CN111687848A - 一种油罐清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种油罐清洗机器人,其特征在于包括爬行器、机械臂、清洗装置、线缆盘、控制终端、气泵、水泵,所述机械臂、清洗装置安装在爬行器上;所述控制器分别和气泵、水泵、爬行器、机械臂、清洗装置连接,所述控制终端分对气泵、水泵、爬行器、机械臂、清洗装置进行控制,所述水泵通过输水管和清洗装置连接,所述输水管缠绕在线缆盘上;本发明为油罐清洗机器人,是机械化、智能化的油罐清洗工具,可以代替人在罐内自由移动,打散、清扫或吸出沉积物。本发明代替人工清洗,以提高原油回收率和清洗效率,提高油罐清洁度,减少污油、污水和废气对环境的污染,同时减少作业事故,实现安全、健康、环保式清洗。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程领域,具体涉及一种油罐清洗机器人。
背景技术
目前,在我国石油化工行业中,由于油品质量难以保证,油罐内产生大量的油泥,不仅影响油品的质量,还影响储油设备的使用。由于高浓度的油气容易因明火或暗火引起***,因此对油罐底泥的清洗是一项危险而繁重的工作,过去通常是人工作业,劳动强度大、工作效率低,且容易引发事故。
随着我国大型石油油罐的建设、能源紧张和对环保问题的日益重视,传统的人工清洗油罐法已不符合环境和发展的客观需要,必须研发和使用封闭式、无需人进入的全自动机械化的清洗设备,代替人工清洗,以提高原油回收率和清洗效率,提高油罐清洁度,减少污油、污水和废气对环境的污染,同时减少作业事故,实现安全、健康、环保式清洗。
发明内容
根据以上技术问题,本发明提供一种油罐清洗机器人,其特征在于包括爬行器、机械臂、清洗装置、线缆盘、控制终端、气泵、水泵,所述机械臂、清洗装置安装在爬行器上;所述控制器分别和气泵、水泵、爬行器、机械臂、清洗装置连接,所述控制终端分对气泵、水泵、爬行器、机械臂、清洗装置进行控制,所述水泵通过输水管和清洗装置连接,所述输水管缠绕在线缆盘上;
所述爬行器为油罐清洗机器人的移动载体,用于在油罐内行走;
所述控制终端用于向机器人发送控制指令,采集传感器数据;
所述气泵用于向气动执行元件提供高压气体;
所述水泵用于向脉冲喷嘴提供高压水流;
所述线缆盘用于将电线、输水管缠绕在一起;
所述爬行器包括车身、驱动模块,所述左驱动模块、右驱动模块安装在车身上,所述左驱动模块、右驱动模块结构相同,所述左驱动模块由驱动电机、主动锥齿轮、从动锥齿轮、直齿轮、机架、车轮构成;所述驱动电机一端通过螺栓固定在机架上,所述驱动电机另一端通过键与主动锥齿轮固定连接,所述主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合,从动锥齿轮和直齿轮连接,直齿轮和车轮连接,直齿轮1~5两两啮合,最终将电机的传动传递给车轮;
所述机械臂由静平台、肩关节、肘关节、腕关节四大部分构成,所述静平台为整个机械臂的机架,所述静平台通过螺栓固定在爬行器上,所述静平台上侧固定有肩关节、肘关节,所述肩关节、肘关节分别和腕关节连接;
所述肩关节由肩关节驱动气缸、肩关节左骨骼、肩关节右骨骼、固定支座构成;所述肩关节驱动气缸的底部通过固定支座与静平台形成转动副连接,肩关节驱动气缸的顶部通过螺栓及套筒与肩关节左骨骼、肩关节右骨骼形成转动副连接;肩关节左骨骼、肩关节右骨骼通过固定支座、与静平台之间形成转动副连接;
所述肘关节由肘关节驱动气缸、肘关节左骨骼、肘关节右骨骼构成;
肘关节驱动气缸底部通过螺栓及套筒与肩关节左骨骼、肩关节右骨骼形成转动副连接;肘关节驱动气缸顶部通过螺栓及套筒与肘关节左骨骼、肘关节右骨骼形成转动副连接;肘关节左骨骼、肘关节右骨骼通过螺栓及套筒与肩关节左骨骼、肩关节右骨骼转动副连接;肘关节驱动气缸作为肘关节的主动件,能够带动肘部骨骼作相对于静平台上下摆动的运动;
