CN209868598U - 一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人，包括第一机械臂、支撑架、第二机械臂和底盘，所述底盘的两侧均安装有履带架，且履带架的底端均匀固定有支重轮，所述红外摄像头的输出端通过导线与数据转换器的输入端电性连接，且数据转换器的输出端通过导线与单片机的输入端电性连接，所述单片机的输出端通过导线与无线信号收发模块的输入端电性连接。本实用新型通过采用履带行走，使得就象给机器人铺了一道无限延长的轨道一样，使它能够平稳、迅速、安全地通过各种复杂路况，由于接地面积大，所以增大了机器人在松软、泥泞路面上的通过能力，降低了下陷量，使用便捷。

Description

一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人

技术领域

本实用新型涉及协助油田工人进行油田作业的设备技术领域，具体为一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人。

背景技术

油气田区域开发建设过程中，每个环节均接触到易燃、易爆危险性物质以及致命硫化氢气体，而且生产工艺多种多样，所处自然环境和作业条件又比较恶劣，各种事故也时有发生；

比如井喷事故。国内处理井喷事故时通常还是采用人海战术，利用大量的人力和少量的、简单的井喷处理工具将现场油田气流破坏的井口拆除，再利用人力讲完好的井口装置或封井器安装于井口来完成抢喷工作。不管是防止井喷安装防喷器还是发生井喷事故而进行抢喷封井作业，以上采用人工作业方式造成工人劳动强度大，危险性大，安全性差，存在安全隐患，达不到安全生产的要求，且成功率很低。井喷失控将导致油气资源的严重破坏，极易酿成火灾、爆炸事故，造成人员伤亡、设备损坏、油井报废和自然环境的污染，造成严重后果，产生重大经济损失；

又比如修井作业，油井在检修作业时主要工作量是起下油管，工人作业内容主要是配合大型设备进行油管扶正、推拉等作业，一般的油水井有几百根油管，因此，作业工人推拉油管的工作量也很大，作业工人劳动强度大，工作效率低，作业进度慢，由于工作环境差，推拉油管的工作也比较危险；

还有许多诸如油气田作业区巡检、查漏抢险、设备转运等等工作内容也不一代表着危险、强度大、效率低等特点；

为此人们针对这些情况设计出了诸如修井机器人、巡检机器人、抓管机、抢喷机器人等许多油田辅助作业设备，但无一不是各位独立的专用作业设备，功能单一，使用效率低，如果需要工作时，很多设备不具备机动性，需要拖车设备拉到现场，然后由大量人力安装，如果工作内容比较复杂，需要多设备协作，这样设备占用面积较大，制造和移运成本都很高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人，克服现有技术存在的问题，操作摇控装置可以使机身行走，使油田中的修井作业、抢喷作业等工作中的管件实现推拉、擎举、抓取、旋转；起下油管和井内油管准确对扣；上下油管丝扣松紧；阀门及螺丝的松紧等由人工完成的工作改为机械完成，大大减轻了工人的劳动强度，提高工作效率，操作工人可以远离井口，可以防止工人受伤害，具有显著的经济效益和社会效益。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人，包括第一机械臂、支撑架、第二机械臂和底盘，所述底盘的两侧均安装有履带架，且履带架的底端均匀固定有支重轮，所述履带架顶部的一端安装有张紧机构，且张紧机构的外端安装有导向轮，所述履带架顶部的另一端固定有驱动轮，且履带架顶端的中间位置处固定有托链轮，所述底盘的两侧均设置有履带，且履带的内侧依次与导向轮、支重轮、驱动轮以及托链轮连接，所述底盘顶部的两端均固定有基座，且基座的顶端设置有底板，所述底板顶部的一端均固定有支撑架，所述基座的顶端铰接有第一机械臂，且第一机械臂的外端铰接有第二机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂的铰接处安装有第二电机，且第二电机的输出端通过连接轴与第一机械臂和第二机械臂连接，所述第一机械臂与底板之间安装有液压伸缩杆，所述第二机械臂的外端均铰接有第一电机，且第一电机的输出端铰接有夹紧机构，夹紧机构外端的两侧均铰接有夹爪，所述第一电机和第二机械臂的连接处安装有第五电机，且第五电机的输出端通过连接轴与第一电机和第二机械臂连接，所述底盘内部的中间位置处安装有蓄电池，且蓄电池的两侧均安装有第三电机，第三电机的输出端通过转轴与底板的底端连接，所述底盘内部的一端安装有数据转换器，且数据转换器的一侧安装有单片机，所述底盘内部的另一端安装有第四电机，且第四电机的一侧安装有无线信号收发模块，所述第四电机的输出端通过连接轴与驱动轮连接，所述底盘的两端均安装有红外摄像头，所述红外摄像头的输出端通过导线与数据转换器的输入端电性连接，且数据转换器的输出端通过导线与单片机的输入端电性连接，所述单片机的输出端通过导线与无线信号收发模块的输入端电性连接。

