一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人的制作方法

1.本发明涉及一种维修用水下机器人，属于水利工程设备技术领域。


背景技术：

2.水坝用于拦截江河渠道的水流，以抬高水位或调节流量，水坝还用于防洪、供水、灌溉、水力发电、航运等，因此水坝一种十分重要的水利工程设施；水坝建成后需要对其进行定时巡检和定期维护，一旦发现水坝的坝体产生裂缝必须及时进行维修，否则裂缝会持续扩大，最终导致整个大坝坍塌损毁。目前坝体水面以上部分一旦发生裂缝，可以由人工直接进行维修，然而，坝体水下部分尤其是坝体底部产生的裂缝就需要专业的潜水人员穿戴专业潜水服进行修改，这种潜水服不仅厚重，而且灵活程度差，潜水人员穿上潜水服后在水下进行维修作业十分吃力，而且容易出现危险。


技术实现要素：

3.本发明为解决现有坝体底部裂缝维修都是依靠人工穿戴厚重潜水服在水下完成，不仅工作效率低、体能消耗大，而且存在较大危险性的问题，进而提出一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人。
4.本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括潜水器、抓取机械臂、吊运机械臂、钻孔机械臂、顶部摄像头、底部摄像头、两个水下照明灯和两个度旋转台；两个水下照明灯并排安装在潜水器的顶部，顶部摄像头通过所述度旋转台安装在潜水器的顶部，且顶部摄像头位于两个水下照明灯之间，底部摄像头通过所述度旋转台安装在潜水器的底部，所述抓取机械臂安装在潜水器前端的左侧，所述钻孔机械臂安装在潜水器前端的右侧，所述吊运机械臂安装在潜水器前端的底部。
5.进一步的，所述抓取机械臂包括第一末端关节、第一机械臂、第一关节电机、第一关节轴、过度关节、第二机械臂和抓取机械手；第一机械臂的后端通过所述第一末端关节与潜水器前端的左侧连接，第一关节电机固定安装在第一机械臂的前端，第一关节轴的一端与第一关节电机的电机轴同轴固定连接，第一关节轴的另一端通过所述过度关节与第二机械臂的末端连接，所述抓取机械手安装在第二机械臂的前端。
6.进一步的，所述过度关节包括第二关节电机、第二关节轴和过度关节外壳；过度关节外壳的一端与第一关节轴的另一端固定连接，第二关节电机固定安装在过度关节外壳的另一端内，第二关节轴的一端第二关节电机的电机轴同轴固定连接，第二关节轴的另一端与第二机械臂的末端固定连接，第一关节轴的轴线与第二关节轴的轴线垂直。
7.进一步的，所述抓取机械手包括电动推杆、左夹爪、右夹爪和驱动框；电动推杆固定安装在第二机械臂内，左夹爪和右夹爪对称设置在第二机械臂的前端，左夹爪的后部与右夹爪的后部均与第二机械臂的前端转动连接，左夹爪和右夹爪的后端与驱动框滑动连接，电动推杆的伸缩端与驱动框固定连接。
8.进一步的，所述第一末端关节包括第一末端关节外壳、第三关节电机和第三关节
轴；第一末端关节外壳与潜水器前端的左侧固定连接，第三关节电机固定安装在第一末端关节外壳内，第三关节轴的一端与第三关节电机的电机轴同轴固定连接，第三关节轴的另一端与第一机械臂的末端固定连接。
9.进一步的，所述钻孔机械臂包括第三机械臂、第四机械臂、第五机械臂、第二末端关节、第四关节电机、第四关节轴、第五关节电机、第五关节轴和电钻；第三机械臂的末端通过所述第二末端关节与潜水器前端的右侧连接，第四关节电机固定安装在第三机械臂的前端，第四关节轴的一端与第四关节电机的电机轴同轴固定连接，第四关节轴的另一端与第四机械臂的一端固定连接，第五关节电机固定安装在第四机械臂的另一端内，第五关节轴的一端与第五关节电机的电机轴同轴固定连接，第五关节轴的另一端与第五机械臂的末端固定连接，电钻固定安装在第五机械臂的前端。
10.进一步的，所述第二末端关节包括第二末端关节外壳、第六关节电机和第六关节轴；第二末端关节外壳与潜水器前端的右侧固定连接，第六关节电机固定安装在第二末端关节外壳内，第二关节轴的一端与第六关节电机的电机轴同轴固定连接，第二关节轴的另一端与第三机械臂的末端固定连接。
11.进一步的，所述吊运机械臂包括第三末端关节、第六机械臂、固定夹、活动夹、螺母、丝杠、丝杠电机和减速器；第六机械臂的末端通过所述第三末端关节与潜水器前端的下表面连接，固定夹和活动夹由前至后依次设置在第六机械臂前端的下表面，固定夹的上端与第六机械臂前端的下表面固定连接，丝杠设置在第六机械臂内，丝杠的前端与第六机械臂内的前端转动连接，丝杠的后端通过减速器与丝杠电机的电机轴连接，螺母套装在丝杠上，活动夹的上端与螺母固定连接。
12.进一步的，所述第三末端关节包括第三末端关节外壳、第七关节电机和第七关节轴；第三末端关节外壳与潜水器前端的下表面固定连接，第七关节电机固定安装在第三末端关节外壳内，第七关节轴的上端与第七关节电机的电机轴同轴固定连接，第七关节轴的下端与第六机械臂的末端固定连接。
