一种海底地层空间布缆机器人制造技术

本发明专利技术涉及机器人技术，旨在提供一种海底地层空间布缆机器人。该机器人主体结构包括：一个伸缩电推杆体节，由两个防尘套筒相对嵌装，空腔内设有驱动电机和伸缩电推杆；四个结构相同的前进支撑单臂体节；每个单臂体节两端对称地由内向外依次布置转板支撑件、减速器、电机和连接法兰，外部设有转板结构；四个单臂体节分为两组，每组以相邻端活动串接，并以各自外端与伸缩电推杆体节的连接器实现活动连接；两组串接单臂体节以伸缩电推杆体节为轴对称布置，使机器人主体结构整体呈菱形。本发明专利技术通过单臂体节的组合作用，提出蠕动式机器人运动方式；可完成与实现前进与转弯的任务。支撑单臂体节的旋转切换运动能提高前进运动的效率，减低前进阻力。减低前进阻力。减低前进阻力。

【技术实现步骤摘要】
一种海底地层空间布缆机器人


[0001]本专利技术涉及机器人技术，具体涉及能够在海底沉积物地层土壤中蠕动式前进的机器人，用于海底地层空间布缆。

技术介绍

[0002]广袤的海底蕴藏着丰富的战略性资源，为完成海底地层空间勘探与作业这一任务需求，首先应将所需的电缆或传感器缆布放至海底地层空间中，以实现对海底地层空间的作业或海底地层环境的监测。
[0003]目前针对海底地层空间布缆这一领域，最为常用的布缆手段是采用钻井船进行。虽然钻井船在钻探深度和作业可控性好，可以快速的完成任务；但是其局限性也是比较明显的，钻井船每次作业仅能单个点位作业，不便于灵活移动；钻井船在钻深过程持续对地层进行扰动，破坏性较强。此外，每次钻探需要钻井船持续原位工作，更适用于大范围的开采作业，而不适用于小范围的布缆作业。
[0004]因此，本专利技术旨在提出可用于海底地层空间布缆的小型机器人，以机器人本体作为牵引布放机构，尾部拖动电缆在地层内运动，通过既定运动轨迹规划方案到达指定位置后即完成布缆工作。该机器人将填补海底地层空间布缆领域技术设备的空白，具有广泛的应用场景和重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种海底地层空间布缆机器人。
[0006]为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0007]提供一种海底地层空间布缆机器人，包括用作牵引工具的机器人主体结构，其尾端设有用于连接供能控制线缆的接头端子，以及用于挂接布放线缆的锁扣机构；该机器人主体结构包括：
[0008]一个伸缩电推杆体节，包括以开口端相对嵌装的两个防尘套筒，两者共同构成封闭的内部空腔；空腔内设有驱动电机和伸缩电推杆，能使两个防尘套筒沿轴向相对位移；在防尘套筒的两个封闭端分别设有连接器；
[0009]四个结构相同的前进支撑单臂体节；每个单臂体节均包括中空的单臂筒，其两端对称地由内向外依次布置转板支撑件、减速器、电机和连接法兰；单臂筒外部设有转板结构，后者具有沿轴对称布置的转板构件；
[0010]所述四个单臂体节分为两组，每组以相邻端的连接法兰实现活动串接，并以各自外端的连接法兰与伸缩电推杆体节的连接器实现活动连接；两组串接单臂体节以伸缩电推杆体节为轴对称布置，使机器人主体结构整体呈菱形。
[0011]作为本专利技术的优选方案，所述转板构件呈梳齿状或筛板状，与之配合地设有挡板；所述挡板是齿状挡板或筛孔挡板，能在驱动部件带动下发生位移，使齿间间隙或筛孔被遮
挡。
[0012]作为本专利技术的优选方案，所述驱动部件是设于单臂筒腔体中的电推杆，挡板与电推杆相连，并能在电推杆带动下沿轴向位移，用于遮挡转板构件的齿间空隙或筛孔；所述挡板具有与转板构件相适应的结构和外形，并包覆在其外部；或者在转板构件的中间设有轴向的凹槽，挡板设于凹槽中。
[0013]作为本专利技术的优选方案，在垂直于对称轴的方向上，所述转板结构和挡板的横截面的外形大致呈菱形。
[0014]作为本专利技术的优选方案，所述转板结构包括呈轴向对称布置的两个单体结构，单体结构的中心具有用于安装单臂筒的半圆槽且相对地实现安装，单体结构和单臂筒的两端均固定在转板支撑件上；或者，所述转板结构的轴向中心具有管状空腔，单臂筒套装在转板结构之中，转板结构或单臂筒的两端固定在转板支撑件上；或者，所述转板结构与单臂筒为一体式构造，其两端固定在转板支撑件上。
[0015]作为本专利技术的优选方案，所述转板支撑件与减速器固定连接，减速器与电机的输出端相连，电机与连接法兰固定连接。
[0016]作为本专利技术的优选方案，伸缩电推杆的两端与防尘套筒的端部相连。
[0017]作为本专利技术的优选方案，所述两个防尘套筒之间为间隙配合，两者通过O形密封圈实现密封。
[0018]作为本专利技术的优选方案，所述防尘套筒的两端分别设有两个连接器，两组单臂体节的连接法兰分别与其同侧的连接器相连。
[0019]作为本专利技术的优选方案，所述连接器和连接法兰上分别设有通孔，连接器和连接法兰之间、连接法兰和连接法兰之间以通孔相对并由销钉实现安装。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021](1)本专利技术采用模块化的设计结构，各体节间相互独立，具有灵活的运动能力。
[0022](2)本专利技术通过四个单臂体节之间的组合作用，提出了创新式的蠕动式机器人运动方式。各前进支撑单臂体节分别执行前进或支撑功能，在这些体节组合作用下，机器人可以完成与实现前进与转弯的任务。当两根单臂体节在支撑且两根单臂体节在前进时，可以实现海底地层空间布缆机器人的前进；当一根单臂体节在支撑且三根单臂体节在前进时，可以实现海底地层空间布缆机器人的转弯。
