CN114688348B - 一种水下铺管机器人及其铺管方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下铺管机器人及其铺管方法，水下铺管机器人包括支架结构、铺管吸附平台、管道沟挖掘装置、尘土清理装置、驱动装置、履带吸附装置、推进装置；通过设置履带吸附装置、推进装置，实现水下铺管机器人在母船上行走自主下水和通过推进装置使水下铺管机器人到达预铺管位置和回收位置，减少人工搬运的时间，提高了工作效率；通过设置管道沟挖掘装置，能够充分的使海底的土地变得足够的松散甚至将较硬质的海底或石头打碎；通过铺管吸附平台，能够改变铺管架的角度，使管道能够更方便地放入管道沟，提高了铺管效率。

Description

一种水下铺管机器人及其铺管方法

技术领域

本发明涉及海底管道铺设设备领域，更具体地，涉及一种水下铺管机器人及其铺管方法。

背景技术

在深海，管道埋设作业受到海水环境因素影响大，不能像浅海管线埋设那样倚靠与水面上的船舶的联系进行挖沟，所以必须需要能够远程操控的有着自主工作能力的挖沟设备。

在专利一种水力喷射式海底挖沟铺管机器人中，该机器人包括喷射***、履带行走***、抽吸扬泥***、铺管***和机架，所述喷射***用于深度挖沟，包括喷射臂、喷嘴、轴流泵和收放液压缸四部分；所述履带行走***是本种挖沟铺管机器人的行走动力源，包括导向轮、驱动轮、履带架、履带、液压马达、履带张紧装置、托链轮和支重轮；所述抽吸扬泥***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***包括吸泥管、排泥管、轴流泵和旋转***；所述铺管***用于承载和夹持管件，包括托管架、滚轮、托管架滚轴、滚珠丝杠、滚珠丝杠滑件、步进电机、液压缸和起升装置；该机器人虽实现了自主工作能力以及不能同时挖沟和铺管等问题，但是由于海底铺管深度在2.1m～5.6m左右，在松软的海底淤泥之下存在较硬的土或岩石，而抽吸扬泥这种方式对硬土和岩石作用力不大，会使得铺管深度局限，甚至存在铺管时铺管沟内存在的岩石对管道的损伤风险；并且在该机器人需要母船的投放和回收。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的不能应对不同软硬程度的土质进行挖掘管道的工作和需要母船投放和回收缺陷，提供一种水下铺管机器人

本发明的另一目的在于提供一种所述水下铺管机器人的铺管方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明第一方面提供了一种水下铺管机器人，包括支架结构、铺管吸附平台、管道沟挖掘装置、尘土清理装置、驱动装置、履带吸附装置、推进装置；

所述铺管吸附平台包括铺管架、若干个电磁铁夹和第一伸缩结构，所述铺管架通过若干个第一伸缩结构设置于支架结构的顶部，若干个所述电磁铁夹通过有第一伸缩杆设置于铺管架内壁两侧；

所述管道沟挖掘装置设置于支架结构的底部，所述管道挖掘装置包括若干个地钻结构和第二伸缩结构，若干个所述地钻结构安装于第二伸缩结构上；

所述尘土清理装置用于清理管道沟内的土，所述尘土清理装置设置于管道沟挖掘装置的一侧，所述尘土清理装置包括第一液压缸和铲子，所述第一液压缸的输出轴连接铲子；

所述驱动装置设置于支架结构两侧，所述驱动装置包括若干个步进电机和主动轮，若干个所述步进电机设置于支架结构上，所述主动轮与步进电机的输出轴传动连接，若干个所述主动轮通过履带传动连接；

