CN115870997B - 一种用于控制深海阀门的水下机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于控制深海阀门的水下机器人；包括：底板、传动模块、抓取模块和旋拧模块；所述的底板上端设置有传动模块，位于底板的下端对称安装有抓取模块，且抓取模块与传动模块相连接，位于底板的下端圆心位置安装有旋拧模块，所述的旋拧模块与传动模块相连接，所述的底板上端还设置有密封罩，且所述的传动模块位于密封罩的内部；本发明可以解决水下机器人质量较小与阀门之间连接不紧密；并且深海海底压强较大，无法稳定操控外部转子转动从而控制深海阀门的开闭；导致阀门开启或闭合过程不流畅；以及目前的水下机器人多采用机械方式控制深海阀门的开闭，导致阀门开闭的过程中容易使得深海阀门产生泄露的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于控制深海阀门的水下机器人。
背景技术
深海阀门是海底管道系统中的重要调控部件,对海底油气输送安全起着重要作用。在对深海阀门进行操控开启和闭合时，是通过水下机器人对其进行控制的。
但是目前的水下机器人在操控深海阀门时具体存在如下问题：水下机器人质量较小，目的是便于水下机器人深入海底操控深阀门时，但是由于其质量较小与阀门之间连接不紧密；并且深海海底压强较大，无法稳定操控外部转子转动从而控制深海阀门的开闭；导致阀门开启或闭合过程不流畅；以及目前的水下机器人多采用机械方式控制深海阀门的开闭，导致阀门开闭的过程中容易使得深海阀门产生泄露。
所以为了提高水下机器在深海中对阀门的操控效果；本发明提供了一种用于控制深海阀门的水下机器人。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于控制深海阀门的水下机器人，包括：底板、传动模块、抓取模块和旋拧模块；所述的底板上端设置有传动模块，位于底板的下端对称安装有抓取模块，且抓取模块与传动模块相连接，位于底板的下端圆心位置安装有旋拧模块，所述的旋拧模块与传动模块相连接，所述的底板上端还设置有密封罩，且所述的传动模块位于密封罩的内部；其中：
所述的旋拧模块包括固定安装在转子连接轴下端的转子轴套，转子轴套的下端通过键连接有转子套杆，转子套杆的腔体圆周内壁均匀设置有磁极交错排布的环形磁铁，转子套杆的腔体顶端内壁均匀设置有圆柱凹槽，位于圆柱凹槽内部设置有磁极交错排布的圆柱磁铁；转子套杆的腔体顶端内壁圆心位置设置有圆心槽，位于圆心槽内部设置有止推轴承。
优选的；所述的传动模块包括安装在底板上端的机架，且机架的内部通过电机座并列设置有两个电动机，两个电动机分别为一号电动机和二号电动机，其中一号电动机位于底板圆心位置的正上方，两个电动机的下端输出轴均安装有联轴套；二号电动机上联轴套的下端固定安装有主动连接轴，所述的主动连接轴通过轴承安装在底板上，且主动连接轴的下端穿过底板位于底板的下方；主动连接轴上安装有止推轴承，且位于底板上方的主动连接轴上安装有主动齿轮，所述的止推轴承位于主动齿轮和底板之间；一号电动机下端的联轴套上固定安装有转子连接轴；转子连接轴的下端穿过底板，且转子连接轴与底板之间通过轴承相连接。
优选的；所述的传动模块还包括转动安装在底板上的从动连接轴，从动连接轴上安装有从动齿轮，位于底板与齿轮之间的从动连接轴外壁设置有止推轴承。
优选的；所述的传动模块还包括转动安装在底板上的张紧连接轴，位于张紧连接轴上固定安装有张紧轮，所述的张紧轮、主动齿轮和从动齿轮三者之间连接有传动皮带。
