[发明专利]一种海底管道切割用水下机器人

摘要

一种海底管道切割用水下机器人。主要用于对海底破损严重的石油管道进行切割处理。由作业ROV本体、切割机构、支撑腿和一个小型辅助机械手构成；ROV本体包括框架、浮力块、推进器和七自由度机械手和五自由度机械手、水下照明装置，摄像装置以及液压电控装置；支撑腿均匀分布在海底管道切割机器人的两侧，其中心线与两套切割机构中心线重合，对作业ROV起到支撑作用；小型辅助机械手通过螺栓连接在海底管道切割机器人下方，位于两套切割机构中间；两套切割机构通过螺栓固定在海底管道切割机器人底部前后方，定位液压缸将切割机构与管道定位，通过控制水刀机构的旋转完成破损管道的切割。本装置可在较深水域或特殊环境下实施机械自动化作业。

主权项

一种海底管道切割用水下机器人，包括机体，以及为机体提供动力和控制命令的液压和电控系统，其特征在于：所述机体包括作业ROV（1）、两套切割机构（2）、支撑腿（3）和一个小型辅助机械手（4）；其中，切割机构（2）、支撑腿（3）和一个小型辅助机械手（4）分别与作业ROV（1）连接，作业ROV（1）为切割机构（2）、支撑腿（3）和一个小型辅助机械手（4）提供动力与控制信号；作业ROV（1）包括框架（5）、浮力块（6）、推进器（7）和七自由度机械手（8）和五自由度机械手（9）；固体浮力块（6）由可加工浮力材料制成，位于作业ROV（1）上部，通过螺栓固定在框架（5）上层，作业ROV（1）正面装有6个悬浮灯（10）、一个摄像头（11）和摄像头用照明灯（12）；起吊装置（13）的一端与框架（5）连接，另一端穿过浮力块（6）与缆绳连接；6个推进器（7）通过螺旋桨架（14）与框架（5）连接，每个推进器（7）由螺旋桨架（14）、螺旋桨（15）和液压马达（16）组成，其中4个推进器（7）分别相对于作业ROV（1）的XY轴方向呈45度夹角安装在框架（5）的中层；2个推进器（7）安装在作业ROV（1）两侧，其轴向与竖直方向呈15度角，位于框架（5）上层，嵌于浮力块（6）内；七自由度机械手（8）包括固定座（17）、液压装置（18）、大臂（19）、小臂（20）、手爪（21）和爪接头（22）；五自由度机械手（9）包括液压装置（23）、机械手臂（24）、手爪（25）、电机（26）和底座（27；七自由度机械手（8）和五自由度机械手（9）通过螺栓固定在框架（5）的下底板上；两套切割机构（2）通过螺栓固定在框架（5）底部的前、后方，每套切割机构（2）包括相连接的钳口（28）、刀架（29）、水刀机构（30）、两个液压马达（31）、两个齿轮（32）、圆弧棘齿轮（33）和三个定位液压缸(34)；其中，3个由液压杆（35）和液压筒（36）组成的定位液压缸（34）以120度夹角安装在钳口（28）内侧，定位液压缸（34）伸缩完成对管道的夹紧与松开；水刀机构（30）包括水枪液压筒（37）、水枪液压杆（38）、水枪夹持装置（39）和水枪（40）；两个水刀机构（30）通过螺栓以对称方式固定在水刀架（29）上，水枪液压筒（37）和水枪液压杆（38）配合，控制两个水枪（40）的相对位置；一对齿轮（31）分别与液压马达（32）以键连接的方式对称固定在钳口（28）上，180度圆弧棘齿轮（33）固定在水刀架（29）上；液压马达（32）带动齿轮（31）以一定角速度旋转，齿轮（31）与水刀架（29）上的圆弧棘齿轮（33）啮合带动水刀架（29）旋转，水刀架（29）往复运动带着水刀机构（30）切割海底管道；支撑腿（3）包括固定腿（41）、摆动腿（42）、制动板（43）、支撑液压缸（44）、支撑液压杆（45）和二级液压缸（46）；4个支撑腿（3）均匀分布在作业ROV（1）的两侧，对作业ROV（1）起到支撑作用；小型辅助机械手（4）包括爪台（47）、杆（48）、小底爪（49）、液压缸（50）、液压杆（52）和伸缩液压筒（53）；小型辅助机械手（4）通过螺栓连接在作业ROV（1）下方，位于两套切割机构（2）中间，其中心线与两套切割机构（2）中心线重合。