CN115923966A - 海洋工程环抱式功能结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了海洋工程环抱式功能结构，涉及海洋机器人设备技术领域，解决了常见作为功能设备其中一种的清理检测设备由于固定布置在机器人上，致使机器人需要在管桩外壁反复地执行吸附或夹抱和松开动作才能完成清洁，进而导致整体清洁效率低下的问题，其技术方案要点是，包括：第一浮动主体和第二浮动主体；开合机构，其具有第一开合端和第二开合端；位置调整机构；随着第一开合端与第二开合端的互相靠近，第一轨道与第二轨道能够拼接为总轨道，本方案既可避免出现常规磁吸附装置由于结构形式、磁力大小设置不准确所导致的问题，而且本方案通过位置调整机构在开合机构上的可移动式特点，以实现单次夹持固定完成管桩外壁的清理检测工作。

Description

海洋工程环抱式功能结构

技术领域

本发明涉及海洋机器人设备技术领域，特别涉及海洋工程环抱式功能结构。

背景技术

近年来，为了开采海洋资源，海上基础设施大量兴建，在海水和氧气的共同作用下，海工装备（如导管架平台、海上风电装备等）易于发生严重的腐蚀现象，水线附近位置尤为严重，同时浸水结构表面易附着生长大量的海生生物，部分生物的分泌液将加重海工装备的腐蚀情况，对海工装备结构强度产生影响，严重威胁其上人员的生命与财产安全。其中海洋工程和海上风电因所处的环境复杂而受到海中污损生物的附着，导致每年需要投入巨大的经济成本用以清除附着生物并同时进行结构物安全性检测评估。清理海工结构物上附着的污损生物和评估结构物安全性已经成为广泛关注且具有实际意义的问题。

现有用于钢结构管桩外表面海生物清理机器人一般通过利用磁吸附装置附着于结构物表面开展清理工作，但当磁吸附装置磁力有限时，在复杂海况下可能出现因吸附力不足导致难以稳定机器人位姿的情况，相反地，当磁吸附装置吸附力设置过大，可能导致机器人移动困难；另外磁吸附装置易于吸附海水中铁磁性轻小物质，降低吸附能力，且难于清理；

常见作为功能设备其中一种的清理检测设备由于固定布置在机器人上，致使机器人需要在管桩外壁反复地执行吸附或夹抱和松开动作才能完成清洁，进而导致整体清洁效率低下的问题。

发明内容

本发明的目的是提供海洋工程环抱式功能结构，通过机械式夹持结构来代替磁吸式固定结构，其既可避免出现常规磁吸附装置由于结构形式、磁力大小设置不准确所导致的问题，而且本方案通过位置调整机构在开合机构上的可移动式特点，以实现单次夹持固定完成管桩外壁的清理检测工作，进而有效地提高本方案的清洁效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

海洋工程环抱式功能结构，其能够限位于管桩上，包括：

第一浮动主体；

第二浮动主体；

开合机构，其具有可互相靠近或远离的第一开合端和第二开合端；

第一开合端设置于第一浮动主体上，其具有第一轨道；

第二开合端设置于第二浮动主体上，其具有第二轨道；

位置调整机构，其可移动式设置于第一轨道或第二轨道上，其可用于功能设备的搭载；

第一开合端与第二开合端转动连接；

随着第一开合端与第二开合端的互相靠近，第一轨道与第二轨道能够拼接为总轨道，位置调整机构可移动式设置于总轨道上。

由此，本方案在第一浮动主体和第二浮动主体能够依靠自身浮力作用进行浮动上升的特点，以实现在柱体表面沿轴向移动的功能；其次其再采用夹爪式开合机构以代替现有磁力吸附装置的磁吸固定方式，以通过机械式夹持结构来代替磁吸式固定结构，其既可避免出现常规磁吸附装置由于结构形式、磁力大小设置不准确所导致的问题，而且本方案通过位置调整机构在开合机构上的可移动式特点，以实现单次夹持固定完成管桩外壁的清理检测工作，进而有效地提高本方案的清洁效率。而且本方案还具有结构简单、紧凑、灵活、可靠性高、经济性好、安装方便、便于维护的特点。

在一些具体实施方式中，包括：

第一移动式环抱夹持机构，其沿着管桩的轴向可移动式设置于第一开合端上，其可夹持于管桩上；

第二移动式环抱夹持机构，其沿着管桩的轴向可移动式设置于第二开合端上，其与第一移动式环抱夹持机构对向布置且可分别夹持于管桩的两侧。

由此，通过第一移动式环抱夹持机构和第二移动式环抱夹持机构两者在管桩外侧壁上的夹持固定，以进一步地实现对管桩两侧壁的夹持固定；而且第一移动式环抱夹持机构和第二移动式环抱夹持机构能够沿着竖直方向升降，以便于避开设置于管桩外壁的障碍物，进而提高在管桩外壁上的可夹持范围。

