本实用新型专利技术涉及一种海上平台桩腿内壁可变步长自动爬行机器人，机器人总体由上腿组、下腿组、中板、本体上伸缩油缸、本体下伸缩油缸、内导向套筒、外导向套筒、控制柜、油箱等机构组成。机器人可在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。
Variable step automatic creeping robot for pile platform of offshore platform
The utility model relates to a sea platform leg wall automatic variable step crawling robot, the robot overall by the upper leg and lower leg group group, in the plate body, a telescopic cylinder, body telescopic cylinder and the inner guide sleeve, the outer guide sleeve, control cabinet and tank mechanism. The robot can crawl freely in the semi cylindrical space inside the pile leg, and can change the flange obstacle of the middle joint of the pile leg by changing the step length. The robot can carry the defect detection device or operation device of the pile leg wall, which can replace the manual operation, improve the safety of the pile leg and even the platform system, and save the maintenance cost.
【技术实现步骤摘要】
一种海上平台桩腿内壁可变步长自动爬行机器人
本技术涉及一种海上平台桩腿内壁可变步长自动爬行机器人，属于机械设计领域。
技术介绍
桩腿是维持海上平台稳固的重大部件，桩腿的安全可靠是确保整个平台系统正常作业的基本条件。实际应用中，受海水浸蚀、碰撞、偏载等因素的影响，桩腿会出现锈蚀、破裂、变形等方面的问题，这些问题若得不到及时处理，会在风、波浪、海流等环境载荷的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。本技术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。本技术针对该桩腿内部结构特点，开发一种可在桩腿内壁上下直通部分空间自动爬行的机器人，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。
技术实现思路
本技术以某海上平台干式桩腿内部结构为原型，开发一种可在桩腿内壁自动爬行的机器人。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，本技术采用以下技术方案：机器人总体由上腿组（A）、下腿组（B）、中板（6）、本体上伸缩油缸（10）、本体下伸缩油缸（13）、内导向套筒（1）、外导向套筒（3）、控制柜（2）、油箱（4）等机构组成。上腿组（A）与中板（6）之间通过本体上伸缩油缸（10）、内导向套筒（1）和外导向套筒（3）连接。本体上伸缩油缸（10）底部通过销轴二（11）与支座二（12）铰接，支座二（12）通过螺栓固定在中板（6）端部上表面上。本体上伸缩油缸（10）的活塞杆末端通过销轴一（9）与支座一（8）铰接，支座一（8）通过螺栓固定在上腿组（A）的底板（7）的下表面上。两套本体上伸缩油缸（10）对称安装在上腿组（A）与中板（6）之间的两端。内导向套筒（1）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在上腿组（A）的底板（7）端部下表面上。外导向套筒（3）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在中板（6）端部上表面上。内导向套筒（1）与外导向套筒（3）部分重叠套装。每套本体上伸缩油缸（10）两侧各安装一套导向套筒机构。下腿组（B）与中板（6）之间通过本体下伸缩油缸（13）、内导向套筒（16）和外导向套筒（19）连接。本体下伸缩油缸（13）底部通过销轴四（17）与支座四（18）铰接，支座四（18）通过螺栓固定在中板（6）端部下表面上。本体下伸缩油缸（13）的活塞杆末端通过销轴三（14）与支座三（15）铰接，支座三（15）通过螺栓固定在下腿组（B）的限位板（5）上。两套本体下伸缩油缸（13）对称安装在下腿组（B）与中板（6）之间的两端。内导向套筒（16）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在下腿组（B）的限位板（5）。外导向套筒（19）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在中板（6）端部下表面上。