优选的；所述的抓取模块包括分别安装在从动连接轴和主动连接轴下端的夹子轴套，位于夹子轴套的下端固定安装有螺纹杆，所述的螺纹杆和夹子轴套上共同转动套设有螺纹套，螺纹套的上端与底板固定连接。
优选的；所述的螺纹套外壁对称设置有耳座；螺纹杆的下端螺纹连接有横臂套，位于横臂套上通过对称方式铰接设置有直杆，直杆的端部通过铰接方式设置有夹具杆，且夹具杆的中部与直杆的端部相铰接设置，所述夹具杆的上端与耳座相铰接，夹具杆的下端固定安装有夹具板，所述的夹具板为直角结构，且夹具板的一端面设置有弧形槽。
与相关技术相比较，本发明实施例提供的一种用于控制深海阀门的水下机器人具有如下有益效果：1、本发明设置的水下机器人可远程操作，将阀门的开关设置在水下机器人的旋拧模块上，使得阀门的密封部位减少，降低了泄露的可能性；且通过采用调磁方法控制阀体的开闭可以降低深海内部压强对阀体开闭造成的影响，有效保证阀门的开闭效果，可以防止阀门频繁开启造成的阀体的操控杆处泄露的情况发生。
2、本发明在水下机器人的下端对称设置有可同步操控的抓取模块，控制夹具板将阀体进行夹紧，防止其在操控阀门开闭的过程中偏移，保证水下机器人与深海阀门之间的连接强度，确保水下机器人在操控深海阀门时二者之间的相对稳定性；防止因水下机器人质量较小造成的深海阀门开启闭合不流畅的问题。
附图说明
图1为本发明水下机器人的立体结构示意图。
图2为本发明水下机器人内部的结构示意图。
图3为本发明图2中的剖视图。
图4为本发明图1的主视位置剖视图。
图5为本发明旋拧模块的爆炸图。
图6为本发明水下机器人的工作状态图。
图中标号：1、底板；2、传动模块；3、抓取模块；4、旋拧模块；11、密封罩；20、张紧连接轴；21、机架；22、一号电动机；23、二号电动机；24、联轴套；25、主动连接轴；26、主动齿轮；27、转子连接轴；28、从动连接轴；29、从动齿轮；201、张紧轮；202、传动皮带；31、夹子轴套；32、螺纹杆；33、螺纹套；34、横臂套；35、直杆；36、夹具杆；37、耳座；38、夹具板；41、转子轴套；42、转子套杆；43、环形磁铁；44、圆柱磁铁。
具体实施方式
请结合参阅图1、图2和图6，一种用于控制深海阀门的水下机器人，包括：底板1、传动模块2、抓取模块3和旋拧模块4；所述的底板1上端设置有传动模块2，位于底板1的下端对称安装有抓取模块3，且抓取模块3与传动模块2相连接，位于底板1的下端圆心位置安装有旋拧模块4，所述的旋拧模块4与传动模块2相连接，所述的底板1上端还设置有密封罩11，且所述的传动模块2位于密封罩11的内部；其中：利用推进器将水下机器人推动至深海阀门上对应的位置，使得旋拧模块4套在深海阀门的调磁环盖上并压紧；然后通过传动模块2分别带动抓取模块3将深海阀门抓紧定位后再通过控制旋拧模块4控制阀门开闭。
请结合参阅图2和图3，所述的传动模块2包括安装在底板1上端的机架21，且机架21的内部通过电机座并列设置有两个电动机，两个电动机分别为一号电动机22和二号电动机23，其中一号电动机22位于底板1圆心位置的正上方，两个电动机的下端输出轴均安装有联轴套24；二号电动机23上联轴套24的下端固定安装有主动连接轴25，所述的主动连接轴25通过轴承安装在底板1上，且主动连接轴25的下端穿过底板1位于底板1的下方；主动连接轴25上安装有止推轴承，且位于底板1上方的主动连接轴25上安装有主动齿轮26，所述的止推轴承位于主动齿轮26和底板1之间；一号电动机22下端的联轴套24上固定安装有转子连接轴27；转子连接轴27的下端穿过底板1，且转子连接轴27与底板1之间通过轴承相连接。