在一些具体实施方式中，包括：

第一固定式环抱夹持机构，其设置于所述第一开合端上，其与所述第一移动式环抱夹持机构分别夹持于所述管桩同一朝向侧壁的两端；

第一竖向伸缩机构，其一端与所述第一开合端连接，其另一端与所述第一移动式环抱夹持机构连接；

第二固定式环抱夹持机构，其设置于所述第二开合端上，其与所述第一固定式环抱夹持机构对向布置且可分别夹持于所述管桩的两侧；

第二竖向伸缩机构，其一端与所述第二开合端连接，其另一端与所述第二移动式环抱夹持机构连接。

由此，沿着管桩的轴向分为两级，第一级为第一移动式环抱夹持机构与第二移动式环抱夹持机构所对应的管桩在轴向上的位置，第二级为第一固定式环抱夹持机构与第二固定式环抱夹持机构所对应的管桩在轴向上的位置；当处于第一级的第一移动式环抱夹持机构与第二移动式环抱夹持机构处于夹紧状态时，松开第二级的第一固定式环抱夹持机构与第二固定式环抱夹持机构，然后通过第一竖向伸缩机构和第二竖向伸缩机构的伸缩动作，来实现本方案在管桩轴向方向上的爬升或下降。

在一些具体实施方式中，包括：

所述第一竖向伸缩机构倾斜式设置，

第一传动机构，其能够将所述第一竖向伸缩机构的倾斜方向驱动力转化为竖直方向驱动力；

所述第一竖向伸缩机构的活动端通过所述第一传动机构与所述第一移动式环抱夹持机构驱动连接，以驱动所述第一移动式环抱夹持机构的升降；

所述第二竖向伸缩机构倾斜式设置，

第二传动机构，其能够将所述第二竖向伸缩机构的倾斜方向驱动力转化为竖直方向驱动力；

所述第二竖向伸缩机构的活动端通过所述第二传动机构与所述第二移动式环抱夹持机构驱动连接，以驱动所述第二移动式环抱夹持机构的升降。

由此，由于第一竖向伸缩机构和第二竖向伸缩机构均为倾斜式设置，因此其能够避开设置于第一开合端底部和第二开合端底部的机构，具体地，在本方案中其能够与第一固定式环抱夹持机构、第二固定式环抱夹持机构的设置位置所错开；然后再借助第一传动机构和第二传动机构能够实现动力的转化，以避免由于第一竖向伸缩机构和第二竖向伸缩机构的倾斜设置而导致的竖直方向移动行程受阻的情况。

在一些具体实施方式中，第一传动机构包括：

第一左连杆，其一端转动连接于第一移动式环抱夹持机构的一侧上；

第一右连杆，其一端转动连接于第一移动式环抱夹持机构的另一侧；

第一导向槽，其连接于第一竖向伸缩机构的活动端；

第一导向部，其滑动连接于第一导向槽内；

第一左连杆、第一右连杆均转动连接于第一导向部上。

由此，本方案提供了一种能够将第一竖向伸缩机构的倾斜方向驱动力转化为竖直方向驱动力的具体实施方式，其次，第一左连杆和第一右连杆的组合能够防止由于管桩表面海生附着物对单边夹爪卡嵌造成两个夹爪运动不同步、无法脱离管桩的情况，可实现两夹爪运动的同步性和对称性。

在一些具体实施方式中，包括：

第一固定式环抱夹持机构，其设置于第一开合端上，其与第一移动式环抱夹持机构分别夹持于管桩同一朝向侧壁的两端；

第二固定式环抱夹持机构，其设置于第二开合端上，其与第一固定式环抱夹持机构对向布置且可分别夹持于管桩的两侧。

由此，第一固定式环抱夹持机构和第二固定式环抱夹持机构能够进一步实现对管桩的夹持固定，而且由于第一固定式环抱夹持机构与第一移动式环抱夹持机构、第二固定式环抱夹持机构与第二移动式环抱夹持机构均分别夹持于管桩轴向的两侧，因此能够进一步优化本方案在管桩上的固定效果，以便于降低功能设备（例如清洁设备）在作业过程中所导致的松动情况出现。

而且由于第一移动式环抱夹持机构和第二移动式环抱夹持机构能够完成对管桩一端外壁的夹持固定，

在一些具体实施方式中，第一固定式环抱夹持机构包括：

第一固定夹爪支架，其设置于第一开合端上；

第一下夹爪，其转动式设置于第一固定夹爪支架的一侧；

第二下夹爪，其转动式设置于第一固定夹爪支架的另一侧；

第二横向伸缩机构，其两端分别与第一下夹爪、第二下夹爪连接；

第二左连杆，其一端转动连接于第一下夹爪的一侧；

第二右连杆，其一端转动连接于第二下夹爪的一侧；

第二导向槽，其设置于第一固定夹爪支架上；

第二导向部，其滑动连接于第二导向槽内；

第二左连杆、第二右连杆均转动连接于第二导向部上。

由此，本方案提供了一种第一固定式环抱夹持机构的具体结构构造，第二左连杆和第二右连杆的组合能够防止由于管桩表面海生附着物对单边夹爪卡嵌造成第一下夹爪和第二下夹住运动不同步、无法脱离管桩的情况，可实现两夹爪运动的同步性和对称性。

