CN117921709B - 一种伸缩式检查臂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人的机械臂技术领域，具体为一种伸缩式检查臂，密封环形气囊压合在船体的下端外壁上，密封环形气囊的内侧对称设置有一对折叠管，折叠管的一侧连通密封环形气囊，折叠管的另一侧外壁弹性压合有气缸，气缸连通气压阀，有益效果为：通过设置密封环形气囊、检测端头和软管的配合，在需要检测和观察的位置进行密封封堵并抽水，在水下形成稳定的检测环境，避免海水对检测造成影响，提高了观测的稳定性和检测的精度，同时利用设置弹性连接的气缸和气压阀实时反映内部的压力并进行调节，使得检测过程中的伸缩始终在隔水的环境下进行，提高了对检测设备的保护。
Description
技术领域
本发明涉及机器人的机械臂技术领域，具体为一种伸缩式检查臂。
背景技术
在船体航运结束后，需要对船体进行全方位的检测，由于是船体水下的部分，需要检测船体下端浸水部分，通过检测船体下端的粘附物和密封性，从而便于进行精确的定向处理，提高船体的使用寿命，同时防止破损处持续造成海水的侵蚀，降低事故率。
现有技术中为了提高检测的安全性，通常利用机器人代替人下水进行检查，通过机器人的探头达到实时图像传输和采集的目的，进而人员可在岸上即可清楚的了解船体水下部分的情况。
然而在实际检测过程中，由于海水的影响，机器人的机械臂难以对船体的连接位置进行有效的观测，且水中的晃动造成采集的图像清晰度不足，无法满足检测、维护的要求，而水下的环境也会造成用于探测的机械臂伸缩位置造成密封性破坏，进而影响机械臂的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伸缩式检查臂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种伸缩式检查臂，所述伸缩式检查臂包括与巡检机器人连接的机械臂和连接在机械臂端头的检测端头，所述检测端头包括通过驱动组件驱动转动和伸缩的检测块，检测块上设置有检测组件，所述检测组件包括图像采集用探头和清理用气孔，检测端头上设置有排水口和进气装置；
所述检测端头的端部外缘通过软管连接有柔性环板，所述柔性环板上固定安装有密封环形气囊，所述密封环形气囊的下端竖直设置有圆周阵列分布的多组第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的一侧固定并连通检测端头，第一伸缩杆的另一端设置有推进器，密封环形气囊压合在船体的下端外壁上，密封环形气囊的内侧对称设置有一对折叠管，所述折叠管的一侧连通密封环形气囊，折叠管的另一侧外壁弹性压合有气缸，所述气缸连通气压阀。
优选的，所述检测端头的前端设置有前连板，所述前连板的外侧与柔性环板之间固定套接有软管，所述软管的两端外侧螺纹转动安装有密封环，所述密封环将软管的两端外壁分别紧固压合在前连板与柔性环板上。
优选的，所述驱动组件包括电机和第二伸缩杆，检测端头的内腔设置为正压内腔，正压内腔中设置有电机驱动的驱动杆，电机固定安装在第二伸缩杆上，第二伸缩杆固定在正压内腔的内壁上，驱动杆的端部设置有锥块，所述前连板的两侧对称设置有一对转动安装的检测块，所述检测块与锥块的倾斜面贴合。
优选的，所述前连板上设置有转槽，所述转槽上转动设置有转环，转环上设置有铰座，检测块的下端竖直设置有转杆，转杆的端部转动安装在铰座上。
优选的，所述锥块的下端竖直设置有一对位于转杆内侧的联动杆，所述联动杆的一侧延伸至转环的下端，转环的内侧设置有通孔，联动杆的外壁上竖直设置有插柱，插柱的上端正对通孔。
优选的，所述转杆的中间段外壁贯穿设置有弧槽，所述前连板上设置有弧杆，所述弧杆的一端贯穿滑动插接在弧槽上，弧杆上套接有第一弹簧，所述第一弹簧压合在前连板与转杆之间。
优选的，所述密封环形气囊的外壁上设置有环状的垫圈环，所述垫圈环紧密压合在船体上，密封环形气囊的另一侧设置有与第一伸缩杆、柔性环板固定连接的连接块。
