一種海上平臺(tái)樁腿內(nèi)壁可變步長(zhǎng)自動(dòng)爬行機(jī)器人的制作方法

本實(shí)用新型涉及一種海上平臺(tái)樁腿內(nèi)壁可變步長(zhǎng)自動(dòng)爬行機(jī)器人，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

樁腿是維持海上平臺(tái)穩(wěn)固的重大部件，樁腿的安全可靠是確保整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)正常作業(yè)的基本條件。實(shí)際應(yīng)用中，受海水浸蝕、碰撞、偏載等因素的影響，樁腿會(huì)出現(xiàn)銹蝕、破裂、變形等方面的問題，這些問題若得不到及時(shí)處理，會(huì)在風(fēng)、波浪、海流等環(huán)境載荷的作用下而不斷的惡化與擴(kuò)大，進(jìn)而危機(jī)樁腿乃至整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)的安全。因此，開發(fā)樁腿缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，有利于樁腿結(jié)構(gòu)安全隱患的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理。

目前，樁腿缺陷與隱患的檢測(cè)主要分現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和在塢檢修?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)主要靠人工爬行及肉眼觀察等辦法，該方法通常伴隨著高空作業(yè)，操作難度大，效率低，具有一定的危險(xiǎn)性，且可檢測(cè)范圍受限；在塢檢修比較徹底，但需要將平臺(tái)及樁腿拖進(jìn)船塢進(jìn)行，需要耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力。

本實(shí)用新型以某海上平臺(tái)干式樁腿內(nèi)部結(jié)構(gòu)為原型，該樁腿內(nèi)部圓柱空間分為兩個(gè)半圓柱部分，其中一個(gè)半圓柱空間安裝有多層工作平臺(tái)、爬梯、護(hù)欄等結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不適宜機(jī)器人的爬行。另一個(gè)半圓柱空間為上下直通式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型針對(duì)該樁腿內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開發(fā)一種可在樁腿內(nèi)壁上下直通部分空間自動(dòng)爬行的機(jī)器人，以搭載樁腿內(nèi)壁缺陷檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)樁腿內(nèi)壁缺陷的巡回檢測(cè)功能。系統(tǒng)應(yīng)用于平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)樁腿內(nèi)壁缺陷，提高樁腿乃至整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)的安全性，節(jié)省樁腿檢修成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型以某海上平臺(tái)干式樁腿內(nèi)部結(jié)構(gòu)為原型，開發(fā)一種可在樁腿內(nèi)壁自動(dòng)爬行的機(jī)器人。機(jī)器人可適應(yīng)樁腿內(nèi)部半圓形爬行空間的限制，并可跨越兩節(jié)樁腿連接處的凸緣障礙。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

機(jī)器人總體由上腿組（A）、下腿組（B）、中板（6）、本體上伸縮油缸（10）、本體下伸縮油缸（13）、內(nèi)導(dǎo)向套筒（1）、外導(dǎo)向套筒（3）、控制柜（2）、油箱（4）等機(jī)構(gòu)組成。

上腿組（A）與中板（6）之間通過本體上伸縮油缸（10）、內(nèi)導(dǎo)向套筒（1）和外導(dǎo)向套筒（3）連接。本體上伸縮油缸（10）底部通過銷軸二（11）與支座二（12）鉸接，支座二（12）通過螺栓固定在中板（6）端部上表面上。本體上伸縮油缸（10）的活塞桿末端通過銷軸一（9）與支座一（8）鉸接，支座一（8）通過螺栓固定在上腿組（A）的底板（7）的下表面上。兩套本體上伸縮油缸（10）對(duì)稱安裝在上腿組（A）與中板（6）之間的兩端。內(nèi)導(dǎo)向套筒（1）為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在上腿組（A）的底板（7）端部下表面上。外導(dǎo)向套筒（3）為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在中板（6）端部上表面上。內(nèi)導(dǎo)向套筒（1）與外導(dǎo)向套筒（3）部分重疊套裝。每套本體上伸縮油缸（10）兩側(cè)各安裝一套導(dǎo)向套筒機(jī)構(gòu)。