在一些具体实施方式中，所述开合机构包括：

第一安装架，其可装拆式设置于第一开合端的底部，第一轨道设置于第一安装架上；

第二安装架，其可装拆式设置于第二开合端的底部，第二轨道设置于第二安装架上；

第一安装架的端部与第二安装架的端部转动连接。

由此，第一安装架和第二安装架能够便于安装及拆卸，本方案提供了一种第一轨道在第一安装架上、第二轨道在第二安装架上的具体设置方式。

在一些具体实施方式中，第一安装架包括：

第一安装板，其数量为若干层，相邻第一安装板之间留有间距；

第一连接柱，其数量为若干个，其连接于若干层第一安装板之间；

第一轨道位于第一安装板上；

第二安装架包括：

第二安装板，其数量为若干层，相邻第二安装板之间留有间距；

第二连接柱，其数量为若干个，其连接于若干层第二安装板之间；

第二轨道位于第二安装板上。

由此，本方案提供了第一安装架和第二安装架的具体结构构造，通过第一连接柱来形成各层第一安装板之间的间距，进而便于第一轨道的设置以及定位轮组在第一轨道上的设置；同理地，通过第二连接柱来形成各层第二安装板之间的间距，进而便于第二轨道的设置以及第二滑轮组在第二轨道上的设置。

在一些具体实施方式中，第一轨道的数量为若干层，位置调整机构包括：

定位轮组，其数量至少为一组，其夹持式滑动连接于第一安装板的两侧；

动力组件，其设置于定位轮组上，其能够驱动定位轮组移动。

由此，本方案提供了一种位置调整机构的具体结构构造。

在一些具体实施方式中，第一安装板上设有第一齿圈，第二安装板上设有第二齿圈；

随着第一开合端与第二开合端的互相靠近，第一齿圈与第二齿圈能够拼接为总齿圈，动力组件的转动端具有第三齿圈，第三齿圈啮合连接于第一齿圈、第二齿圈上。

由此，本方案提供了一种动力组件能够安装在第一安装板和第二安装板上的具体实施方式。

综上，本发明通过机械式夹持结构来代替磁吸式固定结构，其既可避免出现常规磁吸附装置由于结构形式、磁力大小设置不准确所导致的问题，而且本方案通过位置调整机构在开合机构上的可移动式特点，以实现单次夹持固定完成管桩外壁的清理检测工作，进而有效地提高本方案的清洁效率。

附图说明

图1是本发明与管桩的连接关系示意图；

图2是本发明其中一视角的爆炸结构示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本发明另一视角的爆炸结构示意图；

图5是本发明的另一种爆炸结构示意图；

图6是图5中B处的放大图；

图7是图5中C处的放大图；

图8是图5中D处的放大图；

图9是本发明中第一开合端与第二开合端互相远离的示意图。

附图标记：101、第一浮动主体；102、第二浮动主体；11、第一安装架；111、第一安装板；112、第一连接柱；113、第一齿圈；12、第二安装架；121、第二安装板；122、第二连接柱；123、第二齿圈；2、开合机构；21、第一开合端；210、第一轨道；22、第二开合端；220、第二轨道；23、总开合伸缩机构；3、位置调整机构；31、定位轮组；310、连接体；311、第一侧滑轮；312、第二侧滑轮；32、动力组件；320、第三齿圈；41、第一移动式环抱夹持机构；411、第一上夹爪；412、第二上夹爪；413、第一横向伸缩机构；414、第一移动夹爪支架；415、第一滚轮；416、第一竖向轨道；42、第二移动式环抱夹持机构；51、第一竖向伸缩机构；52、第一传动机构；521、第一左连杆；522、第一右连杆；523、第一导向槽；524、第一导向部；61、第二竖向伸缩机构；62、第二传动机构；71、第一固定式环抱夹持机构；711、第一固定夹爪支架；712、第一下夹爪；713、第二下夹爪；714、第二横向伸缩机构；715、第二左连杆；716、第二右连杆；717、第二导向槽；718、第二导向部；72、第二固定式环抱夹持机构；8、功能设备；9、管桩。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：

海洋工程环抱式功能结构，如图1至图9所示，其能够限位于管桩9上，包括：第一浮动主体101、第二浮动主体102、开合机构2、位置调整机构3，具体如下：

第一浮动主体101和第二浮动主体102利用其水中浮力抵消本方案的总重，达到本发明在水下的“零重力”平衡悬浮状态，便于转运和执行清理检测等工作。

开合机构2，其具有可互相靠近或远离的第一开合端21和第二开合端22；

第一开合端21可装拆式设置于第一浮动主体101的一侧，其具有第一轨道210；

第二开合端22可装拆式设置于第二浮动主体102的一侧，其具有第二轨道220；

本方案的浮力材分为两部分（即第一浮动主体101和第二浮动主体102），分别通过若干个连接件稳定固连在开合机构2的结构主框架上，不影响该结构主框架开合，以实现第一开合端21在第一浮动主体101、第二开合端22在第二浮动主体102上的可装拆式设置。但不仅限于此，第一浮动主体101和第二浮动主体102还能够是本领域自身具备上升或下降功能的潜水设备。