优选的，所述柔性环板的侧壁端部外壁上设置有滑槽，所述折叠管的折叠段外壁上设置有滑块，所述滑块滑动插接在滑槽上。
优选的，所述折叠管的一侧设置为半球形外壁，折叠管半球形外壁的侧向设置有顶持弧板，所述顶持弧板的一侧设置有插接在气缸中的压杆，压杆上套接有压合在顶持弧板和气缸之间的第二弹簧。
优选的，所述气缸通过气管连通气压阀，排水口中设置有抽水泵，进气装置中设置有进气用气泵，所述检测组件、气压阀、抽水泵、气泵、第一伸缩杆、第二伸缩杆、推进器和电机均电性连接在巡检机器人的控制模块上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在机械臂上设置密封环形气囊、检测端头和软管的配合，在需要检测和观察的位置进行密封封堵并抽水，在水下形成稳定的检测环境，避免海水对检测造成影响，提高了观测的稳定性和检测的精度，同时利用设置弹性连接的气缸和气压阀实时反映内部的压力并进行调节，使得检测过程中的机械臂上的伸缩始终在隔水的环境下进行，提高了对检测设备的保护。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的检测端头结构示意图；
图3为图2中B处结构放大图；
图4为图2中A处结构放大图；
图5为本发明的锥块立体结构示意图；
图6为本发明的锥块与检测块装配立体结构示意图；
图7为本发明的密封环形气囊立体结构示意图。
图中：1、机械臂；2、船体；3、检测端头；4、密封环形气囊；5、前连板；6、柔性环板；7、软管；8、第一伸缩杆；9、驱动杆；10、第二伸缩杆；11、推进器；12、电机；13、检测块；14、锥块；15、折叠管；16、密封环；17、进气装置；18、气压阀；19、排水口；21、检测组件；22、转杆；23、弧杆；24、第一弹簧；25、弧槽；26、转环；27、转槽；28、通孔；29、联动杆；30、插柱；31、铰座；32、第二弹簧；33、气缸；34、垫圈环；35、滑块；36、气管；37、顶持弧板；38、滑槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：
实施例1：一种伸缩式检查臂，伸缩式检查臂包括与巡检机器人连接的机械臂1和连接在机械臂1端头的检测端头3，检测端头3的端部外缘通过软管7连接有柔性环板6，柔性环板6上固定安装有密封环形气囊4。
通过柔性环板6和软管7形成柔性连接，进而适配船体2不同位置密封性的检测，保持密封环形气囊4压合后稳定的贴合船体2的外壁，实现密封隔绝。
检测端头3的前端设置有前连板5，前连板5的外侧与柔性环板6之间固定套接有软管7，软管7的两端外侧螺纹转动安装有密封环16，密封环16将软管7的两端外壁分别紧固压合在前连板5与柔性环板6上，密封环形气囊4的外壁上设置有环状的垫圈环34，垫圈环34紧密压合在船体上，密封环形气囊4的另一侧设置有与第一伸缩杆8、柔性环板6固定连接的连接块。
通过密封环16实现软管7的密封安装，通过垫圈环34实现与船体2之间的密封压合。
检测端头3包括通过驱动组件驱动转动和伸缩的检测块13，驱动组件包括电机12和第二伸缩杆10，检测端头3的内腔设置为正压内腔，正压内腔中设置有电机12驱动的驱动杆9，电机12固定安装在第二伸缩杆10上，第二伸缩杆10固定在正压内腔的内壁上，驱动杆9的端部设置有锥块14，前连板5的两侧对称设置有一对转动安装的检测块13，检测块13与锥块14的倾斜面贴合，前连板5上设置有转槽27，转槽27上转动设置有转环26，转环26上设置有铰座31，检测块13的下端竖直设置有转杆22，转杆22的端部转动安装在铰座31上。
通过铰座31和转杆22实现检测块13的转动安装，利用第二伸缩杆10驱动锥块14顶出，进而利用倾斜面的挤压使得检测块13向外侧倾斜转动，增大探测的范围。