腕关节由腕关节驱动气缸、腕关节左骨骼、腕关节右骨骼构成;腕关节驱动气缸底部通过螺栓及套筒与肘关节左骨骼、肘关节右骨骼形成转动副连接;腕关节驱动气缸顶部通过螺栓及套筒与腕关节左骨骼、腕关节右骨骼形成转动副连接;腕关节左骨骼、腕关节右骨骼通过螺栓及套筒与肘关节左骨骼、肘关节右骨骼转动副连接;腕关节驱动气缸作为腕关节的主动件,能够带动腕部骨骼作相对于静平台左右摆动的运动;
所述清洗装置由盘刷驱动机构、左清洗盘刷、右清洗盘刷构成,左清洗盘刷、右清洗盘刷通过螺栓固定在盘刷驱动机构上,盘刷驱动机构通过齿轮将传动传递给左清洗盘刷、右清洗盘刷;
所述盘刷驱动机构由气动马达、支架、带轮、换向齿轮、左盘刷驱动齿轮、左高压喷嘴、张紧轮、右高压喷嘴、同步带组成;所述带轮包括带轮A、带轮B、带轮C,所述支架为T自行,所述支架上侧开设有安装孔,所述支架上部的安装孔后侧安装有气动马达,所述气动马达前侧安装有带轮A,所述支架下侧一端的安装孔内分别安装有左高压喷嘴、右高压喷嘴,所述左高压喷嘴后侧安装有左盘刷驱动齿轮,所述左盘刷驱动齿轮一侧的安装孔内安装有换向齿轮,所述换向齿轮和左盘刷驱动齿轮啮合,所述左盘刷驱动齿轮前侧安装有带轮B,所述带轮B和换向齿轮固定连接,所述右高压喷嘴后侧安装有带轮C,所述带轮A、带轮B、带轮C通过同步带连接,所述支架中间的安装孔内安装有张紧轮,所述右清洗盘刷与带轮C固定连接,所述左清洗盘刷与左盘刷驱动齿轮连接,所述水泵通过输水管道和左高压喷嘴、右高压喷嘴连接,所述张紧轮、带轮A、带轮B、带轮通过同步带连接。
本发明的有益效果为:本发明为油罐清洗机器人,是机械化、智能化的油罐清洗工具,可以代替人在罐内自由移动,打散、清扫或吸出沉积物。本发明代替人工清洗,以提高原油回收率和清洗效率,提高油罐清洁度,减少污油、污水和废气对环境的污染,同时减少作业事故,实现安全、健康、环保式清洗。
本发明提供的油罐清洗机器人具有体积小,质量轻,运动灵活、稳定,清洗范围广等特点。爬行器作为移动载体,用于在油罐内行走,搭载各种传感器模块,能够适应油罐内部的环境,可在油罐内灵活移动和原地转弯,因为其体积小,可以通过人孔进入油罐内,集成度高,具有移动灵活、机动性强等优点;本发明的机械臂、清洗装置都安装在爬行器上;机械臂中包含肩关节驱动气缸、肘关节驱动气缸、腕关节驱动气缸,形成3个自由度,结构简单紧凑,操作灵活,活动空间大,由气缸驱动,负载能力强,安全可靠;本发明飞清洗装置中的集成盘刷、高压喷嘴,可以有效的将油泥打散、清扫和回收;线缆盘可以将电线、管路集成缠绕在一起,以方便收放;控制终端用于向机器人发送控制指令,采集传感器数据;气泵用于向气动执行元件提供高压气体;水泵用于向脉冲喷嘴提供高压水流。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明油罐***结构图。
图3为本发明爬行器结构示意图。
图4为本发明简要结构示意图。
图5为本发明机械臂结构图。
图6为本发明肩关节结构图。
图7为本发明肘关节结构图。
图8为本发明腕关节结构图。
图9为本发明清洗装置结构图。
图10为本发明盘刷驱动机构结构图。
图11为本发明盘刷驱动机构俯视图。
