CN206265182U

CN206265182U - 海上平台干式桩腿内壁爬行机器人

Info

Publication number: CN206265182U
Application number: CN201621101137.7U
Authority: CN
Inventors: 张仕海
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2016-10-08
Filing date: 2016-10-08
Publication date: 2017-06-20
Anticipated expiration: 2026-10-08

Abstract

本实用新型涉及一种海上平台干式桩腿内壁爬行机器人，机器人总体由上腿组、下腿组、电磁吸盘、躯干、电机、丝杆螺母组成。由电机加丝杆螺母机构实现机器人机构的伸缩运动，并通过导轨机构实现导向和支撑。通过腿组伸缩、吸附和躯干伸缩的运动配合实现机器人垂直往复爬行。机器人整体可在干式桩腿内部半圆形柱状空间内自由爬行，并可通过变步长的方式跨越桩腿中间连接处凸缘障碍。机器人可携带桩腿内壁缺陷检测装置或作业装置，代替人工作业，提高桩腿乃至平台系统的安全性，节省检修成本。

Description

海上平台干式桩腿内壁爬行机器人

技术领域

本实用新型涉及一种海上平台干式桩腿内壁爬行机器人，属于机械设计领域。

背景技术

桩腿是维持海上平台稳固与安全的重大基础部件。实际应用中，受平台系统的移位与落座，船舶碰撞，平台系统偏载，海生物附着，海水、风浪、潮流侵蚀等因素的影响，桩腿会出现锈蚀、破裂、变形、局部变薄、应力集中等方面的问题，这些问题若得不到及时处理，会在内外因素共同作用下而不断的恶化与扩大，进而危机桩腿乃至整个平台系统的安全。因此，开发桩腿缺陷检测系统，有利于桩腿结构安全隐患的及时发现与处理。

目前，桩腿缺陷与隐患的检测主要分现场检测和在坞检修。现场检测主要靠人工爬行及肉眼观察等办法，该方法通常伴随着高空作业，操作难度大，效率低，具有一定的危险性，且可检测范围受限；在坞检修比较彻底，但需要将平台及桩腿拖进船坞进行，需要耗费大量的人力、财力。

本实用新型以某海上平台干式桩腿内部结构为原型，该桩腿内部圆柱空间分为两个半圆柱部分，其中一个半圆柱空间安装有多层工作平台、爬梯、护栏等结构，结构较为复杂，不适宜机器人的爬行。另一个半圆柱空间为上下直通式结构，内部结构较为简单。基于以上结构，本实用新型开发一种可在桩腿内壁上下直通部分空间往复爬行的机器人，以搭载桩腿内壁缺陷检测设备，实现桩腿内壁缺陷的巡回检测功能。系统应用于平台现场，可及时发现桩腿内壁缺陷，提高桩腿乃至整个平台系统的安全性，节省桩腿检修成本。

发明内容

本实用新型以某海上平台干式桩腿内部结构为应用原型，开发一种可在桩腿内壁往复爬行的机器人。机器人可适应桩腿内部半圆形爬行空间的限制，并可跨越两节桩腿连接处的凸缘障碍。为实现上述目标，本实用新型采用以下技术方案：

机器人总体由上腿组、下腿组及躯干三部分组成。

机器人上腿组与下退组结构完全相同，主要由电磁吸盘（1）、三角底板（2）、腿组“U”型推板（3）、腿组架（16）、腿架底板（5）、“T”型腿杆（10）、“T”型滑槽（4）、腿部丝杆（9）、小步进电机（7）组成。三条“T”型腿杆（10）的一端分别通过螺钉三角底板（2）相连，并呈三角形分布。三组电磁吸盘（1）分别通过螺钉固定于三角底板（2）的另一侧，并呈三角形分布。三组“T”型滑槽（4）分别通过螺钉固定在腿组架（16）上，三条“T”型腿杆（10）可分别在对应的“T”型滑槽（4）内轴向滑动。小步进电机（7）通过小电机支架（6）固定在腿架底板（5）的端部，小步进电机（7）输出轴与腿部丝杆（9）弹性连接，腿部丝杆（9）两端通过腿部轴承-轴承座（8）支撑，腿部轴承-轴承座（8）通过螺钉固定在腿架底板（5）上。腿组“U”型推板（3）为“U”型结构，其开口端分别通过螺钉固定在腿部驱动螺母（24）的两侧面，其低端面通过螺钉固定于三角底板（2）的中心处。腿组架（16）与腿架底板（5）做为整体结构。

机器人躯干主要有大步进电机（11）、躯干底板（13）、滑轨（14）、滑槽（20）、躯干“U”型推板（19）、躯干丝杆（18）、躯干驱动螺母（17）组成。大步进电机（11）通过大电机支架（12）固定在躯干底板（13）上，且电机输出轴与躯干丝杆（18）之间为柔性连接。躯干丝杆（18）两端分别由躯干轴承-轴承座（21、22）支撑，躯干轴承-轴承座（21、22）通过螺栓固定在躯干底板（13）上。躯干“U”型推板（19）的开口端分别通过螺钉固定在躯干驱动螺母（17）的两侧，躯干“U”型推板（19）的底端通过螺栓固定于下腿组件腿组架（16）的下平面。两条矩形滑轨（14）对称焊接在躯干“U”型推板（19）的两侧板上。两个与滑轨（14）相匹配的滑槽（20）通过滑槽安装板（15）固定在躯干底板（13）的下端。躯干底板底座（23）通过螺栓固定于上腿组件的腿组架（16）的上平面。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