[0023](3)本专利技术采用创新式的蠕动前进方式，在两组由谐波减速器与电机所组成的旋转机构的驱动下，支撑单臂体节的旋转切换运动状态，不仅提高了前进运动的效率，还减低了前进过程中所遇到的阻力。
[0024](4)本专利技术采用了创新式的结构设计方式，前部的两根单臂体节和后部的两根单臂体节都采用了V型的结构设计，并且在前进运动的过程中，随着伸缩推杆的伸长，两根单臂体节之间的夹角不断减少，极大地减小了运动过程中的阻力大小。
[0025](5)该海底地层空间布缆机器人具有良好的可移植性与可扩展性，在海底地层前进以及海底地层传感器布放等都具有广泛的应用场景。在海洋技术、海洋工程、海洋科学等研究领域都具有广阔的应用空间。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的整体结构示意图；
[0027]图2是机器人主体伸缩前进体节的部分剖视放大图；
[0028]图3是单臂体节的剖视放大图；
[0029]图4是转板结构中的一个单体结构的示意图；
[0030]图5是用于适配图4中转板结构的齿状挡板的示意图；
[0031]图6是机器人完全展开态和完全收缩态的效果图；
[0032]图7是机器人单臂体节旋转态与运动态的效果图；
[0033]图8是机器人钻机与支撑单臂水平态与垂直态转换过程的示意图；
[0034]图9是机器人单臂体节前进运动的示意图；
[0035]图10是机器人单臂体节左转向运动的示意图。
[0036]图中附图标记：1
‑
前部连接器；2
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后部连接器；3
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左侧伸缩电推杆；4
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右侧伸缩电推杆；5
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下防尘套筒；6
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上防尘套筒；7
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上侧连接法兰；8
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上侧电机；9
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上侧谐波减速器；10
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上转板支撑件；11
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单臂筒；12
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电推杆；13
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转板结构；14
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齿状挡板；15
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下转板支撑件；16
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下侧谐波减速器；17...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底地层空间布缆机器人，包括用作牵引工具的机器人主体结构，其尾端设有用于连接供能控制线缆的接头端子，以及用于挂接布放线缆的锁扣机构；其特征在于，该机器人主体结构包括：一个伸缩电推杆体节，包括以开口端相对嵌装的两个防尘套筒，两者共同构成封闭的内部空腔；空腔内设有驱动电机和伸缩电推杆，能使两个防尘套筒沿轴向相对位移；在防尘套筒的两个封闭端分别设有连接器；四个结构相同的前进支撑单臂体节；每个单臂体节均包括中空的单臂筒，其两端对称地由内向外依次布置转板支撑件、减速器、电机和连接法兰；单臂筒外部设有转板结构，后者具有沿轴对称布置的转板构件；所述四个单臂体节分为两组，每组以相邻端的连接法兰实现活动串接，并以各自外端的连接法兰与伸缩电推杆体节的连接器实现活动连接；两组串接单臂体节以伸缩电推杆体节为轴对称布置，使机器人主体结构整体呈菱形。2.根据权利要求1所述的海底地层空间布缆机器人，其特征在于，所述转板构件呈梳齿状或筛板状，与之配合地设有挡板；所述挡板是齿状挡板或筛孔挡板，能在驱动部件带动下发生位移，使齿间间隙或筛孔被遮挡。3.根据权利要求2所述的海底地层空间布缆机器人，其特征在于，所述驱动部件是设于单臂筒腔体中的电推杆，挡板与电推杆相连，并能在电推杆带动下沿轴向位移，用于遮挡转板构件的齿间空隙或筛孔；所述挡板具有与转板构件相适应的结构和外形，并包覆在其外部；或者在转板构件的中间设有轴向的凹槽，挡板...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，张培豪，林型双，朱海，葛勇强，田祯玮，梁涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：