如图,爬行器1、机械臂2、清洗装置3、车身1-1、左驱动模块2-2、右驱动模块3-3、驱动电机1-2-1、主动锥齿轮1-2-2、从动锥齿轮1-2-3、直齿轮1-2-4、机架1-2-5、车轮1-2-6、静平台2-1、肩关节2-2、肘关节2-3、腕关节2-4、肩关节驱动气缸2-2-1、肩关节左骨骼2-2-2、肩关节右骨骼2-2-3、固定支座2-2-4、肘关节驱动气缸2-3-1、肘关节左骨骼2-3-2、肘关节右骨骼2-3-3、腕关节驱动气缸2-4-1、腕关节左骨骼2-4-2、腕关节右骨骼2-4-3、盘刷驱动机构3-1、左清洗盘刷3-2、右清洗盘刷3-3、气动马达3-1-1、支架3-1-2、带轮A 3-1-3、换向齿轮3-1-4、左盘刷驱动齿轮3-1-5、左高压喷嘴3-1-6、张紧轮3-1-7、右高压喷嘴3-1-8、带轮B3-1-9、同步带3-1-10、带轮C3-1-11。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种油罐清洗机器人,其特征在于包括爬行器1、机械臂2、清洗装置3、线缆盘、控制终端、气泵、水泵,所述机械臂2、清洗装置3安装在爬行器1上;所述控制器分别和气泵、水泵、爬行器1、机械臂2、清洗装置3连接,所述控制终端分对气泵、水泵、爬行器1、机械臂2、清洗装置3进行控制,所述水泵通过输水管和清洗装置3连接,所述输水管缠绕在线缆盘上;
所述爬行器1包括车身1-1、驱动模块,所述左驱动模块1-2、右驱动模块1-3安装在车身1-1上,所述左驱动模块1-2、右驱动模块1-3结构相同,所述左驱动模块1-2由驱动电机1-2-1、主动锥齿轮1-2-2、从动锥齿轮1-2-3、直齿轮1-2-4、机架1-2-5、车轮1-2-6构成;所述驱动电机1-2-1一端通过螺栓固定在机架1-2-5上,所述驱动电机1-2-1另一端通过键与主动锥齿轮1-2-2固定连接,所述主动锥齿轮1-2-2与从动锥齿轮1-2-3啮合,从动锥齿轮1-2-3和直齿轮1-2-4连接,直齿轮1-2-4和车轮1-2-6连接,直齿轮1-2-41~5两两啮合,最终将电机的传动传递给车轮1-2-6;
所述机械臂2由静平台2-1、肩关节2-2、肘关节2-3、腕关节2-4四大部分构成,所述静平台2-1为整个机械臂2的机架1-2-5,所述静平台2-1通过螺栓固定在爬行器1上,所述静平台2-1上侧固定有肩关节2-2、肘关节2-3,所述肩关节2-2、肘关节2-3分别和腕关节2-4连接;
所述肩关节2-2由肩关节驱动气缸2-2-1、肩关节左骨骼2-2-2、肩关节右骨骼2-2-3、固定支座2-2-4构成;所述肩关节驱动气缸2-2-1的底部通过固定支座2-2-4与静平台2-1形成转动副连接,肩关节驱动气缸2-2-1的顶部通过螺栓及套筒与肩关节左骨骼2-2-2、肩关节右骨骼2-2-3形成转动副连接;肩关节左骨骼2-2-2、肩关节右骨骼2-2-3通过固定支座2-2-4、与静平台2-1之间形成转动副连接;
所述肘关节2-3由肘关节驱动气缸2-3-1、肘关节左骨骼2-3-2、肘关节右骨骼2-3-3构成;肘关节驱动气缸2-3-1底部通过螺栓及套筒与肩关节左骨骼2-2-2、肩关节右骨骼2-2-3形成转动副连接;肘关节驱动气缸2-3-1顶部通过螺栓及套筒与肘关节左骨骼2-3-2、肘关节右骨骼2-3-3形成转动副连接;肘关节左骨骼2-3-2、肘关节右骨骼2-3-3通过螺栓及套筒与肩关节左骨骼2-2-2、肩关节右骨骼2-2-3转动副连接;肘关节驱动气缸2-3-1作为肘关节2-3的主动件,能够带动肘部骨骼作相对于静平台2-1上下摆动的运动;
腕关节2-4由腕关节驱动气缸2-4-1、腕关节左骨骼2-4-2、腕关节右骨骼2-4-3构成;腕关节驱动气缸2-4-1底部通过螺栓及套筒与肘关节左骨骼2-3-2、肘关节右骨骼2-3-3形成转动副连接;腕关节驱动气缸2-4-1顶部通过螺栓及套筒与腕关节左骨骼2-4-2、腕关节右骨骼2-4-3形成转动副连接;腕关节左骨骼2-4-2、腕关节右骨骼2-4-3通过螺栓及套筒与肘关节左骨骼2-3-2、肘关节右骨骼2-3-3转动副连接;腕关节驱动气缸2-4-1作为腕关节2-4的主动件,能够带动腕部骨骼作相对于静平台2-1左右摆动的运动;