所述履带吸附装置包括若干个电磁铁块，若干个所述电磁铁块嵌入安装在履带上；

所述推进装置包括第一螺旋桨和传动***，所述第一螺旋桨对应安装于支架结构两侧，所述第一螺旋桨与传动***的输出轴传动连接。

根据上述技术方案设计，履带吸附装置上的电磁铁块通电，水下铺管机器人即可以通过履带吸附装置吸附在母船上，通过驱动装置的步进电机驱动主动轮在母船船体上行走；母船在理想投放位置投放水下铺管机器人，断开履带吸附装置的电力***，吸附在母船上的水下铺管机器人取消吸附，水下铺管机器人进入理想海域；进入海里后，推进装置运作，传动***传动带动支架两侧的第一螺旋桨转动，推动水下铺管机器人在水中移动，或使水下铺管机器人能够顺着水流平稳运行，到达管道沟待挖掘位置；水下铺管机器人通过步进电机带动主动轮在海底移动至预铺管位置；管道沟挖掘装置通过第二伸缩结构带动地钻结构，根据预设深度对海底进行松土，甚至将较硬质的海底或石头打碎；尘土清理装置通过第一液压缸带动铲子将管道沟内的障碍物铲出，每对松土一段距离，尘土清理装置便铲出该段距离内的障碍物和尘土；当水下铺管机器人挖掘出预想管道沟长度时，海面上的母船向海底投放管道；传动***带动第一螺旋桨实现可调节角度运行，水下铺管机器人通过推进装置运动，铺管吸附平台通过第一伸缩杆推动电磁铁夹将管道夹持，夹持紧密地吸附管道至管道沟位置并铺管，若干个第一伸缩结构还可以通过调节伸缩高度来调整角度来承载由母船放下来的管道，使管道更方便地进入管道沟内，此类铺管吸附平台提高了铺管的效率性和稳定性；驱动装置驱动水下铺管机器人行走，并完成管道铺设后，水下铺管机器人通过传动***调整角度带动第一螺旋桨在海内运行，使水下铺管机器人返回母船所在位置，并恢复履带吸附装置的电力***，水下铺管机器人通过履带吸附装置吸附于船体表面，通过驱动装置运行回到母船甲板处，此处驱动装置方便水下铺管机器人在海内行走。

上述水下铺管机器人上还设有摄像头定位***和远程控制***，所述远程控制***的通过控制模块控制支架结构、铺管吸附平台、管道沟挖掘装置、尘土清理装置、驱动装置、履带吸附装置和推进装置，所述远程控制***的控制模块与通信模块通信连接，所述摄像头定位***和远程控制***的通信模块与操控终端通信连接，操作人可以通过操控终端从而实现对摄像头定位***和远程控制***的控制，从而控制水下铺管机器人在海底的各种动作。

进一步地，所述第一伸缩结构包括第二伸缩杆和第二液压缸，所述第二伸缩杆一端连接铺管架底部，另一端连接第二液压缸的输出轴；所述第一伸缩结构为四个，所述支架结构顶部四角向上延伸出四个支撑柱，四个所述第二液压缸分别设置于四个支撑柱内，四个所述第二伸缩杆一端均连接铺管架的底部。

根据上述技术方案设计，在铺管时，四个第一液压缸分别带动四个第二伸缩杆运作，第二伸缩杆带动铺管架，由于四个第一液压缸可以同步将四个第二伸缩杆同步抬起或只抬起其中一个或几个第二伸缩杆，从而实现以多种角度承载由母船放下来的管道，使管道能够更方便快捷地被放入管道沟内，提高了工作效率。

进一步地，所述铺管架顶部设有圆弧形通槽，所述电磁铁夹为圆弧形结构，所述电磁铁夹的中心部设有电磁铁，所述电磁铁夹为四个，四个所述电磁铁夹位置对应设置于铺管架圆弧形通槽内壁两侧。

根据上述技术方案设计，所述铺管架和电磁铁夹的圆弧形通槽更贴合管道的形状，使电磁铁夹更紧密地吸附夹持管道进行海底铺管工作。

进一步地，所述第二伸缩结构包括第一伸缩架、第二伸缩架、第三液压缸和第四液压缸，所述第一伸缩架和第二伸缩架均为T字型结构，所述T字型结构两端均设有筒套；所述支架结构两侧对应位置各设有两根平行的定位杆，所述第一伸缩架和第二伸缩架均通过各自T字型结构两端的筒套滑动连接同侧的两根定位杆，所述第一伸缩架的T字型结构底端与第三液压缸的输出轴传动连接，所述第二伸缩架的T字型结构底端与第四液压缸的输出轴传动连接，所述第三液压缸和第四液压缸分别设置于支架结构的两侧，所述第一伸缩架和第二伸缩架通过各自的两侧筒套各连接有第一固定杆和第二固定杆；若干个所述地钻结构均匀设置于第一固定杆和第二固定杆上。

根据上述技术方案设计，所述第三液压缸和第四液压缸分别带动第一伸缩架和第二伸缩架同步上下运作，T字型结构的第一伸缩架和第二伸缩架分别通过两端的筒套带动第一固定杆和第二固定杆上下运作，从而带动第一固定杆和第二固定杆上的地钻结构上下运动，实现对不同深度的管道沟的挖掘。