第一开合端21与第二开合端22转动连接；

总开合伸缩机构23，其一端与第一开合端21连接，其另一端与第二开合端22连接。

位置调整机构3，其可移动式设置于第一轨道210或第二轨道220上，其可用于功能设备8的搭载；位置调整机构3具体为环轨行走机构，其下方设有清理检测装备对接板，可实现清理检测装备的快速换装，便于执行各项清理检测任务。根据执行任务的不同，本发明可设置一个、两个或多个位置调整机构3，可搭载各种清理检测设备。清理检测设备包含多种类型，如探伤设备、摄影摄像设备、测厚测电位设备等，根据作业要求选择不同的设备。

位置调整机构3包括：定位轮组31和动力组件32，具体如下：

定位轮组31，其数量至少为一组；

动力组件32，其设置于定位轮组31上，其能够驱动定位轮组31移动。动力组件32为常规深海领域的转动动力输出装置，具体为回转减速机。由此，本方案提供了一种位置调整机构3的具体结构构造。

随着第一开合端21与第二开合端22的互相靠近，第一轨道210与第二轨道220能够拼接为总轨道，位置调整机构3可移动式设置于总轨道上。

本实施例还包括：第一移动式环抱夹持机构41、第二移动式环抱夹持机构42，具体如下：

如图6和图7所示，第一移动式环抱夹持机构41，其沿着管桩9的轴向可移动式设置于第一开合端21上，其可夹持于管桩9上；具体地，第一开合端21上设有两条竖向布置的第一竖向轨道416，第一移动式环抱夹持机构41通过第一滚轮415在第一竖向轨道416上的滑动。第一移动式环抱夹持机构41包括：第一移动夹爪支架414、第一横向伸缩机构413、分别转动设置于第一移动夹爪支架414两端的第一上夹爪411、第二上夹爪412；第一横向伸缩机构413的两端分别与第一上夹爪411和第二上夹爪412连接，以驱动第一上夹爪411与第二上夹爪412的互相靠近或远离。

第二移动式环抱夹持机构42，其沿着管桩9的轴向可移动式设置于第二开合端22上，其与第一移动式环抱夹持机构41对向布置且可分别夹持于管桩9的两侧。同理地，具体地，第二开合端22上设有两条竖向布置的第二竖向轨道，第二移动式环抱夹持机构42通过第二滚轮在第二竖向轨道上的滑动。

在本实施例中，第二移动式环抱夹持机构42与第一移动式环抱夹持机构41的结构相同，即具有结构相同的第一上夹爪411、第二上夹爪412、第一横向伸缩机构413。

由此，通过第一移动式环抱夹持机构41和第二移动式环抱夹持机构42两者在管桩9外侧壁上的夹持固定，以进一步地实现对管桩9两侧壁的夹持固定；而且第一移动式环抱夹持机构41和第二移动式环抱夹持机构42能够沿着竖直方向升降，以便于避开设置于管桩9外壁的障碍物，进而提高在管桩9外壁上的可夹持范围。

优选地，本实施例还包括：第一竖向伸缩机构51、第一传动机构52、第二竖向伸缩机构61、第二传动机构62，具体如下：

第一竖向伸缩机构51，其倾斜式设置于第一开合端21上；

第一传动机构52，其能够将第一竖向伸缩机构51的倾斜方向驱动力转化为竖直方向驱动力；

第一竖向伸缩机构51的活动端通过第一传动机构52与第一移动式环抱夹持机构41驱动连接，以驱动第一移动式环抱夹持机构41的升降；

第二竖向伸缩机构61，其倾斜式设置于第二开合端22上；

第二传动机构62，其能够将第二竖向伸缩机构61的倾斜方向驱动力转化为竖直方向驱动力；

第二竖向伸缩机构61的活动端通过第二传动机构62与第二移动式环抱夹持机构42驱动连接，以驱动第二移动式环抱夹持机构42的升降。

由此，由于第一竖向伸缩机构51和第二竖向伸缩机构61均为倾斜式设置，因此其能够避开设置于第一开合端21底部和第二开合端22底部的机构，具体地，在本方案中其能够与第一固定式环抱夹持机构71、第二固定式环抱夹持机构72的设置位置所错开；然后再借助第一传动机构52和第二传动机构62能够实现动力的转化，以避免由于第一竖向伸缩机构51和第二竖向伸缩机构61的倾斜设置而导致的竖直方向移动行程受阻的情况。

具体地，第一传动机构52包括：第一左连杆521、第一右连杆522、第一导向槽523、第一导向部524，具体如下：

第一左连杆521，其一端转动连接于第一移动式环抱夹持机构41的一侧上，具体是指第一移动式环抱夹持机构41中的第一上夹爪411的端部，此时第一左连杆521与第一上夹爪411为铰接状态；

