CN211466408U - 一种海上送缆机器人 - Google Patents

Abstract

一种海上送缆机器人，包括机架、执行装置、爬壁装置以及水面行进装置；执行装置、爬壁装置以及水面行进装置均设置在机架上；执行装置包括：末端执行器、机械手、机械臂及机械臂底座；执行装置安装在机架的前方，并位于机器人的对称轴上；爬壁装置，用于带动设备进行爬行；水面行进装置，用于带动设备在水面上移动。本实用新型中，在船舶出现故障的情况下，用于向船舶送运电缆。设备能在水面上遥操作或自主行进，设备具备沿船体爬壁的能力；设备用于固定和运送缆绳与电缆；同时，设备采用模块化设计，便于生产及维护，为海上作业提供后勤保障与支援。

Description

一种海上送缆机器人

技术领域

本发明涉及海洋工程设备领域，尤其涉及一种海上送缆机器人。

背景技术

海洋是目前人类尚未完全探索的区域，与陆地相比，海洋蕴含着更为丰富的资源。因此，海洋成为了国家综合实力和高科技的竞技场。而海洋作业装备则是海洋探查和资源开发利用不可或缺的手段与工具。但在海洋作业的进程中，舰船一旦发生险情，诸如火灾、泄漏、机械故障、人员伤病等等，在这种情况下，仅靠船舶和人工进行救援难以达到理想的效果，容易造成人员财产损失。而机器人拥有更加灵活的行动能力与更加灵敏的传感器，能够代替人进行救援工作，提高船舶救援速度，减少人员伤亡和沉船风险，减轻海难损失。

广义的海上救援机器人在结构方面可以分为旋翼无人机或船型；在功能方面应可以分为：近岸救援与海上救援；而在应用方面可以分为水上民用救援以及水上军用救援。在实际应用中，海上救援机器人应具备至少一项以下功能：人员定位与落水救助、运送伤员与医疗物资、简易故障排除与设备维修、海上灭火、海滩驱鲨和生活物资运输等等功能。

本发明针对船舶出现故障的情况，设计实现了一种海上送缆机器人，具备以下四种功能：1.能在水面上遥操作或自主行进；2.具备沿船体爬壁的能力； 3.可以固定和运送缆绳与电缆；4.模块化设计，便于生产及维护。为海上作业提供后勤保障与支援。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种海上送缆机器人，能在水面上遥操作或自主行进，设备具备沿船体爬壁的能力；设备用于固定和运送缆绳与电缆；设备采用模块化设计，便于生产及维护，为海上作业提供后勤保障与支援。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种海上送缆机器人，包括机架、执行装置、爬壁装置以及水面行进装置；执行装置、爬壁装置以及水面行进装置均设置在机架上；

执行装置包括：末端执行器、机械手、机械臂及机械臂底座；机械手设置在机械臂上，机械臂沿度转动安装在机械臂底座上；机械臂底座设置在机架上；机械手、机械臂、末端执行器及机械臂底座共同构成了具有四自由度的执行装置；执行装置安装在机架的前方，并位于机器人的对称轴上；

爬壁装置，用于带动设备进行爬行；

水面行进装置，用于带动设备在水面上移动。

优选的，当机器人处于行进状态下：执行装置处于收缩状态，缆绳固定在末端执行器上；当爬上船舶状态下：对放缆位置进行定位，机械手展开，执行装置移动到指定放缆位置，末端执行器完成电缆悬挂工作，以完成送缆任务。

优选的，爬壁装置包括履带、电磁铁、电磁吸盘、从动履带轮、主动履带轮、从动轮横臂、主动轮横臂、减震器、履带悬架、轴承座、传动轴、电磁铁固定架、履带压板和履带板；履带包括四组独立的单组履带；单组履带由从动履带轮及主动履带轮驱动与支撑；从动履带轮及主动履带轮分别通过从动轮横臂及主动轮横臂和减震器连接在履带悬架上；履带悬架固定于机架上；驱动电机由轴承座及抬头滑块支撑；驱动电机通过轴承座设置在机架上，驱动电机通过传动轴与主动履带轮传动连接；电磁铁设置在电磁铁固定架上，电磁铁固定架安装在履带板上；电磁铁通过履带中间的电刷供电；还包括丝杠、夹板、丝杠外环、丝杠内环和丝杠环构；丝杠外环、丝杠内环和丝杠环构安装在夹板上方；电磁吸盘、丝杠、丝杠外环、丝杠内环和丝杠环构构成转向机构，以用于驱动设备原地转动并改变设备在船壁上的行进方向；电磁吸盘用于进行辅助吸附。

优选的，水面行进装置包括螺旋桨、电机、四组浮力块和浮力架；四组浮力块对称且均匀的布置在机架的两侧，浮力块与浮力架相连；螺旋桨对称安装于机架的尾部；机架上设有用于驱动螺旋桨转动的电机，以设有用于控制螺旋桨转动速度的下位机，下位机与上位机相连接；当两侧螺旋桨转速一致时，设备在水面沿直线前进；当两侧螺旋桨转速不同时，行进方向变化，设备在水面转弯动作。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明中，在船舶出现故障的情况下，用于向船舶送运电缆。设备能在水面上遥操作或自主行进，设备具备沿船体爬壁的能力；设备用于固定和运送缆绳与电缆；同时，设备采用模块化设计，便于生产及维护，为海上作业提供后勤保障与支援。

