1.一種海底管道焊接用水下機(jī)器人,包括機(jī)體,以及為機(jī)體提供動(dòng)力和控制命令的液壓和電控系統(tǒng),其特征在于:
所述機(jī)體由ROV本體(1)、并聯(lián)機(jī)構(gòu)(2)、支撐框架(3)和抓管機(jī)構(gòu)(4)四部分組成;
其中,所述ROV本體(1)為整個(gè)系統(tǒng)的載體,主要由載體框架(5)、ROV底板(12)、浮力模塊(7)、4個(gè)水平推進(jìn)器(6)、4個(gè)垂直推進(jìn)器(8)、照明攝像系統(tǒng)(9)、一個(gè)5自由度機(jī)械手(11)和一個(gè)7自由度機(jī)械手(10)組成;其中,載體框架(5)既是主要承重裝置,也是主要搭載裝置;ROV底板(12)用螺栓連接在載體框架(5)下方,它用螺栓連接來固定回轉(zhuǎn)支承(30)外圈;浮力模塊(7)通過螺栓連接安裝在載體框架(5)的上方,為整套裝置提供向上的浮力;8個(gè)推進(jìn)器實(shí)現(xiàn)整套裝置在水下6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng);照明攝像系統(tǒng)(9)安裝在載體框架(5)的前上方;5自由度機(jī)械手(11)主要實(shí)現(xiàn)定位功能和一些輔助功能,7自由度機(jī)械手(10)負(fù)責(zé)精細(xì)的操作工作;
所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)(2),包括動(dòng)平臺(tái)(13)、球鉸鏈(14)、液壓缸(15)、虎克鉸鏈(16)和靜平臺(tái)(17);其中,動(dòng)平臺(tái)(13)通過螺栓與回轉(zhuǎn)支承(31)的內(nèi)圈連接,回轉(zhuǎn)支承(31)的內(nèi)圈與小齒輪(32)嚙合,小齒輪(32)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支承(31)內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng),從而使動(dòng)平臺(tái)(13)轉(zhuǎn)動(dòng);球鉸鏈(14)由球鉸座(18)、球鉸蓋(19)、球頭(20)、球頭桿(21)組成,球鉸座(18)一側(cè)與動(dòng)平臺(tái)(13)通過螺栓連接,另一側(cè)與球鉸蓋(19)通過沉頭螺釘連接;球頭(20)嵌入到球鉸座(18)中,通過球鉸蓋(19)與球鉸座(18)的連接使其球心位置固定,球鉸只能轉(zhuǎn)動(dòng),不能移動(dòng);球頭桿(21)通過螺紋與液壓缸(15)連接,球頭桿(21)帶有外螺紋,液壓缸(15)伸縮桿帶有內(nèi)螺紋;虎克鉸鏈(16)由固定鉸座(22)、鉸鏈端蓋(23)、十字軸(24)、活動(dòng)鉸(25)、軸套(26)以及連接軸(27)連接后組成;其中活動(dòng)鉸(25)一端為法蘭盤(28),目的是為了將虎克鉸鏈(16)與液壓缸(15)一端用螺栓連接,活動(dòng)鉸(25)上開有兩個(gè)孔,為了通過兩個(gè)連接軸(27)和軸上的軸套(26);一個(gè)虎克鉸鏈(16)中有兩個(gè)鉸鏈端蓋(23),通過螺栓連接在活動(dòng)鉸(25)上;每一組虎克副中的四個(gè)旋轉(zhuǎn)軸都是相互正交的;十字軸(24)通過階梯孔把4個(gè)連接軸(27)聯(lián)系在一起,每個(gè)連接軸(27)上都帶有2個(gè)軸套(26);固定鉸座(22)的吊耳(29)上開有兩個(gè)孔,為了通過兩個(gè)連接軸(27)和軸上的軸套(26),另外兩個(gè)鉸鏈端蓋(23)通過螺栓連接在固定鉸座(22)上;固定鉸座(22)的法蘭盤(30)一側(cè)用螺栓固定在靜平臺(tái)(17)上;
支撐框架(3)與并聯(lián)機(jī)構(gòu)(2)中的靜平臺(tái)(17)焊接在一起;
所述支撐框架(3)采用結(jié)構(gòu)件,支撐框架(3)整體是對(duì)稱分布,兩側(cè)框架(33)中分別通過螺栓固定兩個(gè)浮力模塊,用來給整套裝置提供向上的浮力;支撐框架中間空隙用來布置抓管機(jī)構(gòu)(4);
抓管機(jī)構(gòu)(4)由抓管基體(34)和回收裝置(35)組成;其中,抓管基體(34)包括爪臺(tái)(36)、連桿(37)、小底爪(38)和液壓缸(39);抓管基體中(34)的連桿組成了平行四邊形機(jī)構(gòu),兩側(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱,兩平行四邊形的底端通過銷軸相連的部分稱為小底爪;小底爪與平行四邊形的短邊相連并在運(yùn)動(dòng)時(shí)跟隨平行四邊形機(jī)構(gòu)隨動(dòng);兩側(cè)液壓缸通過控制其伸長(zhǎng)和回縮進(jìn)而改變平行四邊形形狀和小底爪的形態(tài)以達(dá)到抓緊不同直徑的海底管道的要求;兩側(cè)機(jī)構(gòu)的同步性通過液壓回路控制兩液壓缸的的同步性來實(shí)現(xiàn),抓管的預(yù)緊力通過控制液壓缸內(nèi)液壓油的壓力來調(diào)節(jié);連桿通過銷軸(40)與爪臺(tái)(36)底部連接;回收裝置(35)的作用主要是為了回收抓管基體(34),回收裝置(35)由回轉(zhuǎn)支座(41)、回轉(zhuǎn)軸(42)和回收液壓缸(43)連接后組成;回轉(zhuǎn)支座(41)通過螺栓固定在并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的靜平臺(tái)(17)上,回轉(zhuǎn)軸(42)連接回轉(zhuǎn)支座(41)和爪臺(tái)(36),回收液壓缸(43)的兩側(cè)連接爪臺(tái)突出的連接件(44)上,回收液壓缸(43)的收縮帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸(42)的回轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)抓管基體(34)的回收。