锥块14的下端竖直设置有一对位于转杆22内侧的联动杆29，联动杆29的一侧延伸至转环26的下端，转环26的内侧设置有通孔28，联动杆29的外壁上竖直设置有插柱30，插柱30的上端正对通孔28，转杆22的中间段外壁贯穿设置有弧槽25，前连板5上设置有弧杆23，弧杆23的一端贯穿滑动插接在弧槽25上，弧杆23上套接有第一弹簧24，第一弹簧24压合在前连板5与转杆22之间。
在上升的过程中，同步使得插柱30与转环26连接，进而利用电机12的驱动牵引转环26转动，同步驱动检测块13进行圆周转动式探测。
检测块13上设置有检测组件21，检测组件21包括图像采集用探头和清理用气孔，检测端头3上设置有排水口19和进气装置17，气缸33通过气管36连通气压阀18，排水口19中设置有抽水泵，进气装置17中设置有进气用气泵，检测组件21、气压阀18、抽水泵、气泵、第一伸缩杆8、第二伸缩杆10、推进器11和电机12均电性连接在巡检机器人的控制模块上。
通过排水口19实现对抽水，进而使得检测端头3与船体2外壁之间的海水被抽离，利用进气装置17保持内部内压平衡。
密封环形气囊4的下端竖直设置有圆周阵列分布的多组第一伸缩杆8，第一伸缩杆8的一侧固定并连通检测端头3，第一伸缩杆8的另一端设置有推进器11，密封环形气囊4压合在船体2的下端外壁上。
利用第一伸缩杆8的驱动使得密封环形气囊4紧密压合在船体2上，利用推进器11持续保持压合推力。
密封环形气囊4的内侧对称设置有一对折叠管15，折叠管15的一侧连通密封环形气囊4，折叠管15的另一侧外壁弹性压合有气缸33，气缸33连通气压阀18，柔性环板6的侧壁端部外壁上设置有滑槽38，折叠管15的折叠段外壁上设置有滑块35，滑块35滑动插接在滑槽38上。
随着内部压强的变化，同步使得折叠管15膨胀或收缩，进而利用气缸33反应至气压阀18上，进而根据气压阀18的数值判断抽水空间的内腔。
折叠管15的一侧设置为半球形外壁，折叠管15半球形外壁的侧向设置有顶持弧板37，顶持弧板37的一侧设置有插接在气缸33中的压杆，压杆上套接有压合在顶持弧板37和气缸33之间的第二弹簧32。
通过设置顶持弧板37和第二弹簧32的配合，形成弹性连接，进而利用气缸33驱动挤压折叠管15，使得密封环形气囊4被挤压，进一步提高密封性。
工作原理：首先利用巡检机器人下潜代替人工进行检测，下潜后，利用巡检机器人的机械臂1实现检测端头3的延伸伸缩，进而将检测端头3延伸至船体2需要检测密封的位置，如螺钉、螺栓等连接处。
此时利用机械臂1驱动检测端头3外侧的密封环形气囊4压合在船体2的外壁上，利用柔性环板6和软管7组成的柔性结构适配船体外轮廓的变化，保持完全贴合，然后利用第一伸缩杆8的驱动使得密封环形气囊4被挤压，并紧密密封贴合，同时利用推进器11持续转动保持向上的持续挤压力。
然后利用抽水泵对检测端头3与船体2围成的内腔进行抽水，一边抽水，一边进气，保持内压平衡，使得检测端头3端部形成隔水环境，此时，锥块14压合在前连扳5上，实现对驱动杆9伸缩位置进行密封，但海水抽完后，利用第二伸缩杆10驱动锥块14上升，在上升过程中利用倾斜面的挤压驱动检测块13向外侧倾斜，增大检测的范围，由于海水螺钉连接等位置凸出，容易粘附藤壶等杂质，因此需要利用气孔中排出的高压气体对连接位置进行清理，同时利用气孔等结构对连接位置喷涂密封涂层，实现对连接位置密封性的维护。
在驱动过程中，利用插柱30实现对转环26的插接，进而利用电机12实现带动转环26沿转槽27进行转动，从而圆周转动调节检测块13的位置，达到对连接位置进行全范围的检测和保护。
在检测过程中驱动杆9的内侧保持的正压环境中，不会有水流进行侵入，在伸缩过程中，驱动杆9的外侧为隔水环境，也不会浸水，进而提高了检测的精度，和实现了对检测装置的保护，提高了使用寿命。
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 (7)