优选的，所述支撑架呈“U”型，且支撑架与底板呈焊接一体化结构。

优选的，所述支撑架关于底盘左右对称。

优选的，所述底板与基座的连接处均匀设置有滚珠，且滚珠的圆心连线呈圆形。

优选的，所述履带的材质可为橡胶材质或者钢材质。

优选的，所述底盘的外表面设置有橡胶防护套。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)该用于油田作业的多功能双臂协作机器人通过采用履带行走，使得就象给机器人铺了一道无限延长的轨道一样，使它能够平稳、迅速、安全地通过各种复杂路况，由于接地面积大，所以增大了机器人在松软、泥泞路面上的通过能力，降低了下陷量，使用便捷，同时在履带的外表面等间距设置有条形花纹，使得在雨、雪、冰或上坡等路面上能牢牢地抓住地面，不会滑转，机器人重量大，用履带的话可以减小单位面积压力；

(2)该用于油田作业的多功能双臂协作机器人上的履带采用橡胶材质作为常规配置，保证了机身越障能力的同时极大程度的减少了产品成本，同时可选配钢制履带，为其配套选件，以应对特殊高温地面环境及高负载情况，使得装置的适用性更高；

(3)该用于油田作业的多功能双臂协作机器人通过安装有第一机械臂，且第一机械臂的一端铰接有第二机械臂，第二机械臂的前端铰接有第一电机，第一电机的输出端通过转轴固定有夹紧机构，夹紧机构前端的两侧均铰接有机械爪，综上所述形成五轴机械臂，且对称设置有两个，既可以单独工作，也可以协作工作，最大程度的保证了其工作范围和自由度以及灵活性，可完成擎举、旋转、搬运、安装、抢险等动作及工作。

附图说明

图1为本实用新型的正视剖面结构示意图；

图2为本实用新型的底盘俯视结构示意图；

图3为本实用新型的底盘侧视剖面结构示意图；

图4为本实用新型的第一机械臂和第二机械臂组合俯视结构示意图；

图5为本实用新型的系统图。

图中：1、夹爪；2、第一电机；3、第二电机；4、第一机械臂；5、支撑架；6、底板；7、液压伸缩杆；8、第二机械臂；9、夹紧机构；10、导向轮；11、张紧机构；12、支重轮；13、履带；14、托链轮；15、履带架；16、驱动轮；17、红外摄像头；18、底盘；19、基座；20、转轴；21、数据转换器；22、单片机；23、第三电机；24、蓄电池；25、无线信号收发模块；26、第四电机；27、第五电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供的一种实施例：一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人，包括第一机械臂4、支撑架5、第二机械臂8和底盘18，底盘18的两侧均安装有履带架15，且履带架15的底端均匀固定有支重轮12，履带架15顶部的一端安装有张紧机构11，且张紧机构11的外端安装有导向轮10，张紧机构11为一液压气缸结构，通过液压气缸带动导向轮10移动来实现履带13的张紧，履带架15顶部的另一端固定有驱动轮16，且履带架15顶端的中间位置处固定有托链轮14，底盘18的两侧均设置有履带13，且履带13的内侧依次与导向轮10、支重轮12、驱动轮16以及托链轮14连接，履带13的材质可为橡胶材质或者钢材质，履带13采用橡胶材质作为常规配置，保证了机身越障能力的同时极大程度的减少了产品成本，同时可选配钢制履带，为其配套选件，以应对特殊高温地面环境及高负载情况，使得装置的适用性更强；

底盘18顶部的两端均固定有基座19，且基座19的顶端设置有底板6，底板6与基座19的连接处均匀设置有滚珠，且滚珠的圆心连线呈圆形，将两者之间的滑动摩擦变滚动摩擦，摩擦力变小，利于底板6的转动；

底板6顶部的一端均固定有支撑架5，支撑架5呈“U”型，且支撑架5与底板6呈焊接一体化结构，支撑架5关于底盘18左右对称，方便与第一机械臂4进行铰接；

基座19的顶端铰接有第一机械臂4，且第一机械臂4的外端铰接有第二机械臂8，第一机械臂4和第二机械臂8的铰接处安装有第二电机3，且第二电机3的输出端通过连接轴与第一机械臂4和第二机械臂8连接，第一机械臂4与底板6之间安装有液压伸缩杆7，第二机械臂8的外端均铰接有第一电机2，且第一电机2的输出端铰接有夹紧机构9，夹紧机构9为现有技术，具体可参阅CN206216720U，夹紧机构9外端的两侧均铰接有夹爪1；

第一电机2和第二机械臂8的连接处安装有第五电机27，且第五电机27的输出端通过连接轴与第一电机2和第二机械臂8连接，底盘18内部的中间位置处安装有蓄电池24，且蓄电池24的两侧均安装有第三电机23，第三电机23的输出端通过转轴20与底板6的底端连接，底盘18的外表面设置有橡胶防护套，方便对底盘18进行保护，避免其与工作场地的地理环境产生碰撞，使用寿命较长；

