[发明专利]一种海底管道连接安装用水下机器人

摘要

一种海底管道连接安装用水下机器人。主要为了解决现有深水海底管道连接不能人工潜水操作以及在连接过程中连接工人劳动强度大、危险性高等问题。其特征在于：主要由ROV机器人、法兰连接机具、浮箱、连接板几部分组成；ROV机器人，能够将法兰连接机具移运到指定的法兰连接处，并为法兰机具进行法兰连接时提供所需要的动力；法兰连接机具包含有螺栓库、螺母库、固定手爪和连接框架，主要完成法兰的连接工作；浮箱，用于平衡法兰连接机具在海洋中的重量；连接板，能够将ROV机器人和法兰连接机具进行可靠的连接。该机器人能够顺利地实现所要求的机械动作，从而不再需要潜水员进行水下操作，保证了工人的作业安全。

主权项

1.一种海底管道连接安装用水下机器人，包括ROV机器人(1)，所述ROV机器人具有浮箱(15)、4个水平推进器(17)、2个竖直推进器(16)、1个五自由度机械手臂(20)、1个七自由度机械手臂(21)、1个电子舱(19)以及1个油箱(18)，其特征在于：所述水下机器人还包括法兰连接机具(5)、浮箱(3)和连接板(2)；所述法兰连接机具包括螺栓库(10)、螺母库(7)、固定手爪(13)、连接框架(14)以及导向轮(11)五部分；其中，所述螺栓库(10)为螺栓存储空间，能够推送和存储螺栓，由螺栓库支座(22)、开合器(24)、调孔器(26)、液压缸(27)、螺栓仓(28)和螺栓库液压缸(12)连接后组成；螺栓库支座(22)主要承载螺栓库工具和定位管道外壁；开合器(24)共有6个，安装在螺栓支座上(22)，每个开合器(24)上各安装有一个开合器液压缸(23)以调节螺栓库的开合，调孔器液压缸(25)安装在开合器(24)上以实现螺栓仓(28 )与法兰孔的对齐，调孔器液压缸(25)与调孔器(26)上的拨杆连接，以实现将调孔器液压缸(25)的直线运动转换为调孔器(26)的绕轴向的转动；液压缸(27)与螺栓仓(28)连接，二者均各有16个，液压缸(27)将螺栓仓(28)中储存的螺栓推向法兰孔，为法兰连接做准备；螺栓库(10)放在活动法兰盘(9)一侧；前述螺栓库支座(22)、开合器(24)、调孔器(26)、液压缸(27)、螺栓仓(28)和螺栓库液压缸(12)按照如下过程动作：将螺栓库(10)放在管道(4)外壁的过程中，每个开合器(24)上开合器液压缸(23)收缩，开合器(24)打开，开合器(24)带动螺栓仓(28)和液压缸(27)同时一起打开，下放螺栓库(10)，待螺栓库(10)放置管道(4)外壁后，所有开合器液压缸(23)伸长，所有开合器(24)关闭，同时带动螺栓仓(28)和液压缸(27)同时一起关闭；螺栓库(10)对孔阶段，螺栓库液压缸(12)伸长推动螺栓库(10)，将螺栓仓(28)推至活动法兰盘(9)的端面处，每个调孔器(26)上的调孔器液压缸(25)一起联动，通过调孔器液压缸(25)的伸缩调整使得螺栓仓(28)与活动法兰盘(9)孔对齐；活动法兰盘(9)和固定法兰盘(8)对孔阶段，在螺栓库(10)对孔阶段完成后，螺栓仓(28)后的液压缸(27)将螺栓仓(28)中的螺栓部分推入到活动法兰盘(9)中，通过调孔器液压缸(25)的伸缩调整，调孔器(26)旋转，从而带动螺栓仓(28)中的螺栓旋转，使得活动法兰盘(9)也随之旋转，直到活动法兰盘(9)和固定法兰盘(8)孔对齐后，停止调孔器液压缸(25)的调整；在法兰盘与法兰盘对孔结束后，螺栓仓(28)后的液压缸(27)将螺栓仓(28)的螺栓全部推出，插入到活动法兰盘(9)和固定法兰盘(8)中；所述螺母库(7)为螺母存储空间，能够存储螺母和