一种海底管道检测型水下机器人制造技术

一种海底管道检测型水下机器人。用于对水下石油管道进行精确检测。所述水下机器人（ROV）包括ROV本体、固定管道夹具装置以及链条式管道可横向检测装置；所述ROV本体作为载体为夹具装置和检测装置提供动力；所述夹具装置通过直线导轨滑块机构转化左支架与右支架的转动，从而带动支架上卡爪的转动，最终使该夹具装置转化为对管道的夹紧力，防止ROV本体的晃动和摆动，保证夹具工作的可靠性。也保证链条式管道可横向检测装置提供稳定的检测环境。检测装置中柔性机械手搭载检测设备对管道进行检测，在沿着管道轴向检测的基础上可以进行横向旋转式检测。同时，本种水下机器人采用柔性机械手结构可以自动贴附管道壁，适用于大多数直径的管道。

【技术实现步骤摘要】
一种海底管道检测型水下机器人
本专利技术涉及一种用于进行海底管道检测的水下机器人。
技术介绍
随着海洋石油的不断发展，作为水下石油传输的设备-管道，也变的越来越重要。各国都加快海底油气管道的建设，所需海底管道运输的距离也在不断加大，最大铺设深度可达上千米，因此对管道的定期检测就变得尤为重要。水下管道检测通常是通过水下机器人搭载检测设备进行的，然而，海底由于环境复杂，洋流涌动，致使检测性水下机器人无法适应复杂的环境，导致检测数据不准确或者不稳定，给海底检测带来了诸多困难。目前，海底管道夹持技术，大部分是利用电机提供动力进行夹紧，但需要对电机进行水下密封，使其结构变得复杂，电机由于受到水下压力、温度等因素的影响，致使操作不稳定。对于检测方式也受到诸多限制，对于大多数检测设备，检测运动方式比较单一，一般是沿着管道的轴向进行移动，并不能对管道进行同一水平面（横向）旋转式检测。CN106514660A文献公开了一种海底管线检测用水下机器人，但是它所采用的夹持机构是通过液压系统来控制卡爪张合，最终将管道夹紧，夹持装置在管道上面进行行走时，检测装置也只能够沿着管径的轴向进行检测。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所提到的技术问题，本专利技术提供了一种海底管道检测型水下机器人，这种机器人的固定管道夹具装置与链条式管道可横向检测装置是配合进行的，固定管道夹具装置为纯机械机构，由ROV本体自身的推进器提供的动力，通过直线导轨滑块机构转化左支架与右支架的转动，从而带动支架上卡爪的转动，最终使该夹具装置转化为对管道的夹紧力，有效防止ROV本体的晃动和摆动，保证夹具工作的可靠性。在固定管道夹具装置将管道夹紧后，链条式管道可横向检测装置中的柔性机械手在伸缩丝杆电机的带动下，不断靠近管道，柔性链条在碰到管道后，会弯曲贴附管道壁，直至贴附到所需位置，停止伸缩丝杆电机的运行，柔性机械手的减速电机运行，搭载在链条上的检测设备开始随链条移动，进行沿管径进行横向检测，另在柔性机械手上面有上下丝杠机构，可以使机械手进行上下移动，使检测设备也可以进行上下检测，扩大检测范围。本种机器人解决了夹具工作可靠性、检测运动方式单一、检测范围小等问题。本专利技术的技术方案是：该种新型海底管道检测型水下机器人，所述的机体包括ROV本体、固定管道夹具装置、链条式管道可横向检测装置三部分。所述的ROV本体包括ROV框架、推进器、电子舱、浮力材。ROV框架为ROV提供各个部件的安装位置，浮力材安装在ROV框架顶部，电子舱安装在ROV框架底部，推进器用固定支架作为中间辅助，与ROV框架用螺钉进行连接；所述的固定管道夹具装置包括底板、滑块、铰链、左支架、右支架、左卡爪、右卡爪、左滑轮、右滑轮、弹簧；底板与ROV本体框架用螺钉进行连接，以保证整个固定管道夹具装置固定在ROV框架上，滑道与滑块配合，滑块与铰链进行焊接处理，左支爪、右支爪与铰链通过间隙配合、螺母通过螺纹与铰链连接，从而使左支架与右支架之间可以在铰链处转动，可以通过滑块来控制左支架与右支架的移动，即可以实现左支架、右支架打开和闭合的运动要求；左支架与左滑轮用螺钉连接，左滑轮与ROV框架始终保持接触，右支架与右滑轮用螺钉连接，右滑轮与ROV框架始终保持接触，在左支架与左滑轮之间安装有左垫片，在右支架与右滑轮之间安装有右垫片，可以保证左滑轮与右滑轮在ROV框架上滚动时，减少左支架与左滑轮配合摩擦，以及右支架与右滑轮配合摩擦，可以通过左滑轮与右滑轮在ROV框架的滚动，保证左支架与右支架同步转动，从而保证固定管道夹具装置始终保持对称；左支架与右支架之间安装有弹簧，以保证在检测过程中，左支架与右支架在铰链处转动时，可以受到弹簧拉伸范围的限制，也保证检测完成时，左支架和右支架在铰链处转动时，受到弹簧作用，可以自动恢复到原来状态。