更进一步地，所述第一固定杆和第二固定杆上均固定有三个地钻结构，所述地钻结构包括第一马达和钻头，所述钻头与第一马达的输出轴传动连接。

根据上述技术方案设计，启动第一马达，第一马达带动钻头旋转运作，在对不同深度的管道沟进行挖掘时，第一固定杆和第二固定杆带动六个高速旋转的地钻结构对海底进行松土或挖掘较硬质的泥土，实现高效挖掘管道沟。

进一步地，所述尘土清理装置还包括连接杆、两个铲片、螺纹杆、限位杆、第二马达和马达齿轮，若干个所述连接杆穿过铲子的一端与支架结构内壁设有的滑动槽滑动连接，所述第一液压缸设置在支架结构内部，所述连接杆与第一液压缸的输出轴垂直，所述第一液压缸的输出轴传动连接连接杆；铲子的铲壁上设有平行的通槽和凹槽，所述螺纹杆设置于通槽内并与通槽两端活动连接，所述螺纹杆左右两端螺纹不一致，所述限位杆设置于凹槽内并与凹槽两端固定连接，两个所述铲片上端传动连接在螺纹杆的两端，两个所述铲片下端与限位活动连接；所述第二马达设置于铲子的背面，所述第二马达的输出轴传动连接马达齿轮，所述马达齿轮传动连接螺纹杆的中部。

根据上述技术方案设计，再实施过程中，连接杆两根最好，所述铲子通过其中一根连接杆与第一液压缸的输出轴传动连接，实现铲子的上下移动，另一根连接杆则保持连接杆和第一液压缸的输出轴垂直，其中若干个连接杆与支架结构的滑动槽滑动连接，使铲子按竖直方向进行上下运动和铲障碍物时不偏移，；第二马达输出轴带动马达齿轮，马达齿轮啮合带动螺纹杆，螺纹杆带动铲片运动，由于螺纹杆两端的螺纹不一致，所以螺纹杆可以带动两个铲片向相反的方向运动；设置凹槽和限位杆的作用在于，固定铲片竖直设置，并且避免铲片在工作时，推动较重的泥时铲片歪斜。

清理管道沟内的障碍物时，将两个铲片移动至中间，第一液压缸将铲子放入管道沟内，前后移动水下铺管机器人，铲子铲入管道沟内的障碍物，第一液压缸提升铲子至海底面，第二马达带动螺纹杆向两边推动铲子内的障碍物，将障碍物推至管道沟两侧的海底面上，也不会将尘土扬起落回管道沟。

