專利名稱：水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度移動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉水下橋梁結(jié)構(gòu)探測領(lǐng)域，具體涉及一種將一小型探傷機器人送入水下并對水下橋梁機構(gòu)進行探傷的機構(gòu)。
背景技術(shù)：
微型水下探傷機器人主要用于水下橋梁(橋墩)結(jié)構(gòu)檢測探傷的機器人。機器人尾部安裝有螺旋槳，通過螺旋槳控制機器人在水中的位置并進行作業(yè)。當(dāng)機器人在工作時，必須在有一定流速的水中保持穩(wěn)定狀態(tài)，但機器人本身的自穩(wěn)定功能較差，特別是在不同流速的江河進行水下橋墩探傷時，由于水流、漩渦等對機器人的沖擊等因素，其穩(wěn)定性更差，給機器人正常的工作如攝像、取樣等帶來很大的不便，導(dǎo)致圖像效果狠差。為此，設(shè)計出將機器人送人水中，并實現(xiàn)穩(wěn)定工作的機構(gòu)。該機構(gòu)可以實現(xiàn)機器人在水中的不同水位，不同角度的檢測，大大提高機器人的工作穩(wěn)定性。
實用新型內(nèi)容
本適用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種簡單的、容易操作的，便于安裝的水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度移動機構(gòu)。
本實用新型提供的水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度移動機構(gòu)有3個自由度，其包括導(dǎo)軌、齒條桿、棘輪機構(gòu)、機器人架子和凸輪轉(zhuǎn)盤，導(dǎo)軌通過轉(zhuǎn)軸固定在夾板之一和夾板之二上；夾板之一和夾板之二通過螺栓固定在船邊；齒條桿安裝在導(dǎo)軌內(nèi)，并通過齒輪嚙合使齒條做上下移動；棘輪機構(gòu)安裝在齒輪軸上，并與齒輪同步轉(zhuǎn)動，棘輪爪與棘輪機構(gòu)配合防止棘輪反轉(zhuǎn)；機器人架子安裝在齒條桿的末端，并通過鉸接與齒條桿相連；凸輪轉(zhuǎn)盤安裝在機器人架子內(nèi)，并有一凸輪頂桿壓住凸輪轉(zhuǎn)盤。
上述水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度移動機構(gòu)中，齒條末端的機器人架子與齒條為鉸接，保證機器人始終為水平狀態(tài)。安裝機器人的轉(zhuǎn)盤為凸輪轉(zhuǎn)盤，并用彈簧壓緊，防止機器人由于水流所產(chǎn)生的的左右晃動。
該機構(gòu)有齒條桿在導(dǎo)軌內(nèi)通過齒輪驅(qū)動實現(xiàn)上下移動，在齒輪的一邊裝有一棘輪機構(gòu)，使棘輪只能作單方向轉(zhuǎn)動，這樣齒條就不會自動下移。當(dāng)安裝在齒條桿末端的機器人需要向下移動時，須將棘輪機構(gòu)中的棘爪撥開，再搖動齒輪手柄使其向下移動到所需水位，這時棘爪回位頂住棘輪，防止齒條桿下移。當(dāng)機器人需要上移時，可直接搖動齒輪手柄。導(dǎo)軌鉸接在夾板上，當(dāng)夾板夾在船體邊緣時，可搖動搖桿使導(dǎo)軌和齒條桿向前傾斜，從而實現(xiàn)探傷機器人前移并靠近橋墩。夾板通過螺栓可夾住不同厚度的船邊，并且對租用船體不造成損傷。
考慮到機器人在水下面的不同深度，以及運輸方便，齒條桿可通過方形接口進行加長，以滿足不同深度的要求。機器人安裝架內(nèi)有可左右轉(zhuǎn)動凸輪盤，以實現(xiàn)機器人的左右轉(zhuǎn)動，凸輪盤通過壓緊彈簧來定位。當(dāng)機器人需要順時針轉(zhuǎn)動時，啟動其尾部的左邊螺旋槳，使其產(chǎn)生順時針的扭力，并頂開壓緊彈簧使機器人轉(zhuǎn)動到預(yù)定方位，進行工作。這時螺旋槳停止工作，壓緊彈簧卡在凸輪槽內(nèi)，防止水流對機器人的沖擊而左右晃動，實現(xiàn)其穩(wěn)定工作狀態(tài)。同樣，當(dāng)機器人需要逆時針轉(zhuǎn)動時，即可啟動其尾部的右邊螺旋槳，使其產(chǎn)生逆時針的扭力，并頂開壓緊彈簧使機器人轉(zhuǎn)動到預(yù)定方位，進行工作。