左支架外嵌滑道与左卡爪内嵌滑道进行配合连接，左支架键槽与左卡爪键槽之间用紧定螺钉进行配合连接，右支架外嵌滑道与右卡爪内嵌滑道进行配合连接，右支架键槽与右卡爪键槽用紧定螺钉进行连接，为了通过紧定螺钉来控制左卡爪内嵌滑道在左支架外嵌滑道滑动的距离，通过紧定螺钉控制右卡爪内嵌滑道在右支架外嵌滑道滑动的距离，保持两者滑动的距离相同，以保证在管道夹紧的过程中，两者所受到的力和力矩相同。所述的链条式管道可横向检测装置包括机械臂部件和链条式管道可横向检测部件。所述的机械臂部件由伸缩丝杆结构和上下丝杆结构组成，分别由伸缩丝杆电机和上下丝杆电机经过伸缩电机转换器和上下电机转换器转换后驱动，以带动机械手进行前后和上下运动，所述上下运动用于进行上下检测，所述前后运动用于实现所述链条式可横向检测部件的伸缩；机械臂上下滑道基座与机械臂连接杆通过螺钉连接，伸缩丝杆结构与上下丝杆结构由螺钉进行连接，机械臂通过伸缩丝杆底座与ROV框架端部的机械臂安装座用螺钉和ROV固定；所述的链条式管道可横向检测部件包括左支撑部件、右支撑部件、主轴部件、上链条、下链条和弹性钢板；所述的左支撑部件包括左支撑架、左双链轮轴、左链轮上轴承、左链轮下轴承、左主轴上轴承、左主轴下轴承、减速电机及电机链齿轮。左链轮上轴承与左支撑架孔一过盈配合，左链轮下轴承与左支撑架孔二过盈配合，左主轴上轴承与左支撑架孔三进行过盈配合，左主轴下轴承与左支撑架孔四进行过盈配合，左双链轮轴两端分别与左链轮上轴承和左链轮下轴承进行过盈配合，减速电机主轴穿过左支撑架孔五与左支撑架连接，减速电机主轴与电机链齿轮进行过盈配合。左支撑部件可以实现的是左双链轮轴可以在左支撑架前端的转动和左支撑部件围绕主动轴轴心的转动；所述的右支撑部件包括右支撑架、右双链轮轴、右链轮上轴承、右链轮下轴承、右主轴上轴承、右主轴下轴承。右双链轮轴分别与右链轮上轴承和右链轮下轴承过盈配合，右链轮上轴承与右支撑架孔一进行过盈配合，右链轮下轴承与右支撑架孔二进行过盈配合，右主轴上轴承与右支撑架孔三进行过盈配合，右主轴下轴承与右支撑架孔四进行过盈配合，左支撑部件可以实现的是右双链轮轴可以在右支撑架前端的转动和右支撑部件围绕主动轴轴心的转动；所述的主轴部件包括主动轴轴心、机械臂连接杆、主动上链轮、主动下链轮、主动上链轮轴承、主动下链轮轴承、垫片一、垫片二、垫片三、垫片四、垫片五、垫片六、上螺母及下螺母组成。其中机械臂连接杆与主动轴轴心进行键配合，保证主动轴轴心与机械臂部件相对固定；主动上链轮轴承与主动上链轮进行过盈配合，主动下链轮轴承与主动下链轮进行过盈配合，主动上链轮轴承与主动轴轴心过盈配合至主轴轴心上凸台位置，进行限位，主动下链轮轴承与主动轴轴心过盈配合至主轴轴心下凸台位置，进行限位，保证主动上链轮、主动下链轮位置固定且可以围绕主动轴轴心转动；所述左主轴上轴承、左主轴下轴承、右主轴上轴承、右主轴下轴承分别与主动轴轴心进行配合，保证左支撑部件和右支撑部件可以围绕主动轴轴心转动；垫片一置于左主轴上轴承与上螺母之间，垫片二置于右主轴上轴承与左主轴上轴承之间，垫片三置于主动上链轮轴承与右主轴上轴承之间，垫片四置于主动下链轮轴承与右主轴下轴承之间，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底管道检测型水下机器人，包括ROV本体（1）、固定管道夹具装置（2）以及链条式管道可横向检测装置（3）三部分；其特征在于：/n所述的ROV本体（1）包括ROV框架（27）、推进器（28）、电子舱（29）以及浮力材（26）；ROV框架（27）为ROV本体（1）提供各个部件的安装位置，浮力材（26）安装在ROV框架顶部（94），电子舱（29）安装在ROV框架底部（95），推进器（28）用固定支架（31）作为中间辅助，与ROV框架（27）用螺