一种用于海底行走及钻进的机器人制造技术

本发明专利技术提供一种用于海底行走及钻进的机器人，涉及海底机器人技术领域，包括：驱动装置、钻杆、外行走筒、支撑架、推进装置和锚定机构；驱动装置固定设置于支撑架上，外行走筒绕自身轴线能够转动地套设于支撑架外，外行走筒的外壁上固定设置有螺旋叶片，驱动装置能够驱动外行走筒绕自身轴线转动，驱动装置连接有线缆，线缆与海底地层表面的摩擦力为外行走筒的旋转提供旋转支撑；在上述机构的组合作用下，机器人集成了海底地层表面直行与转向、海底地层内部直行与转向以及从海底地层表面进入海底地层这些功能为一体。底地层这些功能为一体。底地层这些功能为一体。

【技术实现步骤摘要】
一种用于海底行走及钻进的机器人


[0001]本专利技术涉及海底机器人
，特别是涉及一种用于海底行走及钻进的机器人。

技术介绍

[0002]随着社会的高速发展以及陆地上战略性资源的不断消耗，人类对深海资源开发与利用已经成为了一种趋势，海底地层的勘探装备愈发重要。
[0003]在海底地层内部，可能蕴含着诸如天然气水合物等资源。针对这些海底地层内部资源的勘探，人类可以采用的方式有：通过大型钻机，对海底地层进行钻进取样作业，对船载样品进行取样分析；或是采用地层钻探机器人对地层进行原位的监测分析。根据作业情况进而推断其所处地层的资源分布情况，对存在资源的地层区域进行开发。在对海底地层表面，可能富藏着由镍、铜、钴、锰等金属元素构成的多金属核。针对这些海底地层表面的资源的勘探与开发，人类可以采用的方式有使用装备能在地面爬行与行走的机构机器人执行此类任务，对整片区域的资源进行勘探工作。
[0004]海底地层内部和海底地层表面资源的勘探与开发工作需要采用不同的装备。如果能研发出一种具备海底行走功能和钻进功能为一体的海底机器人，将能在一次性完成对海底地层表面与海底地层内部的资源的勘探作业任务，对于提升资源勘探效率具有重要而深远的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种用于海底行走及钻进的机器人，以解决上述现有技术存在的问题，集成了海底地层表面直行与转向、海底地层内部直行与转向以及从海底地层表面进入海底地层这些功能为一体。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种用于海底行走及钻进的机器人，包括：驱动装置、钻杆、外行走筒、支撑架、推进装置和锚定机构；所述驱动装置固定设置于所述支撑架上，所述外行走筒绕自身轴线能够转动地套设于所述支撑架外，所述外行走筒的外壁上固定设置有螺旋叶片，所述驱动装置能够驱动所述外行走筒绕自身轴线转动，所述驱动装置连接有线缆，所述线缆与海底地层表面的摩擦力为所述外行走筒的旋转提供旋转支撑；
[0008]设置有四个所述钻杆，四个所述钻杆绕一圆周均匀排布，四个所述钻杆的一端均位于所述外行走筒内，另一端为钻头端，所述钻头端从所述外行走筒的一端伸出，所述驱动装置能够驱动多个所述钻杆绕自身轴线转动，所述推进装置能够独立驱动各所述钻杆沿着所述钻杆的长度方向移动，且所述推进装置能够对所述钻杆进行二级推进，实现所述钻杆的伸出长度处于“短态”、“中态”、“长态”三种状态；
[0009]部分所述支撑架位于所述外行走筒内，另一部分所述支撑架从所述外行走筒远离所述钻头端的一端伸出，所述支撑架伸出所述外行走筒的一端固定设置有所述锚定机构，
所述锚定机构的锚杆能够伸出至超过所述外行走筒的外壁所在的圆柱面之外并插入地层中，所述锚定机构也能够从地层中收回锚杆至所述外行走筒外壁所在的圆柱面之内。
[0010]优选的，所述驱动装置包括驱动电机和谐波减速器，所述谐波减速器用于增大所述驱动电机输出的转动扭矩。
[0011]优选的，还包括传动内筒，所述传动内筒与所述外行走筒同轴设置，至少部分所述传动内筒位于所述外行走筒内，所述驱动装置的扭矩输出端与所述传动内筒的顶端连接，四个所述钻杆绕所述传动内筒的周向均匀地布设于所述传动内筒外，且所述传动内筒的外壁上设置有三个第一传动部，所述第一传动部为绕所述传动内筒周向设置的一周传动齿，三个所述第一传动部沿着所述传动内筒的长度方向布设；各所述钻杆上均设置有一个第二传动部，所述第二传动部为绕所述钻杆周向设置的一周传动齿，所述外行走筒的内壁上设置有与三个所述第一传动部相对的三个第三传动部，所述第二传动部均能够与各所述第一传动部以及各所述第三传动部啮合；
[0012]所述钻杆处于“短态”、“中态”和“长态”时，所述钻杆上的第二传动部分别与三个所述第一传动部以及三个所述第三传动部啮合。
[0013]优选的，所述传动内筒为中空结构，与所述传动内筒顶端相对的一端为底端，所述传动内筒的底端从所述外行走筒的末端伸出，且所述传动内筒的底端设有开口，所述传动内筒内设置有沿长度方向延伸的螺旋，所述传动内筒靠近顶端的部分侧壁开设有多个间隔设置的排泥口，所述排泥口位于所述外行走筒的外侧。