内导向套筒（16）与外导向套筒（19）部分重叠套装。每套本体下伸缩油缸（13）两侧各安装一套导向套筒机构。控制柜（2）通过螺钉固定在中板（6）的上方，油箱（4）通过螺钉固定在中板（6）的下方。上腿组（A）与下腿组（B）结构与尺寸完全相同，主要由底板（7）、腿部伸缩缸（35）、一级伸缩杆（32）、二级伸缩杆（33）、腿杆架（20）、顶脚（29）、限位板（5）等部件构成。可伸缩式腿杆分左右两部分，分别由两个腿部伸缩缸（35）控制腿杆的伸缩。腿部伸缩缸（35）的底部通过轴销五（24）与支架五（23）铰接，支架五（23）通过螺栓固定在底板（7）上。腿部伸缩缸（35）的活塞杆末端通过轴销六（26）与支架六（27）铰接，支架六（27）通过螺栓固定在腿杆架（20）的内侧。四条腿杆滑道（34）分为两组，分别通过沉头螺钉固定在底板（7）的两端。四个二级伸缩杆（33）分为两组，分别置于对应的腿杆滑道（34）内，并可在腿杆滑道（34）自由滑动，一级伸缩杆（32）穿过二级伸缩杆（33）内部，并可在一定范围内自由伸缩。四个一级伸缩杆（32）分为两组，每两个一级伸缩杆（32）的末端分别通过螺栓固定在腿杆架（20）的两侧。对于右侧腿杆，定长腿杆四（31）及定长腿杆三（25）的一端分别通过螺栓固定在一级伸缩杆（32）的末端，定长腿杆四（31）及定长腿杆三（25）的另一端分别固定一个顶脚支架（30），顶脚支架（30）分别通过轴销七（28）与一个顶脚（29）铰接，顶脚（29）可以轴销七（28）为轴，并在一定角度范围内摆动，以适应桩腿内部圆弧面的变化。对于右侧腿杆，定长腿杆一（21）及定长腿杆二（22）的一端分别通过螺栓固定在一级伸缩杆（32）的末端，定长腿杆一（21）及定长腿杆二（22）的另一端分别固定一个顶脚支架（30），顶脚支架（30）分别通过轴销七（28）与一个顶脚（29）铰接，顶脚（29）可以轴销七（28）为轴，并在一定角度范围内摆动，以适应桩腿内部圆弧面的变化。两个限位板（5）分别通过螺栓固定在底板（7）的两端。与现有技术相比较，本技术具有以下优点：1、多级伸缩式腿杆机构具有支撑半径大，结构紧促的特点。2、本体上、下伸缩油缸的工作行程不同，可实现三种不同的爬行步长。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。3、通过液压力张紧，系统在桩腿内附着稳固，并可携带较重的检测或作业设备。同时，机器人腿部与桩腿内壁面的附着力可根据需要进行调节。附图说明图1机器人整体装配主视图图2机器人装配左视图图3机器人腿部机构装配图图4机器人腿部伸缩杆局部剖视图图5机器人顶脚局部主视图图6机器人顶脚局部俯视图图中：A、上腿组，B、下腿组，1、内导向套筒，2、控制柜，3、外导向套筒，4、油箱，5、限位板，6、中板，7、底板，8、支座一，9、销轴一，10、本体上伸缩油缸，11、销轴二，12、支座二，13、本体下伸缩油缸，14、销轴三，15、支座三，16、内导向套筒，17、销轴四，18、支座四，19、外导向套筒，20、腿杆架，21、定长腿杆一，22、定长腿杆二，23、支架五，24、轴销五，25、定长腿杆三，26、轴销六，27、支架六，28、轴销七，29、顶脚，30、顶脚支架，31、定长腿杆四，32、一级伸缩杆，33、二级伸缩杆，34、腿杆滑道，35、腿部伸缩缸。具体实施方式机器人总体由上腿组（A）、下腿组（B）、中板（6）、本体上伸缩油缸（10）、本体下伸缩油缸（13）、内导向套筒（1）、外导向套筒（3）、控制柜（2）、油箱（4）等机构组成。上腿组（A）与中板（6）之间通过本体上伸缩油缸（10）、内导向套筒（1）和外导向套筒（3）连接。本体上伸缩油缸（10）底部通过销轴二（11）与支座二（12）铰接，支座二（12）通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种海上平台桩腿内壁可变步长自动爬行机器人，其特征在于：机器人总体由上腿组（A）、下腿组（B）、中板（6）、本体上伸缩油缸（10）、本体下伸缩油缸（13）、内导向套筒（1）、外导向套筒（3）、控制柜（2）、油箱（4）组成；上腿组（A）与中板（6）之间通过本体上伸缩油缸（10）、内导向套筒（1）和外导向套筒（3）连接；本体上伸缩油缸（10）底部通过销轴二（11）与支座二（12）铰接，支座二（12）通过螺栓固定在中板（6）端部上表面上；本体上伸缩油缸（10）的活塞杆末端通过销轴一（9）与支座一（8）铰接，支座一（8）通过螺栓固定在上腿组（A）的底板（7）的下表面上；两套本体上伸缩油缸（10）对称安装在上腿组（A）与中板（6）之间的两端；内导向套筒（1）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在上腿组（A）的底板（7）端部下表面上；外导向套筒（3）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在中板（6）端部上表面上；内导向套筒（1）与外导向套筒（3）部分重叠套装；每套本体上伸缩油缸（10）两侧各安装一套导向套筒机构；下腿组（B）与中板（6）之间通过本体下伸缩油缸（13）、内导向套筒（16）和外导向套筒（19）连接；本体下伸缩油缸（13）底部通过销轴四（17）与支座四（18）铰接，支座四（18）通过螺栓固定在中板