一种用于管具处理的双臂机器人及管具处理系统技术方案

本发明专利技术涉及石油钻采设备领域，具体涉及一种用于管具处理的双臂机器人及管具处理系统。这种双臂机器人包括立柱和两个手，其中一个机械手与立柱一侧可滑动地相连，另一个机械手与立柱另一侧可滑动地相连，机械手包括用于夹持管具的夹持装置，两个机械手上的夹持装置被允许具有不同的运动速度。管具处理系统包括管具存储组件和上述的双臂机器人。本发明专利技术提供的双臂机器人和管具处理系统能够直接从管具堆放现场取管并调节管具的姿态，从而无需在井架上设置管具临时存储点，也能够精简管具运输的设备，有利于降低井架的载荷、提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于管具处理的双臂机器人及管具处理系统
本专利技术涉及一种石油钻采设备机械，特别是一种用于管具处理的双臂机器人及管具处理系统。
技术介绍
在石油天然气钻井系统中，包括陆地钻机和海洋钻机，为了提高其工作效率，特别是为了提高起下钻作业的工作效率，通常会在井架内或外设置钻杆立柱临时储存区域，也就是立根盒区域。钻杆被连接成双根或三根甚至四根行程立根，竖直排放到立根盒区域内。为实现上述目的，钻井系统需配置立根盒、排管机、接立根机械手、鼠洞、猫道等诸多设备。这些设备协同作业将通过锚定单根钻杆水平移运到转台，接立根机械手将单根钻杆从水平姿态调整到竖直姿态，并在鼠洞的配合下将单根钻杆连接成立根，并交由排管机排放在立根盒，等井口需要下放立根时，排管机将目标立根从立根盒中取出，并移送至井口，交给顶驱。可见立根盒作为立根临时存储装置，是提高工作效率的关键设备之一。立根盒需要有足够大容量来储存所有钻井深度的钻杆，所以立根盒需要有足够的大结构尺寸、结构强度、刚度满足其工作需要。同时，立根盒安装在井架中上部，增加了井架整体的重心高度，且需局部加强来满足连接可靠性。当立根盒内存满立根时，井架的立根载荷将大大增加；满立根情况还大大增加了风载的迎风面积增大了风对井架作用力，同时钻台立根盒区域也需足够结构强度来支撑所有立根的重量。当突发紧急情况时，还需要及时将全部立根从立根盒里取出，拆卸成单根放置在管具堆场。这将造成巨大的工作量，而且造成大量工作效率的浪费。同时立根盒、排管机、接立根机械手、鼠洞、猫道等设备也是钻井系统重要成本组成之一，这些设备繁多、造价高、重量大，极大地提高了在钻井系统的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种用于管具处理的双臂机器人及管具处理系统，其能够直接从管具堆场取立根，并调整立根姿态，将立根移运至井口，从而无需再井架上再放置临时立根盒，也不需要采用排管机、接立根机械手、鼠洞、猫道等设备，使得井架载荷大大降低。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一方面，本专利技术提供了一种用于管具处理的双臂机器人，其包括立柱和两个机械手，其中一个机械手与立柱一侧相连，另一个机械手与立柱另一侧相连，机械手包括用于夹持管具的夹持装置，两个机械手上的夹持装置被允许具有不同的运动速度。通过上述的结构，使用时，立柱连接在井架上，双臂机器人的两个机械手从管具堆放现场取管，然后通过夹持装置的不同运动速度调整管具的姿态，便于实现下管。采用上述的用于管具处理的双臂机械人，可以直接从管具堆放现场取管并调节管具的姿态，从而无需在井架上设置管具的临时堆放点，有利于减小井架的载荷，同时能够极大地精简接管设备，进一步减小井架的载荷。作为本专利技术的优选方案，机械手还包括机械臂，机械臂一端用于与立柱可滑动相连，机械臂另一端与夹持装置相连，两个机械手上的机械臂被允许具有不同的滑动速度，机械臂包括六自由度串联机械臂。六自由度串联机械臂的技术成熟、可靠性高，且具备足够多的自由度，能够满足管具姿态变化的需要。作为本专利技术的优选方案，夹持装置包括接头、夹持架、第一夹持部和第二夹持部；夹持架一端与接头相连，夹持架另一端与第一夹持部和第二夹持部转动相连；第一夹持部和第二夹持部相对设置，第一夹持部与第二夹持部之间形成一个可开合的夹持空间。