下腿組（B）與中板（6）之間通過本體下伸縮油缸（13）、內(nèi)導(dǎo)向套筒（16）和外導(dǎo)向套筒（19）連接。本體下伸縮油缸（13）底部通過銷軸四（17）與支座四（18）鉸接，支座四（18）通過螺栓固定在中板（6）端部下表面上。本體下伸縮油缸（13）的活塞桿末端通過銷軸三（14）與支座三（15）鉸接，支座三（15）通過螺栓固定在下腿組（B）的限位板（5）上。兩套本體下伸縮油缸（13）對(duì)稱安裝在下腿組（B）與中板（6）之間的兩端。內(nèi)導(dǎo)向套筒（16）為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在下腿組（B）的限位板（5）。外導(dǎo)向套筒（19）為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在中板（6）端部下表面上。內(nèi)導(dǎo)向套筒（16）與外導(dǎo)向套筒（19）部分重疊套裝。每套本體下伸縮油缸（13）兩側(cè)各安裝一套導(dǎo)向套筒機(jī)構(gòu)。

控制柜（2）通過螺釘固定在中板（6）的上方，油箱（4）通過螺釘固定在中板（6）的下方。

上腿組（A）與下腿組（B）結(jié)構(gòu)與尺寸完全相同，主要由底板（7）、腿部伸縮缸（35）、一級(jí)伸縮桿（32）、二級(jí)伸縮桿（33）、腿桿架（20）、頂腳（29）、限位板（5）等部件構(gòu)成。可伸縮式腿桿分左右兩部分，分別由兩個(gè)腿部伸縮缸（35）控制腿桿的伸縮。

腿部伸縮缸（35）的底部通過軸銷五（24）與支架五（23）鉸接，支架五（23）通過螺栓固定在底板（7）上。腿部伸縮缸（35）的活塞桿末端通過軸銷六（26）與支架六（27）鉸接，支架六（27）通過螺栓固定在腿桿架（20）的內(nèi)側(cè)。四條腿桿滑道（34）分為兩組，分別通過沉頭螺釘固定在底板（7）的兩端。四個(gè)二級(jí)伸縮桿（33）分為兩組，分別置于對(duì)應(yīng)的腿桿滑道（34）內(nèi)，并可在腿桿滑道（34）自由滑動(dòng)，一級(jí)伸縮桿（32）穿過二級(jí)伸縮桿（33）內(nèi)部，并可在一定范圍內(nèi)自由伸縮。四個(gè)一級(jí)伸縮桿（32）分為兩組，每?jī)蓚€(gè)一級(jí)伸縮桿（32）的末端分別通過螺栓固定在腿桿架（20）的兩側(cè)。對(duì)于右側(cè)腿桿，定長(zhǎng)腿桿四（31）及定長(zhǎng)腿桿三（25）的一端分別通過螺栓固定在一級(jí)伸縮桿（32）的末端，定長(zhǎng)腿桿四（31）及定長(zhǎng)腿桿三（25）的另一端分別固定一個(gè)頂腳支架（30），頂腳支架（30）分別通過軸銷七（28）與一個(gè)頂腳（29）鉸接，頂腳（29）可以軸銷七（28）為軸，并在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)，以適應(yīng)樁腿內(nèi)部圓弧面的變化。對(duì)于右側(cè)腿桿，定長(zhǎng)腿桿一（21）及定長(zhǎng)腿桿二（22）的一端分別通過螺栓固定在一級(jí)伸縮桿（32）的末端，定長(zhǎng)腿桿一（21）及定長(zhǎng)腿桿二（22）的另一端分別固定一個(gè)頂腳支架（30），頂腳支架（30）分別通過軸銷七（28）與一個(gè)頂腳（29）鉸接，頂腳（29）可以軸銷七（28）為軸，并在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)，以適應(yīng)樁腿內(nèi)部圓弧面的變化。兩個(gè)限位板（5）分別通過螺栓固定在底板（7）的兩端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、多級(jí)伸縮式腿桿機(jī)構(gòu)具有支撐半徑大，結(jié)構(gòu)緊促的特點(diǎn)。

