一种水下非开挖穿缆机器人作业系统及作业方法技术方案

本发明专利技术提供一种水下非开挖穿缆机器人作业系统及作业方法，主要由冲击装置、转向装置、支撑装置、节间连接装置、推进装置和辅助作业系统等六部分组成，支撑装置、节间连接装置和推进装置等三部分共同实现水下非开挖穿缆机器人泥下的蠕动推进，水下非开挖穿缆机器人的各个组成部分均采用液压驱动，主要用于完成水下打捞攻打千斤洞及泥下穿缆的作业任务。由于水下非开挖穿缆机器人作业系统采用液压驱动，比气动方式拥有更大的驱动力，在冲击装置冲击形成孔道后，支撑装置的支撑板进一步挤压孔道内壁，使孔道更大更牢固，有利于缆线的穿引。本发明专利技术提高沉船沉物打捞攻打千斤洞以及泥下非开挖穿缆的效率和安全性，进一步提高我国海运业和海洋开发领域的发展。

Underwater trenchless cable robot operation system and operation method

The invention provides an underwater trenchless cable-piercing robot operation system and operation method, which is mainly composed of six parts, such as impact device, steering device, supporting device, joint connecting device, propulsion device and auxiliary operation system, and the support device, joint connecting device and propulsion device jointly realize the underwater trenchless. The creeping propulsion of the cable-piercing robot under mud and the hydraulic drive of each part of the underwater trenchless cable-piercing robot are mainly used to complete the underwater salvage and fishing operations of jack holes and cable-piercing under mud. Because the working system of the trenchless underwater cable-piercing robot is driven by hydraulic pressure, it has more driving force than pneumatic method. After the impact device impacts the hole, the support plate of the support device further extrudes the inner wall of the hole, making the hole bigger and stronger, which is beneficial to the cable penetration. The invention improves the efficiency and safety of salvaging and salvaging jack holes and trenchless cable piercing under mud, and further improves the development of marine transportation and marine development in China.