进一步地，所述驱动装置还包括若干个从动轮，所述从动轮设置于支架结构底部，所述从动轮和主动轮通过履带传动连接。

更进一步地，所述驱动装置单个设置有五个从动轮、四个对应设置主动轮和步进电机，四个所述步进电机呈梯形设置在机架结构的一侧。

根据上述技术方案设计，驱动装置通过主动轮带动从动轮，实现在母船外部和海地面上行走。

进一步地，所述推进***还包括第二螺旋桨，所述第二螺旋桨设置于支架结构的一侧，所述第二螺旋桨排水方向与水下铺管机器人本体的运动方向相反。

根据上述技术方案设计，第二螺旋桨能够保证水下铺管机器人在水流中平稳流落到海底。

本发明第二方面提供了一种水下铺管机器人的铺管方法，包括以下步骤：

S1：水下铺管机器人通过履带吸附装置吸附在母船上，并在母船表面行走；

S2：断开履带吸附装置的电力***，水下铺管机器人取消吸附于母船表面，实现母船在理想投放位置投放水下铺管机器人；

S3：推进装置运作，推动水下铺管机器人在水中移动；

S4：水下铺管机器人通过驱动装置在海底移动至预铺管位置；

S5：管道沟挖掘装置通过第二伸缩结构带动地钻结构根据预设深度对海底进行松土；

S6：尘土清理装置通过铲子，将管道沟内的障碍物铲出；

S7：水下铺管机器人挖掘出预想管道沟长度，母船向下投放管道；

S8：水下铺管机器人通过推进装置运动，夹持管道至管道沟位置并铺管；

S9：完成管道铺设，水下铺管机器人通过推进装置返回母船所在位置，恢复履带吸附装置的电力***，水下铺管机器人通过履带吸附装置吸附于船体表面，通过驱动装置运行回到母船甲板处。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供了一种水下铺管机器人，包括支架结构、铺管吸附平台、管道沟挖掘装置、尘土清理装置、驱动装置、履带吸附装置、推进装置；所述铺管吸附平台包括铺管架、若干个电磁铁夹和第一伸缩结构，所述铺管架通过若干个第一伸缩结构设置于支架结构的顶部，若干个所述电磁铁夹通过有第一伸缩杆设置于铺管架内壁两侧；所述管道沟挖掘装置设置于支架结构的底部，所述管道挖掘装置包括若干个地钻结构和第二伸缩结构，若干个所述地钻结构安装于第二伸缩结构上；所述尘土清理装置用于清理管道沟内的土，所述尘土清理装置设置于管道沟挖掘装置的一侧，所述尘土清理装置包括第一液压缸和铲子，所述第一液压缸的输出轴连接铲子；所述驱动装置设置于支架结构两侧，所述驱动装置包括若干个步进电机和主动轮，若干个所述步进电机设置于支架结构上，所述主动轮与步进电机的输出轴传动连接，若干个所述主动轮通过履带传动连接；所述履带吸附装置包括若干个电磁铁块，若干个所述电磁铁块嵌入安装在履带上；所述推进装置包括第一螺旋桨和传动***，所述第一螺旋桨对应安装于支架结构两侧，所述第一螺旋桨与传动***的输出轴传动连接。

通过设置履带吸附装置、推进装置，实现水下铺管机器人在母船上行走自主下水和通过推进装置使水下铺管机器人到达预铺管位置和回收位置，减少人工搬运的时间，提高了工作效率；通过设置管道沟挖掘装置，能够充分的使海底的土地变得足够的松散甚至将较硬质的海底或石头打碎；通过铺管吸附平台，能够改变铺管架的角度，使管道能够更方便地放入管道沟，提高了铺管效率。

附图说明

图1为水下铺管机器人的结构示意图。

图2为铺管吸附平台的结构示意图。

图3为管道沟挖掘装置与支架结构的结构示意图。

图4为管道沟挖掘装置的结构示意图。

图5为尘土清理装置的结构示意图。

图6为第二马达传动连接螺纹杆的结构示意图。

图7为驱动装置的结构示意图。

图8为履带吸附装置的结构示意图。

图9为步进电机和主动轮的结构连接示意图。

图10为水下铺管机器人铺管方法的流程示意图。

其中：1、支架结构；101、定位杆；

2、铺管吸附平台；201、铺管架；202、电磁铁夹；203、第一伸缩杆；204、第二伸缩杆；

3、管道沟挖掘装置；301、地钻结构；3011、第一马达；3012、钻头；302、第二伸缩结构；3021、第一伸缩架；3022、第二伸缩架；3023、筒套；3024、第一固定杆；3025、第二固定杆；

4、尘土清理装置；401、铲子；402、连接杆；403、铲片；404、螺纹杆；405、限位杆；406、第二马达；

5、驱动装置；501、步进电机；502、主动轮；503、履带；504、从动轮；

6、履带吸附装置；601、电磁铁块；

7、推进装置；701、第一螺旋桨；702、第二螺旋桨。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种水下铺管机器人，包括支架结构1、铺管吸附平台2、管道沟挖掘装置3、尘土清理装置4、驱动装置5、履带吸附装置6、推进装置7；铺管吸附平台2包括铺管架201、若干个电磁铁夹202和第一伸缩结构，铺管架201通过若干个第一伸缩结构设置于支架结构1的顶部，若干个电磁铁夹202通过有第一伸缩杆203设置于铺管架201内壁两侧；管道沟挖掘装置3设置于支架结构1的底部，管道挖掘装置包括若干个地钻结构301和第二伸缩结构302，若干个地钻结构301安装于第二伸缩结构302上；尘土清理装置4用于清理管道沟内的土，尘土清理装置4设置于管道沟挖掘装置3的一侧，尘土清理装置4包括第一液压缸和铲子401，第一液压缸的输出轴连接铲子401；驱动装置5设置于支架结构1两侧，驱动装置5包括若干个步进电机501和主动轮502，若干个步进电机501设置于支架结构1上，主动轮502与步进电机501的输出轴传动连接，若干个主动轮502通过履带503传动连接；履带吸附装置6包括若干个电磁铁块601，若干个电磁铁块601嵌入安装在履带503上；推进装置7包括第一螺旋桨701和传动***，第一螺旋桨701对应安装于支架结构1两侧，第一螺旋桨701与传动***的输出轴传动连接。