上紧螺母，它包括螺母库支座(29)、液压马达(38)、扳手液压马达齿轮(31)、竖直液压缸(36)、螺母储存库(35)、螺母库液压缸(6)、六角扳手(32)、壳体(30)以及水平液压缸(37)；螺母库支座(29)是整个螺母库(7)的载体，来承载螺母库(7)以及定位于被连接管道(4)外壁；在法兰孔对齐过程中，螺母库(7)放在固定法兰盘(8)的一侧，待螺母库(7)放置到管道上后，液压马达(38)带动壳体(30)旋转，使得壳体(30)上的六角扳手(32)去对准固定法兰盘(8)孔；壳体(30)上对称分布有两个六角扳手(32)，每个六角扳手(32)每次只能提供和拧紧一颗螺母，当孔对齐后，电子舱(19)内的程序设定此位置为壳体(30)的初始位置，为上紧螺母做准备；前述螺母库支座(29)、液压马达(38)、扳手液压马达齿轮(31)、竖直液压缸(36)、螺母储存库(35)、螺母库液压缸(6)、六角扳手(32)、壳体(30)以及水平液压缸(37)按照以下过程顺序完成螺母的输送和螺母的上紧：在法兰孔对齐阶段结束后，开始为六角扳手(32)提供螺母，水平液压缸(37)伸长，将螺母储存库(35)中的一颗螺母推送至竖直液压缸处(36)，待竖直液压缸(36)接收到螺母后，竖直液压缸(36)伸长，将螺母推送至六角扳手(32)中，六角扳手(32)接收到螺母后，六角扳手(32)中的扳手液压缸(34)将螺母推送至六角扳手(32)口，为上紧螺母做准备，之后螺母库液压缸(6)伸长将螺母库(7)推至插有螺栓处，准备进行上紧螺母；在螺母上紧阶段，六角扳手(32)口可绕六角扳手(32)本体旋转，六角扳手(32)口中的螺母与法兰盘中的螺栓对齐接触后，扳手液压马达齿轮(31)带动六角扳手(32)口旋转，六角扳手(32)中的扳手液压缸(34)处于伸长状态，六角扳手(32)口中的螺母开始拧上螺栓，扳手液压马达齿轮(31)继续旋转，同时螺母库液压缸(6)伸长将拧上的螺母向前推进，直至螺母上紧为止；待螺母上紧后，扳手液压马达齿轮(31)停止旋转，螺母库(7)中的所有液压缸全部收缩，螺母库(7)回到初始工作位置；在进行下一次螺母拧紧时，液压马达(38)带动壳体(30)旋转，将六角扳手(32)送至要上紧螺母处，待螺母上紧后，液压马达(38)带动壳体(30)旋转回到壳体(30)的初始位置进行螺母输送，壳体(30)每旋转一定角度后都必须回到壳体(30)的初始位置处；所述固定手爪(13)是法兰连接机具(5)固定在连接管道(4)外壁抓紧部件，它包括手爪挡板(39)、手爪液压缸(41)、手爪(40)以及手爪连杆(42)；其中，手爪(40)与手爪连杆(42)连接组成抓紧机构，该抓紧机构放在手爪挡板(39)中，通过手爪液压缸(41)的伸长和收缩实现抓经机构的抓紧和松开；所述连接框架(14)为法兰连接机具(5)的支撑件，主要起承载螺栓库(10)、螺母库(7)以及固定手爪(8)的作用，连接框架(14)上焊有滑行轨道，能让螺母库(7)与螺栓库(10)在上滑行；所述浮箱(3)采用浮力材料制成，以保证法兰连接机具(5)在浮箱(3)的作用下处于悬浮状态；浮箱(3)与法兰连接机具(5)的连接框架(14)连接；所述连接板(2)分为两块，一块与ROV机器人(1)连接，另一块与法兰连接机具(5)连接，两块连接板对接后，实现ROV机器人(1)与法兰连接机具(5)的连接，使得ROV机器人(1)能够将法兰连接机具(5)提运到工作位置；所述导向轮(11)分别安装于螺栓库(10)和螺母库(7)上，能够让螺栓库(10)和螺母库(7)在滑行轨道上滑行，以改善法兰连接机具(5)、连接框架(14)的受力状况。