一種改進型智能化埋管機器人系統的制作方法

本實用新型涉及淺水海灘、陸地河道及池塘水下油管或電纜的埋設及施工技術領域，具體地說是一種改進型智能化埋管機器人系統。

[

背景技術：
]

海底輸油(氣)管道是海上油(氣)田開發生產系統主要組成部分，也是連續地輸送大量油(氣)最快捷、最安全和最經濟可靠的運輸方式。目前，我國的海底管道的鋪設方法，在外海作業主要采用鋪管船法。對于水深小于2米～5米近岸海灘水域的淺水段又稱登陸段或灘涂段，則要根據水文地質環境條件以及大型予制場地和機具的布置選擇以下三種方法：漂浮法、底拖法和簡易鋪管船法。漂浮法是指通過在管道上綁扎一定數量的浮桶，使管道在水中處于漂浮狀態，用牽引拖輪拖至鋪設地點的施工方法。底拖法是指將大部分管道在水中處于與海床接觸的狀態，用拖輪拖動管道完成鋪設的方法，為了減少管道與海床間的摩擦力，底拖法也需綁扎浮桶。簡易鋪管船法是指利用小的駁船改裝成簡易鋪管船進行鋪管的方法。

其中，海底管線登陸作業后為提高管線的安全程度，目前一般采取后沖埋的方式實施。其后沖埋的方式在海底水深2米～5米淺水段主要通過潛水員攜帶高壓水槍的方式對管道實施后沖埋，使用潛水員后沖埋的作業方式主要特點是可以在淺水段區域根據實際水深情況組織工作，避免了大型船舶大型機械無法進入淺水段的問題，但也存在后沖埋深度不穩定、工作時間長、作業效率低等問題。國外也有利用簡單后沖埋機械實施后沖埋的工作模式，但使用效果并不理想。

因此，針對淺水海灘挖壕、下管和回填作業難題，采用智能化埋管機器人，實現水深2米～5米淺水段的海底管道施工無人、智能化作業方式，顯得尤為迫切。

[

技術實現要素：
]

本實用新型的目的就是要解決上述的不足而提供一種改進型智能化埋管機器人系統，有效地提升了淺水海灘、陸地河道及池塘埋管、穿管的作業效率，且環境適應能力強、智能化程度高、挖壕回填效率好，填補了國內淺水水域埋管機械的空白。

為實現上述目的設計一種改進型智能化埋管機器人系統，包括履帶底盤1、動力裝置2、油管限位導向組件4、浮力調節箱5、姿態調節裝置6、挖壕裝置7、排泥裝置8、機械手9、液壓系統10、探測系統11、電氣控制系統12和集成控制臺15，其中，所述履帶底盤1左右對稱設置，所述履帶底盤1上方裝設有浮力調節箱5和姿態調節裝置6，所述浮力調節箱5用于控制機器人系統在水中的浮力，所述姿態調節裝置6用于調節機器人系統在水中的姿態，所述履帶底盤1在姿態調節裝置6和浮力調節箱5作用下，被調整到水底需埋設的油管或電纜正上方，所述履帶底盤1與動力裝置2的輸出端相連，所述履帶底盤1在動力裝置2的驅動下在水底行走；所述液壓系統10用于提供液壓動力，所述機械手9連接在液壓系統10油缸的伸縮端，所述機械手9在液壓系統10油缸伸縮作用下將油管或電纜提起，所述油管限位導向組件4用于引導和限制油管或電纜在履帶底盤1中間位置向后滑動；所述挖壕裝置7用于在水下地表挖出壕溝，所述挖壕裝置7設置在履帶底盤1內側處，所述挖壕裝置7與液壓系統10相連，所述挖壕裝置7上方設有排泥裝置8，所述挖壕裝置7挖出的土壤被排泥裝置8 向履帶底盤1兩側排出；所述探測系統11用于探測油管或電纜走向，并發出油管或電纜走向信息，所述走向信息經集成控制臺15處理后自動控制履帶底盤1行走；所述探測系統11、液壓系統10、集成控制臺15、動力裝置2、浮力調節箱5、姿態調節裝置6、挖壕裝置7、排泥裝置8、機械手9分別與電氣控制系統12相連。

作為優選，所述挖壕裝置7包括挖壕馬達16、雙輸出減速機17、收放油缸18、伸縮油缸19、切銷鏈20及轉動軸21，所述挖壕馬達16、雙輸出減速機17位于切銷鏈20中間位置處，所述切銷鏈20在伸縮油缸19作用下移至油管或電纜正下方，所述收放油缸18帶動切銷鏈20向下伸出，所述挖壕馬達16驅動雙輸出減速機17，所述雙輸出減速機17的輸出端連接轉動軸21，所述轉動軸21帶動切銷鏈20切銷土層。