（6）端部下表面上；本体下伸缩油缸（13）的活塞杆末端通过销轴三（14）与支座三（15）铰接，支座三（15）通过螺栓固定在下腿组（B）的限位板（5）上；两套本体下伸缩油缸（13）对称安装在下腿组（B）与中板（6）之间的两端；内导向套筒（16）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在下腿组（B）的限位板（5）；外导向套筒（19）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在中板（6）端部下表面上；内导向套筒（16）与外导向套筒（19）部分重叠套装；每套本体下伸缩油缸（13）两侧各安装一套导向套筒机构；控制柜（2）通过螺钉固定在中板（6）的上方，油箱（4）通过螺钉固定在中板（6）的下方；上腿组（A）与下腿组（B）结构与尺寸完全相同，主要由底板（7）、腿部伸缩缸（35）、一级伸缩杆（32）、二级伸缩杆（33）、腿杆架（20）、顶脚（29）、限位板（5）构成；可伸缩式腿杆分左右两部分，分别由两个腿部伸缩缸（35）控制腿杆的伸缩；腿部伸缩缸（35）的底部通过轴销五（24）与支架五（23）铰接，支架五（23）通过螺栓固定在底板（7）上；腿部伸缩缸（35）的活塞杆末端通过轴销六（26）与支架六（27）铰接，支架六（27）通过螺栓固定在腿杆架（20）的内侧；四条腿杆滑道（34）分为两组，分别通过沉头螺钉固定在底板（7）的两端；四个二级伸缩杆（33）分为两组，分别置于对应的腿杆滑道（34）内，并可在腿杆滑道（34）自由滑动，一级伸缩杆（32）穿过二级伸缩杆（33）内部，并可在一定范围内自由伸缩；四个一级伸缩杆（32）分为两组，每两个一级伸缩杆（32）的末端分别通过螺栓固定在腿杆架（20）的两侧；对于右侧腿杆，定长腿杆四（31）及定长腿杆三（25）的一端分别通过螺栓固定在一级伸缩杆（32）的末端，定长腿杆四（31）及定长腿杆三（25）的另一端分别固定一个顶脚支架（30），顶脚支架（30）分别通过轴销七（28）与一个顶脚（29）铰接，顶脚（29）可以轴销七（28）为轴，并在一定角度范围内摆动，以适应桩腿内部圆弧面的变化；对于右侧腿杆，定长腿杆一（21）及定长腿杆二（22）的一端分别通过螺栓固定在一级伸缩杆（32）的末端，定长腿杆一（21）及定长腿杆二（22）的另一端分别固定一个顶脚支架（30），顶脚支架（30）分别通过轴销七（28）与一个顶脚（29）铰接，顶脚（29）可以轴销七（28）为轴，并在一定角度范围内摆动，以适应桩腿内部圆弧面的变化；两个限位板（5）分别通过螺栓固定在底板（7）的两端。...
【技术特征摘要】
1.一种海上平台桩腿内壁可变步长自动爬行机器人，其特征在于：机器人总体由上腿组（A）、下腿组（B）、中板（6）、本体上伸缩油缸（10）、本体下伸缩油缸（13）、内导向套筒（1）、外导向套筒（3）、控制柜（2）、油箱（4）组成；上腿组（A）与中板（6）之间通过本体上伸缩油缸（10）、内导向套筒（1）和外导向套筒（3）连接；本体上伸缩油缸（10）底部通过销轴二（11）与支座二（12）铰接，支座二（12）通过螺栓固定在中板（6）端部上表面上；本体上伸缩油缸（10）的活塞杆末端通过销轴一（9）与支座一（8）铰接，支座一（8）通过螺栓固定在上腿组（A）的底板（7）的下表面上；两套本体上伸缩油缸（10）对称安装在上腿组（A）与中板（6）之间的两端；内导向套筒（1）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在上腿组（A）的底板（7）端部下表面上；外导向套筒（3）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在中板（6）端部上表面上；内导向套筒（1）与外导向套筒（3）部分重叠套装；每套本体上伸缩油缸（10）两侧各安装一套导向套筒机构；下腿组（B）与中板（6）之间通过本体下伸缩油缸（13）、内导向套筒（16）和外导向套筒（19）连接；本体下伸缩油缸（13）底部通过销轴四（17）与支座四（18）铰接，支座四（18）通过螺栓固定在中板（6）端部下表面上；本体下伸缩油缸（13）的活塞杆末端通过销轴三（14）与支座三（15）铰接，支座三（15）通过螺栓固定在下腿组（B）的限位板（5）上；两套本体下伸缩油缸（13）对称安装在下腿组（B）与中板（6）之间的两端；内导向套筒（16）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在下腿组（B）的限位板（5）；外导向套筒（19）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在中板（6）端部下表面上；内导向套筒（16）与外导向套筒（19）部分重叠套装；每套本体下伸缩油缸（13）两侧各安装一套导向套筒机构；控制柜...
【专利技术属性】
技术研发人员：张仕海，穆胜军，高连烨，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学，中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司，
类型：新型
国别省市：天津,12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。