2、本體上、下伸縮油缸的工作行程不同，可實(shí)現(xiàn)三種不同的爬行步長(zhǎng)。當(dāng)檢測(cè)到機(jī)器人落腳處有障礙物時(shí)，可通過改變步長(zhǎng)的方法跨越障礙。

3、通過液壓力張緊，系統(tǒng)在樁腿內(nèi)附著穩(wěn)固，并可攜帶較重的檢測(cè)或作業(yè)設(shè)備。同時(shí)，機(jī)器人腿部與樁腿內(nèi)壁面的附著力可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1 機(jī)器人整體裝配主視圖

圖2 機(jī)器人裝配左視圖

圖3 機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)裝配圖

圖4 機(jī)器人腿部伸縮桿局部剖視圖

圖5 機(jī)器人頂腳局部主視圖

圖6 機(jī)器人頂腳局部俯視圖

圖中：A、上腿組，B、下腿組，1、內(nèi)導(dǎo)向套筒，2、控制柜，3、外導(dǎo)向套筒，4、油箱，5、限位板，6、中板，7、底板，8、支座一，9、銷軸一，10、本體上伸縮油缸，11、銷軸二，12、支座二，13、本體下伸縮油缸，14、銷軸三，15、支座三，16、內(nèi)導(dǎo)向套筒，17、銷軸四，18、支座四，19、外導(dǎo)向套筒，20、腿桿架，21、定長(zhǎng)腿桿一，22、定長(zhǎng)腿桿二，23、支架五，24、軸銷五，25、定長(zhǎng)腿桿三，26、軸銷六，27、支架六，28、軸銷七，29、頂腳，30、頂腳支架，31、定長(zhǎng)腿桿四，32、一級(jí)伸縮桿，33、二級(jí)伸縮桿，34、腿桿滑道，35、腿部伸縮缸。

具體實(shí)施方式

機(jī)器人總體由上腿組（A）、下腿組（B）、中板（6）、本體上伸縮油缸（10）、本體下伸縮油缸（13）、內(nèi)導(dǎo)向套筒（1）、外導(dǎo)向套筒（3）、控制柜（2）、油箱（4）等機(jī)構(gòu)組成。

上腿組（A）與中板（6）之間通過本體上伸縮油缸（10）、內(nèi)導(dǎo)向套筒（1）和外導(dǎo)向套筒（3）連接。本體上伸縮油缸（10）底部通過銷軸二（11）與支座二（12）鉸接，支座二（12）通過螺栓固定在中板（6）端部上表面上。本體上伸縮油缸（10）的活塞桿末端通過銷軸一（9）與支座一（8）鉸接，支座一（8）通過螺栓固定在上腿組（A）的底板（7）的下表面上。兩套本體上伸縮油缸（10）對(duì)稱安裝在上腿組（A）與中板（6）之間的兩端。內(nèi)導(dǎo)向套筒（1）為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在上腿組（A）的底板（7）端部下表面上。外導(dǎo)向套筒（3）為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在中板（6）端部上表面上。內(nèi)導(dǎo)向套筒（1）與外導(dǎo)向套筒（3）部分重疊套裝。每套本體上伸縮油缸（10）兩側(cè)各安裝一套導(dǎo)向套筒機(jī)構(gòu)。

