[发明专利]深水复杂环境下大口径管道沟槽式连接器安装作业机器人

权利要求书

1.一种深水复杂环境下大口径管道沟槽式连接器安装作业机器人，包括与外部母船通讯连接的水压传感器、与外部母船连接的供电线路和液压油输送管路；其特征在于，整体呈类似门式起重机形状，包括横梁部、左侧机构、右侧机构和机械臂；其中，左侧机构和右侧机构均为箱型框架式结构，左右手对称，设置在横梁部的两端；

所述左侧机构包括固定侧翼和固定上板；所述固定侧翼为开合结构，包括左右对称的用于夹持待安装作业管道的两个夹持部，所述左右两个夹持部分别与所述固定上板的左右两侧通过铰接机构铰接，当所述固定侧翼闭合时，在其内部形成一管状空腔部；

每个夹持部的侧面还分别设置有一密封圈推动液压缸，所述密封圈推动液压缸的活塞杆端部连接有密封圈推送环；

所述管状空腔部的壁面上设置有橡胶涂层；

所述横梁部为框架结构，所述横梁部的顶部为矩形框，所述矩形框的四个顶角处分别设置有四根支柱，所述四根支柱分别固定在所述左侧机构和右侧机构的固定上板上；以所述矩形框的两条横边的中心点为固定支座的中心点，沿上述两中心点的连线上设置有一丝杠滑台；

所述四根支柱上均分别设置有一固定侧翼开合液压缸，所述固定侧翼开合液压缸的活塞杆分别与其对应的夹持部连接，所述固定侧翼开合液压缸用于驱动所述固定侧翼执行开合动作；

所述支柱上还设置有摄像头；

所述矩形框的四边均设置有若干数量的驱动螺旋桨；

所述机械臂的上部包括第一液压缸，所述第一液压缸的基座端套装在所述丝杠滑台上，形成可往复移动式连接；

所述丝杠滑台上设置有驱动电机，用于驱动所述第一液压缸在所述丝杠滑台上往复移动；

所述机械臂的下部为机械手，所述机械手与所述第一液压缸的活塞杆通过连接块连接；

所述机械手用于抓取并执行沟槽式连接器的安装操作，并根据安装操作需要进行上、下、左、右各方向的移动；

所述左侧机构和右侧机构上均设置有用于在水下进行升降的气囊；

所述机械手包括有爪部、第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、连接器和第四液压缸；

所述第二液压缸数量为两个，其基座分别焊接在所述机械臂连接块的两端，其活塞杆分别沿靠近所述第一液压缸的活塞杆的方向成倒八字形向内伸出，所述第二液压缸的活塞杆与所述第一液压缸的活塞杆构成一个平面，并以所述第一液压缸的活塞杆为对称轴一左一右相互对称；

所述爪部按位置高度分成上、下两组，总数量为四个、相互平行；其中，位置较上的两个分别焊接在所述连接块的两端，位置靠下的两个分别焊接在上述两个第二液压缸的活塞杆末端；

在执行沟槽式连接器安装工作过程中，每个爪部分别插入沟槽式连接器上的对应耳孔内，执行所述机械臂的抓取动作；

所述第三液压缸的基座焊接在所述位置靠下的两个爪部中外侧的那个爪部上；

所述第四液压缸的基座与所述第三液压缸的活塞杆通过螺纹连接；

所述第四液压缸的活塞杆端连接有液压力矩扳手，所述液压力矩扳手在所述第四液压缸的驱动下，用于完成沟槽式连接器连接用螺栓的紧固；

所述第三液压缸的活塞杆伸缩方向为前后方向，所述第四液压缸的活塞杆伸缩方向为上下方向。

2.根据权利要求1所述的深水复杂环境下大口径管道沟槽式连接器安装作业机器人，其特征在于，所述矩形框的中心点的上方还设置有一装置吊环；

所述装置吊环位于所述深水复杂环境下大口径管道沟槽式连接器安装作业机器人重心的正上方。

3.如权利要求1所述的深水复杂环境下大口径管道沟槽式连接器安装作业机器人的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：首先，在母船上完成沟槽式连接器的初步连接，并将初步连接好的沟槽式连接器安放至机械臂的机械手上；

随后将安装作业机器人进行下放至水下安装作业位置；

第二步，当摄像头捕获到所需连接的管道的具体连接位置的时候，固定侧翼开合液压缸驱动固定侧翼打开，在驱动螺旋桨和气囊的配合下，机器人缓慢下降，直至待连接管道整体进入管状空腔部，固定侧翼开合液压缸驱动固定侧翼闭合、夹持住待连接管道；

第三步，根据摄像头传回的画面，操作人员在母船上进行操控，通过机械臂在丝杠滑台上左右调整直至机械臂上的连接器对准待连接管道的接口位置；

密封圈推送环在密封圈推动液压缸活塞杆的推动下，将密封圈推送至待连接管道的接口位置后；

第一液压缸伸出，带动沟槽式连接器下放至待连接管道的接口位置；

第四步，液压力矩扳手在第三液压缸和第四液压缸的驱动下，依次完成沟槽式连接器连接用各螺栓的紧固后，操作人员在母船上进行操控，通过机械臂在丝杠滑台上移动，带动机械臂向后运动，使机械手脱离出沟槽式连接器；

随后，固定模块上的固定翼开合液压缸收缩，固定侧翼打开，机器人从管道上脱离；

第五步，向气囊中充气，使机器人在浮力的作用下完全离开管道、上浮至水面，完成一次水下管道的连接安装操作。