请结合参阅图3，所述的传动模块2还包括转动安装在底板1上的从动连接轴28，从动连接轴28上安装有从动齿轮29，位于底板1与齿轮之间的从动连接轴28外壁设置有止推轴承。
请结合参阅图3，传动模块2还包括转动安装在底板1上的张紧连接轴20，位于张紧连接轴20上固定安装有张紧轮201，所述的张紧轮201、主动齿轮26和从动齿轮29三者之间连接有传动皮带202。
首先传动模块2工作时，首先通过二号电动机23工作带动主动连接轴25转动，进一步的通过传动皮带202的作用间接带动从动连接轴28转动，从而主动连接轴25和从动连接轴28转动分别同步的带动下端的抓取模块3将深海阀门的阀体外壁进行限位固定，从而方便水下机器人工作将深海阀门进行开闭；通过设置的二号电动机23可以同时控制下端的抓取模块3同时打开或夹紧，保证了对深海阀门的固定效果，防止两个抓取模块3固定深海阀门强度不一致导致其在打开阀门的过程中单侧受力水下机器人产生偏斜，影响阀门的开闭操作。
请结合参阅图3，所述的抓取模块3包括分别安装在从动连接轴28和主动连接轴25下端的夹子轴套31，位于夹子轴套31的下端固定安装有螺纹杆32，所述的螺纹杆32和夹子轴套31上共同转动套设有螺纹套33，螺纹套33的上端与底板1固定连接。
请结合参阅图3和图4，所述的螺纹套33外壁对称设置有耳座37；螺纹杆32的下端螺纹连接有横臂套34，位于横臂套34上通过对称方式铰接设置有直杆35，直杆35的端部通过铰接方式设置有夹具杆36，且夹具杆36的中部与直杆35的端部相铰接设置，所述夹具杆36的上端与耳座37相铰接，夹具杆36的下端固定安装有夹具板38，所述的夹具板38为直角结构，且夹具板38的一端面设置有弧形槽。
具体操作抓取模块3工作完成对阀体的固定时，通过从动连接轴28和主动连接轴25转动带动下端的螺纹杆32自转，在螺纹杆32正向转动时，使得横臂套34进行上升，从而带动夹具杆36弯曲使得夹具板38贴合在深海阀门阀体的外壁对其进行固定；设置的抓取模块3通过螺纹杆32转动使得夹具板38张开或者夹紧，通过控制螺纹杆32转动时横臂套34的移动距离，可以控制夹具板38对深海阀门进行夹紧或者张开，通过抓取模块3还可以保证水下机器人与深海阀门之间的连接强度，保证水下机器人在操控深海阀门时二者之间的相对稳定性；防止因水下机器人质量较小造成的深海阀门开启闭合不流畅的问题。
请结合参阅图5，所述的旋拧模块4包括固定安装在转子连接轴27下端的转子轴套41，转子轴套41的下端通过键连接有转子套杆42，转子套杆42的腔体圆周内壁均匀设置有磁极交错排布的环形磁铁43，转子套杆42的腔体顶端内壁均匀设置有圆柱凹槽，位于圆柱凹槽内部设置有磁极交错排布的圆柱磁铁44；转子套杆42的腔体顶端内壁圆心位置设置有圆心槽，位于圆心槽内部设置有止推轴承。
具体操控阀门开闭时，由于转子套杆42是套在深海阀门的调磁环盖外壁并通过止推弹簧进行压紧；通过一号电动机22工作间接带动转子套杆42转动即可在调磁环盖的作用下调磁，使得深海阀门的内部转子进行转动，进一步的可以控制阀门的开启或者闭合；通过采用调磁方法控制阀体的开闭可以降低深海内部压强对阀体开闭造成的影响，有效保证阀门的开闭效果，可以防止阀门频繁开启造成的阀体的操控杆处泄露的情况发生。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种用于控制深海阀门的水下机器人，包括：底板(1)、传动模块(2)、抓取模块(3)和旋拧模块(4)；其特征在于：所述的底板(1)上端设置有传动模块(2)，位于底板(1)的下端对称安装有抓取模块(3)，且抓取模块(3)与传动模块(2)相连接，位于底板(1)的下端圆心位置安装有旋拧模块(4)，所述的旋拧模块(4)与传动模块(2)相连接，所述的底板(1)上端还设置有密封罩(11)，且所述的传动模块(2)位于密封罩(11)的内部；其中：