第一右连杆522，其一端转动连接于第一移动式环抱夹持机构41的另一侧，具体是指第一移动式环抱夹持机构41中的第二上夹爪412的端部，此时第一右连杆522与第二上夹爪412为铰接状态；

第一导向槽523，其连接于第一竖向伸缩机构51的活动端，具体为通过铰接支架进行铰接的连接方式；

第一导向部524，其滑动连接于第一导向槽523内；

第一左连杆521、第一右连杆522均转动连接于第一导向部524上。

由此，本方案提供了一种能够将第一竖向伸缩机构51的倾斜方向驱动力转化为竖直方向驱动力的具体实施方式，其次，第一左连杆521和第一右连杆522的组合能够防止由于管桩9表面海生附着物对单边夹爪卡嵌造成两个夹爪运动不同步、无法脱离管桩9的情况，可实现两夹爪运动的同步性和对称性。

具体地，本实施例中的第二传动机构62与第一传动机构52的结构相同，其两者的区别为设置的位置不同，具体为第一传动机构52设置于第一开合端21，第二传动机构62设置于第二开合端22。

优选地，本实施例还包括：

第一固定式环抱夹持机构71，其设置于第一开合端21上，其与第一移动式环抱夹持机构41分别夹持于管桩9同一朝向侧壁的两端；

第二固定式环抱夹持机构72，其设置于第二开合端22上，其与第一固定式环抱夹持机构71对向布置且可分别夹持于管桩9的两侧。

由此，第一固定式环抱夹持机构71和第二固定式环抱夹持机构72能够进一步实现对管桩9的夹持固定，而且由于第一固定式环抱夹持机构71与第一移动式环抱夹持机构41、第二固定式环抱夹持机构72与第二移动式环抱夹持机构42均分别夹持于管桩9轴向的两侧，因此能够进一步优化本方案在管桩9上的固定效果，以便于降低功能设备8（例如清洁设备）在作业过程中所导致的松动情况出现。

具体地，如图7所示，第一固定式环抱夹持机构71包括：

第一固定夹爪支架711，其设置于第一开合端21上；

第一下夹爪712，其转动式设置于第一固定夹爪支架711的一侧；

第二下夹爪713，其转动式设置于第一固定夹爪支架711的另一侧；

第二横向伸缩机构714，其两端分别与第一下夹爪712、第二下夹爪713连接；

第二左连杆715，其一端转动连接于第一下夹爪712的一侧，此时第二左连杆715与第一下夹爪712为铰接状态；

第二右连杆716，其一端转动连接于第二下夹爪713的一侧，此时第二右连杆716与第二下夹爪713为铰接状态；

第二导向槽717，其设置于第一固定夹爪支架711上；

第二导向部718，其滑动连接于第二导向槽717内；

第二左连杆715、第二右连杆716均转动连接于第二导向部718上，具体为通过铰接支架来进行铰接的连接方式。

由此，本方案提供了一种第一固定式环抱夹持机构71的具体结构构造，第二左连杆715和第二右连杆716的组合能够防止由于管桩9表面海生附着物对单边夹爪卡嵌造成第一下夹爪712和第二下夹爪713运动不同步、无法脱离管桩9的情况，可实现两夹爪运动的同步性和对称性。同理地，本实施例中的第二固定式环抱夹持机构72与第一固定式环抱夹持机构71的结构相同。

优选地，本实施例中的开合机构2包括：

第一安装架11，其可装拆式设置于第一开合端21的底部，第一轨道210设置于第一安装架11上；

第二安装架12，其可装拆式设置于第二开合端22的底部，第二轨道220设置于第二安装架12上；

第一安装架11的其中一端与第二安装架12的其中一端转动连接。

由此，第一安装架11和第二安装架12能够便于安装及拆卸，本方案提供了一种第一轨道210在第一安装架11上、第二轨道220在第二安装架12上的具体设置方式。

在一些具体实施方式中，第一安装架11包括：

第一安装板111，其数量为若干层，相邻第一安装板111之间留有间距；

第一连接柱112，其数量为若干个，其连接于若干层第一安装板111之间；

第一轨道210位于第一安装板111上；

另外，第二安装架12包括：

第二安装板121，其数量为若干层，相邻第二安装板121之间留有间距；

第二连接柱122，其数量为若干个，其连接于若干层第二安装板121之间；

第二轨道220位于第二安装板121上。

由此，本方案提供了第一安装架11和第二安装架12的具体结构构造，通过第一连接柱112来形成各层第一安装板111之间的间距，进而便于第一轨道210的设置以及定位轮组31在第一轨道210上的设置；同理地，通过第二连接柱122来形成各层第二安装板121之间的间距，进而便于第二轨道220的设置以及第二滑轮组在第二轨道220上的设置。

在一些具体实施方式中，第一轨道210的数量为若干层，在本实施例中为两层；定位轮组31的数量为一组其夹持式滑动连接于第一安装板111的两侧，优选地定位轮组31还能够为两组，另外一组定位轮组31滑动连接于另一层第一安装板111上。