作為優選，所述機械手9包括提升馬達22、夾抓馬達23、抓手24、大臂25及伸縮臂26，所述伸縮臂26安裝在提升馬達22伸縮端，所述伸縮臂26上連接有抓手24，所述抓手24與夾抓馬達23輸出端相連，所述伸縮臂26在提升馬達22作用下伸至油管或電纜正上方，所述抓手24在夾抓馬達23作用下張開后收縮以夾住油管或電纜。

進一步地，本實用新型還包括無線遙控系統13及空氣置換裝置3，所述無線遙控系統13包括無線接收機和無線發射機，所述空氣置換裝置3包括進氣管和排氣管，所述無線接收機的天線位于空氣置換裝置3的進氣管、排氣管上方，所述無線遙控系統13及空氣置換裝置3分別與電氣控制系統12相連。

進一步地，本實用新型還包括水下視頻系統14，所述水下視頻系統14用于監控機器人系統水下狀態，所述水下視頻系統14與電氣控制系統12相連。

作為優選，所述水下視頻系統14包括水下攝像頭、圖像采集單元、視頻傳 輸單元、圖像接收機及顯示屏。

作為優選，所述姿態調節裝置6包括水平漿、垂直漿和液壓馬達，所述水平漿、垂直漿在液壓馬達的驅動下調節機器人在水中的姿態，所述浮力調節箱5用于減輕姿態調節裝置6垂直漿所需的提升力。

作為優選，所述探測系統11包括磁傳感器組件和處理器，所述磁傳感器組件用于探測油管或電纜走向信息，所述磁傳感器組件的輸出端連接處理器輸入端，所述處理器輸出端與集成控制臺15相連。

作為優選，所述集成控制臺15包括柜體、顯示屏二、操作鍵及電腦主機。

本實用新型同現有技術相比，有效地提升了淺水海灘、陸地河道及池塘埋管、穿管的作業效率，該系統環境適應能力強、智能化程度高、挖壕回填效率好，填補了國內淺水水域埋管機械的空白，用途廣泛，推廣應用前景廣闊，實現了油管或光(電)纜埋設智能化、機械化，從而達到高效、低成本地埋設油管或光(電)纜的目的，解決了小于5米的海灘或陸地河道及池塘等淺水水域，油管或光(電)纜埋設時采用潛水員后沖式作業方法效率低、勞動作業強度大、成本高等問題；此外，本實用新型通過無線遙控的方式，控制履帶式機械，在淺水海灘、池塘等地域，進行挖壕、回填等作業，從而解決我國淺水水下埋管機械的空白，值得推廣應用。

[附圖說明]

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是圖1的側視圖；

圖3是圖1的俯視圖；

圖4是本實用新型中集成控制臺的結構示意圖；

圖5是本實用新型中挖壕裝置的結構示意圖；

圖6是本實用新型中機械手的結構示意圖；

圖7是圖6的側視圖；

圖中：1、履帶底盤 2、動力裝置 3、空氣置換裝置 4、油管限位導向組件 5、浮力調節箱 6、姿態調節裝置 7、挖壕裝置 8、排泥裝置 9、機械手 10、液壓系統 11、探測系統 12、電氣控制系統 13、無線遙控系統 14、水下視頻系統 15、集成控制臺 16、挖壕馬達 17、雙輸出減速機 18、收放油缸 19、伸縮油缸 20、切銷鏈 21、轉動軸 22、提升馬達 23、夾抓馬達 24、抓手 25、大臂 26、伸縮臂。

[具體實施方式]

下面結合附圖對本實用新型作以下進一步說明：

本實用新型用于在海底或陸地河道及池塘淺水區域(水深2～5米)進行管道、光(電)纜埋設和回填，實現水下挖坑、下管和填埋智能化作業。本實用新型由履帶底盤1、動力裝置2、空氣置換裝置3、油管限位導向組件4、浮力調節箱5、姿態調節裝置6、挖壕裝置7、排泥裝置8、機械手9、液壓系統10、探測系統11、電氣控制系統12、無線遙控系統13、水下視頻系統14和集成控制臺15等組成，其中，履帶底盤1左右對稱設置，履帶底盤1上方裝設有浮力調節箱5和姿態調節裝置6，浮力調節箱5用于控制機器人系統在水中的浮力，姿態調節裝置6用于調節機器人系統在水中的姿態，履帶底盤1在水中依靠姿態調節裝置6和浮力調節箱5，將履帶底盤1調整到水底已鋪設好的油管或電纜上方且位于履帶底盤1中間位置，履帶底盤1與動力裝置2的輸出端相連，履帶底盤1在動力裝置2的驅動下在水底行走；液壓系統10用于提供液壓動力， 機械手9連接在液壓系統10油缸的伸縮端，機械手9在液壓系統10油缸伸縮作用下，將水底已鋪設好的油管或電纜提起到一定的高度，油管限位導向組件4用于引導和限制油管或電纜在履帶底盤1中間位置向后滑動；挖壕裝置7用于在水下地表挖出壕溝，挖壕裝置7設置在履帶底盤1內側處，挖壕裝置7與液壓系統10相連，挖壕裝置7上方設有排泥裝置8，挖壕裝置7在液壓系統10的油缸作用下，移至油管或電纜正下方，進行挖壕作業，挖壕裝置7挖出的土壤被排泥裝置8向履帶底盤1兩側排出；探測系統11用于探測油管或電纜走向，并發出油管或電纜走向信息，走向信息經集成控制臺15處理后自動控制履帶底盤1沿油管或電纜走向向前行駛，油管在重力作用下自動落入壕溝內；探測系統11、液壓系統10、集成控制臺15、動力裝置2、浮力調節箱5、姿態調節裝置6、挖壕裝置7、排泥裝置8、機械手9分別與電氣控制系統12相連。