底盘18内部的一端安装有数据转换器21，数据转换器21的型号可为DAC6573IPW，且数据转换器21的一侧安装有单片机22，单片机22的型号可为HT66F018，底盘18内部的另一端安装有第四电机26，且第四电机26的一侧安装有无线信号收发模块25，无线信号收发模块25的型号可为JF24D，第四电机26的输出端通过连接轴与驱动轮16连接，底盘18的两端均安装有红外摄像头17，红外摄像头17的输出端通过导线与数据转换器21的输入端电性连接，且数据转换器21的输出端通过导线与单片机22的输入端电性连接，单片机22的输出端通过导线与无线信号收发模块25的输入端电性连接，第一电机2、第二电机3、第三电机23、第四电机26以及第五电机27的型号均可为Y90S-2。

工作原理：使用时，蓄电池24为装置供电，第四电机26工作，使得驱动轮26转动，带动履带13滚动，使得装置行走，使其适应绝大多数的地理环境，同时红外摄像头17实时拍摄画面，并将拍摄的图像画面通过无线信号收发模块25传输至后台终端，利于后台人员进行操控，待装置移动至目标位置处时，液压伸缩杆7的伸缩，实现第一机械臂4竖直方向上的调整，第二电机3工作，实现第二机械臂8在水平方向上转动，第五电机27工作，实现第一电机2竖向进行调整，第一电机2工作，实现夹紧机构9进行360°转动，从而实现夹爪1进行360°转动，综上所述，形成五轴机械臂，使用便捷，且形成的两个五轴机械臂既可以单独工作，也可以协作工作，最大程度的保证了其工作范围和自由度以及灵活性，可完成擎举、旋转、搬运、安装、抢险等动作及工作，大大提高了工作效率。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人，包括第一机械臂(4)、支撑架(5)、第二机械臂(8)和底盘(18)，其特征在于：所述底盘(18)的两侧均安装有履带架(15)，且履带架(15)的底端均匀固定有支重轮(12)，所述履带架(15)顶部的一端安装有张紧机构(11)，且张紧机构(11)的外端安装有导向轮(10)，所述履带架(15)顶部的另一端固定有驱动轮(16)，且履带架(15)顶端的中间位置处固定有托链轮(14)，所述底盘(18)的两侧均设置有履带(13)，且履带(13)的内侧依次与导向轮(10)、支重轮(12)、驱动轮(16)以及托链轮(14)连接，所述底盘(18)顶部的两端均固定有基座(19)，且基座(19)的顶端设置有底板(6)，所述底板(6)顶部的一端均固定有支撑架(5)，所述基座(19)的顶端铰接有第一机械臂(4)，且第一机械臂(4)的外端铰接有第二机械臂(8)，所述第一机械臂(4)和第二机械臂(8)的铰接处安装有第二电机(3)，且第二电机(3)的输出端通过连接轴与第一机械臂(4)和第二机械臂(8)连接，所述第一机械臂(4)与底板(6)之间安装有液压伸缩杆(7)，所述第二机械臂(8)的外端均铰接有第一电机(2)，且第一电机(2)的输出端铰接有夹紧机构(9)，夹紧机构(9)外端的两侧均铰接有夹爪(1)，所述第一电机(2)和第二机械臂(8)的连接处安装有第五电机(27)，且第五电机(27)的输出端通过连接轴与第一电机(2)和第二机械臂(8)连接，所述底盘(18)内部的中间位置处安装有蓄电池(24)，且蓄电池(24)的两侧均安装有第三电机(23)，第三电机(23)的输出端通过转轴(20)与底板(6)的底端连接，所述底盘(18)内部的一端安装有数据转换器(21)，且数据转换器(21)的一侧安装有单片机(22)，所述底盘(18)内部的另一端安装有第四电机(26)，且第四电机(26)的一侧安装有无线信号收发模块(25)，所述第四电机(26)的输出端通过连接轴与驱动轮(16)连接，所述底盘(18)的两端均安装有红外摄像头(17)，所述红外摄像头(17)的输出端通过导线与数据转换器(21)的输入端电性连接，且数据转换器(21)的输出端通过导线与单片机(22)的输入端电性连接，所述单片机(22)的输出端通过导线与无线信号收发模块(25)的输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人，其特征在于：所述支撑架(5)呈“U”型，且支撑架(5)与底板(6)呈焊接一体化结构。

3.根据权利要求2所述的一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人，其特征在于：所述支撑架(5)关于底盘(18)左右对称。

4.根据权利要求1所述的一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人，其特征在于：所述底板(6)与基座(19)的连接处均匀设置有滚珠，且滚珠的圆心连线呈圆形。

5.根据权利要求1所述的一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人，其特征在于：所述履带(13)的材质可为橡胶材质或者钢材质。

6.根据权利要求1所述的一种用于油田作业的多功能双臂协作机器人，其特征在于：所述底盘(18)的外表面设置有橡胶防护套。