具体地，如图8所示，定滑轮组包括连接体310、第一侧滑轮311、第二侧滑轮312，第一侧滑轮311与第二侧滑轮312分别设置于连接体310的两侧，第一侧滑轮311滑动连接于第一安装板111靠近管桩9的一侧，第二侧滑轮312滑动连接于第二安装板121的另一侧，以形成夹持式滑动连接。连接体310能够用于与功能设备8进行连接。

在一些具体实施方式中，第一安装板111上设有第一齿圈113，第二安装板121上设有第二齿圈123；

随着第一开合端21与第二开合端22的互相靠近，第一齿圈113与第二齿圈123能够拼接为总齿圈，动力组件32的转动端具有第三齿圈320，第三齿圈320啮合连接于第一齿圈113、第二齿圈123上。由此，本方案提供了一种动力组件32能够安装在第一安装板111和第二安装板121上的具体实施方式。

优选地，本实施例中的各个伸缩机构均为液压油缸，具体包括总开合伸缩机构23、第一横向伸缩机构413、第一竖向伸缩机构51、第二竖向伸缩机构61、第二横向伸缩机构714。

工作过程

首先由具有推进动力的ROV或其它类型机器人通过夹持开合机构2中的可开合主框架，以带动海洋工程环抱式功能结构转移至待清理或检测的管桩9附近；

然后，通过控制总开合伸缩机构23的油缸伸出量，使第一开合端21与第二开合端22互相远离至呈张开状态；

然后，控制第一移动式环抱夹持机构41、第二移动式环抱夹持机构42、第一固定式环抱夹持机构71、第二固定式环抱夹持机构72均处于最大行程的张开状态，紧接着ROV继续带动海洋工程环抱式功能结构以进一步靠近管桩9结，通过旋转或平移调整本发明的位置姿态，使管桩9大致位于已经张开的第一开合端21与第二开合端22两者开口处的中心位置，且管桩9与本方案的第一竖向伸缩机构51轴向接近平行；

然后，控制第一移动式环抱夹持机构41、第二移动式环抱夹持机构42、第一固定式环抱夹持机构71、第二固定式环抱夹持机构72往管桩9的外壁靠近，直至夹持固定于管桩9的外表面，此时第一轨道210与第二轨道220拼接成总轨道；

最后，控制位置调整机构3在总轨道内运动，进而带动功能设备8沿着管桩9的圆周方向运动。

关于本方案作业区域沿轴向小范围调整的工作过程

当功能设备8在高度处的管桩9外表面完成作业要求后，保持第一移动式环抱夹持机构41和第二移动式环抱夹持机构42的油缸伸出量不变的情况下；

步骤一：控制第一固定式环抱夹持机构71和第二固定式环抱夹持机构72往远离管桩9的方向张开，直至第一固定式环抱夹持机构71和第二固定式环抱夹持机构72脱离对管桩9的夹持固定；

步骤二：调整第一移动式环抱夹持机构41中第一竖向伸缩机构51、第二移动式环抱夹持机构42中第二竖向伸缩机构61的伸缩量，使本方案整体沿着管桩9的轴向上升或下降一定距离；

步骤三：控制第一固定式环抱夹持机构71和第二固定式环抱夹持机构72往靠近管桩9的方向靠近直至再次对管桩9进行夹持固定，以实现本方案作业区域在管桩9轴向上的小范围位置调整，进而满足对管桩9上小范围内的作业任务。

优选地，当数次实现上述作业区域沿轴向小范围调整后，由于第一竖向伸缩机构51和第二竖向伸缩机构61的伸缩油缸伸出量已达到最大值/最小值，此时需要进行作业区域的大范围轴向调整；例如当方案在管桩9的顶部完成小范围作业后还需要在管桩9的底部进行小范围作业，因此需要将本方案沿着管桩9的轴向作大范围调整，进而适配不同类型的作业任务需求。

关于本方案作业区域沿轴向大范围调整的工作过程

初始状态：第一固定式环抱夹持机构71和第二固定式环抱夹持机构、第一移动式环抱夹持机构41和第二移动式环抱夹持机构42均同时夹持固定于管桩9上，且此时第一移动式环抱夹持机构41中第一竖向伸缩机构51、第二移动式环抱夹持机构42中第二竖向伸缩机构61的伸出量已达到最大或最小值。

步骤一：控制第一移动式环抱夹持机构41和第二移动式环抱夹持机构42往远离管桩9的方向，直至脱离对管桩9的夹持固定；

步骤二：调整第一移动式环抱夹持机构41中第一竖向伸缩机构51、第二移动式环抱夹持机构42中第二竖向伸缩机构61的伸出量至最小/最大值，使第一移动式环抱夹持机构41和第二移动式夹持机构42沿着管桩9的轴向下降/上升至作业区域单次大范围轴向调整可达的最大轴向距离；

