六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及水下機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種具有六自由度、具有穩(wěn)定焊接功能的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]水下焊接機(jī)器人可以廣泛用于大型船舶、海洋勘探平臺(tái)、海洋鉆井平臺(tái)等的水下檢修、核電設(shè)施的維護(hù)、惡劣環(huán)境下的水中焊接作業(yè)等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。水下焊接機(jī)器人應(yīng)滿足適應(yīng)多種環(huán)境、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定作業(yè)、足夠大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、便于維修等要求。目前的水下焊接機(jī)器人多為體積較大，缺乏靈活性的水下爬行機(jī)，而具有焊接功能的多自由度水中移動(dòng)平臺(tái)還有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。現(xiàn)有的一種水下焊接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)只能進(jìn)行人工遙控的直線焊接實(shí)驗(yàn)，而不能完成任意焊縫的自動(dòng)跟蹤焊接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)多種操作環(huán)境下的不同作業(yè)要求，將水下機(jī)器人與水下爬行機(jī)的功能相結(jié)合，發(fā)明一種具有焊接功能的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，其組成包括:開(kāi)架式水下機(jī)器人(I);所述的開(kāi)架式水下機(jī)器人四周安裝有四個(gè)圓柱形氣囊(2)，然后通過(guò)軟管連接在平臺(tái)尾部的玻璃圓筒(3)中的電磁閥上，前視攝像頭(5)與下視攝像頭(6)，平臺(tái)底部前端安裝一橫向絲杠(7)，與橫向絲杠(7)平行的另一側(cè)安裝一橫向凹槽(8)，在橫向絲杠(7)上安裝一豎向絲杠(9)，將豎向絲杠(9)一端驅(qū)動(dòng)電機(jī)(10)固定在橫向絲杠(7)上，另一端外蓋嵌入橫向凹槽(8)中，與豎向絲杠(9)一同運(yùn)動(dòng)的豎向凹槽(11)，豎向凹槽(11)中嵌入焊接控制盒(12)，焊槍(13)透過(guò)平臺(tái)底部鏤空區(qū)域伸出，通過(guò)控制開(kāi)架式水下機(jī)器人(I)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，可使平臺(tái)附著在作業(yè)平面上，借助平臺(tái)底部的萬(wàn)向輪(17)可以在作業(yè)平面上自由移動(dòng)，在指定平面上完成焊接任務(wù)。
[0006]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的開(kāi)架式水下機(jī)器人(I)安裝有兩臺(tái)垂直推進(jìn)器(14)、四臺(tái)水平推進(jìn)器(15)，所述的四臺(tái)水平推進(jìn)器(15)采用四角對(duì)置方式布置。
[0007]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的平臺(tái)尾部的玻璃圓筒(3)另一端連接岸上控制系統(tǒng)的圖像處理設(shè)備和氣栗;所述的電磁閥連接岸上氣栗與平臺(tái)四個(gè)圓柱形氣囊(2)。
[0008]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的平臺(tái)焊接機(jī)構(gòu)位于平臺(tái)底部鏤空區(qū)域。
[0009]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的圓柱形氣囊(2)采用承載能力高、具有高度抗揉壓能力、端部抗暴設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)、耐久的抗老化能力和耐磨特性、高柔韌性和吸震能力的氣囊，只有一端開(kāi)孔通過(guò)O型圈密封，以連接氣囊與電磁閥；裝有電磁閥的玻璃圓筒兩端均通過(guò)O型圈密封，兩側(cè)端蓋開(kāi)孔分別連接姿態(tài)控制的圓柱形氣囊(2)與岸上控制系統(tǒng)。
[0010]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的推進(jìn)器使用的是直流無(wú)刷內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，并安裝有減速箱，尾端與前端采用密封圈密封，出軸處使用骨架油封密封。
[0011]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的垂直推進(jìn)器(14)采用加涵道的方式固定在平臺(tái)上，防水電機(jī)(10)與涵道(16)連接，涵道(16)與平臺(tái)本體連接。
[0012]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的水平推進(jìn)器(15)通過(guò)不銹鋼箍固定于與平臺(tái)連接的涵道(16)上。