1.一种伸缩式检查臂，其特征在于：所述伸缩式检查臂包括与巡检机器人连接的机械臂（1）和连接在机械臂（1）端头的检测端头（3），所述检测端头（3）包括通过驱动组件驱动转动和伸缩的检测块（13），检测块（13）上设置有检测组件（21），所述检测组件（21）包括图像采集用探头和清理用气孔，检测端头（3）上设置有排水口（19）和进气装置（17）；
所述检测端头（3）的端部外缘通过软管（7）连接有柔性环板（6），所述柔性环板（6）上固定安装有密封环形气囊（4），所述密封环形气囊（4）的下端竖直设置有圆周阵列分布的多组第一伸缩杆（8），所述第一伸缩杆（8）的一侧固定并连通检测端头（3），第一伸缩杆（8）的另一端设置有推进器（11），密封环形气囊（4）压合在船体（2）的下端外壁上，密封环形气囊（4）的内侧对称设置有一对折叠管（15），所述折叠管（15）的一侧连通密封环形气囊（4），折叠管（15）的另一侧外壁弹性压合有气缸（33），所述气缸（33）连通气压阀（18）；
所述检测端头（3）的前端设置有前连板（5），所述前连板（5）的外侧与柔性环板（6）之间固定套接有软管（7），所述软管（7）的两端外侧螺纹转动安装有密封环（16），所述密封环（16）将软管（7）的两端外壁分别紧固压合在前连板（5）与柔性环板（6）上，所述密封环形气囊（4）的外壁上设置有环状的垫圈环（34），所述垫圈环（34）紧密压合在船体上，密封环形气囊（4）的另一侧设置有与第一伸缩杆（8）、柔性环板（6）固定连接的连接块，所述折叠管（15）的一侧设置为半球形外壁，折叠管（15）半球形外壁的侧向设置有顶持弧板（37），所述顶持弧板（37）的一侧设置有插接在气缸（33）中的压杆，压杆上套接有压合在顶持弧板（37）和气缸（33）之间的第二弹簧（32）。
2.根据权利要求1所述的一种伸缩式检查臂，其特征在于：所述驱动组件包括电机（12）和第二伸缩杆（10），检测端头（3）的内腔设置为正压内腔，正压内腔中设置有电机（12）驱动的驱动杆（9），电机（12）固定安装在第二伸缩杆（10）上，第二伸缩杆（10）固定在正压内腔的内壁上，驱动杆（9）的端部设置有锥块（14），所述前连板（5）的两侧对称设置有一对转动安装的检测块（13），所述检测块（13）与锥块（14）的倾斜面贴合。
3.根据权利要求2所述的一种伸缩式检查臂，其特征在于：所述前连板（5）上设置有转槽（27），所述转槽（27）上转动设置有转环（26），转环（26）上设置有铰座（31），检测块（13）的下端竖直设置有转杆（22），转杆（22）的端部转动安装在铰座（31）上。
4.根据权利要求3所述的一种伸缩式检查臂，其特征在于：所述锥块（14）的下端竖直设置有一对位于转杆（22）内侧的联动杆（29），所述联动杆（29）的一侧延伸至转环（26）的下端，转环（26）的内侧设置有通孔（28），联动杆（29）的外壁上竖直设置有插柱（30），插柱（30）的上端正对通孔（28）。
5.根据权利要求4所述的一种伸缩式检查臂，其特征在于：所述转杆（22）的中间段外壁贯穿设置有弧槽（25），所述前连板（5）上设置有弧杆（23），所述弧杆（23）的一端贯穿滑动插接在弧槽（25）上，弧杆（23）上套接有第一弹簧（24），所述第一弹簧（24）压合在前连板（5）与转杆（22）之间。
6.根据权利要求5所述的一种伸缩式检查臂，其特征在于：所述柔性环板（6）的侧壁端部外壁上设置有滑槽（38），所述折叠管（15）的折叠段外壁上设置有滑块（35），所述滑块（35）滑动插接在滑槽（38）上。
7.根据权利要求6所述的一种伸缩式检查臂，其特征在于：所述气缸（33）通过气管（36）连通气压阀（18），排水口（19）中设置有抽水泵，进气装置（17）中设置有进气用气泵，所述检测组件（21）、气压阀（18）、抽水泵、气泵、第一伸缩杆（8）、第二伸缩杆（10）、推进器（11）和电机（12）均电性连接在巡检机器人的控制模块上。
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2024
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