CN112518538A - 海上平台爬壁除锈机器人 - Google Patents

Abstract

本发明应用电磁吸附方式，参照平行四边形连杆机构设计了一种海上平台爬壁除锈机器人以代替人工对海上钻井平台进行除锈作业，其整体结构由摆臂除锈系统、后腿组系统、前腿组系统、旋转驱动系统构成。机器人结构简单紧凑、吸附力可靠、驱动灵活、正反方向均可爬行、可任意角度转向、可吸附于一定程度的不平整壁面、具有一定的越障能力。

Description

海上平台爬壁除锈机器人

技术领域

本发明涉及一种海上平台爬壁除锈机器人，属于机械设计领域。

背景技术

在海上油气田的开发过程中，尽管其平台壁面经过喷涂防锈涂层处理，但随着运行年限的增加以及受海洋特殊环境的影响，仍会产生不同程度的内外腐蚀，严重的腐蚀会大大降低装备的结构强度，甚至造成穿透性泄露，进而对平台局部乃至整体的安全构成威胁，造成严重后果。因此，平台设施必须定期或不定期地进行除锈作业。传统的人工除锈方式需要工人亲自到生锈处进行除锈，不仅效率低下，耗费了较多的时间，且存在较大安全隐患。平台现场迫切需要一种更为高效、安全的作业方式以代替人工作业。本发明应用电磁吸附方式，参照平行四边形连杆机构设计了一种海上平台爬壁除锈机器人以代替人工对海上钻井平台进行除锈作业，具有结构简单紧凑、吸附力可靠、驱动灵活、正反方向均可爬行、可任意角度转向、可吸附于一定程度的不平整壁面、具有一定的越障能力等方面的优势。

发明内容

本发明基于电磁吸附方式，参照平行四边形连杆机构设计了一种海上平台爬壁除锈机器人以代替人工对海上钻井平台进行除锈作业。为实现上述技术问题，本发明采用了如下方案：

一种海上平台爬壁除锈机器人，其整体结构由摆臂除锈系统、后腿组系统、前腿组系统、旋转驱动系统构成。

所述的摆臂除锈系统由旋转机盖、长螺栓螺母、角座、摆臂横梁、斜支撑梁、横梁连接杆、摆臂竖梁、步进电机、联轴器、U型架、砂轮装配轴、砂轮和T型螺母组成，其中两根摆臂横梁的一端预留螺栓过孔，该端通过所述的长螺栓螺母和两个角座及配套的螺栓和T型螺母紧固连接在旋转机盖上，所述两根摆臂横梁的另一端通过两个角座及配套的螺栓和T型螺母与横梁连接杆紧固连接，所述的摆臂竖梁连接在横梁连接杆的底部表面中部，通过两侧的斜支撑梁及配套的螺栓和T型螺母紧固连接，所述的U型架通过四颗螺栓螺纹连接在摆臂竖梁的底端，所述的步进电机通过四颗螺栓螺纹连接在U型架的顶部表面，所述的U型架的顶部表面预留了电机安装孔，供电机输出轴伸入U型架的U形空间内，所述的U型架的底部表面有预留孔，供所述的砂轮装配轴伸入U型架的U形空间内，所述的电机输出轴与砂轮装配轴装配完毕后，两轴在U型架的U形空间内通过联轴器连接，所述的砂轮回转中心有安装孔，与砂轮装配轴紧固连接。