本发明中，水面行进装置，用于带动设备在水面上移动，以控制设备在水面上进行移动；当机器人抵达故障舰船时，行进方式由水面变为了爬壁；爬壁装置，用于带动设备进行爬行。

附图说明

图1为本发明隐藏外壳后的整体结构示意图。

图2为本发明隐藏外壳后的主视图。

图3为本发明隐藏外壳及一对履带轮后的侧视图。

图4为本发明隐藏外壳后的俯视图。

图5为本发明的前部驱动装置的俯视图。

图6为本发明隐藏履带轮后的履带装置的左视图。

图7为本发明的主动履带轮传动结构局部放大图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-7所示，本发明提出的一种海上送缆机器人，包括机架37、执行装置、爬壁装置以及水面行进装置；执行装置、爬壁装置以及水面行进装置均设置在机架37上；

执行装置包括：末端执行器11、机械手10、机械臂9及机械臂底座8；机械手10设置在机械臂9上，机械臂9沿360度转动安装在机械臂底座8上；机械臂底座8设置在机架37上；机械手10、机械臂9、末端执行器11及机械臂底座8共同构成了具有四自由度的执行装置；执行装置安装在机架37的前方，并位于机器人的对称轴上；

爬壁装置，用于带动设备进行爬行；

水面行进装置，用于带动设备在水面上移动。

在一个可选的实施例中，当机器人处于行进状态下：执行装置处于收缩状态，缆绳固定在末端执行器11上；当爬上船舶状态下：对放缆位置进行定位，机械手10展开，执行装置移动到指定放缆位置，末端执行器11完成电缆悬挂工作，以完成送缆任务。

本发明中，在船舶出现故障的情况下，用于向船舶送运电缆。设备能在水面上遥操作或自主行进，设备具备沿船体爬壁的能力；设备用于固定和运送缆绳与电缆；同时，设备采用模块化设计，便于生产及维护，为海上作业提供后勤保障与支援。

本发明中，水面行进装置，用于带动设备在水面上移动，以控制设备在水面上进行移动；当机器人抵达故障舰船时，行进方式由水面变为了爬壁；爬壁装置，用于带动设备进行爬行。

在一个可选的实施例中，爬壁装置包括履带5、电磁铁6、电磁吸盘7、从动履带轮19、主动履带轮22、从动轮横臂27、主动轮横臂25、减震器24、履带悬架36、轴承座31、传动轴14、电磁铁固定架23、履带压板21和履带板20；履带5包括四组独立的单组履带；单组履带由从动履带轮19及主动履带轮22 驱动与支撑；从动履带轮19及主动履带轮22分别通过从动轮横臂27及主动轮横臂25和减震器24连接在履带悬架36上；履带悬架36固定于机架37上；驱动电机由轴承座31及抬头滑块支撑；驱动电机通过轴承座31设置在机架37上，驱动电机通过传动轴14与主动履带轮22传动连接；电磁铁6设置在电磁铁固定架23上，电磁铁固定架23安装在履带板20上；电磁铁6通过履带5中间的电刷供电；还包括丝杠15、夹板26、丝杠外环33、丝杠内环34和丝杠环构35；丝杠外环33、丝杠内环34和丝杠环构35安装在夹板26上方；电磁吸盘7、丝杠15、丝杠外环33、丝杠内环34和丝杠环构35构成转向机构，以用于驱动设备原地转动并改变设备在船壁上的行进方向；电磁吸盘7用于进行辅助吸附。

在一个可选的实施例中，水面行进装置包括螺旋桨1、电机2、四组浮力块 3和浮力架4；四组浮力块3对称且均匀的布置在机架37的两侧，浮力块3与浮力架4相连；螺旋桨1对称安装于机架37的尾部；机架37上设有用于驱动螺旋桨1转动的电机2，以设有用于控制螺旋桨1转动速度的下位机32，下位机32与上位机相连接；当两侧螺旋桨1转速一致时，设备在水面沿直线前进；当两侧螺旋桨1转速不同时，行进方向变化，设备在水面转弯动作。

本发明中，机器人尾端的螺旋桨由电机带动，为整体机器人在水面上的移动提供动力，而两侧螺旋桨的速度差异可以实现行进方向的调控。安装于浮力架上的浮力块可以保证机器人在水面悬浮，与螺旋桨配合完成水面推进。当机器人处于行进状态时，机械臂处于收缩状态，缆绳固定在机械手的末端执行器上，机械臂安装在机械臂底座上，且可绕底座360°旋转，机械臂底座安装在机器人的前半部分，与安装在尾端的螺旋桨及相关部件相成重力相平衡，保证该机器人受力的均匀性。当机器人处于水面行进状态时，执行装置整体处于收缩状态，保障缆绳在运送的过程中不会发生缠绕或脱落。

