[发明专利]水力喷射式海底挖沟铺管机器人

摘要

一种水力喷射式海底挖沟铺管机器人。主要用途在于可利用该种机器人解决深海管线埋设不能依靠与水面上船舶的联系进行挖沟，不能远程操控且没有自主工作能力以及不能同时挖沟和铺管等问题。其特征在于：包括喷射系统、履带行走系统、抽吸扬泥系统、铺管系统和机架；所述喷射系统包括喷射臂、喷嘴和轴流泵；所述履带行走系统装配有高强度液压泵；所述抽吸扬泥系统包括吸泥管、排泥管、轴流泵和旋转系统；所述铺管系统装配在机器人上端以支撑管件，包括托管架和起升装置，托管架用于夹住管件确定其在托管架上的位置，起升装置装在托管架下侧用来调整托管架角度；喷射系统、抽吸扬泥系统、铺管系统和履带行走系统通过机架连接成为一个整体。

主权项

1.一种水力喷射式海底挖沟铺管机器人，包括机体，以及为机体提供动力和控制命令的液压系统，其特征在于：所述机体包括喷射系统(2)、履带行走系统(1)、抽吸扬泥系统(3)、铺管系统(4)和机架(5)；其中，喷射系统(2)用于深度挖沟，包括喷射臂(14)、喷嘴(15)、轴流泵(16)和收放液压缸(17)四部分；喷射系统(2)的喷射臂(14)的中间连杆与收放液压缸(17)通过滚动轴承连接，当收放液压缸(17)伸长时，喷射系统(2)将喷射臂(14)以及焊接在喷射臂(14)上的喷嘴(15)下放，进入到工作状态准备开始挖沟，当收放液压缸(17)收缩时，喷射系统(2)将喷射臂(14)收回，结束挖沟；轴流泵(16)上端通过齿轮与电机相连，上端电机为轴流泵(16)提供动力，轴流泵(16)向喷射臂(14)提供挖沟所需的水；所述履带行走系统(1)是本种挖沟铺管机器人的行走动力源，包括导向轮(6)、驱动轮(13)、履带架(9)、履带(12)、液压马达(11)、履带张紧装置(7)、托链轮(8)和支重轮(10)；履带行走系统(1)通过焊接对称布置在机架(5)的两侧，履带架(9)焊接在机架(5)上，履带架(9)前端与履带张紧装置(7)通过焊接连接在一起，履带架(9)后端通过滚动轴承与驱动轮(13)连接，导向轮(6)和驱动轮(13)分别安装在履带架(9)两端，通过履带(12)将两者连接起来，驱动轮(13)通过履带(12)将安装在驱动轮(13)上的液压马达(11)的动力传送到导向轮(6)上，从而带动整车的运动；履带架(9)上方焊接安放有一个托链轮(8)，托链轮(8)将履带架(9)上侧的链条托起，使链条与履带架(9)保持一定的距离，履带架(9)下方焊接安放有若干个支重轮(10)；履带张紧装置(7)能推动导向轮(6)前后的移动，通过控制履带张紧装置(7)从而调整履带(12)的松紧程度，使履带(12)一直处于张紧状态，保证履带(12)的传动；所述抽吸扬泥系统(3)用于将沟内被冲散的泥沙排出沟外，防止泥沙将挖好的沟道掩埋；抽吸扬泥系统(3)包括吸泥管(18)、排泥管(22)、轴流泵(16)和旋转系统；抽吸扬泥系统(3)通过抽吸夹具(19)焊接安装在机架(5)的尾部，左右各安装一个，将喷射系统(2)冲散的泥沙排出沟外；吸泥管(18)的入口部分与轴流泵(16)通过液压管线连接，轴流泵(16)为抽吸扬泥系统(3)提供吸力保证能够将冲散泥沙排出；旋转系统包括一个第一液压缸(23)、两个连杆(21)、转动扳具(20)和支撑这个系统的抽吸夹具(19)；抽吸夹具(19)与机架(5)焊接固连在一起，吸泥管(18)和排泥管(22)通过焊接紧密相连，排泥管(22)与抽吸夹具(19)通过滚动轴承连接，能够转动；第一液压缸(23)的液压杆通过两个连杆(21)件与抽吸夹具(19)铰接连接，可绕连接点摆动，第一液压缸(23)的伸缩运动带动两个连杆(21)件摆动，两个连杆(21)又带动转动扳具(20)做绕排泥管(22)中心线的圆周运动，转动扳具(20)焊接在排泥管(22)上带动排泥管(22)进行回转转动；当第一液压缸(23)伸长时，带动两个连杆(21)转动，此时排泥管(22)旋转180°，进入到工作状态，相反，当第一液压缸(23)收缩时，排泥管(22)收回，处于空闲状态；所述铺管系统(4)用于承载和夹持管件，包括托管架(24)、滚轮(31)、托管架滚轴(32)、滚珠丝杠(29)、滚珠丝杠滑件(28)、步进电机(30)、第二液压缸(33)和起升装置；托管架(24)通过滚动轴承安装在机架(5)的上方，托管架滚轴(32)通过滚动轴承安装在托管架(24)的底部，承载管件的重量，减少了管件在托管架(24)中的运动阻力；滚轮(31)上方与滚珠丝杠(29)用螺栓固连，滚珠丝杠(29)上方又与步进电机(30)通过键连接，通过步进电机(30)带动滚珠丝杠(29)旋转，从而带动滚珠丝杠(29)上的滚珠丝杠滑件(28)的上下移动，滚珠丝杠滑件(28)不仅能在滚珠丝杠(29)上移动，也能绕其中心轴转动，以减少管件与其的运动阻力，调节滚珠丝杠滑件(28)的高度，使得滚珠丝杠滑件(28)能够夹持住不同管径的管件；滚轮(31)竖直安装在托管架(24)的两侧，在托管架(24)上有方便滚轮(31)前后移动的凹槽；滚珠丝杠(29)的侧面与两个第二液压缸(33)焊接在一起，通过液压泵控制液压缸伸缩，第二液压缸(33)通过螺栓与托管架(24)连接在一起，为给滚轮(31)提供动力，和传感器的配合下，液压缸收缩使得滚轮(31)向托管架(24)外侧滚动，托管架(24)先向外张开一定距离，等托管架(24)接到管件后液压缸伸长，滚轮(31)向托管架(24)内测滚动，托管架(24)向中心收拢夹住管件；起升装置包括三脚架(27)、连杆(26)和第三液压缸(25)，第三液压缸(25)位于整个起升装置的最低端，第三液压缸(25)的下端与机架(5)通过滚动轴承相连，上端和三脚架(27)的中间端点通过滚动轴承相连，连杆(26)的一端和机架(5)通过滚动轴承连接，另一端和三脚架(27)的一侧端点通过滚动轴承连接，三脚架(27)的另一侧端点则与托管架(24)通过滚动轴承连接；当第三液压缸(25)伸长时，液压杆推动三脚架(27)旋转，从而带动托管架(24)绕其旋转端点转动，改变托管架(24)的角度，使挖沟机在不同角度的海床面上能够顺利的接收管件，当第三液压缸(25)收缩时，三脚架(27)回到原位，托管架(24)逐渐放平；所述机架(5)用于将喷射系统(2)、抽吸扬泥系统(3)、铺管系统(4)和履带行走系统(1)连接成为一个整体。