所述的后腿组系统由角座、后腿组框架竖杆、后腿组框架横杆、后腿组连杆、连杆支座、后腿组连接杆、后腿组电磁铁杆、滚动轴承、轴用挡圈、连杆芯轴、电磁铁、弹簧、电缸上支座、电缸下支座、后腿组电缸主体、后腿组电缸活塞杆和T型螺母组成；进一步地，后腿组系统的顶部框架其外框上下两根后腿组框架横杆的两端面分别与左右两根后腿组框架竖杆内侧表面的上下两端对称交接，框架构成的矩形区域内表面四个拐角处分别由四组角座及配套的螺栓和T型螺母紧固连接，框架内部的两根后腿组框架横杆其两端面分别交接在左右两根后腿组框架竖杆内侧表面的中部附近，其框架内部构成的矩形区域内表面的四拐角处分别由四组角座及配套的螺栓和T型螺母紧固连接，每根后腿组框架竖杆的底侧表面两端各通过螺栓与两个连杆支座螺纹连接；进一步地，后腿组系统底部模组其框架由后腿组连接杆的上下两端面分别交接在两根后腿组电磁铁杆内侧表面的左端，其形成区域内表面的两拐角处分别由两组角座及配套的螺栓和T型螺母紧固连接，每根后腿组电磁铁杆的顶侧表面左右两端各通过螺栓与两个连杆支座螺纹连接，每根后腿组电磁铁杆通过每组两弹簧、两螺栓、两电磁铁的方式连接了四组电磁铁，其中弹簧两端分别预先置于后腿组电磁铁杆底侧表面预留的弹簧孔位中与电磁铁顶部两螺纹孔圆周外部的平面处，再由两螺栓穿过后腿组电磁铁杆的顶侧表面的螺栓预留孔，穿于两弹簧，与电磁铁顶部两螺纹孔进行螺纹连接；进一步地，后腿组系统的顶部框架与底部模组通过四根后腿组连杆连接，每根后腿组连杆的两端各安装两个滚动轴承于内外两侧轴承孔中，后腿组连杆两端的滚动轴承通过连杆芯轴与连杆支座铰接，并于连杆芯轴两端安装轴用挡圈；进一步地，后腿组步进电缸机构由电缸上支座，电缸下支座，后腿组电缸主体，后腿组电缸活塞杆组成，电缸上支座通过四颗螺栓螺纹连接于顶部框架左侧后腿组框架竖杆的左侧表面中部，电缸下支座通过四颗螺栓螺纹连接于底部模组的后腿组连接杆顶侧表面的中部，后腿组电缸主体尾部通过芯轴与电缸下支座铰接，后腿组电缸活塞杆头部通过芯轴与电缸上支座铰接。

所述的前腿组系统由角座、连杆支座、滚动轴承、轴用挡圈、连杆芯轴、电磁铁、弹簧、电缸上支座、电缸下支座、前腿组电缸主体、前腿组电缸活塞杆、前腿组框架横杆、前腿组框架竖杆、前腿组连杆、前腿组电磁铁杆、前腿组连接杆和T型螺母组成；进一步地，前腿组系统的顶部框架上下两根前腿组框架横杆的两端分别与左右两根前腿组框架竖杆内侧表面的上下两端对称交接，框架构成的矩形区域内表面四个拐角处分别由四组角座及配套的螺栓和T型螺母紧固连接，每根前腿组框架竖杆的底侧表面两端各通过螺栓与两个连杆支座螺纹连接；进一步地，前腿组系统底部模组其框架由前腿组连接杆的上下两端面分别交接在两根前腿组电磁铁杆内侧表面的右端，其形成区域内表面的两拐角处分别由两组角座及配套的螺栓和T型螺母紧固连接，每根前腿组电磁铁杆的顶侧表面左右两端各通过螺栓与两个连杆支座螺纹连接，每根前腿组电磁铁杆通过每组两弹簧、两螺栓、两电磁铁的方式连接了四组电磁铁，其中弹簧两端分别预先置于前腿组电磁铁杆底侧表面预留的弹簧孔位中与电磁铁顶部两螺纹孔圆周外部的平面处，再由两螺栓穿过前腿组电磁铁杆的顶侧表面的螺栓预留孔，穿于两弹簧，与电磁铁顶部两螺纹孔进行螺纹连接；进一步地，前腿组系统的顶部框架与底部模组通过四根前腿组连杆连接，每根前腿组连杆的两端各安装两个滚动轴承于内外两侧轴承孔中，前腿组连杆两端的滚动轴承通过连杆芯轴与连杆支座铰接，并于连杆芯轴两端安装轴用挡圈；进一步地，前腿组步进电缸机构由电缸上支座，电缸下支座，前腿组电缸主体，前腿组电缸活塞杆组成，电缸上支座通过四颗螺栓螺纹连接于顶部框架右侧前腿组框架竖杆的右侧表面中部，电缸下支座通过四颗螺栓螺纹连接于底部模组的前腿组连接杆顶侧表面的中部，前腿组电缸主体尾部通过芯轴与电缸下支座铰接，前腿组电缸活塞杆头部通过芯轴与电缸上支座铰接。