作为本专利技术的优选方案，第一夹持部包括第一传动杆、第二传动杆、夹持块和夹紧动力件；第一传动杆一端与夹持架铰接，第一传动杆另一端与夹持块铰接；第二传动杆一端与夹持架铰接，第二传动杆另一端与夹持块铰接；夹持架、第一传动杆、第二传动杆和夹持块组成平行四边形机构，夹紧动力件与第一传动杆相连，用于带动第一传动杆转动；第二夹持部与第一夹持部结构相同。通过上述方案，夹持块在运动过程中，能够始终保持平动。作为本专利技术的优选方案，夹紧动力件一端与夹持架铰接，夹紧动力件另一端与第一传动杆铰接；夹紧动力件、第一传动杆与夹持架形成三角形结构，其中夹紧动力件构成的一边可伸长或缩短。作为本专利技术的优选方案，夹持装置还包括夹持驱动件和夹持驱动轮，夹持驱动件和夹持驱动轮安装于夹持块上，第一夹持部上设有至少一个夹持驱动件，第二夹持部上也设有至少一个夹持驱动件，夹持驱动件和夹持驱动轮一一对应相连；夹持驱动轮用于与夹持空间中的管具接触。通过设置夹持驱动件和夹持驱动轮，在夹持装置夹起管具时，夹持驱动件能够带动夹持驱动轮转动，从而带动夹持空间中的管具移动，调整管具的位置。作为本专利技术的优选方案，在夹持驱动轮的轴向方向上，夹持驱动轮中部的横截面积小于夹持驱动轮两端的横截面积。通过上述的结构，管具能够与夹持驱动轮的凹陷处配合，增加夹持驱动轮与管具的接触面积，使夹持更加稳定。作为本专利技术的优选方案，夹持驱动轮的侧面设有摩擦纹。通过这种结构，摩擦纹能够增加夹持驱动轮与管具之间的摩擦力，使得夹持更加稳定；同时在夹持驱动轮转动以调节管具的位置时，也能够避免打滑，便于对管具在夹持空间中的位置实现更精确的调节。作为本专利技术的优选方案，机械手与立柱通过滑车相连。作为本专利技术的优选方案，双臂机器人还包括上支撑架和下支撑架；上支撑架与立柱一端铰接，下支撑架与立柱另一端铰接。使用时，上支撑架和下支撑架都可以与井架相连，用于承受双臂机器人在工作过程中受到的弯矩。另一方面，本专利技术还提供了一种管具处理系统，其包括管具存储组件和上述的双臂机器人；管具存储组件用于存放管具，双臂机器人用于从管具存储组件上取管或用于将管具放置在管具存储组件上。使用时，管具存储组件可以直接放置于地面上，管具存储组件以及其上的管件不会对井架造成额外的负载。作为本专利技术的优选方案，管具存储组件包括管具存储架，所述管具存储架包括架体和至少两个抵挡块；管具存储组件具有存放表面，抵挡块凸设于存放表面并与所述架体相连，至少两个抵挡块之间形成存放空间。作为本专利技术的优选方案，管具存储组件还包括至少两个造斜驱动件和至少两个造斜杆；造斜杆与管具存储架相连，管具存储架上与存放表面相对的表面为支撑表面；造斜驱动件与造斜杆一一对应相连；造斜杆具有第一工作位置和第二工作位置，造斜杆位于第一工作位置时，存放表面第一端距支撑表面的距离大于存放表面的第二端距支撑表面的距离，造斜杆位于第二工作位置时，存放表面第一端距支撑表面的距离小于存放表面的第二端距支撑表面的距离。通过上述结构，造斜驱动件带动造斜杆的位置在第一工作位置和第二工作位置之间切换，使得管具能够向需要的方向滚动。例如，在需要取管时，使管具向靠近井架的方向滚动；在需要存放管具时，使管具向远离井架的方向滚动。作为本专利技术的优选方案，造斜杆一端与架体铰接，且造斜杆与架体的连接点靠近于存放表面的第一端；造斜杆另一端靠近于存放表面的第二端，且与造斜驱动件一端铰接，造斜驱动件另一端通过安装耳板与架体铰接；造斜驱动件可伸长或缩短。作为本专利技术的优选方案，管具存储组件还包括至少两个翻转架与至少两个翻转驱动件；翻转架与管具存储架相连，翻转架上具有卡持面，卡持面包括第一弯折部和第二弯折部，使卡持面呈现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于管具处理的双臂机器人，其特征在于，包括立柱和两个机械手，其中一个所述机械手与所述立柱一侧相连，另一个所述机械手与所述立柱另一侧相连；/n所述机械手包括用于夹持管具的夹持装置，两个所述机械手上的夹持装置被允许具有不同的运动速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于管具处理的双臂机器人，其特征在于，包括立柱和两个机械手，其中一个所述机械手与所述立柱一侧相连，另一个所述机械手与所述立柱另一侧相连；
所述机械手包括用于夹持管具的夹持装置，两个所述机械手上的夹持装置被允许具有不同的运动速度。