13.本发明的有益效果是：
14.1、本发明能够替代人工进行水下维修作业，当坝体底部出现裂缝时，本发明能过快速潜入水下对裂缝进行修补；
15.2、本发明设有三个工作机械臂，可以同时进行抓取动作、吊运动作和钻孔动作，快速完成各种水下维修作业；
16.3、本发明的抓取机械臂能够在水下实现灵活的抓取动作，其上设有的过度关节使得抓取机械手能够进行多个角度的位姿调整，灵活的抓取各种水下物件；
17.4、本发明的吊运机械臂采用丝杠螺母的驱动方式进行抓取物件，抓取更加牢固，操作更加灵活；
18.5、本发明的钻孔机械臂能够在坝体裂缝两侧快速加工固定孔，使修补工具能够快速被固定。
附图说明
19.图1是本发明的俯视图；
20.图2是抓取机械臂的结构示意图；
21.图3是钻孔机械臂的结构示意图；
22.图4是吊运机械臂的结构示意图；
23.图5是第一末端关节的结构示意图；
24.图6是第二末端关节的结构示意图。
具体实施方式
25.具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人包括潜水器1、抓取机械臂、吊运机械臂、钻孔机械臂、顶部摄像头2、底部摄像头3、两个水下照明灯4和两个360度旋转台；两个水下照明灯4并排安装在潜水器1的顶部，顶部摄像头2通过所述360度旋转台安装在潜水器1的顶部，且顶部摄像头2位于两个水下照明灯4之间，底部摄像头3通过所述360度旋转台安装在潜水器1的底部，所述抓取机械臂安装在潜水器1前端的左侧，所述钻孔机械臂安装在潜水器1前端的右侧，所述吊运机械臂安装在潜水器1前端的底部。
26.具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人的所述抓取机械臂包括第一末端关节、第一机械臂5、第一关节电机6、第一关节轴7、过度关节、第二机械臂8和抓取机械手；第一机械臂5的后端通过所述第一末端关节与潜水器1前端的左侧连接，第一关节电机6固定安装在第一机械臂5的前端，第一关节轴7的一端与第一关节电机6的电机轴同轴固定连接，第一关节轴7的另一端通过所述过度关节与第二机械臂8的末端连接，所述抓取机械手安装在第二机械臂8的前端。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
27.具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人的所述过度关节包括第二关节电机9、第二关节轴10和过度关节外壳11；过度关节外壳11的一端与第一关节轴7的另一端固定连接，第二关节电机9固定安装在过度关节外壳11的另一端内，第二关节轴10的一端第二关节电机9的电机轴同轴固定连接，第二关节轴10的另一端与第二机械臂8的末端固定连接，第一关节轴7的轴线与第二关节轴10的轴线垂直。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
28.具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人的所述抓取机械手包括电动推杆12、左夹爪13、右夹爪14和驱动框15；电动推杆12固定安装在第二机械臂8内，左夹爪13和右夹爪14对称设置在第二机械臂8的前端，左夹爪13的后部与右夹爪14的后部均与第二机械臂8的前端转动连接，左夹爪13和右夹爪14的后端与驱动框15滑动连接，电动推杆12的伸缩端与驱动框15固定连接。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
29.具体实施方式五：结合图2或图5说明本实施方式，本实施方式所述一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人的所述第一末端关节包括第一末端关节外壳16、第三关节电机17和第三关节轴18；第一末端关节外壳16与潜水器1前端的左侧固定连接，第三关节电机17固定安装在第一末端关节外壳16内，第三关节轴18的一端与第三关节电机17的电机轴同轴固定连接，第三关节轴18的另一端与第一机械臂5的末端固定连接。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
30.具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种坝体底部裂缝快