所述的旋转驱动系统由联轴器、深沟球轴承、离合器装配轴、电磁离合片、电磁离合器主体、电机架、T型螺母、双输出轴步进电机、旋转支架组成，其中双输出轴步进电机通过四颗螺栓安装在电机架上，电机上输出轴从电机架中心的电机安装孔中伸出，与联轴器的一端连接，所述联轴器另一端连接离合器装配轴，所述离合器装配轴由底至顶依次贯穿装配电磁离合器主体、电磁离合片、两深沟球轴承，通过插销穿过电磁离合器主体底部插销槽使其与离合器装配轴联体；电机下输出轴与又一联轴器的一端连接，该联轴器的另一端连接又一离合器装配轴，该离合器装配轴从顶至底依次贯穿装配装配电磁离合器主体、电磁离合片、两深沟球轴承，通过插销穿过电磁离合器主体底部插销槽使其与离合器装配轴联体，该电磁离合片通过螺钉与旋转支架螺纹连接，该深沟球轴承装配在旋转支架底部的轴承孔中。

所述的摆臂除锈系统、后腿组系统、前腿组系统和旋转驱动系统按下述方式与旋转驱动系统相连接构成整体的爬壁机器人：

所述的后腿组系统顶部框架内部的两根后腿组框架横杆各在其顶部表面通过一组螺栓和T型螺母与旋转驱动系统中的电机架紧固连接，所述的前腿组系统顶部框架两侧的前腿组框架横杆各在其顶部表面通过一组螺栓和T型螺母与旋转驱动系统中的旋转支架紧固连接，所述的旋转驱动系统顶部的两深沟球轴承其外圈与摆臂除锈系统的旋转机盖内部的轴承孔过渡配合，所述的旋转驱动系统中顶部的电磁离合片通过螺钉与摆臂除锈系统中的旋转机盖螺纹连接。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1、 机器人结构简单紧凑，吸附力可靠，驱动灵活；

2、 作业过程中正反方向均可爬行、可任意角度转向；

3、 前后腿组底部电磁自适应模组可吸附于凹凸一定程度的不平整壁面；

4、 前后腿组为平行四边形连杆机构，具有一定的越障能力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明机器人的整体结构图；

图2为本发明机器人摆臂除锈系统结构图；

图3为本发明机器人后腿组系统结构图；

图4为本发明机器人前腿组系统结构图；

图5为本发明机器人旋转驱动系统结构图；

图6为本发明机器人浮动电磁铁机构示意图；

图7为本发明旋转机盖半剖主视图；

图8为本发明旋转机盖俯视图；

图9为本发明U型架主视图；

图10为本发明U型架左视图；

图11为本发明U型架俯视图；

图12为本发明旋转支架半剖主视图；

图13为本发明旋转支架俯视图；

图14为本发明电机架主视图；

图15为本发明电机架俯视图。

其中的附图标记为：

1、旋转机盖；2、长螺栓螺母；3、角座；4、摆臂横梁；5、斜支撑梁；6、横梁连接杆；7、摆臂竖梁；8、步进电机；9、联轴器；10、U型架；11、砂轮装配轴；12、砂轮；13、后腿组框架竖杆；14、后腿组框架横杆；15、后腿组连杆；16、后腿组连杆支座；17、后腿组连接杆；18、后腿组电磁铁杆；19、滚动轴承；20、轴用挡圈；21、连杆心轴；22、电磁铁；23、弹簧；24、电缸上支座；25、电缸下支座；26、后腿组电缸主体；27、后腿组电缸活塞杆；28、前腿组电缸主体；29、前腿组电缸活塞杆；30、前腿组框架竖杆；31、前腿组连杆；32、前腿组框架横杆；33、前腿组电磁铁杆；34、前腿组连接杆；35、深沟球轴承；36、离合器装配轴；37、电磁离合片；38、电磁离合器主体；39、电机架；40、T型螺母；41、双输出轴步进电机；42、旋转支架。

具体实施方式

为了更好地描述清楚本发明的目的、功能以及具体设计方案，下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。请参阅图1-7，一种海上平台爬壁除锈机器人，其整体结构由摆臂除锈系统、后腿组系统、前腿组系统、旋转驱动系统构成。

所述的摆臂除锈系统由旋转机盖（1），长螺栓螺母（2），角座（3），摆臂横梁（4），斜支撑梁（5），横梁连接杆（6），摆臂竖梁（7），步进电机（8），联轴器（9），U型架（10），砂轮装配轴（11），砂轮（12），T型螺母（40）组成，其中两根摆臂横梁（4）的一端预留螺栓过孔，该端通过所述的长螺栓螺母（2）和两个角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接在旋转机盖（1）上，所述两根摆臂横梁（4）的另一端通过两个角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）与横梁连接杆（6）紧固连接，所述的摆臂竖梁（7）连接在横梁连接杆（6）的底部表面中部，通过两侧的斜支撑梁（5）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，所述的U型架（10）通过四颗螺栓螺纹连接在摆臂竖梁（7）的下端，所述的步进电机（8）通过四颗螺栓螺纹连接在U型架（10）的顶部表面，所述的U型架（10）的顶部表面预留了电机安装孔，供电机输出轴伸入U型架（10）的U形空间内，所述的U型架（10）的底部表面有预留孔，供所述的砂轮装配轴（11）伸入U型架（10）的U形空间内，所述的电机输出轴与砂轮装配轴（11）装配完毕后，两轴在U型架（10）的U形空间内通过联轴器（9）连接，所述的砂轮（12）回转中心有安装孔，与砂轮装配轴（11）紧固连接。