在具体实施过程中，履带吸附装置6上的电磁铁块601通电，水下铺管机器人即可以通过履带吸附装置6吸附在母船上，通过驱动装置5的步进电机501驱动主动轮502在母船船体上行走；母船在理想投放位置投放水下铺管机器人，断开履带吸附装置6的电力***，吸附在母船上的水下铺管机器人取消吸附，水下铺管机器人进入理想海域；进入海里后，推进装置7运作，传动***传动带动支架两侧的第一螺旋桨701转动，推动水下铺管机器人在水中移动，或使水下铺管机器人能够顺着水流平稳运行，到达管道沟待挖掘位置；水下铺管机器人通过步进电机501带动主动轮502在海底移动至预铺管位置；管道沟挖掘装置3通过第二伸缩结构302带动地钻结构301，根据预设深度对海底进行松土，甚至将较硬质的海底或石头打碎；尘土清理装置4通过第一液压缸带动铲子401将管道沟内的障碍物铲出，每对松土一段距离，尘土清理装置4便铲出该段距离内的障碍物和尘土；当水下铺管机器人挖掘出预想管道沟长度时，海面上的母船向海底投放管道；传动***带动第一螺旋桨701实现可调节角度运行，水下铺管机器人通过推进装置7运动，铺管吸附平台2通过第一伸缩杆203推动电磁铁夹202将管道夹持，夹持紧密地吸附管道至管道沟位置并铺管，若干个第一伸缩结构还可以通过调节伸缩高度来调整角度来承载由母船放下来的管道，使管道更方便地进入管道沟内，此类铺管吸附平台2提高了铺管的效率性和稳定性；驱动装置5驱动水下铺管机器人行走，并完成管道铺设后，水下铺管机器人通过传动***调整角度带动第一螺旋桨701在海内运行，使水下铺管机器人返回母船所在位置，并恢复履带吸附装置的电力***，水下铺管机器人通过履带吸附装置吸附于船体表面，通过驱动装置运行回到母船甲板处，此处驱动装置5方便水下铺管机器人在海内行走。

实施例2

如图1～图8所示，本实施例在实施例1的基础上，公开一种水下铺管机器人，包括支架结构1、铺管吸附平台2、管道沟挖掘装置3、尘土清理装置4、驱动装置5、履带吸附装置6、推进装置7；铺管吸附平台2包括铺管架201、若干个电磁铁夹202和第一伸缩结构，铺管架201通过若干个第一伸缩结构设置于支架结构1的顶部，若干个电磁铁夹202通过有第一伸缩杆203设置于铺管架201内壁两侧；管道沟挖掘装置3设置于支架结构1的底部，管道挖掘装置包括若干个地钻结构301和第二伸缩结构302，若干个地钻结构301安装于第二伸缩结构302上；尘土清理装置4用于清理管道沟内的土，尘土清理装置4设置于管道沟挖掘装置3的一侧，尘土清理装置4包括第一液压缸和铲子401，第一液压缸的输出轴连接铲子401；驱动装置5设置于支架结构1两侧，驱动装置5包括若干个步进电机501和主动轮502，若干个步进电机501设置于支架结构1上，主动轮502与步进电机501的输出轴传动连接，若干个主动轮502通过履带503传动连接；履带吸附装置6包括若干个电磁铁块601，若干个电磁铁块601嵌入安装在履带503上；推进装置7包括第一螺旋桨701和传动***，第一螺旋桨701对应安装于支架结构1两侧，第一螺旋桨701与传动***的输出轴传动连接。

在具体实施过程中，如图2所示，第一伸缩结构包括第二伸缩杆204和第二液压缸，第二伸缩杆204一端连接铺管架201底部，另一端连接第二液压缸的输出轴；第一伸缩结构为四个，支架结构1顶部四角向上延伸出四个支撑柱，四个第二液压缸分别设置于四个支撑柱内，四个第二伸缩杆204一端均连接铺管架201的底部。

如图2所示，铺管架201顶部设有圆弧形通槽，电磁铁夹202为圆弧形结构，电磁铁夹202的中心部设有电磁铁，电磁铁夹202为四个，四个电磁铁夹202位置对应设置于铺管架201圆弧形通槽内壁两侧。