步骤三：控制第一移动式环抱夹持机构41和第二移动式环抱夹持机构42往靠近管桩9的方向靠近，直至再次对管桩9进行夹持固定；

步骤四：控制第一固定式环抱夹持机构71和第二固定式环抱夹持机构72往远离管桩9的方向张开，直至第一固定式环抱夹持机构71和第二固定式环抱夹持机构72脱离对管桩9的夹持固定；

步骤五：调整第一移动式环抱夹持机构41中第一竖向伸缩机构51、第二移动式环抱夹持机构42中第二竖向伸缩机构61的伸出量至最大/最小值，使本方案整体沿着管桩9的轴向下降或上升至作业区域单次大范围轴向调整可达的最大轴向距离；

步骤六：控制第一固定式环抱夹持机构71和第二固定式环抱夹持机构72往靠近管桩9的方向靠近直至再次对管桩9进行夹持固定。

重复上述步骤一至六，通过两个竖向伸缩机构的轴向伸缩动作，再配合固定式环抱夹持机构与移动式环抱夹持机构在管桩9上的交替松开和夹持，本方案能够实现在管桩9外壁上的大范围轴向运动。

当所在管桩9完成全部清理检测后，ROV靠近并夹持本发明，本发明所有夹爪展开，可开合主框架展开，本发明与管桩9脱离，并转移至下一待清理检测管桩9位置，重复上述操作。或撤回至维修场地维修、保养，视作业要求调整更换作业工具。

优选地，沿着管桩9的轴向分为两级，第一级为第一移动式环抱夹持机构41与第二移动式环抱夹持机构42所对应的管桩9在轴向上的位置，第二级为第一固定式环抱夹持机构71与第二固定式环抱夹持机构72所对应的管桩9在轴向上的位置；当处于第一级的第一移动式环抱夹持机构41与第二移动式环抱夹持机构42处于夹紧状态时，松开第二级的第一固定式环抱夹持机构71与第二固定式环抱夹持机构72，然后通过第一竖向伸缩机构51和第二竖向伸缩机构61的伸缩动作，来实现本方案在管桩9轴向方向上的爬升或下降。

有益效果：

由此，本方案通过搭载功能设备8，以能够提高海工结构物清刷的效率、提高结构物安全性检测评估的及时性和准确性，有必要进行海洋工程结构环抱式清理检测装备的研究，实现海工结构物清刷作业和检测评估作业的自动化，即用机器人来替代人工操作，将会大大节约劳动力和劳动成本，降低潜水员的劳动强度，提高清刷效率。

近年来，搭载有永磁装置的清理检测机器人成为行业研究热点，其工作原理是利用永磁体吸引铁质结构物的特点，使机器人吸附于结构物上，再通过履带等爬行装置实现机器人的吸附式移动。对于船体外板而言，其浸水外表面大多较为平整、曲率变化小，使用此方法较为可行，但对于导管架平台等海工装备而言，其浸水表面多呈现圆柱形，使得永磁体的布置变得复杂，且当管径发生变化时，吸附装置不能较为方便地进行适应性调节，故对于导管架平台等海工装备，环抱式结构或适应性更强、更为实用。

由此，本方案在浮动主体依靠自身浮力作用进行浮动上升的特点，以实现在柱体表面沿轴向移动的功能；其次其再采用夹爪式开合机构2以代替现有磁力吸附装置的磁吸固定方式，以通过机械式夹持结构来代替磁吸式固定结构，其既可避免出现常规磁吸附装置由于结构形式、磁力大小设置不准确所导致的问题，而且本方案通过位置调整机构3在开合机构2上的可移动式特点，以实现单次夹持固定完成管桩9外壁圆周方向上的清洁，进而有效地提高本方案的清洁效率。而且本方案还具有结构简单、紧凑、灵活、可靠性高、经济性好、安装方便、便于维护的特点。

本发明中设置的移动/固定式环抱夹持机构一方面对不同管径的柱体管桩9结构适应性较强，可实现对直径700-1200mm柱体管桩9结构的稳定夹持；另一方面，通过移动式环抱夹持机构和固定式环抱夹持机构的协调配合，可实现在管桩9表面沿轴向移动，兼具稳定和灵活等优点，受海况影响较小。本发明结构简单、总重小、通过设有浮力材以实现在水下具备“零重力”的受力平衡悬浮状态、易于转移和运动，以保障本发明的结构可靠性。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.海洋工程环抱式功能结构，其能够限位于管桩上，其特征在于，包括：

