[发明专利]一种海上平台桩腿内壁可变步长自动爬行机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种海上平台桩腿内壁可变步长自动爬行机器人，属于机械设计领域。

背景技术

桩腿是维持海上平台稳固的重大部件，桩腿的安全可靠是确保整个平台系统正常作业的基本条件。实际应用中，受海水浸蚀、碰撞、偏载等因素的影响，桩腿会出现锈蚀、破裂、变形等方面的问题，这些问题若得不到及时处理，会在风、波浪、海流等环境载荷的作用下而不断的恶化与扩大，进而危机桩腿乃至整个平台系统的安全。因此，开发桩腿缺陷检测系统，有利于桩腿结构安全隐患的及时发现与处理。

目前，桩腿缺陷与隐患的检测主要分现场检测和在坞检修。现场检测主要靠人工爬行及肉眼观察等办法，该方法通常伴随着高空作业，操作难度大，效率低，具有一定的危险性，且可检测范围受限；在坞检修比较彻底，但需要将平台及桩腿拖进船坞进行，需要耗费大量的人力、财力。

本发明以某海上平台干式桩腿内部结构为原型，该桩腿内部圆柱空间分为两个半圆柱部分，其中一个半圆柱空间安装有多层工作平台、爬梯、护栏等结构，结构较为复杂，不适宜机器人的爬行。另一个半圆柱空间为上下直通式结构，内部结构较为简单。本发明针对该桩腿内部结构特点，开发一种可在桩腿内壁上下直通部分空间自动爬行的机器人，以搭载桩腿内壁缺陷检测设备，实现桩腿内壁缺陷的巡回检测功能。系统应用于平台现场，可及时发现桩腿内壁缺陷，提高桩腿乃至整个平台系统的安全性，节省桩腿检修成本。

发明内容

本发明以某海上平台干式桩腿内部结构为原型，开发一种可在桩腿内壁自动爬行的机器人。机器人可适应桩腿内部半圆形爬行空间的限制，并可跨越两节桩腿连接处的凸缘障碍。为实现上述目标，本发明采用以下技术方案：

机器人总体由上腿组（A）、下腿组（B）、中板（6）、本体上伸缩油缸（10）、本体下伸缩油缸（13）、内导向套筒（1）、外导向套筒（3）、控制柜（2）、油箱（4）组成。

上腿组（A）与中板（6）之间通过本体上伸缩油缸（10）、内导向套筒（1）和外导向套筒（3）连接。本体上伸缩油缸（10）底部通过销轴二（11）与支座二（12）铰接，支座二（12）通过螺栓固定在中板（6）端部上表面上。本体上伸缩油缸（10）的活塞杆末端通过销轴一（9）与支座一（8）铰接，支座一（8）通过螺栓固定在上腿组（A）的底板（7）的下表面上。两套本体上伸缩油缸（10）对称安装在上腿组（A）与中板（6）之间的两端。内导向套筒（1）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在上腿组（A）的底板（7）端部下表面上。外导向套筒（3）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在中板（6）端部上表面上。内导向套筒（1）与外导向套筒（3）部分重叠套装。每套本体上伸缩油缸（10）两侧各安装一套导向套筒机构。

下腿组（B）与中板（6）之间通过本体下伸缩油缸（13）、内导向套筒（16）和外导向套筒（19）连接。本体下伸缩油缸（13）底部通过销轴四（17）与支座四（18）铰接，支座四（18）通过螺栓固定在中板（6）端部下表面上。本体下伸缩油缸（13）的活塞杆末端通过销轴三（14）与支座三（15）铰接，支座三（15）通过螺栓固定在下腿组（B）的限位板（5）上。两套本体下伸缩油缸（13）对称安装在下腿组（B）与中板（6）之间的两端。内导向套筒（16）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在下腿组（B）的限位板（5）。外导向套筒（19）为方管式结构，其底座通过螺栓固定在在中板（6）端部下表面上。内导向套筒（16）与外导向套筒（19）部分重叠套装。每套本体下伸缩油缸（13）两侧各安装一套导向套筒机构。

控制柜（2）通过螺钉固定在中板（6）的上方，油箱（4）通过螺钉固定在中板（6）的下方。

上腿组（A）与下腿组（B）结构与尺寸完全相同，主要由底板（7）、腿部伸缩缸（19）、一级伸缩杆（32）、二级伸缩杆（33）、腿杆架（20）、顶脚（29）、限位板（5）构成。可伸缩式腿杆分左右两部分，分别由两个腿部伸缩缸（19）控制腿杆的伸缩。