所述的后腿组系统由角座（3），后腿组框架竖杆（13），后腿组框架横杆（14），后腿组连杆（15），连杆支座（16），后腿组连接杆（17），后腿组电磁铁杆（18），滚动轴承（19），轴用挡圈（20），连杆芯轴（21），电磁铁（22），弹簧（23），电缸上支座（24），电缸下支座（25），后腿组电缸主体（26），后腿组电缸活塞杆（27）和T型螺母（40）组成；进一步地，后腿组系统的顶部框架其外框上下两根后腿组框架横杆（14）的两端面分别与左右两根后腿组框架竖杆（13）内侧表面的上下两端对称交接，框架构成的矩形区域内表面四个拐角处分别由四组角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，框架内部的两根后腿组框架横杆（14）其两端面分别交接在左右两根后腿组框架竖杆（13）内侧表面的中部附近，其框架内部构成的矩形区域内表面的四拐角处分别由四组角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，每根后腿组框架竖杆（13）的底侧表面两端各通过螺栓与两个连杆支座（16）螺纹连接；进一步地，后腿组系统底部模组其框架由后腿组连接杆（17）的上下两端面分别交接在两根后腿组电磁铁杆（18）内侧表面的左端，其形成区域内表面的两拐角处分别由两组角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，每根后腿组电磁铁杆（18）的顶侧表面左右两端各通过螺栓与两个连杆支座（16）螺纹连接，每根后腿组电磁铁杆（18）通过每组两弹簧（23）、两螺栓、两电磁铁（23）的方式连接了四组电磁铁（22），其中弹簧两端分别预先置于后腿组电磁铁杆（18）底侧表面预留的弹簧孔位中与电磁铁（22）顶部两螺纹孔圆周外部的平面处，再由两螺栓穿过后腿组电磁铁杆（18）的顶侧表面的螺栓预留孔，穿于两弹簧，与电磁铁（23）顶部两螺纹孔进行螺纹连接；进一步地，后腿组系统的顶部框架与底部模组通过四根后腿组连杆（15）连接，每根后腿组连杆（15）的两端各安装两个滚动轴承（19）于内外两侧轴承孔中，后腿组连杆（15）两端的滚动轴承（19）通过连杆芯轴（21）与连杆支座（16）铰接，并于连杆芯轴（21）两端安装轴用挡圈（20）；进一步地，后腿组步进电缸机构由电缸上支座（24），电缸下支座（25），后腿组电缸主体（26），后腿组电缸活塞杆（27）组成，电缸上支座（24）通过四颗螺栓螺纹连接于顶部框架左侧后腿组框架竖杆（13）的左侧表面中部，电缸下支座（25）通过四颗螺栓螺纹连接于底部模组的后腿组连接杆（17）顶侧表面的中部，后腿组电缸主体（26）尾部通过芯轴与电缸下支座（25）铰接，后腿组电缸活塞杆（27）头部通过芯轴与电缸上支座（24）铰接。