Video-Ray微型水下探傷機器人主要用于水下橋梁(橋墩)結(jié)構(gòu)檢測探傷的機器人。而"水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度運送機構(gòu)"是專門為Inuktun公司生產(chǎn)的Video-Ray微型水下探傷機器人設(shè)計的移動機構(gòu)，工作時將機構(gòu)通過夾板固定在船邊，通過齒輪齒條將機器人送到水下以完成橋梁探傷檢測作業(yè)。該機構(gòu)包括齒輪齒條、棘輪機構(gòu)、夾緊機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。齒條固定在一方形鋼管上構(gòu)成齒條桿并安裝在導(dǎo)軌內(nèi)，通過齒輪與齒條的嚙合實現(xiàn)上下移動。導(dǎo)軌上安裝有一棘輪機構(gòu)防止齒條自動下移而掉于水中。夾緊機構(gòu)由兩塊鋼板組成，通過調(diào)節(jié)螺栓可以夾緊在不同厚度的船邊緣，而不破壞租用船體。、導(dǎo)軌通過一轉(zhuǎn)動軸安裝在夾緊機構(gòu)上，并通過一搖桿使導(dǎo)軌相前傾斜，從而實現(xiàn)齒條末端的探傷機器人向前移動并靠近橋墩進行工作。探傷機器人安裝在一架子內(nèi)的一個可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的凸輪圓盤上，實現(xiàn)機器人不同角度的觀察。
本實用新型具有如下優(yōu)點和效果，基于以上結(jié)構(gòu)，水下機器人可實現(xiàn)上下和向前移動，并在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的功能，使機器人可在水中的不同位置，不同角度對水下橋梁結(jié)構(gòu)進行探傷檢測。本適用新型結(jié)構(gòu)簡單、方便操作，容易搬運。

圖1為本實用新型水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度移動機構(gòu)的示意總圖；圖2為本實用新型齒輪齒條嚙合及棘輪機構(gòu)的局部圖；圖3為本實用新型夾板部分的局部圖；圖4為本實用新型機器人安裝盤即凸輪盤機構(gòu)的示意圖；圖5為圖4所示凸輪盤機構(gòu)的俯視圖。
具體實施方式

以下結(jié)合具體實施對本實用新型移動機構(gòu)的技術(shù)特征進行進一步的詳細說明。如圖1 5所示，水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度移動機構(gòu)包括一個繞轉(zhuǎn)軸前后轉(zhuǎn)動的導(dǎo)軌6，導(dǎo)軌通過轉(zhuǎn)軸固定在夾板之一 4和夾板之二 5上；夾板之一 4和夾板之二 5通過螺栓固定在船邊；
一齒條桿11安裝在導(dǎo)軌內(nèi)，并通過齒輪10嚙合使齒條做上下移動。一個棘輪機構(gòu)8安裝在齒輪軸上，并與齒輪同步轉(zhuǎn)動， 一棘輪爪9防止棘輪反轉(zhuǎn)。一個機器人架子14，安裝在齒條桿ll的末端，并通過鉸接與齒條趕想連。機器人的上下移動通過齒輪和齒條桿實現(xiàn)，齒條桿在導(dǎo)軌內(nèi)移動；導(dǎo)軌可通過翹桿使 其向前傾斜，實現(xiàn)齒條桿向前傾斜。棘輪機構(gòu)防止齒條自動下滑。齒條末端的機器人架子 與齒條為鉸接，保證機器人始終為水平狀態(tài)。安裝機器人的轉(zhuǎn)盤為凸輪轉(zhuǎn)盤，并用彈簧壓 緊，防止機器人由于水流所產(chǎn)生的的左右晃動。夾板通過調(diào)節(jié)螺栓固定在船邊，可以夾緊 不同厚度的船邊，而不造成對船體的破壞。下面具體說明本水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由 度移動機構(gòu)的具體工作過程
1、 上下移動
圖l所示為新型機構(gòu)的示意總圖。當(dāng)機器人12向下移動時，先壓開棘輪爪9如圖2所 示，并可手搖棘輪手柄7，通過齒輪10齒條桿11嚙合實現(xiàn)機器人的上下移動，當(dāng)放開棘 輪爪9時，棘輪爪在彈簧作用下回位并頂住棘輪，使齒條桿11停止移動，這時機器人12 可停留在預(yù)定位置。當(dāng)機器人需要上移時，可直接搖動棘輪爪9使其上移。由于棘輪機構(gòu)
的特點，機器人不會自行下移，這樣就保證機器人不會由于重力而掉到水底。
2、 機器人向前移動