如图3～图4所示，第二伸缩结构302包括第一伸缩架3021、第二伸缩架3022、第三液压缸和第四液压缸，第一伸缩架3021和第二伸缩架3022均为T字型结构，T字型结构两端均设有筒套3023；支架结构1两侧对应位置各设有若干个平行的定位杆101，第一伸缩架3021和第二伸缩架3022均通过各自T字型结构两端的筒套3023滑动连接同侧的若干个定位杆101，第一伸缩架3021的T字型结构底端与第三液压缸的输出轴传动连接，第二伸缩架3022的T字型结构底端与第四液压缸的输出轴传动连接，第三液压缸和第四液压缸分别设置于支架结构1的两侧，第一伸缩架3021和第二伸缩架3022通过各自的两侧筒套3023各连接有第一固定杆3024和第二固定杆3025；若干个地钻结构301均匀设置于第一固定杆3024和第二固定杆3025上。第一固定杆3024和第二固定杆3025上均固定有三个地钻结构301，地钻结构301包括第一马达3011和钻头3012，钻头3012与第一马达3011的输出轴传动连接。

如图5～图6所示，尘土清理装置4还包括连接杆402、两个铲片403、螺纹杆404、限位杆405、第二马达406和马达齿轮，两根连接杆402穿过铲子401的一端与支架结构1内壁设有的滑动槽滑动连接，第一液压缸设置在支架结构1内部，连接杆402与第一液压缸的输出轴垂直，第一液压缸的输出轴传动连接连接杆402；铲子401的铲壁上设有平行的通槽和凹槽，螺纹杆404设置于通槽内并与通槽两端活动连接，螺纹杆404左右两端螺纹不一致，限位杆405设置于凹槽内并与凹槽两端固定连接，两个铲片403上端传动连接在螺纹杆404的两端，两个铲片403下端与限位活动连接；第二马达406设置于铲子401的背面，第二马达406的输出轴传动连接马达齿轮，马达齿轮传动连接螺纹杆404的中部。

如图7和图9所示，驱动装置5还包括若干个从动轮504，从动轮504设置于支架结构1底部，从动轮504和主动轮502通过履带503传动连接。驱动装置5单个设置有五个从动轮504、四个对应设置主动轮502和步进电机501，四个步进电机501呈梯形设置在机架结构的一侧。

推进***还包括第二螺旋桨702，第二螺旋桨702设置于支架结构1的一侧，第二螺旋桨702排水方向与水下铺管机器人本体的运动方向相反。

在本实施例的实施过程中，履带吸附装置6上的电磁铁块601通电，水下铺管机器人即可以通过履带吸附装置6吸附在母船上，通过驱动装置5的步进电机501驱动主动轮502，主动轮502通过履带503带动从动轮504，实现在母船船体上行走；

母船在理想投放位置投放水下铺管机器人，断开履带吸附装置6的电力***，吸附在母船上的水下铺管机器人取消吸附，水下铺管机器人进入理想海域；

进入海里后，推进装置7运作，传动***传动带动支架两侧的第一螺旋桨701转动，推动水下铺管机器人在水中移动，第二螺旋桨702顺着水下铺管机器人的潜行方向使其能够顺着水流平稳运行，到达管道沟待挖掘位置；

水下铺管机器人通过步进电机501带动主动轮502，主动轮502带动从动轮504，使其在海底移动至预铺管位置；

管道沟挖掘装置3根据预设深度对海底进行松土，通过第一伸缩架3021和第二伸缩架3022带动六个地钻装置同时运动，第二马达406带动六个高速旋转的地钻结构301高效挖掘管道沟；

每对松土一段距离，水下铺管机器人向后移动，尘土清理装置4将两个铲片403移动至中间，第一液压缸将铲子401放入管道沟内，前后移动水下铺管机器人，铲子401铲入管道沟内的障碍物，第一液压缸提升铲子401至海底面，第二马达406带动螺纹杆404向两边推动铲子401内的障碍物，将障碍物推至管道沟两侧的海底面上，也不会将尘土扬起落回管道沟；

当水下铺管机器人挖掘并清理出预想管道沟长度时，海面上的母船向海底投放管道；

传动***带动第一螺旋桨701实现可调节角度运行，水下铺管机器人通过推进装置7运动，铺管吸附平台2通过第一伸缩杆203推动电磁铁夹202将管道夹持，夹持紧密地吸附管道至管道沟位置并铺管，四个第二伸缩杆204通过四个第一液压缸调节伸缩高度来调整角度来承载由母船放下来的管道，使管道更方便地进入管道沟内；