速维修用水下机器人的所述钻孔机械臂包括第三机械臂19、第四机械臂20、第五机械臂21、第二末端关节、第四关节电机22、第四关节轴23、第五关节电机24、第五关节轴25和电钻26；第三机械臂19的末端通过所述第二末端关节与潜水器1前端的右侧连接，第四关节电机22固定安装在第三机械臂19的前端，第四关节轴23的一端与第四关节电机22的电机轴同轴固定连接，第四关节轴23的另一端与第四机械臂20的一端固定连接，第五关节电机24固定安装在第四机械臂20的另一端内，第五关节轴25的一端与第五关节电机24的电机轴同轴固定连接，第五关节轴25的另一端与第五机械臂21的末端固定连接，电钻26固定安装在第五机械臂21的前端。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
31.具体实施方式七：结合图3和图6说明本实施方式，本实施方式所述一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人的所述第二末端关节包括第二末端关节外壳27、第六关节电机28和第六关节轴29；第二末端关节外壳27与潜水器1前端的右侧固定连接，第六关节电机28固定安装在第二末端关节外壳27内，第二关节轴29的一端与第六关节电机28的电机轴同轴固定连接，第二关节轴29的另一端与第三机械臂19的末端固定连接。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
32.具体实施方式八：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人的所述吊运机械臂包括第三末端关节、第六机械臂30、固定夹31、活动夹32、螺母33、丝杠34、丝杠电机35和减速器36；第六机械臂30的末端通过所述第三末端关节与潜水器1前端的下表面连接，固定夹31和活动夹32由前至后依次设置在第六机械臂30前端的下表面，固定夹31的上端与第六机械臂30前端的下表面固定连接，丝杠34设置在第六机械臂30内，丝杠34的前端与第六机械臂30内的前端转动连接，丝杠34的后端通过减速器36与丝杠电机35的电机轴连接，螺母33套装在丝杠34上，活动夹32的上端与螺母33固定连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
33.具体实施方式九：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人的所述第三末端关节包括第三末端关节外壳37、第七关节电机38和第七关节轴39；第三末端关节外壳37与潜水器1前端的下表面固定连接，第七关节电机38固定安装在第三末端关节外壳37内，第七关节轴39的上端与第七关节电机38的电机轴同轴固定连接，第七关节轴39的下端与第六机械臂30的末端固定连接。其它组成及连接关系与具体实施方式八相同。
34.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人，其特征在于：所述一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人包括潜水器(1)、抓取机械臂、吊运机械臂、钻孔机械臂、顶部摄像头(2)、底部摄像头(3)、两个水下照明灯(4)和两个360度旋转台；两个水下照明灯(4)并排安装在潜水器(1)的顶部，顶部摄像头(2)通过所述360度旋转台安装在潜水器(1)的顶部，且顶部摄像头(2)位于两个水下照明灯(4)之间，底部摄像头(3)通过所述360度旋转台安装在潜水器(1)的底部，所述抓取机械臂安装在潜水器(1)前端的左侧，所述钻孔机械臂安装在潜水器(1)前端的右侧，所述吊运机械臂安装在潜水器(1)前端的底部。2.根据权利要求1所述一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人，其特征在于：所述抓取机械臂包括第一末端关节、第一机械臂(5)、第一关节电机(6)、第一关节轴(7)、过度关节、第二机械臂(8)和抓取机械手；第一机械臂(5)的后端通过所述第一末端关节与潜水器(1)前端的左侧连接，第一关节电机(6)固定安装在第一机械臂(5)的前端，第一关节轴(7)的一端与第一关节电机(6)的电机轴同轴固定连接，第一关节轴(7)的另一端通过所述过度关节与第二机械臂(8)的末端连接，所述抓取机械手安装在第二机械臂(8)的前端。3.根据权利要求2所述的一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人，其特征在于：所述过度关节包括第二关节电机(9)、第二关节轴(10)和过度关节外壳(11)；过度关节外壳(11)的一端与第一关节轴(7)的另一端固定连接，第二关节电机(9)固定安装在过度关节外壳(11)的另一端内，第二关节轴(10)的一端第二关节电机(9)的电机轴同轴固定连接，第二关节轴(10)的另一端与第二机械臂(8)的末端固定连接，第一关节轴(7)的轴线与第二关节轴(10)的轴线垂直。4.