钉进行连接；/n所述的固定管道夹具装置（2）包括底板（25）、滑块（8）、铰链（6）、左支架（5）、右支架（18）、左卡爪（4）、右卡爪（15）、左滑轮（9）、右滑轮（11）以及弹簧（10）；/n底板（25）与ROV框架（27）用螺钉进行连接，以保证整个固定管道夹具装置（2）固定在ROV框架（27）上；滑道（12）与滑块（8）配合，滑块（8）与铰链（6）进行焊接处理；左卡爪（4）、右卡爪（15）与铰链（6）通过间隙配合、螺母（7）通过螺纹与铰链（6）连接，从而使左支架（5）与右支架（18）可以在铰链（6）处转动，可以通过滑块（8）来控制左支架（5）与右支架（18）的移动，即可以实现左支架（5）、右支架（18）打开和闭合的运动要求；/n左支架（5）与左滑轮（9）用螺钉连接，左滑轮（9）与ROV框架（27）始终保持接触，右支架（18）与右滑轮（11）用螺钉连接，右滑轮（11）与ROV框架（27）始终保持接触；在左支架（5）与左滑轮（9）之间安装有左垫片（24），在右支架（18）与右滑轮（11）之间安装有右垫片（22），可以保证左滑轮（9）与右滑轮（11）在ROV框架（27）上滚动时，减少左支架（5）与左滑轮（9）配合摩擦，以及右支架（18）与右滑轮（11）配合摩擦，可以通过左滑轮（9）与右滑轮（11）在ROV框架（27）的滚动，保证左支架（5）与右支架（18）同步转动，从而保证固定管道夹具装置（2）始终保持对称；/n左支架（5）与右支架（18）之间安装弹簧（10），以保证在检测过程中，左支架（5）与右支架（18）在铰链（6）处转动时，可以受到弹簧（10）拉伸范围的限制，也保证检测完成时，左支架（5）和右支架（18）在铰链（6）处转动时，受到弹簧（10）作用，可以自动恢复到原来状态；/n左支架外嵌滑道（13）与左卡爪内嵌滑道（14）进行配合连接，左支架键槽（98）与左卡爪键槽（99）之间用紧定螺钉进行连接，右支架外嵌滑道（17）与右卡爪内嵌滑道（16）进行配合连接，右支架键槽（97）与右卡爪键槽（96）用紧定螺钉进行连接，为了通过紧定螺钉来控制左卡爪内嵌滑道（14）在左支架外嵌滑道（13）滑动的距离，通过紧定螺钉控制右卡爪内嵌滑道（16）在右支架外嵌滑道（17）滑动的距离，保持两者滑动的距离相同，以保证在管道（100）夹紧的过程中，两者所受到的力和力矩相同；/n所述的链条式管道可横向检测装置（3）包括机械臂部件和链条式可横向检测部件；/n所述机械臂部件包括伸缩丝杆结构（80）和上下丝杆结构（81），分别由伸缩丝杆电机（85）和上下丝杆电机（84）经过伸缩电机转换器（86）和上下电机转换器（87）转换后驱动，以带动机械手进行前后和上下运动，所述上下运动用于进行上下检测，所述前后运动用于实现所述链条式可横向检测部件的伸缩；机械臂上下滑道基座（82）与机械臂连接杆（46）通过螺钉连接，伸缩丝杆结构（80）与上下丝杆结构（81）由螺钉进行连接，机械臂通过伸缩丝杆底座（83）与ROV框架（27）端部的机械臂安装座（101）用螺钉和ROV固定；/n所述链条式可横向检测部件包括左支撑部件（102）、右支撑部件（103）、主轴部件（104）、上链条（60）、下链条（59）和弹性钢板（61）；/n所述的左支撑部件（102）包括左支撑架（32）、左双链轮轴（35）、左链轮上轴承（33）、左链轮下轴承（39）、左主轴上轴承（34）、左主轴下轴承（36）、减速电机（37）及电机链齿轮（38）；左链轮上轴承（33）与左支撑架孔一（64）过盈配合，左链轮下轴承（39）与左支撑架孔二（65）过盈配合，左主轴上轴承（34）与左支撑架孔三（66）进行过盈配合，左主轴下轴承（36）与左支撑架孔四（67）进行过盈配合，左双链轮轴（35）两端分别与左链轮上轴承（33）和左链轮下轴承（39）进行过盈配合，减速电机（37）主轴穿过左支撑架孔五（68）与左支撑架（32）连接，减速电机（37）主轴与电机链齿轮（38）进行过盈配合；左支撑部件（102）用于实现左双链轮轴（35）在左支撑架（32）前端的转动和左支撑部件（102）围绕主动轴轴心（62）的转动；/n所述右支撑部件（103）包括右支撑架（40）、右双链轮轴（41）、右链轮上轴承（4...