下腿組（B）與中板（6）之間通過本體下伸縮油缸（13）、內(nèi)導(dǎo)向套筒（16）和外導(dǎo)向套筒（19）連接。本體下伸縮油缸（13）底部通過銷軸四（17）與支座四（18）鉸接，支座四（18）通過螺栓固定在中板（6）端部下表面上。本體下伸縮油缸（13）的活塞桿末端通過銷軸三（14）與支座三（15）鉸接，支座三（15）通過螺栓固定在下腿組（B）的限位板（5）上。兩套本體下伸縮油缸（13）對(duì)稱安裝在下腿組（B）與中板（6）之間的兩端。內(nèi)導(dǎo)向套筒（16）為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在下腿組（B）的限位板（5）。外導(dǎo)向套筒（19）為方管式結(jié)構(gòu)，其底座通過螺栓固定在中板（6）端部下表面上。內(nèi)導(dǎo)向套筒（16）與外導(dǎo)向套筒（19）部分重疊套裝。每套本體下伸縮油缸（13）兩側(cè)各安裝一套導(dǎo)向套筒機(jī)構(gòu)。

控制柜（2）通過螺釘固定在中板（6）的上方，油箱（4）通過螺釘固定在中板（6）的下方。

上腿組（A）與下腿組（B）結(jié)構(gòu)與尺寸完全相同，主要由底板（7）、腿部伸縮缸（35）、一級(jí)伸縮桿（32）、二級(jí)伸縮桿（33）、腿桿架（20）、頂腳（29）、限位板（5）等部件構(gòu)成?？缮炜s式腿桿分左右兩部分，分別由兩個(gè)腿部伸縮缸（35）控制腿桿的伸縮。

腿部伸縮缸（35）的底部通過軸銷五（24）與支架五（23）鉸接，支架五（23）通過螺栓固定在底板（7）上。腿部伸縮缸（35）的活塞桿末端通過軸銷六（26）與支架六（27）鉸接，支架六（27）通過螺栓固定在腿桿架（20）的內(nèi)側(cè)。四條腿桿滑道（34）分為兩組，分別通過沉頭螺釘固定在底板（7）的兩端。四個(gè)二級(jí)伸縮桿（33）分為兩組，分別置于對(duì)應(yīng)的腿桿滑道（34）內(nèi)，并可在腿桿滑道（34）自由滑動(dòng)，一級(jí)伸縮桿（32）穿過二級(jí)伸縮桿（33）內(nèi)部，并可在一定范圍內(nèi)自由伸縮。四個(gè)一級(jí)伸縮桿（32）分為兩組，每?jī)蓚€(gè)一級(jí)伸縮桿（32）的末端分別通過螺栓固定在腿桿架（20）的兩側(cè)。對(duì)于右側(cè)腿桿，定長(zhǎng)腿桿四（31）及定長(zhǎng)腿桿三（25）的一端分別通過螺栓固定在一級(jí)伸縮桿（32）的末端，定長(zhǎng)腿桿四（31）及定長(zhǎng)腿桿三（25）的另一端分別固定一個(gè)頂腳支架（30），頂腳支架（30）分別通過軸銷七（28）與一個(gè)頂腳（29）鉸接，頂腳（29）可以軸銷七（28）為軸，并在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)，以適應(yīng)樁腿內(nèi)部圓弧面的變化。對(duì)于右側(cè)腿桿，定長(zhǎng)腿桿一（21）及定長(zhǎng)腿桿二（22）的一端分別通過螺栓固定在一級(jí)伸縮桿（32）的末端，定長(zhǎng)腿桿一（21）及定長(zhǎng)腿桿二（22）的另一端分別固定一個(gè)頂腳支架（30），頂腳支架（30）分別通過軸銷七（28）與一個(gè)頂腳（29）鉸接，頂腳（29）可以軸銷七（28）為軸，并在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)，以適應(yīng)樁腿內(nèi)部圓弧面的變化。兩個(gè)限位板（5）分別通過螺栓固定在底板（7）的兩端。

以上所述為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)例，我們還可對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行一些變換，以應(yīng)用于其它管式內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的爬行。只要其機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想同本實(shí)用新型所敘述的一致，均應(yīng)視為本實(shí)用新型所包括的范圍。