【技术实现步骤摘要】
一种水下非开挖穿缆机器人作业系统及作业方法
本专利技术涉及一种水下非开挖穿缆机器人作业系统及作业方法，属于水下工程

技术介绍
我国的水域面积广阔，航运业和海洋开发业发展迅猛，是我国经济的重要组成部分。沉没于重要港口或者航道的船舶、物品等不仅会降低港口或者航道的通行能力，严重时还会危及过往船只的安全，而水下打捞就可以达到清理港口和航道的目的，避免沉船沉物成为来往船只通航的障碍。在沉船沉物的打捞中，非常重要的一个环节就是在沉船或沉物的下方泥土环境中攻打千斤洞。将水下非开挖穿缆机器人应用于沉船沉物的打捞可以提高打捞工作的效率和安全性，降低打捞成本，进一步加快我国海运事业和海洋开发领域的发展。此外，本专利还可应用于需要泥下非开挖穿缆的工程领域。例如通信电缆、管线的非开挖铺设等。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种水下非开挖穿缆机器人作业系统及作业方法，解决的技术问题是针对目前潜水员水下作业进行水下打捞攻打千斤洞或泥下非开挖穿缆的现状，提高沉船沉物打捞攻打千斤洞以及泥下非开挖穿缆的效率和安全性，进一步提高我国海运业和海洋开发领域的发展。本专利技术的目的是这样实现的：包括辅助作业系统和设置在辅助作业系统内的机器人本体，所述机器人本体包括依次连接的转向装置、冲击装置、前节间连接装置、前支撑装置、推进装置、后节间连接装置和后支撑装置，所述转向装置包括回转液压缸、通过连接件与回转液压缸输出端连接的冲击头支撑板、设置在冲击头支撑板上的俯仰液压缸、设置在冲击头支撑板上的一对支撑件、设置在一对支撑件中的冲击头俯仰运动轴、设置在冲击头俯仰运动轴外的冲击头壳体、设置在冲击头壳体内的滑道、设置在滑道中的滑块，滑块与俯仰液压缸的输出端连接，所述滑道穿过所述冲击头俯仰运动轴；所述前支撑装置和后支撑装置结构相同，均包括：支撑液压缸、设置在支撑液压缸缸筒输出端面上的四个扇形连接块、四个直角杠杆、四个直角滑块、四个支撑板，相邻两个扇形连接块之间设置有一对立板，每对立板之间设置有一根销轴，四个直角杠杆的中间位置设置在对应的销轴上，且每个直角杠杆的两端部均为圆形结构，所述支撑液压缸的活塞杆上、四个直角滑块上分别对称设置有四个凹槽，四个直角杠杆的两端部分别设置在对应的直角滑块的凹槽中和支撑液压缸活塞杆的凹槽中，四个支撑板分别和四个直角滑块固连；回转液压缸的端部与冲击装置连接，冲击装置的端部与前间接连接装置连接，前间接连接装置的端部与前支撑装置的连接块连接，前支撑装置的支撑液压缸的端部连接推进装置，推进装置的端部连接后连接装置，后连接装置的端部与后支撑装置的连接块连接。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.所述辅助作业系统包括辅助作业系统框架、设置在辅助作业系统框架内的液压油源和液压阀箱以及姿态调节机构、设置在辅助作业系统框架内顶端的缆线绞轮、设置在姿态调节机构输出端上的导入机构，所述机器人本体设置在导入机构内。2.所述前间接连接装置和后间接连接装置均为虎克铰。3.所述推进装置是双作用液压缸或做好防水防泥措施的电机丝杠螺母机构。4.一种水下非开挖穿缆机器人作业方法，包括作业系统，步骤如下：(1)将机器人本体安置在辅助作业系统的导入装置中，利用辅助作业系统的角度调节机构对机器人的入泥角度进行调节，以便按照预先规划的运动路径进入泥土环境实施作业任务；(2)机器人本体以及辅助作业系统在工作母船和ROV协助下到达预定水下作业地点，准备开始实施水下打捞攻千斤或泥下非开挖穿缆的作业任务；(3)机器人本体的支撑装置支撑导入装置内壁，为冲击装置首次冲击泥土提供轴向的稳定性，冲击装置往复运动带动冲击头冲击前方泥土形成孔道，完成第一个冲击行程；(4)前支撑装置脱离导入装置的内壁，后支撑装置保持支撑导入装置内壁的姿势不变，推进装置推动前支撑装置前进一个冲击行程，后支撑装置支撑导入装置内壁产生的静摩擦力来抵抗推进时产生的反作用力；(5)后支撑装置脱离导入装置的内壁，前支撑装置转变为支撑导入装置内壁的姿势，推进装置拉动后支撑装置前进一个冲击行程，前支撑装置支撑导入装置内壁产生的静摩擦力用于抵抗推进装置拉动后支撑装置时产生的轴向反作用力；(6)继续进行(3)～(5)的作业流程，直到机器人本体整体进入水下泥土环境之中；(7)机器人本体全部进入泥土环境之后，继续执行(3)～(5)的作业流程，不同的是支撑装置由支撑导入装置内壁改为支撑在泥土中形成的孔道内壁，直到机器人本体在预设位置从泥土环境中爬出。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：在工作母船上将水下非开挖穿缆机器人本体安置在辅助作业系统的导入机构中，利用辅助作业系统的姿态调节机构对机器人的入泥角度进行调节，以便按照预先规划的运动轨迹进入泥下实施作业任务；其次，机器人本体以及辅助作业系统在工作母船和ROV的协助下到达预定水下作业地点；然后，水下非开挖穿缆机器人进行水下打捞攻千斤或泥下非开挖穿缆作业任务；最后，机器人本体在预设的位置从泥下爬出。本专利技术提供了一种水下非开挖穿缆机器人作业系统，在进行水下打捞攻千斤或泥下非开挖穿缆等作业任务时，只需将本专利技术放置在规划好的水下作业地点，其就可以自主地进行水下打捞攻千斤或泥下非开挖穿缆作业任务，工作效率和安全系数高。附图说明图1是本专利技术机器人本体结构示意图；图2是本专利技术总体结构示意图；图3是本专利技术转向装置示意图；图4是本专利技术蠕动推进装置示意图；图5是本专利技术支撑装置示意图；图6是本专利技术支撑液压缸缸体的细节示意图；图7是本专利技术支撑装置装配细节示意图；图8是本专利技术支撑装置装配细节剖视示意图；图9是本专利技术节间连接装置示意图；图中主要标号说明：1.冲击装置，2.转向装置，3.支撑装置，4.节间连接装置，5.推进装置，6.辅助作业系统，201.冲击头壳体，202.滑块，203.冲击头俯仰运动轴，204.俯仰液压缸，205.支撑件，206.支撑件，207.冲击头支撑板，208.连接件，209.回转液压缸，301.支撑液压缸，302.连接块，303.直角滑块，304.支撑板，305.支撑液压缸活塞杆，306.直角杠杆，307.销轴，308.安装孔(立板上的)，309.安装孔，310.滑槽，401.半节间连接装置，402.半节间连接装置，403.外端盖，404.十字形轴，405.内端盖，406.半节间连接装置，601.辅助作业系统框架，602.液压阀箱，603.液压油源，604.姿态调节机构，605.导入机构，606.缆线绞轮。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术的水下非开挖穿缆机器人作业系统主要由冲击装置1、转向装置2、支撑装置3、节间连接装置4、推进装置5和辅助作业系统6等组成，支撑装置、节间连接装置和推进装置等三部分共同实现水下非开挖穿缆机器人泥下的蠕动推进，水下非开挖穿缆机器人的各个组成部分均采用液压驱动，主要用于完成水下打捞攻打千斤洞及泥下穿缆的作业任务。由于水下非开挖穿缆机器人作业系统采用液压驱动，比气动方式拥有更大的驱动力，在冲击装置冲击形成孔道后，支撑装置的支撑板进一步挤压孔道内壁，使孔道更大更牢固，有利于缆线的穿引。本专利技术主要用于水下打捞攻千斤或泥下非开挖穿缆作业，可提高水下打捞攻千斤或泥下非开挖穿缆作业的效率和安全性。在进行水下打捞攻千斤或泥下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下非开挖穿缆机器人作业系统，其特征在于：包括辅助作业系统和设置在辅助作业系统内的机器人本体，所述机器人本体包括依次连接的转向装置、冲击装置、前节间连接装置、前支撑装置、推进装置、后节间连接装置和后支撑装置，所述转向装置包括回转液压缸、通过连接件与回转液压缸输出端连接的冲击头支撑板、设置在冲击头支撑板上的俯仰液压缸、设置在冲击头支撑板上的一对支撑件、设置在一对支撑件中的冲击头俯仰运动轴、设置在冲击头俯仰运动轴外的冲击头壳体、设置在冲击头壳体内的滑道、设置在滑道中的滑块，滑块与俯仰液压缸的输出端连接，所述滑道穿过所述冲击头俯仰运动轴；所述前支撑装置和后支撑装置结构相同，均包括：支撑液压缸、设置在支撑液压缸缸筒输出端面上的四个扇形连接块、四个直角杠杆、四个直角滑块、四个支撑板，相邻两个扇形连接块之间设置有一对立板，每对立板之间设置有一根销轴，四个直角杠杆的中间位置设置在对应的销轴上，且每个直角杠杆的两端部均为圆形结构，所述支撑液压缸的活塞杆上、四个直角滑块上分别对称设置有四个凹槽，四个直角杠杆的两端部分别设置在对应的直角滑块的凹槽中和支撑液压缸活塞杆的凹槽中，四个支撑板分别和四个直角滑块固连；回转液压缸的端部与冲击装置连接，冲击装置的端部与前间接连接装置连接，前间接连接装置的端部与前支撑装置的连接块连接，前支撑装置的支撑液压缸的端部连接推进装置，推进装置的端部连接后连接装置，后连接装置的端部与后支撑装置的连接块连接。...

