一种海底管线检测用水下机器人制造技术

一种海底管线检测用水下机器人。主要为了解决传统有缆水下机器人（ROV）易受洋流、海底复杂环境影响的问题。其特征在于：本装置包括ROV本体、管道夹持行走装置和检测装置。ROV本体作为载体为管道夹持装置和行走装置提供动力，ROV本体主要包括载体框架、机械手、垂直推进器、水平推进器、浮力模块、耐压仓、云台、液压油箱几部分；管道夹持行走装置主要是用来对管道进行夹持，以确保内凹轮紧贴管道进行行走，管道夹持装置可以调整尺寸来适应不同直径的管道；检测装置通过各种传感器和多种检测设备,以支持船舶为作业平台完成对海底管线的全面检测。该发明专利技术可减少洋流对测量稳定性的影响以及传统ROV推进器运行时对周围环境的破坏等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于水下作业领域中能够对海底管线进行全方位检测的作业机械。
技术介绍
随着我国海洋油气开发特别是深水油气勘探开发的日益活跃，作为油田开发生产重要组成部分的海底管线也越来越多。对海底管线的检测变得尤为重要。海底管线巡检ROV大多采用浮游式有缆水下机器人（ROV），虽然相关技术已较为成熟，但是浮游式ROV通过推进器进行水下航行从而进行海底管线的检测，易受洋流，海底复杂环境的影响，检测过程中想要确保检测装置的检测质量，必须要对ROV的速度和位姿进行精确的控制，这就使得对ROV的控制变得极为复杂，而且在对靠近海底的管线进行检测时，推进器的运行可能会将海底的杂质漂浮起来影响检测。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所提到的技术问题，本专利技术提供一种海底管线检测用水下机器人，该种水下机器人采用在管道上行走的方式解决了洋流对其测量稳定性的影响同时减少了因传统ROV推进器运行时对周围环境的破坏等问题。本专利技术的技术方案是：该种海底管线检测用水下机器人，包括机体以及为机体提供动力和控制命令的液压系统和电气系统，其特征在于：所述机体主要由ROV本体、管道夹持行走装置、检测装置三部分组成；其中，所述ROV本体包括载体框架、浮力模块、4个垂直螺旋推进器和4个水平螺旋推进器、耐压仓、云台、液压油箱、一个5自由度的左舷机械手以及一个7自由度的右舷机械手；其中，载体框架为ROV本体内的各组件提供安装位置，浮力模块安装在载体框架的顶部，耐压仓安装在载体框架的底层的右后部位，液压油箱安装在载体框架底层的左后部位，5自由度左舷机械手作为定位型机械手安装在载体框架左前方，7自由度右舷机械手作为作业型机械手安装在载体框架右前方；所述管道夹持行走装置包括基座、第一液压缸、夹持臂、第二液压缸、第一销轴、第二销轴、第一行走装置、第三液压缸以及第二行走装置；其中，基座上具有4个开孔的耳板、第二液压缸安装座、第一夹持臂安装架以及第一导向块；第一液压缸由活塞杆和液压缸筒组成，第二液压缸包括带有法兰盘的液压缸筒和带有法兰盘的活塞杆；第一液压缸后端盖与基座上的耳板通过第一销轴连接，第二液压缸的液压缸筒前端盖法兰盘通过螺栓安装在第二液压缸安装座上，第三液压缸与第二液压缸完全相同；夹持臂主要由第一夹持臂和第二夹持臂连接组成；其中，第一夹持臂具有吊耳、基座连接孔、一个导向柱和四根连接杆；第一液压缸活塞杆头部与第一夹持臂上的吊耳通过第一销轴连接；第一夹持臂（31）通过第二销轴（17）连接到第一夹持臂安装架（24）上；第二夹持臂包括导向筒、具有四根连接杆的安装架、第三液压缸安装座和第二导向块；第一夹持臂的导向柱插入第二夹持臂的导向筒，同时通过螺栓将第一夹持臂的四根连接杆与第二夹持臂四根连接杆的安装架连接；第一夹持臂可以在第二夹持臂中相对滑动，需要改变第一夹持臂有效长度适应管径变化时，可以使第一夹持臂在第二夹持臂中滑动到特定位置再用螺栓通过第二夹持臂上加工的安装孔固定，从而实现了第一夹持臂的有效长度的改变，达到适应管径变化