驱动装置5驱动水下铺管机器人行走，并完成管道铺设后，水下铺管机器人通过传动***调整角度带动第一螺旋桨701在海内运行，第二螺旋桨702和第一螺旋桨701推动水下铺管机器人返回母船所在位置，并恢复履带吸附装置6的电力***，水下铺管机器人通过履带吸附装置6吸附于船体表面，通过驱动装置5运行回到母船甲板处。

实施例3

如图10所示，本实施例在实施例2的基础上，公开了一种水下铺管机器人的铺管方法，包括以下步骤：

S1：水下铺管机器人通过履带吸附装置6吸附在母船上，并在母船表面行走；

S2：断开履带吸附装置6的电力***，水下铺管机器人取消吸附于母船表面，实现母船在理想投放位置投放水下铺管机器人；

S3：推进装置7运作，推动水下铺管机器人在水中移动；

S4：水下铺管机器人通过驱动装置5在海底移动至预铺管位置；

S5：管道沟挖掘装置3通过第二伸缩结构302带动地钻结构301根据预设深度对海底进行松土；

S6：尘土清理装置4通过铲子401，将管道沟内的障碍物铲出；

S7：水下铺管机器人挖掘出预想管道沟长度，母船向下投放管道；

S8：水下铺管机器人通过推进装置7运动，夹持管道至管道沟位置并铺管；

S9：完成管道铺设，水下铺管机器人通过推进装置7返回母船所在位置，恢复履带吸附装置6的电力***，水下铺管机器人通过履带吸附装置6吸附于船体表面，通过驱动装置5运行回到母船甲板处。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水下铺管机器人，其特征在于，包括支架结构(1)、铺管吸附平台(2)、管道沟挖掘装置(3)、尘土清理装置(4)、驱动装置(5)、履带吸附装置(6)、推进装置(7)；

所述铺管吸附平台(2)包括铺管架(201)、若干个电磁铁夹(202)和第一伸缩结构，所述铺管架(201)通过若干个第一伸缩结构设置于支架结构(1)的顶部，若干个所述电磁铁夹(202)通过有第一伸缩杆(203)设置于铺管架(201)内壁两侧；

所述管道沟挖掘装置(3)设置于支架结构(1)的底部，所述管道沟挖掘装置(3)包括若干个地钻结构(301)和第二伸缩结构(302)，若干个所述地钻结构(301)安装于第二伸缩结构(302)上；

所述尘土清理装置(4)用于清理管道沟内的土，所述尘土清理装置(4)设置于管道沟挖掘装置(3)的一侧，所述尘土清理装置(4)包括第一液压缸和铲子(401)，所述第一液压缸的输出轴连接铲子(401)；

所述驱动装置(5)设置于支架结构(1)两侧，所述驱动装置(5)包括若干个步进电机(501)和主动轮(502)，若干个所述步进电机(501)设置于支架结构(1)上，所述主动轮(502)与步进电机(501)的输出轴传动连接，若干个所述主动轮(502)通过履带(503)传动连接；

所述履带吸附装置(6)包括若干个电磁铁块(601)，若干个所述电磁铁块(601)嵌入安装在履带(503)上；

所述推进装置(7)包括第一螺旋桨(701)和传动***，所述第一螺旋桨(701)对应安装于支架结构(1)两侧，所述第一螺旋桨(701)与传动***的输出轴传动连接；

所述第二伸缩结构(302)包括第一伸缩架(3021)、第二伸缩架(3022)、第三液压缸和第四液压缸，所述第一伸缩架(3021)和第二伸缩架(3022)均为T字型结构，所述T字型结构两端均设有筒套(3023)；所述支架结构(1)两侧对应位置各设有两根平行的定位杆(101)，所述第一伸缩架(3021)和第二伸缩架(3022)均通过各自T字型结构两端的筒套(3023)滑动连接同侧的两根定位杆(101)，所述第一伸缩架(3021)的T字型结构底端与第三液压缸的输出轴传动连接，所述第二伸缩架(3022)的T字型结构底端与第四液压缸的输出轴传动连接，所述第三液压缸和第四液压缸分别设置于支架结构(1)的两侧，所述第一伸缩架(3021)和第二伸缩架(3022)通过各自的两侧筒套(3023)各连接有第一固定杆(3024)和第二固定杆(3025)；若干个所述地钻结构(301)均匀设置于第一固定杆(3024)和第二固定杆(3025)上；