2.根据权利要求1所述的双臂机器人，其特征在于，所述机械手还包括机械臂，所述机械臂一端与所述立柱可滑动相连，所述机械臂另一端与所述夹持装置相连，两个所述机械手上的机械臂被允许具有不同的滑动速度；
所述机械臂包括六自由度串联机械臂。


3.根据权利要求1所述的双臂机器人，其特征在于，所述夹持装置包括接头、夹持架、第一夹持部和第二夹持部；
所述夹持架一端与所述接头相连，所述夹持架另一端与所述第一夹持部和第二夹持部转动相连；
所述第一夹持部和所述第二夹持部相对设置，所述第一夹持部与所述第二夹持部之间形成一个可开合的夹持空间。


4.根据权利要求3所述的双臂机器人，其特征在于，所述第一夹持部包括第一传动杆、第二传动杆、夹持块和夹紧动力件；
所述第一传动杆一端与所述夹持架铰接，所述第一传动杆另一端与所述夹持块铰接；
所述第二传动杆一端与所述夹持架铰接，所述第二传动杆另一端与所述夹持块铰接；
所述夹持架、所述第一传动杆、所述第二传动杆和所述夹持块组成平行四边形机构，所述夹紧动力件与所述第一传动杆相连，用于带动所述第一传动杆转动；
所述第二夹持部与所述第一夹持部结构相同。


5.根据权利要求4所述的双臂机器人，其特征在于，所述夹紧动力件一端与所述夹持架铰接，所述夹紧动力件另一端与所述第一传动杆铰接；
所述夹紧动力件、所述第一传动杆与所述夹持架形成三角形结构，其中所述夹紧动力件构成的一边可伸长或缩短。


6.根据权利要求5所述的双臂机器人，其特征在于，所述夹持装置还包括夹持驱动件和夹持驱动轮，所述夹持驱动件和所述夹持驱动轮安装于所述夹持块上，所述第一夹持部上设有至少一个夹持驱动件，所述第二夹持部上也设有至少一个夹持驱动件，所述夹持驱动件和所述夹持驱动轮一一对应相连；
所述夹持驱动轮用于与所述夹持空间中的管具接触。


7.根据权利要求6所述的双臂机器人，其特征在于，在所述夹持驱动轮的轴向方向上，所述夹持驱动轮中部的横截面积小于所述夹持驱动轮两端的横截面积。


8.根据权利要求6所述的双臂机器人，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杭，何波，
申请(专利权)人：四川宏华石油设备有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51