个。

进一步地，所述履带面单元和所述连接器是可拆卸连接。

进一步地，所述TTT结构一共有四个。

进一步地，设置在所述矩形钢板同一侧的三个所述TTT结构在纵向是等距设置。

进一步地，所述主动轮支架和所述从动轮支架是焊接在所述矩形钢板上。

本发明所可提供一种较高的抓附能力、较快的爬行速度和较低的制造成本的机械装置，解决锚链难以检修的问题。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的一种夹持式履带爬行机构的三维示意图；

图2是本发明的履带面单元的三维示意图；

图3是本发明的履带面单元的另一角度的三维示意图；

图4是本发明的履带面单元的示意图；

图5是本发明的TTT结构示意图；

图6是本发明的从动轮单元示意图；

其中，1-履带面单元，2-连接器，3-锚链，4-从动轮，5-矩形钢板，6-第一转轴，7-主液压伸缩杆，8-筒状滚轮，9-副液压伸缩杆，10-控制器，11-电机，12-履带面，13-传动带，14-主动轮，15-横向轮芯棍，16-第二转轴。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，一种夹持式履带爬行机构，包括三个相同的履带面单元1、三个连接器2，锚链3可从三个履带面单元1和三个连接器2合围的区域中通过。

如图2和图3所示，履带面单元1包括矩形钢板5、控制器10、电机11、主动轮14、从动轮4、四个动轮单元及包裹主动轮14、从动轮4、电机11和矩形钢板5外部的履带面12组成。从动轮单元由三组TTT结构组成。

如图4所示，矩形钢板5的一端焊接主动轮支架，主动轮支架上固定主动轮14，通过传动带13与电机11连接。矩形钢板5的另一端焊接从动轮支架，从动轮支架上固定从动轮4，起到支撑履带面12的作用。矩形钢板5的一侧纵向排列三个等距的TTT结构。矩形钢板5的另一侧安装一组TTT结构，这组TTT结构不与锚链3接触，作用是当从动轮4因锚链3挤压而收缩时，可以平衡掉多余出来的履带长度，保证履带始终处于绷紧状态，保证主动轮14与履带绝对同步运动。在矩形钢板5的另一侧，TTT结构的前侧固定电机11和控制器10。电机11通过传动带13与主动轮14连接，控制器10和电机11通过导线相连。履面带12将整个矩形钢板5及其上的所有构件包裹在内，与履带面12直接接触的结构有：主动轮14、从动轮4、多个TTT结构。除主动轮14起传动作用外，其他结构均发挥导向和支撑作用，保证履带面12始终与锚链3表面的形状契合，使履带面12像橡皮泥一样在行进过程中不断适应新的表面结构，保证了摩擦力，避免结构收缩而导致履带面12滑脱。连接器2由一根短棍和两个圆环构成，四个连接器2并列组成一组。三个履带面1的矩形钢板5上打有孔，通过三组连接器2进行连接，构成一个类三棱柱结构。三个履带面1两两之间通过一组连接器2连接，其中两组的卡扣为普通卡扣，一组的卡扣为电控开关卡扣，通过导线与控制器2相连，可人为控制其开关，实现整个结构在锚链3上的安装与拆卸。上述组成了整个海洋船舶检测平台的主体结构。

如图5和图6所示，第一转轴6和第二转轴16分别焊接在矩形钢板5上，第一转轴6连接主液压伸缩杆7的一端，主液压伸缩杆7的另一端焊接在横向轮芯棍15上形成TTT结构。将副液压伸缩杆9安装于主液压伸缩杆7和矩形钢板5之间。当TTT结构不受力时，主液压伸缩杆7与矩形钢板5应成约60°；受力时，TTT结构向矩形钢板5转动靠近，夹角减小。TTT结构的横向轮芯棍15上有两个筒状滚轮8，筒状滚轮8可以不受制约的自由转动，起到支撑履带面12的作用。

该机构具有较好的抓附能力，可以保证稳定地附着于锚链表面，不会发生脱落、前后滑移错位、绕轴旋转等现象，保证其所搭载的检测设备有较为稳定的检测工作环境。在保证具有较强抓附能力的同时，也具备了较快的爬行速度，可以在锚链表面快速移动，节约时间成本。在保证功能性的同时，尽可能的降低制造成本，简化机械结构和制造流程。与轮式结构相比，本发明有更好的普适性，不仅可以在规则的表面攀爬，还可以在各种不规则的结构表面爬行。与臂式结构相比较，本发明在适应复杂表面结构的同时，还具有较快的移动速度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种夹持式履带爬行机构，其特征在于，包括多个相同的履带面单元和多个连接器，所述履带面单元和所述连接器数量相同，多个所述履带面单元和多个所述连接器依次相互连接形成环状；所述履带面单元包括矩形钢板、主动轮、从动轮、控制器、电机、履带面和多个TTT结构；其中一个所述TTT结构、所述控制器、所述电机设置在所述矩形钢板的一侧；其余所述TTT结构设置在所述矩形钢板的另一侧；所述主动轮通过主动轮支架设置在所述矩形钢板纵向的一端，所述从动轮通过从动轮支架设置在所述矩形钢板纵向的另一端；所述电机与所述主动轮通过传动带连接；所述电机上设置有滑轮；所述履带面设置在所述履带面单元的外围；所述履带面与多个所述TTT结构、所述主动轮、所述从动轮和所述电机上的所述滑轮接触。

2.如权利要求1所述的夹持式履带爬行机构，其特征在于，所述TTT结构包括横向轮芯棍和多个横向排列的从动轮单元，所述从动轮单元之间设置有筒状滚轮，所述从动轮单元和所述筒状滚轮通过所述横向轮芯棍进行连接；所述TTT结构的所述筒状滚轮与所述履带面接触。

3.如权利要求2所述的夹持式履带爬行机构，其特征在于，所述从动轮单元包括主液压伸缩杆，副液压伸缩杆，第一转轴和第二转轴；所述主液压伸缩杆的一端与所述第一转轴是可旋转连接；所述主液压伸缩杆的另一端与所述筒状滚轮连接；所述副液压伸缩杆的一端与所述第二转轴可旋转连接，所述副液压伸缩杆的另一端与所述主液压伸缩杆可旋转连接。

4.如权利要求3所述的夹持式履带爬行机构，其特征在于，所述第一转轴和所述第二转轴均设置在所述矩形钢板上。

5.如权利要求4所述的夹持式履带爬行机构，其特征在于，所述第一转轴和所述第二转轴是焊接在所述矩形钢板上。

6.如权利要求1所述的夹持式履带爬行机构，其特征在于，所述履带面单元和所述连接器均为三个。

7.如权利要求6所述的夹持式履带爬行机构，其特征在于，所述履带面单元和所述连接器是可拆卸连接。

8.如权利要求1所述的夹持式履带爬行机构，其特征在于，所述TTT结构一共有四个。

9.如权利要求8所述的夹持式履带爬行机构，其特征在于，设置在所述矩形钢板同一侧的三个所述TTT结构在纵向是等距设置。

10.如权利要求1所述的夹持式履带爬行机构，其特征在于，所述主动轮支架和所述从动轮支架是焊接在所述矩形钢板上。

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