如圖3所示，通過翹桿3可以實現(xiàn)機器人的前移，當(dāng)壓下翹桿3，導(dǎo)軌6和齒條桿11 便向前傾斜從而使齒條桿末端的機器人架子前移，機器人緩慢靠近目標(biāo)，進行探傷檢測作 業(yè)。由于機器人與齒條桿ll為鉸接，當(dāng)桿發(fā)生傾斜時，機器人依然保持水平，因而保證機 器人始終保持在水平狀態(tài)下而不會影響到機器人對橋墩的拍攝質(zhì)量。
3、 機器人的左右轉(zhuǎn)動
如圖4所示，當(dāng)機器人12在水平面內(nèi)需要右轉(zhuǎn)順時針時，則打開機器人控制按鈕使機 器人左側(cè)的螺旋槳工作，使其產(chǎn)生順時針的力矩，并將凸輪頂桿17頂開，實現(xiàn)凸輪轉(zhuǎn)盤的 順時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)機器人達到預(yù)定方位時便斷開螺旋槳，使其停止轉(zhuǎn)動，這樣機器人就可以 停留在預(yù)定目的，由于凸輪頂桿17裝有彈簧元件，使得凸輪頂桿始終壓住凸輪13，因而 可以避免由于水流等原因?qū)C器人的沖擊而左右擺動，出現(xiàn)不穩(wěn)定因素。當(dāng)機器人需要逆 時針轉(zhuǎn)動時，則打開右側(cè)的螺旋槳，使其產(chǎn)生逆時針力矩，并將凸輪頂桿頂開，實現(xiàn)凸輪 轉(zhuǎn)盤的逆時針轉(zhuǎn)動。
綜上所述可知，本適用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，操作方便，安裝時不會造成對租用 船只的破壞，具有較強的適用性。
權(quán)利要求1、水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度移動機構(gòu)，該移動機構(gòu)有3個自由度，其特征在于包括導(dǎo)軌(6)、齒條桿(11)、棘輪機構(gòu)(8)、機器人架子(14)和凸輪轉(zhuǎn)盤(13)，導(dǎo)軌(6)通過轉(zhuǎn)軸固定在夾板之一(4)和夾板之二(5)上；夾板之一(4)和夾板之二(5)通過螺栓固定在船邊；齒條桿(11)安裝在導(dǎo)軌內(nèi)，并通過齒輪(10)嚙合使齒條做上下移動；棘輪機構(gòu)(8)安裝在齒輪軸上，并與齒輪同步轉(zhuǎn)動，棘輪爪(9)與棘輪機構(gòu)(8)配合防止棘輪反轉(zhuǎn)；機器人架子(14)安裝在齒條桿(11)的末端，并通過鉸接與齒條桿(11)相連；凸輪轉(zhuǎn)盤(13)安裝在機器人架子(14)內(nèi)，并有一凸輪頂桿(17)壓住凸輪轉(zhuǎn)盤(13)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度移動機構(gòu)，其特征在于齒條 末端的機器人架子與齒條為鉸接，保證機器人始終為水平狀態(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度移動機構(gòu)，其特征在于安裝 機器人的轉(zhuǎn)盤為凸輪轉(zhuǎn)盤，并用彈簧壓緊，防止機器人由于水流所產(chǎn)生的的左右晃動。
專利摘要本實用新型提供了水下橋梁結(jié)構(gòu)探傷設(shè)備多自由度移動機構(gòu)，該移動機構(gòu)有3個自由度，其特征在于包括導(dǎo)軌、齒條桿、棘輪機構(gòu)、機器人架子和凸輪轉(zhuǎn)盤，導(dǎo)軌通過轉(zhuǎn)軸固定在夾板之一和夾板之二上；夾板之一和夾板之二通過螺栓固定在船邊；齒條桿安裝在導(dǎo)軌內(nèi)，并通過齒輪嚙合使齒條做上下移動；棘輪機構(gòu)安裝在齒輪軸上，并與齒輪同步轉(zhuǎn)動，棘輪爪與棘輪機構(gòu)配合防止棘輪反轉(zhuǎn)；機器人架子安裝在齒條桿的末端，并通過鉸接與齒條桿相連；凸輪轉(zhuǎn)盤安裝在機器人架子內(nèi)，并有一凸輪頂桿壓住凸輪轉(zhuǎn)盤。該機構(gòu)可以使水下機器人實現(xiàn)上下和向前移動，并在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的功能，可在水中的不同位置、不同角度對水下橋梁結(jié)構(gòu)進行探傷檢測。
文檔編號B63C11/52GK201357939SQ20092005030
公開日2009年12月9日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者潘鉅坤, 胡青春, 莫海軍 申請人:華南理工大學(xué)