一种水下机器人约束空间内的组部件拆装系统及方法与流程

1.本发明涉及水下机器人装配领域，具体地说是一种水下机器人约束空间内的组部件拆装系统及方法。


背景技术：

2.大型水下机器人装配经常需要从框架的侧部开口部位装入组部件，但受限于开口位置和角度的约束，组部件不能通过垂直起吊和落下的方式进行拆装，并且由于组部件尺寸和重量也比较大，也不能通过人力托举的方式将其升高并推入框架开口内，因此现有的装配方法无法满足组部件在水下机器人约束空间内的装配要求，导致实际装配十分困难。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种水下机器人约束空间内的组部件拆装系统及方法，解决了组部件在机器人约束空间内拆装困难的问题。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种水下机器人约束空间内的组部件拆装系统，包括移动升降平台、梁式工装和支撑座，其中机器人框架通过支撑座支撑，移动升降平台设于机器人框架一侧，梁式工装通过吊带悬吊至移动升降平台上方，所述梁式工装包括平衡梁体、上配重块组和下配重块组，其中平衡梁体前端设有与组部件固连的连接架，所述上配重块组设有可沿平衡梁体长度方向调整位置的底座，且所述底座两端均设有上固定板，所述上固定板上设有上限位螺钉，并且两侧上固定板之间沿着平衡梁体宽度方向排列有数量可调的上配重块，所述下配重块组设有可沿平衡梁体长度方向调整位置的两个下固定板，所述下固定板上设有下限位螺钉，并且两个下固定板之间沿着平衡梁体长度方向排列有数量可调的下配重块。
6.所述底座截面呈工字形结构，所述上配重块下端两侧均设有第一限位部，且所述第一限位部插入所述底座对应侧凹槽中。
7.所述底座上侧设有多组第三螺栓孔，所述上固定板通过螺栓固定于对应的一组第三螺栓孔中。
8.所述平衡梁体截面呈工字形结构，所述下配重块上端两侧均设有第二限位部，且所述第二限位部插入所述平衡梁体对应侧凹槽中。
9.所述平衡梁体包括上侧的顶板和下侧的底板，且所述顶板上设有多组第一螺栓孔，所述底板上设有多组第二螺栓孔，所述上配重块组的底座通过螺栓固定于对应的一组第一螺栓孔中，所述下配重块组的下固定板通过螺栓固定于对应的一组第二螺栓孔中。
10.所述底座设于所述平衡梁体后部上侧，所述下固定板设于所述平衡梁体后部下侧。
11.所述平衡梁体后端设有工装扶手。
12.所述平衡梁体的前端设有头端吊耳、尾端设有尾端吊耳，所述平衡梁体前部设有安装吊耳，且调平安装时所述头端吊耳和安装吊耳与吊带连接，安装完毕后安装吊耳上的
吊带拆下并固定于尾端吊耳上。
13.一种根据所述的水下机器人约束空间内的组部件拆装系统的方法，包括如下步骤：
14.步骤一：将平衡梁体上的头端吊耳和安装吊耳与吊带连接，然后起吊梁式工装至连接架与组部件等高位置，并将连接架与组部件固连；
15.步骤二：安装上配重块组，安装时先将底座安装于平衡梁体上侧，再将上配重块安装在底座上，然后在底座两端安装上固定板，然后旋拧上限位螺钉固定上配重块，梁式工装和组部件整体通过调整所述底座的位置和上配重块数量实现粗调平；
16.步骤三：粗调平后通过吊带提起梁式工装至设定高度，并观察梁式工装的配平状态，如果配平状态不满足要求，重复步骤二，直至配平状态满足要求；
17.步骤四：安装下配重块组，安装时先将下配重块安装于平衡梁体下侧，并调整下配重块位置和数量使梁式工装和组部件整体调平，然后在平衡梁体下侧安装下固定板，并旋拧下限位螺钉固定下配重块；
18.步骤五：通过吊带将梁式工装吊至机器人框架一侧且高度调整至与机器人框架侧开口等高位置；
19.步骤六：操作人员站在移动升降平台上，移动升降平台起升将操作人员送至安装高度，然后操作人员调整组部件对准机器人框架侧开口；
20.步骤七：吊带带动梁式工装移动将组部件装入机器人框架开口位置；
21.步骤八：升高移动升降平台，使移动升降平台上表面托住梁式工装，然后操作人员将连接架与组部件拆分，并将安装吊耳处的吊带拆下固定在尾端吊耳处；