的要求；第一行走装置主要由第一内凹轮、第一内凹轮安装座以及第一导向槽连接后组成；第二行走装置主要由液压马达、第二内凹轮、第二内凹轮安装座以及第二导向槽连接后组成；其中，第一行走装置的第一内凹轮安装座与第二液压缸活塞杆前端法兰盘通过螺栓连接，第一行走装置的第一导向槽与基座上的第一导向块配合起到导向作用，防止液压缸产生转动；第三液压缸的液压缸筒前端盖法兰盘通过螺栓安装在第三液压缸安装座上；第二行走装置的第二内凹轮安装座与第三液压缸活塞杆前端法兰盘通过螺栓连接，第二行走装置的第二导向槽与第二内凹轮安装座上的第二导向块配合；液压马达通过螺栓与第二行走装置的第二内凹轮安装座固连，液压马达轴与第二内凹轮直接相连；ROV本体在管线上行走是通过液压马达提供动力驱动第二内凹轮转动并与管线接触产生摩擦力向前行进；夹持臂采用左右对称的结构，夹持行走装置通过夹持臂、第一行走装置和第二行走装置对管线进行夹持，夹持行走装置采用成对布置的方式；所述检测装置包括检测装置固定座、连接杆、轮子安装座、框架、弹簧以及轮子组成；检测装置固定座通过螺栓与ROV本体的载体框架的底部相连；框架通过连接杆、弹簧、轮子安装座与检测装置固定座连接；轮子安装在轮子安装座上；检测设备和传感器安装在框架上对管线进行检测；夹持管线时轮子在弹簧的作用下被压紧在管线上以确保检测装置与管线保持一定的距离并且不脱离。本专利技术具有如下有益效果：采用上述方案后，首先与浮游式检测ROV相比，本专利技术虽然结构稍微复杂，增加了夹持行走装置，但是它比浮游ROV增加了可以在管线上爬行的功能。它既可以像浮游ROV一样在水中浮游也可以在管线上爬行。在管线上爬行可以使ROV稳定的处于平衡状态，这样就可以避免洋流的冲击对检测结果造成的影响，还可以避免水平推进器运行造成的周围环境变得浑浊，减小周围环境对检测结果的影响，这样就可以使ROV准确的检测管线，提高检测质量。其次，本专利技术中的检测装置借助各种传感器和多种检测设备可以对管线进行全方位的检测，提高了检测效率。另外，在我国水下管线的直径一般在100mm至500mm之间，面对不同直径的管线该专利技术的夹持行走装置可以通过调整夹持装置的尺寸和调整液压缸的伸出长度来适应不同直径的管线，这样就可以普遍的应用于我国的各个海域管线的检测。最后行走装置由液压马达和内凹的轮子组成。行走装置是借助轮子与管线接触的摩擦力推动ROV向前行进的。轮子的内凹半径为500mm，它可以与任何小于500mm大于200mm的管线完全的接触，接触面越大摩擦力越大。在行走装置上还装有压力传感器，根据压力的大小实时的调整液压缸的伸出长度。以使轮子与管线紧密的接触，这样行走装置就可以在管线上快速的爬行。液压系统采用双联齿轮泵供油，把等量的油分别输入两个尺寸相同的液压缸，确保需要同步作业的两个液压缸动作同步，使夹持更加稳定可靠。附图说明：图1是本专利技术海底管线检测水下机器人总装图。图2是本专利技术ROV本体结构图。图3是本专利技术ROV本体结构后视图图4是本专利技术夹持行走装置总装图。图5是本专利技术夹持行走装置基座结构示意图。图6是本专利技术第一液压缸结构示意图。图7是本专利技术第一液压缸筒结构示意图。图8是本专利技术第一液压缸活塞杆结构示意图图9是本专利技术第二液压缸结构示意图。图10是本专利技术第二液压缸筒结构示意图。图11是本专利技术第二液压缸活塞杆结构示意图。图12是本专利技术第一销轴结构示意图。图13是本专利技术第二销轴结构示意图。图14是本专利技术夹持臂行走装置的单臂结构示意图。图15是本专利技术夹持臂结构示意图。图16是本专利技术第一夹持臂结构示意图。图17是本专利技术第二夹持臂结构示意图。图18是本专利技术第一行走装置结构示意图。图19是本专利技术第一行走装置内凹轮安装座结构示意图。图20是本专利技术第一内凹轮结构示意图。图21是本专利技术第二行走装置结构示意图。图22是本专利技术液压马达结构示意图。