所述的前腿组系统由角座（3），连杆支座（16），滚动轴承（19），轴用挡圈（20），连杆芯轴（21），电磁铁（22），弹簧（23），电缸上支座（24），电缸下支座（25），前腿组电缸主体（28），前腿组电缸活塞杆（29），前腿组框架横杆（30），前腿组框架竖杆（31），前腿组连杆（32），前腿组电磁铁杆（33），前腿组连接杆（34）和T型螺母（40）组成；进一步地，前腿组系统的顶部框架上下两根前腿组框架横杆（30）的两端分别与左右两根前腿组框架竖杆（31）内侧表面的上下两端对称交接，框架构成的矩形区域内表面四个拐角处分别由四组角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，每根前腿组框架竖杆（31）的底侧表面两端各通过螺栓与两个连杆支座（16）螺纹连接；进一步地，前腿组系统底部模组其框架由前腿组连接杆（34）的上下两端面分别交接在两根前腿组电磁铁杆（33）内侧表面的右端，其形成区域内表面的两拐角处分别由两组角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，每根前腿组电磁铁杆（33）的顶侧表面左右两端各通过螺栓与两个连杆支座（16）螺纹连接，每根前腿组电磁铁杆（33）通过每组两弹簧（23）、两螺栓、两电磁铁（23）的方式连接了四组电磁铁（22），其中弹簧两端分别预先置于前腿组电磁铁杆（33）底侧表面预留的弹簧孔位中与电磁铁（22）顶部两螺纹孔圆周外部的平面处，再由两螺栓穿过前腿组电磁铁杆（33）的顶侧表面的螺栓预留孔，穿于两弹簧，与电磁铁（23）顶部两螺纹孔进行螺纹连接；进一步地，前腿组系统的顶部框架与底部模组通过四根前腿组连杆（32）连接，每根前腿组连杆（32）的两端各安装两个滚动轴承（19）于内外两侧轴承孔中，前腿组连杆（32）两端的滚动轴承（19）通过连杆芯轴（21）与连杆支座（16）铰接，并于连杆芯轴（21）两端安装轴用挡圈（20）；进一步地，前腿组步进电缸机构由电缸上支座（24），电缸下支座（25），前腿组电缸主体（28），前腿组电缸活塞杆（29）组成，电缸上支座（24）通过四颗螺栓螺纹连接于顶部框架右侧前腿组框架竖杆（31）的右侧表面中部，电缸下支座（25）通过四颗螺栓螺纹连接于底部模组的前腿组连接杆（34）顶侧表面的中部，前腿组电缸主体（28）尾部通过芯轴与电缸下支座（25）铰接，前腿组电缸活塞杆（29）头部通过芯轴与电缸上支座（24）铰接。

所述的旋转驱动系统由联轴器（9），深沟球轴承（35），离合器装配轴（36），电磁离合片（37），电磁离合器主体（38），电机架（39），T型螺母（40），双输出轴步进电机（41），旋转支架（42）组成，其中双输出轴步进电机（41）通过四颗螺栓安装在电机架（39）上，电机上输出轴从电机架（39）中心的电机安装孔中伸出，与联轴器（9）的一端连接，所述联轴器（9）另一端连接离合器装配轴（36），所述离合器装配轴（36）由底至顶依次贯穿装配电磁离合器主体（38）、电磁离合片（37）、两深沟球轴承（35），通过插销穿过电磁离合器主体（38）底部插销槽使其与离合器装配轴（36）联体；电机下输出轴与又一联轴器（9）的一端连接，该联轴器（9）的另一端连接又一离合器装配轴（36），该离合器装配轴（36）从顶至底依次贯穿装配装配电磁离合器主体（38）、电磁离合片（37）、两深沟球轴承（35），通过插销穿过电磁离合器主体（38）底部插销槽使其与离合器装配轴（36）联体，该电磁离合片（37）通过螺钉与旋转支架（42）螺纹连接，该深沟球轴承（35）装配在旋转支架（42）底部的轴承孔中。

所述的摆臂除锈系统、后腿组系统、前腿组系统和旋转驱动系统按下述方式与旋转驱动系统相连接构成整体的爬壁机器人：

所述的后腿组系统顶部框架内部的两根后腿组框架横杆(14)各在其顶部表面通过一组螺栓和T型螺母(40)与旋转驱动系统中的电机架(39)紧固连接，所述的前腿组系统顶部框架两侧的前腿组框架横杆(30)各在其顶部表面通过一组螺栓和T型螺母(40)与旋转驱动系统中的旋转支架(40)紧固连接，所述的旋转驱动系统顶部的两深沟球轴承(35)其外圈与摆臂除锈系统的旋转机盖(1)内部的轴承孔过渡配合，所述的旋转驱动系统中顶部的电磁离合片（37）通过螺钉与摆臂除锈系统中的旋转机盖（1）螺纹连接。