根据权利要求2所述的一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人，其特征在于：所述抓取机械手包括电动推杆(12)、左夹爪(13)、右夹爪(14)和驱动框(15)；电动推杆(12)固定安装在第二机械臂(8)内，左夹爪(13)和右夹爪(14)对称设置在第二机械臂(8)的前端，左夹爪(13)的后部与右夹爪(14)的后部均与第二机械臂(8)的前端转动连接，左夹爪(13)和右夹爪(14)的后端与驱动框(15)滑动连接，电动推杆(12)的伸缩端与驱动框(15)固定连接。5.根据权利要求2所述的一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人，其特征在于：所述第一末端关节包括第一末端关节外壳(16)、第三关节电机(17)和第三关节轴(18)；第一末端关节外壳(16)与潜水器(1)前端的左侧固定连接，第三关节电机(17)固定安装在第一末端关节外壳(16)内，第三关节轴(18)的一端与第三关节电机(17)的电机轴同轴固定连接，第三关节轴(18)的另一端与第一机械臂(5)的末端固定连接。6.根据权利要求1所述的一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人，其特征在于：所述钻孔机械臂包括第三机械臂(19)、第四机械臂(20)、第五机械臂(21)、第二末端关节、第四关节电机(22)、第四关节轴(23)、第五关节电机(24)、第五关节轴(25)和电钻(26)；第三机械臂(19)的末端通过所述第二末端关节与潜水器(1)前端的右侧连接，第四关节电机(22)固定安装在第三机械臂(19)的前端，第四关节轴(23)的一端与第四关节电机(22)的电机轴同轴固定连接，第四关节轴(23)的另一端与第四机械臂(20)的一端固定连接，第五关节电机(24)固定安装在第四机械臂(20)的另一端内，第五关节轴(25)的一端与第五关节电机(24)的电机轴同轴固定连接，第五关节轴(25)的另一端与第五机械臂(21)的末端固定连接，电钻(26)固定安装在第五机械臂(21)的前端。
7.根据权利要求6述的一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人，其特征在于：所述第二末端关节包括第二末端关节外壳(27)、第六关节电机(28)和第六关节轴(29)；第二末端关节外壳(27)与潜水器(1)前端的右侧固定连接，第六关节电机(28)固定安装在第二末端关节外壳(27)内，第二关节轴(29)的一端与第六关节电机(28)的电机轴同轴固定连接，第二关节轴(29)的另一端与第三机械臂(19)的末端固定连接。8.根据权利要求1所述的一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人，其特征在于：所述吊运机械臂包括第三末端关节、第六机械臂(30)、固定夹(31)、活动夹(32)、螺母(33)、丝杠(34)、丝杠电机(35)和减速器(36)；第六机械臂(30)的末端通过所述第三末端关节与潜水器(1)前端的下表面连接，固定夹(31)和活动夹(32)由前至后依次设置在第六机械臂(30)前端的下表面，固定夹(31)的上端与第六机械臂(30)前端的下表面固定连接，丝杠(34)设置在第六机械臂(30)内，丝杠(34)的前端与第六机械臂(30)内的前端转动连接，丝杠(34)的后端通过减速器(36)与丝杠电机(35)的电机轴连接，螺母(33)套装在丝杠(34)上，活动夹(32)的上端与螺母(33)固定连接。9.根据权利要求8所述的一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人，其特征在于：所述第三末端关节包括第三末端关节外壳(37)、第七关节电机(38)和第七关节轴(39)；第三末端关节外壳(37)与潜水器(1)前端的下表面固定连接，第七关节电机(38)固定安装在第三末端关节外壳(37)内，第七关节轴(39)的上端与第七关节电机(38)的电机轴同轴固定连接，第七关节轴(39)的下端与第六机械臂(30)的末端固定连接。

技术总结
一种坝体底部裂缝快速维修用水下机器人，它涉及一种维修用水下机器人。本发明为了解决现有坝体底部裂缝维修都是依靠人工穿戴厚重潜水服在水下完成，不仅工作效率低、体能消耗大，而且存在较大危险性的问题。本发明中两个水下照明灯并排安装在潜水器的顶部，顶部摄像头通过所述度旋转台安装在潜水器的顶部，且顶部摄像头位于两个水下照明灯之间，底部摄像头通过所述度旋转台安装在潜水器的底部，所述抓取机械臂安装在潜水器前端的左侧，所述钻孔机械臂安装在潜水器前端的右侧，所述吊运机械臂安装在潜水器前端的底部。本发明属于水利工程设备技术领域。设备技术领域。设备技术领域。


技术研发人员：刘强 刘西军 薛阳 占晓明 张圣 毕继鑫
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/6/4