图23是本专利技术第二行走装置执行部件结构示意图。图24是本专利技术第二行走装置内凹轮安装座结构示意图。图25是本专利技术第二内凹轮结构示意图。图26是本专利技术检测装置总装配结构示意图。图27是本专利技术检测装置固定座结构示意图。图28是本专利技术检测装置弹簧示意图。图29是本专利技术检测装置检测设备安装框架示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海底管线检测用水下机器人，包括机体以及为机体提供动力和控制命令的液压系统和电气系统，其特征在于：所述机体主要由ROV本体（1）、管道夹持行走装置（2）、检测装置（3)三部分组成；其中，所述ROV本体（1）包括载体框架（4）、浮力模块（5）、4个垂直螺旋推进器（6）和4个水平螺旋推进器（7）、耐压仓（8）、云台（9）、液压油箱（10）、一个5自由度的左舷机械手（11）以及一个7自由度的右舷机械手（12）；其中，载体框架（4）为ROV本体（1）内的各组件提供安装位置，浮力模块（5）安装在载体框架（4）的顶部，耐压仓（8）安装在载体框架（4）的底层的右后部位，液压油箱（10）安装在载体框架（4）底层的左后部位，5自由度左舷机械手（11）作为定位型机械手安装在载体框架（4）左前方， 7自由度右舷机械手（12）作为作业型机械手安装在载体框架（4）右前方；所述管道夹持行走装置（2）包括基座（13）、第一液压缸（14）、夹持臂（18）、第二液压缸（15）、第一销轴（16）、第二销轴（17）、第一行走装置（19）、第三液压缸（20）以及第二行走装置（21）；其中，基座（13）上具有4个开孔的耳板（22）、第二液压缸安装座（23）、第一夹持臂安装架（24）以及第一导向块（25）；第一液压缸（14）由活塞杆（27）和液压缸筒（26）组成，第二液压缸（15）包括带有法兰盘的液压缸筒（28）和带有法兰盘的活塞杆（29）；第一液压缸（14）后端盖与基座（13）上的耳板（22）通过第一销轴（16）连接，第二液压缸（15）的液压缸筒（28）前端盖法兰盘通过螺栓安装在第二液压缸安装座（23）上，第三液压缸（20）与第二液压缸（15）完全相同；夹持臂（18）主要由第一夹持臂（31）和第二夹持臂（30）连接组成；其中，第一夹持臂（31）具有吊耳（32）、基座连接孔（33）、一个导向柱（34）和四根连接杆（35）；第一液压缸（14）活塞杆头部与第一夹持臂（31）上的吊耳（32）通过第一销轴（16）连接；第一夹持臂（31）通过第二销轴（17）连接到第一夹持臂安装架（24）上；第二夹持臂（30）包括导向筒（36）、具有四根连接杆的安装架（37）、第三液压缸安装座（38）和第二导向块（39）；第一夹持臂（31）的导向柱（34）插入第二夹持臂（30）的导向筒（36），同时通过螺栓将第一夹持臂（31）的四根连接杆（35）与第二夹持臂（30）四根连接杆的安装架（37）连接；第一夹持臂（31）可以在第二夹持臂（30）中相对滑动，当需要改变第一夹持臂（31）有效长度适应管径变化时，可以使第一夹持臂（31）在第二夹持臂（30）中滑动到特定位置再用螺栓通过第二夹持臂（30）上加工的安装孔固定，从而实现了第一夹持臂（31）的有效长度的改变，达到适应管径变化的要求；第一行走装置（19）主要由第一内凹轮（40）、第一内凹轮安装座（41）以及第一导向槽（42）连接后组成；第二行走装置（20）主要由液压马达（43）、第二内凹轮（44）、第二内凹轮安装座（45）以及第二导向槽（46）连接后组成；其中，第一行走装置（19）的第一内凹轮安装座（41）与第二液压缸（15）活塞杆前端法兰盘通过螺栓连接，第一行走装置（19）的第一导向槽（42）与基座（13）上的第一导向块（25）配合起到导向作用，防止液压缸产生转动；第三液压缸（20）的液压缸筒前端盖法兰盘通过螺栓安装在第三液压缸安装座（38）上；第二行走装置（20）的第二内凹轮安装座（45）与第三液