本发明的工作原理如下：

前进过程：以图1为初始姿态，前进时前腿组系统的八块电磁铁通电吸附于壁面，前腿组步进电缸机构中的步进电机正转带动前腿组电缸活塞杆（29）伸长使得机器人整体并向前方运动一定距离，直至前腿组连杆（32）垂直于壁面；进一步地，后腿组步进电缸机构中的步进电机正转带动后腿组电缸活塞杆（27）伸长使得后腿组系统底部模组降落，直至后腿组连杆（15）垂直于壁面，此时后腿组系统的八块电磁铁与壁面接触；进一步地，后腿组系统的八块电磁铁通电通电吸附于壁面，前腿组系统的八块电磁铁卸电停止吸附，前腿组系统的步进电缸机构中的步进电机反转带动前腿组电缸活塞杆（29）缩短使得前腿组系统底部模组上升，直至前腿组连杆（32）与壁面夹角如初始姿态时角度；进一步地，后腿组步进电缸机构中的步进电机反转带动后腿组电缸活塞杆（27）缩短使得器人整体并向前方运动一定距离，直至后腿组连杆（15）与壁面角度如初始姿态时角度，此时前腿组系统的八块电磁铁与壁面接触，机器人整体还原至初始姿态，此为一个完整循环。

后退过程：以图1为初始姿态，后退时后腿组系统的八块电磁铁通电吸附于壁面，后腿组步进电缸机构中的步进电机正转带动后腿组电缸活塞杆（27）伸长使得机器人整体并向后方运动一定距离，直至后腿组连杆（15）垂直于壁面；进一步地，前腿组步进电缸机构中的步进电机正转带动前腿组电缸活塞杆（29）伸长使得前腿组系统底部模组降落，直至前腿组连杆（32）垂直于壁面此时前腿组系统的八块电磁铁与壁面接触；进一步地，前腿组系统的八块电磁铁通电通电吸附于壁面，后腿组系统的八块电磁铁卸电停止吸附，后腿组系统的步进电缸机构中的步进电机反转带动后腿组电缸活塞杆（27）缩短使得后腿组系统底部模组上升，直至后腿组连杆（15）与壁面夹角如初始姿态时角度；进一步地，前腿组步进电缸机构中的步进电机反转带动前腿组电缸活塞杆（29）缩短使得器人整体并向后方运动一定距离，直至前腿组连杆（32）与壁面角度如初始姿态时角度，此时后腿组系统的八块电磁铁与壁面接触，机器人整体还原至初始姿态，此为一个完整循环。

转向过程：以图1为初始姿态，转向时前腿组系统的八块电磁铁通电吸附于壁面，前腿组步进电缸机构中的步进电机正转带动前腿组电缸活塞杆（29）伸长使得机器人整体升高，直至前腿组连杆（32）垂直于壁面；进一步地，旋转驱动系统中底部电磁离合器通电，顶部电磁离合器断电，双输出轴步进电机（41）按照控制程序旋转带动后腿组系统和摆臂除锈系统共同旋转至某一角度后停止；进一步地，后腿组步进电缸机构中的步进电机正转带动后腿组电缸活塞杆（27）伸长使得后腿组系统底部模组降落，直至后腿组连杆（15）垂直于壁面，此时后腿组系统的八块电磁铁与壁面接触；进一步地，后腿组系统的八块电磁铁通电通电吸附于壁面，前腿组系统的八块电磁铁卸电停止吸附，前腿组系统的步进电缸机构中的步进电机反转带动前腿组电缸活塞杆（29）缩短使得前腿组系统底部模组上升，直至前腿组连杆（32）与壁面夹角如初始姿态时角度；此时，两电磁离合器通断电情况未发生改变，双输出轴步进电机（41）按照控制程序旋转带动前腿组系统旋转，使其与旋转后的后腿组系统、摆臂除锈系统在同一角度上；进一步地后腿组步进电缸机构中的步进电机反转带动后腿组电缸活塞杆（27）缩短使得器人整体下降，此时前腿组系统的八块电磁铁与壁面接触，机器人整体还原至初始姿态，此为一个完整循环。

摆臂除锈过程：摆臂除锈系统中步进电机（8）预先保持旋转并带动砂轮（12）工作，当爬壁机器人进入如图1的预备除锈姿态时，旋转的砂轮与待除锈壁面接触，旋转驱动系统中顶部电磁离合器通电，底部电磁离合器断电，双输出轴步进电机（41）按照预设控制程序正反向旋转一定角度带动摆臂除锈系统做往复摆动，待除锈壁面经砂轮掠过的区域完成除锈，配合前进过程、后退过程、转向过程后，方可完成完整的壁面除锈。

本发明未详述之处皆为本领域技术与研究人员所公知的技术。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.海上平台爬壁除锈机器人，其整体结构由摆臂除锈系统、后腿组系统、前腿组系统、旋转驱动系统构成；