所述的旋拧模块(4)包括固定安装在转子连接轴(27)下端的转子轴套(41)，转子轴套(41)的下端通过键连接有转子套杆(42)，转子套杆(42)的腔体圆周内壁均匀设置有磁极交错排布的环形磁铁(43)，转子套杆(42)的腔体顶端内壁均匀设置有圆柱凹槽，位于圆柱凹槽内部设置有磁极交错排布的圆柱磁铁(44)；转子套杆(42)的腔体顶端内壁圆心位置设置有圆心槽，位于圆心槽内部设置有止推轴承；
所述的传动模块(2)包括安装在底板(1)上端的机架(21)，且机架(21)的内部通过电机座并列设置有两个电动机，两个电动机分别为一号电动机(22)和二号电动机(23)，其中一号电动机(22)位于底板(1)圆心位置的正上方，两个电动机的下端输出轴均安装有联轴套(24)；二号电动机(23)上联轴套(24)的下端固定安装有主动连接轴(25)，所述的主动连接轴(25)通过轴承安装在底板(1)上，且主动连接轴(25)的下端穿过底板(1)位于底板(1)的下方；主动连接轴(25)上安装有止推轴承，且位于底板(1)上方的主动连接轴(25)上安装有主动齿轮(26)，所述的止推轴承位于主动齿轮(26)和底板(1)之间；一号电动机(22)下端的联轴套(24)上固定安装有转子连接轴(27)；转子连接轴(27)的下端穿过底板(1)，且转子连接轴(27)与底板(1)之间通过轴承相连接；
所述的传动模块(2)还包括转动安装在底板(1)上的从动连接轴(28)，从动连接轴(28)上安装有从动齿轮(29)，主动齿轮(26)和从动齿轮(29)之间连接有传动皮带(202)；
二号电动机(23)工作，主动连接轴(25)和从动连接轴(28)转动同步的带动下端的抓取模块(3)对深海阀门的阀体外壁进行限位固定。
2.根据权利要求1所述的一种用于控制深海阀门的水下机器人，其特征在于：位于底板(1)与从动齿轮之间的从动连接轴(28)外壁设置有止推轴承。
3.根据权利要求2所述的一种用于控制深海阀门的水下机器人，其特征在于：所述的传动模块(2)还包括转动安装在底板(1)上的张紧连接轴(20)，位于张紧连接轴(20)上固定安装有张紧轮(201)，所述的张紧轮(201)、主动齿轮(26)和从动齿轮(29)三者之间连接有传动皮带(202)。
4.根据权利要求2所述的一种用于控制深海阀门的水下机器人，其特征在于：所述的抓取模块(3)包括分别安装在从动连接轴(28)和主动连接轴(25)下端的夹子轴套(31)，位于夹子轴套(31)的下端固定安装有螺纹杆(32)，所述的螺纹杆(32)和夹子轴套(31)上共同转动套设有螺纹套(33)，螺纹套(33)的上端与底板(1)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于控制深海阀门的水下机器人，其特征在于：所述的螺纹套(33)外壁对称设置有耳座(37)；螺纹杆(32)的下端螺纹连接有横臂套(34)，位于横臂套(34)上通过对称方式铰接设置有直杆(35)，直杆(35)的端部通过铰接方式设置有夹具杆(36)，且夹具杆(36)的中部与直杆(35)的端部相铰接设置，所述夹具杆(36)的上端与耳座(37)相铰接，夹具杆(36)的下端固定安装有夹具板(38)，所述的夹具板(38)为直角结构，且夹具板(38)的一端面设置有弧形槽。
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