[0014]优选的，所述锚定机构包括两个电动推杆，两个所述电动推杆的推杆即为所述锚杆，两个所述锚杆能够沿着相反的方向伸出，所述电动推杆固定设置于所述支撑架远离所述外行走筒一端的端部。
[0015]优选的，所述外行走筒通过一轴承设置于所述支撑架上。
[0016]优选的，所述钻杆包括杆体和钻头，所述钻头设置于所述杆体的一端，所述钻头呈锥形，所述钻头外布设有螺旋，所述杆体为中空杆。
[0017]优选的，所述传动内筒与所述外行走筒之间的环形间隙的两端均设置有环形的密封端盖，所述第二传动部、所述第一传动部以及所述第三传动部均位于两个所述密封端盖之间的腔体内。
[0018]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0019]本专利技术提供的用于海底行走及钻进的机器人包括驱动装置、钻杆、外行走筒、支撑架、推进装置和锚定机构；在上述机构的组合作用下，机器人集成了海底地层表面直行与转向、海底地层内部直行与转向以及从海底地层表面进入海底地层这些功能为一体。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术提供的用于海底行走及钻进的机器人的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术提供的用于海底行走及钻进的机器人的内部结构示意图；
[0023]图3是图1的仰视图；
[0024]图4是本专利技术提供的用于海底行走及钻进的机器人在海底行走时，锚杆处于“原始态”的结构示意图；
[0025]图5是本专利技术提供的用于海底行走及钻进的机器人在海底行走时，锚杆处于“固定态”的结构示意图；
[0026]图6～图8是本专利技术提供的用于海底行走及钻进的机器人由海底地层表面进入海底地层之内的模式切换示意图；
[0027]图9～图13是本专利技术提供的用于海底行走及钻进的机器人在地层内直行钻进的模式切换示意图；
[0028]图14～图17是本专利技术提供的用于海底行走及钻进的机器人在地层内转向钻的模式切换示意图；
[0029]图中：
[0030]1、锚定机构；3、底部端盖；4、支撑架；5、驱动装置；6、后端密封盖；7、传动内筒；8、轴承；9、前端密封盖；10、外行走筒；11、第一传动部；12、推进装置；13、第二传动部；14、杆体；15、钻头；D1～D4、钻杆。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于海底行走及钻进的机器人，其特征在于：包括：驱动装置、钻杆、外行走筒、支撑架、推进装置和锚定机构；所述驱动装置固定设置于所述支撑架上，所述外行走筒绕自身轴线能够转动地套设于所述支撑架外，所述外行走筒的外壁上固定设置有螺旋叶片，所述驱动装置能够驱动所述外行走筒绕自身轴线转动，所述驱动装置连接有线缆，所述线缆与海底地层表面的摩擦力为所述外行走筒的旋转提供旋转支撑；设置有四个所述钻杆，四个所述钻杆绕一圆周均匀排布，四个所述钻杆的一端均位于所述外行走筒内，另一端为钻头端，所述钻头端从所述外行走筒的一端伸出，所述驱动装置能够驱动多个所述钻杆绕自身轴线转动，所述推进装置能够独立驱动各所述钻杆沿着所述钻杆的长度方向移动，且所述推进装置能够对所述钻杆进行二级推进，实现所述钻杆的伸出长度处于“短态”、“中态”、“长态”三种状态；部分所述支撑架位于所述外行走筒内，另一部分所述支撑架从所述外行走筒远离所述钻头端的一端伸出，所述支撑架伸出所述外行走筒的一端固定设置有所述锚定机构，所述锚定机构的锚杆能够伸出至超过所述外行走筒的外壁所在的圆柱面之外并插入地层中，所述锚定机构也能够从地层中收回锚杆至所述外行走筒外壁所在的圆柱面之内。2.根据权利要求1所述的用于海底行走及钻进的机器人，其特征在于：所述驱动装置包括驱动电机和谐波减速器，所述谐波减速器用于增大所述驱动电机输出的转动扭矩。3.根据权利要求1所述的用于海底行走及钻进的机器人，其特征在于：还包括传动内筒，所述传动内筒与所述外行走筒同轴设置，至少部分所述传动内筒位于所述外行走筒内，所述驱动装置的扭矩输出端与所述传动内筒的顶端连接，四个所述钻杆绕所述传动内筒的周向均匀地布设于所述传动内筒外，且所述传动内筒的外壁上设置有三个第一传动部，所述第一传动部为绕所述传动内筒周向设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，林型双，张培豪，翁子欣，任自强，艾景坤，梁涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：