第一浮动主体；

第二浮动主体；

开合机构，其具有可互相靠近或远离的第一开合端和第二开合端；

所述第一开合端设置于所述第一浮动主体上，其具有第一轨道；

所述第二开合端设置于所述第二浮动主体上，其具有第二轨道；

所述第一开合端与所述第二开合端转动连接；

位置调整机构，其可移动式设置于所述第一轨道或所述第二轨道上，其可用于功能设备的搭载；

随着所述第一开合端与所述第二开合端的互相靠近，所述第一轨道与所述第二轨道能够拼接为总轨道，所述位置调整机构可移动式设置于所述总轨道上。

2.根据权利要求1所述的海洋工程环抱式功能结构，其特征在于，包括：

第一移动式环抱夹持机构，其沿着所述管桩的轴向可移动式设置于所述第一开合端上，其可夹持于所述管桩上；

第二移动式环抱夹持机构，其沿着所述管桩的轴向可移动式设置于所述第二开合端上，其与所述第一移动式环抱夹持机构对向布置且可分别夹持于所述管桩的两侧。

3.根据权利要求2所述的海洋工程环抱式功能结构，其特征在于，包括：

第一固定式环抱夹持机构，其设置于所述第一开合端上，其与所述第一移动式环抱夹持机构分别夹持于所述管桩同一朝向侧壁的两端；

第一竖向伸缩机构，其一端与所述第一开合端连接，其另一端与所述第一移动式环抱夹持机构连接；

第二固定式环抱夹持机构，其设置于所述第二开合端上，其与所述第一固定式环抱夹持机构对向布置且可分别夹持于所述管桩的两侧；

第二竖向伸缩机构，其一端与所述第二开合端连接，其另一端与所述第二移动式环抱夹持机构连接。

4.根据权利要求3所述的海洋工程环抱式功能结构，其特征在于，包括：

所述第一竖向伸缩机构倾斜式设置，

第一传动机构，其能够将所述第一竖向伸缩机构的倾斜方向驱动力转化为竖直方向驱动力；

所述第一竖向伸缩机构的活动端通过所述第一传动机构与所述第一移动式环抱夹持机构驱动连接，以驱动所述第一移动式环抱夹持机构的升降；

所述第二竖向伸缩机构倾斜式设置，

第二传动机构，其能够将所述第二竖向伸缩机构的倾斜方向驱动力转化为竖直方向驱动力；

所述第二竖向伸缩机构的活动端通过所述第二传动机构与所述第二移动式环抱夹持机构驱动连接，以驱动所述第二移动式环抱夹持机构的升降。

5.根据权利要求4所述的海洋工程环抱式功能结构，其特征在于，所述第一传动机构包括：

第一左连杆，其一端转动连接于所述第一移动式环抱夹持机构的一侧上；

第一右连杆，其一端转动连接于所述第一移动式环抱夹持机构的另一侧；

第一导向槽，其连接于所述第一竖向伸缩机构的活动端；

第一导向部，其滑动连接于所述第一导向槽内；

所述第一左连杆、所述第一右连杆均转动连接于所述第一导向部上。

6.根据权利要求3所述的海洋工程环抱式功能结构，其特征在于，所述第一固定式环抱夹持机构包括：

第一固定夹爪支架，其设置于所述第一开合端上；

第一下夹爪，其转动式设置于所述第一固定夹爪支架的一侧；

第二下夹爪，其转动式设置于所述第一固定夹爪支架的另一侧；

第二横向伸缩机构，其两端分别与所述第一下夹爪、所述第二下夹爪连接；

第二左连杆，其一端转动连接于所述第一下夹爪的一侧；

第二右连杆，其一端转动连接于所述第二下夹爪的一侧；

第二导向槽，其设置于所述第一固定夹爪支架上；

第二导向部，其滑动连接于所述第二导向槽内；

所述第二左连杆、所述第二右连杆均转动连接于所述第二导向部上。

7.根据权利要求1所述的海洋工程环抱式功能结构，其特征在于，所述开合机构包括：

第一安装架，其可装拆式设置于所述第一开合端的底部，所述第一轨道设置于所述第一安装架上；

第二安装架，其可装拆式设置于所述第二开合端的底部，所述第二轨道设置于所述第二安装架上；

所述第一安装架的端部与所述第二安装架的端部转动连接。

8.根据权利要求7所述的海洋工程环抱式功能结构，其特征在于，所述第一安装架包括：

第一安装板，其数量为若干层，相邻所述第一安装板之间留有间距；

第一连接柱，其数量为若干个，其连接于若干层所述第一安装板之间；

所述第一轨道位于所述第一安装板上；

所述第二安装架包括：

第二安装板，其数量为若干层，相邻所述第二安装板之间留有间距；

第二连接柱，其数量为若干个，其连接于若干层所述第二安装板之间；

所述第二轨道位于所述第二安装板上。

9.根据权利要求8所述的海洋工程环抱式功能结构，其特征在于，所述第一轨道的数量为若干层，所述位置调整机构包括：

定位轮组，其数量至少为一组，其夹持式滑动连接于所述第一安装板的两侧；

动力组件，其设置于所述定位轮组上，其能够驱动所述定位轮组移动。

10.根据权利要求9所述的海洋工程环抱式功能结构，其特征在于，所述第一安装板上设有第一齿圈，所述第二安装板上设有第二齿圈；

随着所述第一开合端与所述第二开合端的互相靠近，所述第一齿圈与所述第二齿圈能够拼接为总齿圈，所述动力组件的转动端具有第三齿圈，所述第三齿圈啮合连接于所述第一齿圈、所述第二齿圈上。

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