【技术特征摘要】
2018.04.11 CN 201810318440X1.一种水下非开挖穿缆机器人作业系统，其特征在于：包括辅助作业系统和设置在辅助作业系统内的机器人本体，所述机器人本体包括依次连接的转向装置、冲击装置、前节间连接装置、前支撑装置、推进装置、后节间连接装置和后支撑装置，所述转向装置包括回转液压缸、通过连接件与回转液压缸输出端连接的冲击头支撑板、设置在冲击头支撑板上的俯仰液压缸、设置在冲击头支撑板上的一对支撑件、设置在一对支撑件中的冲击头俯仰运动轴、设置在冲击头俯仰运动轴外的冲击头壳体、设置在冲击头壳体内的滑道、设置在滑道中的滑块，滑块与俯仰液压缸的输出端连接，所述滑道穿过所述冲击头俯仰运动轴；所述前支撑装置和后支撑装置结构相同，均包括：支撑液压缸、设置在支撑液压缸缸筒输出端面上的四个扇形连接块、四个直角杠杆、四个直角滑块、四个支撑板，相邻两个扇形连接块之间设置有一对立板，每对立板之间设置有一根销轴，四个直角杠杆的中间位置设置在对应的销轴上，且每个直角杠杆的两端部均为圆形结构，所述支撑液压缸的活塞杆上、四个直角滑块上分别对称设置有四个凹槽，四个直角杠杆的两端部分别设置在对应的直角滑块的凹槽中和支撑液压缸活塞杆的凹槽中，四个支撑板分别和四个直角滑块固连；回转液压缸的端部与冲击装置连接，冲击装置的端部与前间接连接装置连接，前间接连接装置的端部与前支撑装置的连接块连接，前支撑装置的支撑液压缸的端部连接推进装置，推进装置的端部连接后连接装置，后连接装置的端部与后支撑装置的连接块连接。2.根据权利要求1所述的一种水下非开挖穿缆机器人作业系统，其特征在于：所述辅助作业系统包括辅助作业系统框架、设置在辅助作业系统框架内的液压油源和液压阀箱以及姿态调节机构、设置在辅助作业系统框架内顶端的缆线绞轮、设置在姿态调节机构输出端上的导入机构，所述机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岚，连张弛，王立权，周宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23