【技术特征摘要】
1.一种海底管道检测型水下机器人，包括ROV本体（1）、固定管道夹具装置（2）以及链条式管道可横向检测装置（3）三部分；其特征在于：
所述的ROV本体（1）包括ROV框架（27）、推进器（28）、电子舱（29）以及浮力材（26）；ROV框架（27）为ROV本体（1）提供各个部件的安装位置，浮力材（26）安装在ROV框架顶部（94），电子舱（29）安装在ROV框架底部（95），推进器（28）用固定支架（31）作为中间辅助，与ROV框架（27）用螺钉进行连接；
所述的固定管道夹具装置（2）包括底板（25）、滑块（8）、铰链（6）、左支架（5）、右支架（18）、左卡爪（4）、右卡爪（15）、左滑轮（9）、右滑轮（11）以及弹簧（10）；
底板（25）与ROV框架（27）用螺钉进行连接，以保证整个固定管道夹具装置（2）固定在ROV框架（27）上；滑道（12）与滑块（8）配合，滑块（8）与铰链（6）进行焊接处理；左卡爪（4）、右卡爪（15）与铰链（6）通过间隙配合、螺母（7）通过螺纹与铰链（6）连接，从而使左支架（5）与右支架（18）可以在铰链（6）处转动，可以通过滑块（8）来控制左支架（5）与右支架（18）的移动，即可以实现左支架（5）、右支架（18）打开和闭合的运动要求；
左支架（5）与左滑轮（9）用螺钉连接，左滑轮（9）与ROV框架（27）始终保持接触，右支架（18）与右滑轮（11）用螺钉连接，右滑轮（11）与ROV框架（27）始终保持接触；在左支架（5）与左滑轮（9）之间安装有左垫片（24），在右支架（18）与右滑轮（11）之间安装有右垫片（22），可以保证左滑轮（9）与右滑轮（11）在ROV框架（27）上滚动时，减少左支架（5）与左滑轮（9）配合摩擦，以及右支架（18）与右滑轮（11）配合摩擦，可以通过左滑轮（9）与右滑轮（11）在ROV框架（27）的滚动，保证左支架（5）与右支架（18）同步转动，从而保证固定管道夹具装置（2）始终保持对称；
左支架（5）与右支架（18）之间安装弹簧（10），以保证在检测过程中，左支架（5）与右支架（18）在铰链（6）处转动时，可以受到弹簧（10）拉伸范围的限制，也保证检测完成时，左支架（5）和右支架（18）在铰链（6）处转动时，受到弹簧（10）作用，可以自动恢复到原来状态；
左支架外嵌滑道（13）与左卡爪内嵌滑道（14）进行配合连接，左支架键槽（98）与左卡爪键槽（99）之间用紧定螺钉进行连接，右支架外嵌滑道（17）与右卡爪内嵌滑道（16）进行配合连接，右支架键槽（97）与右卡爪键槽（96）用紧定螺钉进行连接，为了通过紧定螺钉来控制左卡爪内嵌滑道（14）在左支架外嵌滑道（13）滑动的距离，通过紧定螺钉控制右卡爪内嵌滑道（16）在右支架外嵌滑道（17）滑动的距离，保持两者滑动的距离相同，以保证在管道（100）夹紧的过程中，两者所受到的力和力矩相同；
所述的链条式管道可横向检测装置（3）包括机械臂部件和链条式可横向检测部件；
所述机械臂部件包括伸缩丝杆结构（80）和上下丝杆结构（81），分别由伸缩丝杆电机（85）和上下丝杆电机（84）经过伸缩电机转换器（86）和上下电机转换器（87）转换后驱动，以带动机械手进行前后和上下运动，所述上下运动用于进行上下检测，所述前后运动用于实现所述链条式可横向检测部件的伸缩；机械臂上下滑道基座（82）与机械臂连接杆（46）通过螺钉连接，伸缩丝杆结构（80）与上下丝杆结构（81）由螺钉进行连接，机械臂通过伸缩丝杆底座（83）与ROV框架（27）端部的机械臂安装座（101）用螺钉和ROV固定；
所述链条式可横向检测部件包括左支撑部件（102）、右支撑部件（103）、主轴部件（104）、上链条（60）、下链条（59）和弹性钢板（61）；
所述的左支撑部件（102）包括左支撑架（32）、左双链轮轴（35）、左链轮上轴承（33）、左...

【专利技术属性】
技术研发人员：任福深，胡庆，范玉坤，方天成，王宝金，梁斌，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23