压缸（20）活塞杆前端法兰盘通过螺栓连接，第二行走装置（20）的第二导向槽（46）与第二内凹轮安装座（45）上的第二导向块（39）配合；液压马达（43）通过螺栓与第二行走装置（20）的第二内凹轮安装座（45）固连，液压马达（43）轴与第二内凹轮（44）直接相连；ROV本体（1）在管线上行走是通过液压马达（43）提供动力驱动第二内凹轮（44）转动并与管线接触产生摩擦力向前行进；夹持臂（18）采用左右对称的结构，夹持行走装置（3）通过夹持臂（18）、第一行走装置（19）和第二行走装置（20）对管线进行夹持，夹持行走装置（3）采用成对布置的方式；所述检测装置（3）包括检测装置固定座（47）、连接杆（48）、轮子安装座（49）、框架（50）、弹簧（51）以及轮子（52）组成；检测装置固定座（47）通过螺栓与ROV本体（1）的载体框架（4）的底部相连；框架（50）通过连接杆（48）、弹簧（51）、轮子安装座（49）与检测装置固定座（47）连接；轮子（52）安装在轮子安装座（49）上；检测设备和传感器安装在框架（50）上对管线进行检测；夹持管线时轮子(52)在弹簧(51)的作用下被压紧在管线上以确保检测装置与管线保持一定的距离并且不脱离。...

【技术特征摘要】
1.一种海底管线检测用水下机器人，包括机体以及为机体提供动力和控制命令的液压系统和电气系统，其特征在于：所述机体主要由ROV本体（1）、管道夹持行走装置（2）、检测装置（3)三部分组成；其中，所述ROV本体（1）包括载体框架（4）、浮力模块（5）、4个垂直螺旋推进器（6）和4个水平螺旋推进器（7）、耐压仓（8）、云台（9）、液压油箱（10）、一个5自由度的左舷机械手（11）以及一个7自由度的右舷机械手（12）；其中，载体框架（4）为ROV本体（1）内的各组件提供安装位置，浮力模块（5）安装在载体框架（4）的顶部，耐压仓（8）安装在载体框架（4）的底层的右后部位，液压油箱（10）安装在载体框架（4）底层的左后部位，5自由度左舷机械手（11）作为定位型机械手安装在载体框架（4）左前方，7自由度右舷机械手（12）作为作业型机械手安装在载体框架（4）右前方；所述管道夹持行走装置（2）包括基座（13）、第一液压缸（14）、夹持臂（18）、第二液压缸（15）、第一销轴（16）、第二销轴（17）、第一行走装置（19）、第三液压缸（20）以及第二行走装置（21）；其中，基座（13）上具有4个开孔的耳板（22）、第二液压缸安装座（23）、第一夹持臂安装架（24）以及第一导向块（25）；第一液压缸（14）由活塞杆（27）和液压缸筒（26）组成，第二液压缸（15）包括带有法兰盘的液压缸筒（28）和带有法兰盘的活塞杆（29）；第一液压缸（14）后端盖与基座（13）上的耳板（22）通过第一销轴（16）连接，第二液压缸（15）的液压缸筒（28）前端盖法兰盘通过螺栓安装在第二液压缸安装座（23）上，第三液压缸（20）与第二液压缸（15）完全相同；夹持臂（18）主要由第一夹持臂（31）和第二夹持臂（30）连接组成；其中，第一夹持臂（31）具有吊耳（32）、基座连接孔（33）、一个导向柱（34）和四根连接杆（35）；第一液压缸（14）活塞杆头部与第一夹持臂（31）上的吊耳（32）通过第一销轴（16）连接；第一夹持臂（31）通过第二销轴（17）连接到第一夹持臂安装架（24）上；第二夹持臂（30）包括导向筒（36）、具有四根连接杆的安装架（37）、第三液压缸安装座（38）和第二导向块（39）；第一夹持臂（31）的导向柱（34）插入第二夹持臂（30）的导向筒（36），同时通过螺栓将第一夹持臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：高胜，赵璇，李美杰，杨明岩，任福深，王妍，范立华，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23