22.步骤九：吊带将梁式工装吊起并放回原位。
23.本发明的优点与积极效果为：
24.1、本发明设计了一种使用灵活方便的梁式工装，并以此设计了组部件的拆装方法，解决了机器人约束空间内安装组部件时不能垂直起吊、难以装入机器人框架侧开口的的问题。
25.2、本发明可以根据组部件实际尺寸和重量灵活调整重心，其中本发明利用上配重块组实现梁式工装和组部件整体重心的粗调平，再利用下配重块组实现梁式工装和组部件整体重心的精确调平，大大拓宽了本发明的适用范围。
26.3、本发明结构简单、操作方便，不仅提高了装配效率，而且可以重复操作，能够满足现场安装要求。
附图说明
27.图1为本发明使用状态示意图，
28.图2为图1中的梁式工装主视图，
29.图3为图2中的上配重块组和下配重块组放大示意图，
30.图4为图1中梁式工装与组部件的配合状态示意图，
31.图5为图4中梁式工装与组部件脱离后的起吊状态示意图。
32.其中，1为移动升降平台，2为梁式工装，21为平衡梁体，211为连接架，212为头端吊耳，213为安装吊耳，214为尾端吊耳，215为工装扶手，216为顶板，2161为第一螺栓孔，217为
底板，2171为第二螺栓孔，22为上配重块组，221为底座，222为上配重块，2221为第一限位部，223为上固定板，224为上限位螺钉，23为下配重块组，231为下固定板，232为下配重块，233为下限位螺钉，3为支撑座，4为吊带，5为组部件，6为机器人框架。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明作进一步详述。
34.如图1～5所示，本发明拆装系统包括移动升降平台1、梁式工装2和支撑座3，其中机器人框架6通过支撑座3支撑，移动升降平台1设于机器人框架6一侧，梁式工装2通过吊带4悬吊移动至移动升降平台1上方，如图2～4所示，所述梁式工装2包括平衡梁体21、上配重块组22和下配重块组23，其中所述平衡梁体21前端设有通过螺栓与待安装的组部件5连接的连接架211，所述上配重块组22设有可沿平衡梁体21长度方向调整位置的底座221，且所述底座221设于所述平衡梁体21后部上侧，所述底座221上沿着平衡梁体21宽度方向排列有数量可调的上配重块222，所述下配重块组23设有可沿平衡梁体21长度方向调整位置的两个下固定板231，且所述下固定板231设于所述平衡梁体21后部下侧，两个下固定板231之间沿着平衡梁体21长度方向排列有数量可调的下配重块232。
35.如图4所示，所述底座221截面呈工字形结构，且所述底座221与所述平衡梁体21垂直设置，如图3所示，所述上配重块222下端两侧均设有第一限位部2221，且所述第一限位部2221插入所述底座221对应侧凹槽中以防止上配重块222与底座221脱离，同时不影响上配重块222滑入或滑出底座221以实现数量调整，所述底座221上侧两端均设有位置可调的上固定板223，且各个上配重块222设于两个上固定板223之间，所述上固定板223上设有上限位螺钉224，且所述上限位螺钉224与相邻的上配重块222相抵实现各个上配重块222的轴向定位。
36.如图4所示，所述平衡梁体21截面呈工字形结构，如图3所示，与所述上配重块222类似，所述下配重块232上端两侧均设有第二限位部，且所述第二限位部插入所述平衡梁体21对应侧凹槽中以防止下配重块232与平衡梁体21脱离，同时不影响下配重块232滑入或滑出平衡梁体21以实现数量调整，各个下配重块232设于两个下固定板231之间，所述下固定板231上设有下限位螺钉233，且所述下限位螺钉233与相邻的下配重块232相抵实现各个下配重块232的轴向定位。
37.如图4所示，所述平衡梁体21包括上侧的顶板216和下侧的底板217，且所述顶板216上设有多组第一螺栓孔2161，所述底板217上设有多组第二螺栓孔2171，所述上配重块组22的底座221位置确定后通过螺栓插入对应的一组第一螺栓孔2161中固定，所述下配重块组23的下固定板231位置确定后通过螺栓插入对应的一组第二螺栓孔2171中固定。另外如图4所示，所述底座221上侧设有多组第三螺栓孔，所述上固定板223位置确定后通过螺栓插入对应的一组第三螺栓孔中固定。