所述的摆臂除锈系统由旋转机盖（1），长螺栓螺母（2），角座（3），摆臂横梁（4），斜支撑梁（5），横梁连接杆（6），摆臂竖梁（7），步进电机（8），联轴器（9），U型架（10），砂轮装配轴（11），砂轮（12），T型螺母（40）组成，其中两根摆臂横梁（4）的一端预留螺栓过孔，该端通过长螺栓螺母（2）和两个角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接在旋转机盖（1）上，两根摆臂横梁（4）的另一端通过两个角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）与横梁连接杆（6）紧固连接，摆臂竖梁（7）连接在横梁连接杆（6）的底部表面中部，通过两侧的斜支撑梁（5）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接， U型架（10）通过四颗螺栓螺纹连接在摆臂竖梁（7）的下端，步进电机（8）通过四颗螺栓螺纹连接在U型架（10）的顶部表面， U型架（10）的顶部表面预留了电机安装孔，供电机输出轴伸入U型架（10）的U形空间内， U型架（10）的底部表面有预留孔，供砂轮装配轴（11）伸入U型架（10）的U形空间内，电机输出轴与砂轮装配轴（11）装配完毕后，两轴在U型架（10）的U形空间内通过联轴器（9）连接，砂轮（12）回转中心有安装孔，与砂轮装配轴（11）紧固连接；

所述的后腿组系统由角座（3），后腿组框架竖杆（13），后腿组框架横杆（14），后腿组连杆（15），连杆支座（16），后腿组连接杆（17），后腿组电磁铁杆（18），滚动轴承（19），轴用挡圈（20），连杆芯轴（21），电磁铁（22），弹簧（23），电缸上支座（24），电缸下支座（25），后腿组电缸主体（26），后腿组电缸活塞杆（27）和T型螺母（40）组成；进一步地，所述的后腿组系统的顶部框架其外框上下两根后腿组框架横杆（14）的两端面分别与左右两根后腿组框架竖杆（13）内侧表面的上下两端对称交接，框架构成的矩形区域内表面四个拐角处分别由四组角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，框架内部的两根后腿组框架横杆（14）其两端面分别交接在左右两根后腿组框架竖杆（13）内侧表面的中部附近，其框架内部构成的矩形区域内表面的四拐角处分别由四组角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，每根后腿组框架竖杆（13）的底侧表面两端各通过螺栓与两个连杆支座（16）螺纹连接；进一步地，所述的后腿组系统底部模组其框架由后腿组连接杆（17）的上下两端面分别交接在两根后腿组电磁铁杆（18）内侧表面的左端，其形成区域内表面的两拐角处分别由两组角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，每根后腿组电磁铁杆（18）的顶侧表面左右两端各通过螺栓与两个连杆支座（16）螺纹连接，每根后腿组电磁铁杆（18）通过每组两弹簧（23）、两螺栓、两电磁铁（23）的方式连接了四组电磁铁（22），其中弹簧两端分别预先置于后腿组电磁铁杆（18）底侧表面预留的弹簧孔位中与电磁铁（22）顶部两螺纹孔圆周外部的平面处，再由两螺栓穿过后腿组电磁铁杆（18）的顶侧表面的螺栓预留孔，穿于两弹簧，与电磁铁（23）顶部两螺纹孔进行螺纹连接；进一步地，所述的后腿组系统的顶部框架与底部模组通过四根后腿组连杆（15）连接，每根后腿组连杆（15）的两端各安装两个滚动轴承（19）于内外两侧轴承孔中，后腿组连杆（15）两端的滚动轴承（19）通过连杆芯轴（21）与连杆支座（16）铰接，并于连杆芯轴（21）两端安装轴用挡圈（20）；进一步地，所述的后腿组步进电缸机构由电缸上支座（24），电缸下支座（25），后腿组电缸主体（26），后腿组电缸活塞杆（27）组成，电缸上支座（24）通过四颗螺栓螺纹连接于顶部框架左侧后腿组框架竖杆（13）的左侧表面中部，电缸下支座（25）通过四颗螺栓螺纹连接于底部模组的后腿组连接杆（17）顶侧表面的中部，后腿组电缸主体（26）尾部通过芯轴与电缸下支座（25）铰接，后腿组电缸活塞杆（27）头部通过芯轴与电缸上支座（24）铰接；