本實用新型中，挖壕裝置7主要由挖壕馬達16、雙輸出減速機17、收放油缸18、伸縮油缸19、切銷鏈20、轉動軸21等組成，用于在水下地表挖出深約2.5米、寬約45cm的溝槽；切銷鏈20在伸縮油缸19作用下移至油管或電纜正下方，收放油缸18帶動切銷鏈20向下伸出，挖壕馬達16驅動雙輸出減速機17，雙輸出減速機17的輸出端連接轉動軸21，轉動軸21帶動切銷鏈20切銷土層，挖壕裝置7和排泥裝置8配合工作，實現挖土、拋泥的一體化挖壕作業；挖壕馬達16、雙輸出減速機17位于切銷鏈20中間位置處，減少了挖壕裝置7的結構尺寸，且使轉動軸21受力更加均勻。工作時，挖壕裝置在機械手將油管或光(電)纜提起后，在伸縮油缸作用下，移到到油管正下方，收放油缸緩慢伸出，接觸土壤；挖壕裝置的挖壕馬達驅動雙輸出減速機，帶動轉動軸高速旋轉，切銷鏈快速切銷土層，并將切削下來的土送到排泥裝置內，排泥裝置依靠離心力作用，將土輸送到機器人兩側。

機械手9主要由提升馬達22、夾抓馬達23、抓手24、大臂25及伸縮臂26等組成，伸縮臂26安裝在提升馬達22伸縮端，伸縮臂26上連接有抓手24，抓手24與夾抓馬達23輸出端相連，伸縮臂26在提升馬達22作用下伸至油管或電纜正上方，抓手24在夾抓馬達23作用下張開后收縮以夾住油管或電纜。工作時，機械手伸縮臂在提升馬達推動下，伸縮臂伸到水底油管或光(電)纜正上方，張開抓手，夾抓馬達收縮夾住油管或光(電)纜，提升馬達回收，伸縮臂提起油管或電纜。

本實用新型中，無線遙控系統13由無線接收機和無線發射機等組成，空氣置換裝置3包括進氣管和排氣管，無線接收機的天線位于空氣置換裝置3的進氣管、排氣管上方，從而避免的無線信號水中傳播問題；水下視頻系統14主要用于監控機器人水下狀態，水下視頻系統14主要由水下攝像頭、圖像采集單元、視頻傳輸單元、圖像接收機及顯示屏等組成，無線遙控系統13、空氣置換裝置3、水下視頻系統14分別與電氣控制系統12相連，電氣控制系統由各類電氣元器件組成，用于控制各元器件動作。

本實用新型中，姿態調節裝置6主要由水平漿、垂直漿和液壓馬達等組成，水平漿、垂直漿在液壓馬達的驅動下調節機器人在水中的姿態，以便于將機器人放置于需埋設的油管正上方；浮力調節箱5主要用于控制機器人在水中的浮力，以減輕用于減輕姿態調節裝置6垂直漿所需的提升力。探測系統11由2個磁傳感器組件、處理器和軟件等組成，磁傳感器組件用于探測油管或光(電)纜走向信息，磁傳感器組件的輸出端連接處理器輸入端，處理器輸出端與集成控制臺15相連，油管或光(電)纜走向信息經集成控制臺處理后自動控制履帶底盤行走。集成控制臺15主要用于對機器人的控制及水下作業狀態的監控，其主要由柜體、顯示屏二、操作鍵、電腦主機等組成。

本實用新型中，履帶底盤采用沼澤使用的專用履帶板，具有較強的軟泥地面耙地防滑能力，以柴油機作為動力，全液壓驅動；動力裝置選用280KW/1800r·p·m柴油機；根據水下作業的需要，設計了空氣置換裝置，具備排氣和進氣功能，在特殊情況下，意外進水后空氣置換裝置閥門自動關閉，自動保護發動機。油管限位導向組件主要由滾珠、結構件等組成，履帶底盤在水底行駛時引導和限制油管或光(電)纜在履帶底盤中間位置向后滑動。液壓系統由2個閉式子系統和1個開式子系統組成，用于給整個機器人提供液壓動力。

本實用新型并不受上述實施方式的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。