1、由步进电机及丝杆-螺母机构实现机器人本体的伸缩，机器人爬行步长可以在丝杆最大行程范围内任意调控。可根据桩腿内部结构情况实时调节纵向信息采集密度。另外，当检测到机器人落脚处有障碍物时，可通过改变步长的方法跨越障碍。

2、腿脚杆及电磁吸盘均呈三角形分布，机构稳定可靠。

3、机器人整机驱动系统为纯电动，系统可控性强，无泄漏污染，且机构小巧。

附图说明

图1 机器人整体装配主视图

图2 机器人装配右视图

图3 “U”型推板及滑块机构主视图

图4 “U”型推板及滑块机构左视图

图5躯干滑槽主视图

图6躯干滑槽剖面图

图7躯干底板机构主视图

图8 躯干底板右视图

图9 腿杆组件主视图

图10 腿杆组件右视图

图11腿杆“T”型滑槽主视图

图12腿杆“T”型滑槽左视图

图13腿组架主视图

图14腿组架左视图

图中： 1、电磁吸盘，2、三角底板，3、腿组“U”型推板，4、“T”型滑槽，5、腿架底板，6、小电机支架，7、小步进电机，8、腿部轴承-轴承座，9、腿部丝杆，10、“T”型腿杆，11、大步进电机，12、大电机支架，13、躯干底板，14、滑轨，15、滑槽安装板，16、腿组架，17、躯干驱动螺母，18、躯干丝杆，19、躯干“U”型推板，20、滑槽，21,22、躯干轴承-轴承座，23、躯干底板底座，24、腿部驱动螺母。

具体实施方式

机器人总体由上腿组、下腿组及躯干三部分组成。

以上所述为本实用新型的一个实例，我们还可对其机械结构进行一些变换，以应用于其它管式内壁结构的爬行。只要其机器人的机械结构设计思想同本实用新型所叙述的一致，均应视为本实用新型所包括的范围。

Claims

1.一种海上平台干式桩腿内壁爬行机器人，其特征在于：机器人总体由上腿组、下腿组、躯干三部分组成，由电机加丝杆螺母机构实现机器人机构的伸缩运动，导轨机构实现运动导向和支撑；通过腿组伸缩、吸附和躯干伸缩的运动配合实现机器人垂直往复爬行；

机器人上腿组与下退组结构完全相同，主要由电磁吸盘（1）、三角底板（2）、腿组“U”型推板（3）、腿组架（16）、腿架底板（5）、“T”型腿杆（10）、“T”型滑槽（4）、腿部丝杆（9）、小步进电机（7）组成；三条“T”型腿杆（10）的一端分别通过螺钉三角底板（2）相连，并呈三角形分布；三组电磁吸盘（1）分别通过螺钉固定于三角底板（2）的另一侧，并呈三角形分布；三组“T”型滑槽（4）分别通过螺钉固定在腿组架（16）上，三条“T”型腿杆（10）可分别在对应的“T”型滑槽（4）内轴向滑动；小步进电机（7）通过小电机支架（6）固定在腿架底板（5）的端部，小步进电机（7）输出轴与腿部丝杆（9）弹性连接，腿部丝杆（9）两端通过腿部轴承-轴承座（8）支撑，腿部轴承-轴承座（8）通过螺钉固定在腿架底板（5）上；腿组“U”型推板（3）为“U”型结构，其开口端分别通过螺钉固定在腿部驱动螺母（24）的两侧面，其低端面通过螺钉固定于三角底板（2）的中心处；腿组架（16）与腿架底板（5）做为整体结构；

机器人躯干主要有大步进电机（11）、躯干底板（13）、滑轨（14）、滑槽（20）、躯干“U”型推板（19）、躯干丝杆（18）、躯干驱动螺母（17）组成；大步进电机（11）通过大电机支架（12）固定在躯干底板（13）上，且电机输出轴与躯干丝杆（18）之间为柔性连接；躯干丝杆（18）两端分别由躯干轴承-轴承座（21、22）支撑，躯干轴承-轴承座（21、22）通过螺栓固定在躯干底板（13）上；躯干“U”型推板（19）的开口端分别通过螺钉固定在躯干驱动螺母（17）的两侧，躯干“U”型推板（19）的底端通过螺栓固定于下腿组件腿组架（16）的下平面；两条矩形滑轨（14）对称焊接在躯干“U”型推板（19）的两侧板上；两个与滑轨（14）相匹配的滑槽（20）通过滑槽安装板（15）固定在躯干底板（13）的下端；躯干底板底座（23）通过螺栓固定于上腿组件的腿组架（16）的上平面。