当机器人抵达故障舰船时，行进方式由水面变为了爬壁，爬壁装置主要由履带，带轮，履带主梁，电机，电磁铁及电磁吸盘组成。电磁铁安装在履带板上，通过履带中间的电刷供电，通电时，它产生磁力吸附船体。电磁吸盘安装于躯干中央，进行辅助吸附与旋转。爬行机构拥有四组独立的履带，当履带运动至下方，进入电刷板，与电刷相接触，电磁铁通电产生吸附力；当履带与电刷脱离后，电磁铁失去吸附能力，与壁面脱离。在船舶救护机器人的运动过程中，履带与壁面之间没有相对位移，吸附更加平稳、可靠。

其中，电磁吸盘及丝杠与安装在夹板上方的丝杠外环、丝杠内环、丝杠环构成了转向机构，使机器人能够原地转动，以改变其在船壁上的行进方向。进行辅助吸附与旋转。当机器人爬到船壁顶端时，方向调节机构起到方向调节作用，使前车体相对后车体向前旋转90度，水平落到甲板上，再对通过末端执行器放缆位置进行定位，机械手展开，移动到指定放缆位置，由末端执行器完成电缆悬挂工作，完成送缆任务。

本发明中，方向调节机构位于机器人中央，其的作用是连接前后两个车体并调节两个车体之间的方向角度，它可以使两车体按固定的角度旋转，限制车体的旋转方向，以实现预期爬船目的。当船舶救护机器人在爬壁时，方向调节机构起到连接的作用，连接前后车体，当机器人爬到顶端时，方向调节机构起到方向调节作用，使前车体相对后车体向前旋转90度，水平落到甲板上，再对放缆位置进行定位，机械手展开，移动到指定放缆位置，末端执行器完成电缆悬挂工作，完成送缆任务。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (4)

1.一种海上送缆机器人，其特征在于，包括机架(37)、执行装置、爬壁装置以及水面行进装置；执行装置、爬壁装置以及水面行进装置均设置在机架(37)上；

执行装置包括：末端执行器(11)、机械手(10)、机械臂(9)及机械臂底座(8)；机械手(10)设置在机械臂(9)上，机械臂(9)沿360度转动安装在机械臂底座(8)上；机械臂底座(8)设置在机架(37)上；机械手(10)、机械臂(9)、末端执行器(11)及机械臂底座(8)共同构成了具有四自由度的执行装置；执行装置安装在机架(37)的前方，并位于机器人的对称轴上；

爬壁装置，用于带动设备进行爬行；

水面行进装置，用于带动设备在水面上移动。

2.根据权利要求1所述的海上送缆机器人，其特征在于，当机器人处于行进状态下：执行装置处于收缩状态，缆绳固定在末端执行器(11)上；当爬上船舶状态下：对放缆位置进行定位，机械手(10)展开，执行装置移动到指定放缆位置，末端执行器(11)执行送缆动作。

3.根据权利要求1所述的海上送缆机器人，其特征在于，爬壁装置包括履带(5)、电磁铁(6)、电磁吸盘(7)、从动履带轮(19)、主动履带轮(22)、从动轮横臂(27)、主动轮横臂(25)、减震器(24)、履带悬架(36)、轴承座(31)、传动轴(14)、电磁铁固定架(23)、履带压板(21)和履带板(20)；

履带(5)包括四组独立的单组履带；单组履带由从动履带轮(19)及主动履带轮(22)驱动与支撑；从动履带轮(19)及主动履带轮(22)分别通过从动轮横臂(27)及主动轮横臂(25)和减震器(24)连接在履带悬架(36)上；履带悬架(36)固定于机架(37)上；驱动电机由轴承座(31)及抬头滑块支撑；驱动电机通过轴承座(31)设置在机架(37)上，驱动电机通过传动轴(14)与主动履带轮(22)传动连接；电磁铁(6)设置在电磁铁固定架(23)上，电磁铁固定架(23)安装在履带板(20)上；电磁铁(6)通过履带(5)中间的电刷供电；

还包括丝杠(15)、夹板(26)、丝杠外环(33)、丝杠内环(34)和丝杠环构(35)；丝杠外环(33)、丝杠内环(34)和丝杠环构(35)安装在夹板(26)上方；电磁吸盘(7)、丝杠(15)、丝杠外环(33)、丝杠内环(34)和丝杠环构(35)构成转向机构，以用于驱动设备原地转动并改变设备在船壁上的行进方向；电磁吸盘(7)用于进行辅助吸附。

4.根据权利要求1所述的海上送缆机器人，其特征在于，水面行进装置包括螺旋桨(1)、电机(2)、四组浮力块(3)和浮力架(4)；四组浮力块(3)对称且均匀的布置在机架(37)的两侧，浮力块(3)与浮力架(4)相连；螺旋桨(1)对称安装于机架(37)的尾部；机架(37)上设有用于驱动螺旋桨(1)转动的电机(2)，以设有用于控制螺旋桨(1)转动速度的下位机(32)，下位机(32)与上位机相连接；

当两侧螺旋桨(1)转速一致时，设备在水面沿直线前进；当两侧螺旋桨(1)转速不同时，行进方向变化，设备在水面转弯动作。

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