[0013]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的平臺(tái)焊接運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用的XY軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，橫向運(yùn)動(dòng)行程由橫向絲杠(7 )與橫向凹槽(8 )構(gòu)成，橫向絲杠(7 )的一端電機(jī)外套筒和滾珠絲杠外套筒通過(guò)連接端蓋相連接構(gòu)成連接件(18)，該連接件(18)固定于平臺(tái)底部，豎向運(yùn)動(dòng)行程的電機(jī)一端通過(guò)軸承與橫向絲杠(7)連接，另一端的凸臺(tái)滑輪嵌入橫向凹槽(8)中，豎向絲杠(9)上的焊接控制盒(12)—端通過(guò)軸承與豎向絲杠(9)連接，另一端的凸臺(tái)滑輪嵌入豎向凹槽(11)中。
[0014]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的平臺(tái)焊接運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的防水電機(jī)(10)的線路用撓性軟管封套密封接入焊接控制盒(12)內(nèi)。
[0015]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的平臺(tái)焊接機(jī)構(gòu)通過(guò)焊接控制盒(12)完成，焊接控制盒包括焊接裝置、下視攝像頭(6)、照明裝置(19)。下視攝像頭(6)與照明裝置(19)固定在控制盒外側(cè)，焊槍(13 )通過(guò)平臺(tái)鏤空區(qū)域伸向平臺(tái)外側(cè)。
[0016]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的平臺(tái)上使用的攝像頭采用在前端使用3mm厚的有機(jī)玻璃，用密封圈的方式密封。
[0017]所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的通過(guò)控制開(kāi)架式水下機(jī)器人(I)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，可使平臺(tái)附著在作業(yè)平面上，借助平臺(tái)底部的萬(wàn)向輪(17)可以在作業(yè)平面上自由移動(dòng)，在指定平面上完成焊接任務(wù)。萬(wàn)向輪(17)位于平臺(tái)底部四角，支撐平臺(tái)在作業(yè)平面上移動(dòng)。
[0018]本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn):
[0019]平臺(tái)采用框架式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)輕盈、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于操作、成本低、工作穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)，平臺(tái)結(jié)構(gòu)組成明朗清晰，便于維修。
[0020]通過(guò)兩臺(tái)垂直推進(jìn)器(14)、四臺(tái)水平推進(jìn)器(15)實(shí)現(xiàn)六自由度運(yùn)動(dòng)。
[0021]通過(guò)控制開(kāi)架式水下機(jī)器人(I)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，可使平臺(tái)附著在作業(yè)平面上，借助平臺(tái)底部的萬(wàn)向輪(17)可以在作業(yè)平面上自由移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)爬壁功能。
[0022]平臺(tái)主體采用開(kāi)架式水下機(jī)器人(I)，重量輕，體積小巧，可完成狹窄區(qū)域作業(yè)的任務(wù)。
[0023]通過(guò)平臺(tái)底部安裝的焊接控制盒(12)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)追蹤焊接功能。
[0024]六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)采用開(kāi)架式結(jié)構(gòu)，使平臺(tái)重量與體積極大減小，適應(yīng)更多不同類型的作業(yè)區(qū)域，通過(guò)線纜控制平臺(tái)的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)，保證了平臺(tái)的實(shí)時(shí)追蹤焊接功能，提高了焊接質(zhì)量。簡(jiǎn)單的通過(guò)氣囊(2)完成平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)，降低了成本，簡(jiǎn)化了平臺(tái)的姿態(tài)控制。所述的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)控制方式結(jié)合萬(wàn)向輪(17)，實(shí)現(xiàn)的爬壁功能，可使平臺(tái)在任意作業(yè)平面上自由移動(dòng)。所述的平臺(tái)結(jié)構(gòu)以及所實(shí)現(xiàn)的爬壁、實(shí)時(shí)追蹤焊接功能，實(shí)現(xiàn)了一款新型的、成本低的、穩(wěn)定的開(kāi)架式水下作業(yè)機(jī)器人。