所述清洗装置3由盘刷驱动机构3-1、左清洗盘刷3-2、右清洗盘刷3-3构成,左清洗盘刷3-2、右清洗盘刷3-3通过螺栓固定在盘刷驱动机构3-1上,盘刷驱动机构3-1通过齿轮将传动传递给左清洗盘刷3-2、右清洗盘刷3-3;
所述盘刷驱动机构3-1由气动马达3-1-1、支架3-1-2、带轮、换向齿轮3-1-4、左盘刷驱动齿轮3-1-5、左高压喷嘴3-1-6、张紧轮3-1-7、右高压喷嘴3-1-8、同步带3-1-10组成;所述带轮包括带轮A 3-1-3、带轮B3-1-9、带轮C3-1-11,所述支架3-1-2为T自行,所述支架3-1-2上侧开设有安装孔,所述支架3-1-2上部的安装孔后侧安装有气动马达,所述气动马达前侧安装有带轮A 3-1-3,所述支架3-1-2下侧一端的安装孔内分别安装有左高压喷嘴3-1-6、右高压喷嘴3-1-8,所述左高压喷嘴3-1-6后侧安装有左盘刷驱动齿轮3-1-5,所述左盘刷驱动齿轮3-1-5一侧的安装孔内安装有换向齿轮3-1-4,所述换向齿轮3-1-4和左盘刷驱动齿轮3-1-5啮合,所述左盘刷驱动齿轮3-1-5前侧安装有带轮B3-1-9,所述带轮B3-1-9和换向齿轮3-1-4固定连接,所述右高压喷嘴3-1-8后侧安装有带轮C3-1-11,所述带轮A 3-1-3、带轮B3-1-9、带轮C3-1-11通过同步带3-1-10连接,所述支架3-1-2中间的安装孔内安装有张紧轮3-1-7,所述右清洗盘刷3-3与带轮C3-1-11固定连接,所述左清洗盘刷3-2与左盘刷驱动齿轮3-1-5连接,所述泵通过输水管道和左高压喷嘴3-1-6、右高压喷嘴3-1-8连接。气动马达3-1-1、左高压喷嘴3-1-6、右高压喷嘴3-1-8均与支架3-1-2形成固定连接;带轮A3-1-3、换向齿轮3-1-4、左盘刷驱动齿轮3-1-5、张紧轮3-1-7、带轮B3-1-9、带轮C3-1-11通过套筒及轴承等零部件与支架3-1-2形成转动副连接。
实施例2
使用时,将本发明放入需要清洁的油罐内,控制终端控制左驱动模块1-2、右都驱动模块中的驱动电机1-2-1进而带动车身1-1进行移动,当爬行器1移动时通过摄像头对油罐内的情况进行查看,当爬行器1移动到需要清理位置时,控制终端控制肩关节驱动气缸2-2-1、肘关节驱动气缸2-3-1、腕关节驱动气缸2-4-1进而带动机械臂2运行,方便清洗装置3对油罐进行清洗,清洗时,气动马达3-1-1驱动带轮转动,在同步带3-1-10的传动下,将转动传递到另外两个同步带3-1-10轮上。两个清洗盘刷对称布置在支架3-1-2的两边,其中右清洗盘刷3-3与带轮B3-1-9固定连接,实现了与气动马达3-1-1的同向旋转,带轮A 3-1-3与换向齿轮3-1-4固定连接,换向齿轮3-1-4与左盘刷驱动齿轮3-1-5啮合,带动左清洗盘刷3-2旋转;通过换向齿轮3-1-4的换向作用,实现了左清洗盘刷3-2与气动马达3-1-1的逆向旋转;两个清洗盘刷的反向旋转能使油污扫向同一区域。本发明代替人工清洗,以提高原油回收率和清洗效率,提高油罐清洁度,减少污油、污水和废气对环境的污染,同时减少作业事故,实现安全、健康、环保式清洗。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种油罐清洗机器人,其特征在于包括爬行器、机械臂、清洗装置、线缆盘、控制终端、气泵、水泵,所述机械臂、清洗装置安装在爬行器上;所述控制器分别和气泵、水泵、爬行器、机械臂、清洗装置连接,所述控制终端分对气泵、水泵、爬行器、机械臂、清洗装置进行控制,所述水泵通过输水管和清洗装置连接,所述气泵通过气动管和启动马达连接,所述输水管缠绕在线缆盘上;所述爬行器上侧安装有摄像头,所述摄像头和控制终端连接;
所述爬行器为油罐清洗机器人的移动载体,用于在油罐内行走;
所述控制终端用于向机器人发送控制指令,采集传感器数据;
所述气泵用于向气动马达提供高压气体;