所述尘土清理装置(4)还包括连接杆(402)、两个铲片(403)、螺纹杆(404)、限位杆(405)、第二马达(406)和马达齿轮，若干个所述连接杆(402)穿过铲子(401)的一端与支架结构(1)内壁设有的滑动槽滑动连接，所述第一液压缸设置在支架结构(1)内部，所述连接杆(402)与第一液压缸的输出轴垂直，所述第一液压缸的输出轴传动连接连接杆(402)；铲子(401)的铲壁上设有平行的通槽和凹槽，所述螺纹杆(404)设置于通槽内并与通槽两端活动连接，所述螺纹杆(404)左右两端螺纹不一致，所述限位杆(405)设置于凹槽内并与凹槽两端固定连接，两个所述铲片(403)上端传动连接在螺纹杆(404)的两端，两个所述铲片(403)下端与限位活动连接；所述第二马达(406)设置于铲子(401)的背面，所述第二马达(406)的输出轴传动连接马达齿轮，所述马达齿轮传动连接螺纹杆(404)的中部。

2.根据权利要求1所述的水下铺管机器人，其特征在于，所述第一伸缩结构包括第二伸缩杆(204)和第二液压缸，所述第二伸缩杆(204)一端连接铺管架(201)底部，另一端连接第二液压缸的输出轴；所述第一伸缩结构为四个，所述支架结构(1)顶部四角向上延伸出四个支撑柱，四个所述第二液压缸分别设置于四个支撑柱内，四个所述第二伸缩杆(204)一端均连接铺管架(201)的底部。

3.根据权利要求1所述的水下铺管机器人，其特征在于，所述铺管架(201)顶部设有圆弧形通槽，所述电磁铁夹(202)为圆弧形结构，所述电磁铁夹(202)的中心部设有电磁铁，所述电磁铁夹(202)为四个，四个所述电磁铁夹(202)位置对应设置于铺管架(201)圆弧形通槽内壁两侧。

4.据权利要求1所述的水下铺管机器人，其特征在于，所述第一固定杆(3024)和第二固定杆(3025)上均固定有三个地钻结构(301)，所述地钻结构(301)包括第一马达(3011)和钻头(3012)，所述钻头(3012)与第一马达(3011)的输出轴传动连接。

5.根据权利要求1所述的水下铺管机器人，其特征在于，所述驱动装置(5)还包括若干个从动轮(504)，所述从动轮(504)设置于支架结构(1)底部，所述从动轮(504)和主动轮(502)通过履带(503)传动连接。

6.根据权利要求5所述的水下铺管机器人，其特征在于，所述驱动装置(5)单个设置有五个从动轮(504)、四个对应设置主动轮(502)和步进电机(501)，四个所述步进电机(501)呈梯形设置在机架结构的一侧。

7.根据权利要求1所述的水下铺管机器人，其特征在于，所述推进装置(7)还包括第二螺旋桨(702)，所述第二螺旋桨(702)设置于支架结构(1)的一侧，所述第二螺旋桨(702)排水方向与水下铺管机器人本体的运动方向相反。

8.一种权利要求1-7任一项所述水下铺管机器人的铺管方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：水下铺管机器人通过履带吸附装置(6)吸附在母船上，并在母船表面行走；

S2：断开履带吸附装置(6)的电力***，水下铺管机器人取消吸附于母船表面，实现母船在理想投放位置投放水下铺管机器人；

S3：推进装置(7)运作，推动水下铺管机器人在水中移动；

S4：水下铺管机器人通过驱动装置(5)在海底移动至预铺管位置；

S5：管道沟挖掘装置(3)通过第二伸缩结构(302)带动地钻结构(301)根据预设深度对海底进行松土；

S6：尘土清理装置(4)通过铲子(401)，将管道沟内的障碍物铲出；

S7：水下铺管机器人挖掘出预想管道沟长度，母船向下投放管道；

S8：水下铺管机器人通过推进装置(7)运动，夹持管道至管道沟位置并铺管；

S9：完成管道铺设，水下铺管机器人通过推进装置(7)返回母船所在位置，恢复履带吸附装置(6)的电力***，水下铺管机器人通过履带吸附装置(6)吸附于船体表面，通过驱动装置(5)运行回到母船甲板处。