[0025]【附圖說(shuō)明】:
[0026]圖1為六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的正視圖，圖中，2為圓柱形氣囊，3為平臺(tái)前端玻璃圓筒；
[0027]圖2為六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的側(cè)視圖，圖中，I為開(kāi)架式機(jī)器人，4為撓性軟管；
[0028]圖3為六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的后視圖，圖中，12為焊接控制盒；
[0029]圖4為六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的俯視圖，圖中，5為前視攝像頭，14為垂直推進(jìn)器，16為涵道；
[0030]圖5為六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的仰視圖，圖中，6為下視攝像頭，10為防水電機(jī)，13為焊槍，15為水平推進(jìn)器，16為涵道，17為萬(wàn)向輪，19為照明裝置；
[0031]圖6為六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的焊接運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖，圖中，7為橫向絲杠，8為橫向凹槽，9為豎向絲杠，11為豎向凹槽，18為電機(jī)外套筒和滾珠絲杠外套筒通過(guò)連接端蓋相連接構(gòu)成的連接件。
[0032]【具體實(shí)施方式】:
[0033]實(shí)施例1:
[0034]—種六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，其組成包括:開(kāi)架式水下機(jī)器人(I);所述的開(kāi)架式水下機(jī)器人(I)四周安裝有四個(gè)圓柱形氣囊(2)，然后通過(guò)軟管(4)連接在平臺(tái)前端的玻璃圓筒(3)中的電磁閥上，前視攝像頭(5)與下視攝像頭(6)，平臺(tái)底部前端安裝一橫向絲杠
(7)，與橫向絲杠(7)平行的另一側(cè)安裝一橫向凹槽(8)，在橫向絲杠(7)上安裝一豎向絲杠
(9)，將豎向絲杠(9)一端驅(qū)動(dòng)防水電機(jī)(10)固定在橫向絲杠(7)上，另一端外蓋嵌入橫向凹槽(8)中，與豎向絲杠(9)一同運(yùn)動(dòng)的豎向凹槽(11)，豎向凹槽(11)中嵌入焊接控制盒(12)，焊槍(13)透過(guò)平臺(tái)底部鏤空區(qū)域伸出，通過(guò)控制開(kāi)架式水下機(jī)器人(I)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，可使平臺(tái)附著在作業(yè)平面上，借助平臺(tái)底部的萬(wàn)向輪(17)可以在作業(yè)平面上自由移動(dòng)，在指定平面上完成焊接任務(wù)。
[0035]實(shí)施例2:
[0036]根據(jù)實(shí)施例1所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的平臺(tái)安裝有兩臺(tái)垂直推進(jìn)器(14)、四臺(tái)水平推進(jìn)器(15)，所述的四臺(tái)水平推進(jìn)器(15)采用四角對(duì)置方式布置;所述的推進(jìn)器使用的是直流無(wú)刷內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，并安裝有減速箱，尾端與前端采用密封圈密封，出軸處使用骨架油封密封。
[0037]實(shí)施例3:
[0038]根據(jù)實(shí)施例1所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的平臺(tái)前端的玻璃圓筒(3)另一端連接岸上控制系統(tǒng)的圖像處理設(shè)備和氣栗;所述的電磁閥連接岸上氣栗與平臺(tái)四周圓柱形氣囊(2)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的任意方向翻轉(zhuǎn)。
[0039]實(shí)施例4:
[0040]根據(jù)實(shí)施例1所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的平臺(tái)焊接機(jī)構(gòu)位于平臺(tái)底部鏤空區(qū)域。
[0041 ] 實(shí)施例5:
[0042]根據(jù)實(shí)施例1所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的圓柱形氣囊(2)采用承載能力高、具有高度抗揉壓能力、端部抗暴設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)、耐久的抗老化能力和耐磨特性、高柔韌性和吸震能力的氣囊，只有一端開(kāi)孔通過(guò)O型圈密封，以撓性軟管(4)連接氣囊(2)與電磁閥；裝有電磁閥的玻璃圓筒(3)兩端均通過(guò)O型圈密封，兩側(cè)端蓋開(kāi)孔分別連接姿態(tài)控制的圓柱形氣囊(2)與岸上控制系統(tǒng)。
[0043]實(shí)施例6:
[0044]根據(jù)實(shí)施例2所述的六自由度水中移動(dòng)平臺(tái)，所述的垂直推進(jìn)器采用加涵道的