所述的前腿组系统由角座（3），连杆支座（16），滚动轴承（19），轴用挡圈（20），连杆芯轴（21），电磁铁（22），弹簧（23），电缸上支座（24），电缸下支座（25），前腿组电缸主体（28），前腿组电缸活塞杆（29），前腿组框架横杆（30），前腿组框架竖杆（31），前腿组连杆（32），前腿组电磁铁杆（33），前腿组连接杆（34）和T型螺母（40）组成；进一步地，所述的前腿组系统的顶部框架上下两根前腿组框架横杆（30）的两端分别与左右两根前腿组框架竖杆（31）内侧表面的上下两端对称交接，框架构成的矩形区域内表面四个拐角处分别由四组角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，每根前腿组框架竖杆（31）的底侧表面两端各通过螺栓与两个连杆支座（16）螺纹连接；进一步地，所述的前腿组系统底部模组其框架由前腿组连接杆（34）的上下两端面分别交接在两根前腿组电磁铁杆（33）内侧表面的右端，其形成区域内表面的两拐角处分别由两组角座（3）及配套的螺栓和T型螺母（40）紧固连接，每根前腿组电磁铁杆（33）的顶侧表面左右两端各通过螺栓与两个连杆支座（16）螺纹连接，每根前腿组电磁铁杆（33）通过每组两弹簧（23）、两螺栓、两电磁铁（23）的方式连接了四组电磁铁（22），其中弹簧两端分别预先置于前腿组电磁铁杆（33）底侧表面预留的弹簧孔位中与电磁铁（22）顶部两螺纹孔圆周外部的平面处，再由两螺栓穿过前腿组电磁铁杆（33）的顶侧表面的螺栓预留孔，穿于两弹簧，与电磁铁（23）顶部两螺纹孔进行螺纹连接；进一步地，所述的前腿组系统的顶部框架与底部模组通过四根前腿组连杆（32）连接，每根前腿组连杆（32）的两端各安装两个滚动轴承（19）于内外两侧轴承孔中，前腿组连杆（32）两端的滚动轴承（19）通过连杆芯轴（21）与连杆支座（16）铰接，并于连杆芯轴（21）两端安装轴用挡圈（20）；进一步地，所述的前腿组步进电缸机构由电缸上支座（24），电缸下支座（25），前腿组电缸主体（28），前腿组电缸活塞杆（29）组成，电缸上支座（24）通过四颗螺栓螺纹连接于顶部框架右侧前腿组框架竖杆（31）的右侧表面中部，电缸下支座（25）通过四颗螺栓螺纹连接于底部模组的前腿组连接杆（34）顶侧表面的中部，前腿组电缸主体（28）尾部通过芯轴与电缸下支座（25）铰接，前腿组电缸活塞杆（29）头部通过芯轴与电缸上支座（24）铰接；

所述的旋转驱动系统由联轴器（9），深沟球轴承（35），离合器装配轴（36），电磁离合片（37），电磁离合器主体（38），电机架（39），T型螺母（40），双输出轴步进电机（41），旋转支架（42）组成，其中双输出轴步进电机（41）通过四颗螺栓安装在电机架（39）上，电机上输出轴从电机架（39）中心的电机安装孔中伸出，与联轴器（9）的一端连接，联轴器（9）另一端连接离合器装配轴（36），离合器装配轴（36）由底至顶依次贯穿装配电磁离合器主体（38）、电磁离合片（37）、两深沟球轴承（35），通过插销穿过电磁离合器主体（38）底部插销槽使其与离合器装配轴（36）联体；电机下输出轴与又一联轴器（9）的一端连接，该联轴器（9）的另一端连接又一离合器装配轴（36），该离合器装配轴（36）从顶至底依次贯穿装配装配电磁离合器主体（38）、电磁离合片（37）、两深沟球轴承（35），通过插销穿过电磁离合器主体（38）底部插销槽使其与离合器装配轴（36）联体，该电磁离合片（37）通过螺钉与旋转支架（42）螺纹连接，该深沟球轴承（35）装配在旋转支架（42）底部的轴承孔中；

所述的摆臂除锈系统、后腿组系统、前腿组系统和旋转驱动系统按下述方式与旋转驱动系统相连接构成整体的爬壁机器人：

所述的后腿组系统顶部框架内部的两根后腿组框架横杆(14)各在其顶部表面通过一组螺栓和T型螺母(40)与旋转驱动系统中的电机架(39)紧固连接，所述的前腿组系统顶部框架两侧的前腿组框架横杆(30)各在其顶部表面通过一组螺栓和T型螺母(40)与旋转驱动系统中的旋转支架(40)紧固连接，所述的旋转驱动系统顶部的两深沟球轴承(35)其外圈与摆臂除锈系统的旋转机盖(1)内部的轴承孔过渡配合，所述的旋转驱动系统中顶部的电磁离合片（37）通过螺钉与摆臂除锈系统中的旋转机盖（1）螺纹连接。

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