所述水泵用于向脉冲喷嘴提供高压水流;
所述线缆盘用于将电线、输水管缠绕在一起。
2.按照权利要求1所述的一种油罐清洗机器人,其特征在于所述爬行器包括车身、驱动模块,所述左驱动模块、右驱动模块安装在车身上,所述左驱动模块、右驱动模块结构相同,所述左驱动模块由驱动电机、主动锥齿轮、从动锥齿轮、直齿轮、机架、车轮构成;所述驱动电机一端通过螺栓固定在机架上,所述驱动电机另一端通过键与主动锥齿轮固定连接,所述主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合,从动锥齿轮和直齿轮连接,直齿轮和车轮连接,直齿轮1~5两两啮合,最终将电机的传动传递给车轮。
3.按照权利要求1所述的一种油罐清洗机器人,其特征在于所述机械臂由静平台、肩关节、肘关节、腕关节四大部分构成,所述静平台为整个机械臂的机架,所述静平台通过螺栓固定在爬行器上,所述静平台上侧固定有肩关节、肘关节,所述肩关节、肘关节分别和腕关节连接。
4.按照权利要求3所述的一种油罐清洗机器人,其特征在于所述肩关节由肩关节驱动气缸、肩关节左骨骼、肩关节右骨骼、固定支座构成;所述肩关节驱动气缸的底部通过固定支座与静平台形成转动副连接,肩关节驱动气缸的顶部通过螺栓及套筒与肩关节左骨骼、肩关节右骨骼形成转动副连接;肩关节左骨骼、肩关节右骨骼通过固定支座、与静平台之间形成转动副连接。
5.按照权利要求3所述的一种油罐清洗机器人,其特征在于所述肘关节由肘关节驱动气缸、肘关节左骨骼、肘关节右骨骼构成;肘关节驱动气缸底部通过螺栓及套筒与肩关节左骨骼、肩关节右骨骼形成转动副连接;肘关节驱动气缸顶部通过螺栓及套筒与肘关节左骨骼、肘关节右骨骼形成转动副连接;肘关节左骨骼、肘关节右骨骼通过螺栓及套筒与肩关节左骨骼、肩关节右骨骼转动副连接;肘关节驱动气缸作为肘关节的主动件,能够带动肘部骨骼作相对于静平台上下摆动的运动。
6.按照权利要求3所述的一种油罐清洗机器人,其特征在于腕关节由腕关节驱动气缸、腕关节左骨骼、腕关节右骨骼构成;腕关节驱动气缸底部通过螺栓及套筒与肘关节左骨骼、肘关节右骨骼形成转动副连接;腕关节驱动气缸顶部通过螺栓及套筒与腕关节左骨骼、腕关节右骨骼形成转动副连接;腕关节左骨骼、腕关节右骨骼通过螺栓及套筒与肘关节左骨骼、肘关节右骨骼转动副连接;腕关节驱动气缸作为腕关节的主动件,能够带动腕部骨骼作相对于静平台左右摆动的运动。
7.按照权利要求1所述的一种油罐清洗机器人,其特征在于所述清洗装置由盘刷驱动机构、左清洗盘刷、右清洗盘刷构成,左清洗盘刷、右清洗盘刷通过螺栓固定在盘刷驱动机构上,盘刷驱动机构通过齿轮将传动传递给左清洗盘刷、右清洗盘刷。
8.按照权利要求7所述的一种油罐清洗机器人,其特征在于所述盘刷驱动机构由气动马达、支架、带轮、换向齿轮、左盘刷驱动齿轮、左高压喷嘴、张紧轮、右高压喷嘴、同步带组成;所述带轮包括带轮A、带轮B、带轮C,所述支架为T自行,所述支架上侧开设有安装孔,所述支架上部的安装孔后侧安装有气动马达,所述气动马达通过气动管和气泵连接,所述气动马达前侧安装有带轮A,所述支架下侧一端的安装孔内分别安装有左高压喷嘴、右高压喷嘴,所述左高压喷嘴后侧安装有左盘刷驱动齿轮,所述左盘刷驱动齿轮一侧的安装孔内安装有换向齿轮,所述换向齿轮和左盘刷驱动齿轮啮合,所述左盘刷驱动齿轮前侧安装有带轮B,所述带轮B和换向齿轮固定连接,所述右高压喷嘴后侧安装有带轮C,所述带轮A、带轮B、带轮C通过同步带连接,所述支架中间的安装孔内安装有张紧轮,所述张紧轮、带轮A、带轮B、带轮通过同步带连接,所述右清洗盘刷与带轮C固定连接,所述左清洗盘刷与左盘刷驱动齿轮连接,所述水泵通过输水管道和左高压喷嘴、右高压喷嘴连接。
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