38.如图2所示，所述平衡梁体21的前端设有头端吊耳212、尾端设有尾端吊耳214，所述平衡梁体21前部设有安装吊耳213，如图4所示，在调平安装时，所述头端吊耳212和安装吊耳213与吊带4连接，此时通过调整平衡梁体21后部的上配重块组22和下配重块组23实现梁式工装2调平作业，如图5所示，安装完毕后先升高移动升降平台1，使平台上表面托住梁式工装2，然后卸下连接架211与组部件5的连接螺栓，使两者脱离，此时所述梁式工装2的重
心落在头端吊耳212和安装吊耳213之外，若起吊会导致工装不稳，因此需将吊带4从安装吊耳213处拆下并固定于尾端吊耳214处。所述吊带4与吊装设备连接，所述吊装设备可实现梁式工装2整体移动，此为本领域公知技术，另外所述移动升降平台1和支撑座3均为本领域公知技术且为市购产品。
39.如图2所示，所述平衡梁体21后端设有工装扶手215方便操作人员安装时手持微调组部件5角度。
40.本发明的工作原理为：
41.本发明使用时包括如下步骤：
42.步骤一：将平衡梁体21上的头端吊耳212和安装吊耳213与吊带4连接，然后起吊梁式工装2至连接架211与组部件5等高位置，然后利用螺栓将连接架211与组部件5固连，同时组部件5的侧面与连接架211抵住，从而实现对组部件5的吊装固定。
43.步骤二：安装上配重块组22并粗调梁式工装2和组部件5的整体重心。
44.为了保证起吊平衡，应将起吊整体的重心维持在头端吊耳212和安装吊耳213之间的中间位置，因此为了配平梁式工装2，平衡梁体21后端需安装上配重块组22，安装时先将底座221安装于平衡梁体21上的合适位置，再将适量的上配重块222安装在底座221上，然后在底座221两端合适位置安装上固定板223，最后旋拧上固定板223上的上限位螺钉224使各个上配重块222轴向固定。在完成上配重块组22的安装过程中，通过调整底座221的位置和上配重块222数量，可实现不同重量组部件5的粗调平。
45.步骤三：粗调平后提起梁式工装2至设定高度，观察梁式工装2的配平状态，如果配平状态不满足要求，重复步骤二重新调整上配重块组22的底座221位置和上配重块222数量，直至梁式工装2提起后配平状态满足要求，初步配平后梁式工装2应是与组部件5连接一侧略沉。
46.步骤四：安装下配重块组23并精调梁式工装2和组部件5的整体重心。
47.安装时先将下配重块232安装于平衡梁体21下侧，并调整下配重块232位置和数量，使梁式工装2完全配平，再安装下固定板231至平衡梁体21下侧的合适位置，使各个下配重块232均置于两个下固定板231之间，然后旋拧下限位螺钉233使各个下配重块232轴向固定。
48.步骤五：通过吊带4将梁式工装2吊至机器人框架6一侧且高度调整至与机器人框架6侧开口等高位置。
49.步骤六：操作人员站在移动升降平台1上，移动升降平台1起升将操作人员送至安装高度，然后操作人员手扶平衡梁体21后端的工装扶手215微调组部件5角度，使其对准机器人框架6侧开口。
50.步骤七：吊带4带动梁式工装2移动将组部件5送入机器人框架6开口位置完成组部件5的安装。
51.步骤八：升高移动升降平台1，使移动升降平台1上表面托住梁式工装2，然后操作人员卸下连接架211与组部件5连接处的螺栓，并将安装吊耳213处的吊带4拆下并固定在尾端吊耳214处。
52.步骤九：吊带4将梁式工装2吊起并放回地面原位，整个装配过程完毕。
53.组部件5的拆卸为上述步骤的逆过程。

技术特征：
1.一种水下机器人约束空间内的组部件拆装系统，其特征在于：包括移动升降平台(1)、梁式工装(2)和支撑座(3)，其中机器人框架(6)通过支撑座(3)支撑，移动升降平台(1)设于机器人框架(6)一侧，梁式工装(2)通过吊带(4)悬吊至移动升降平台(1)上方，所述梁式工装(2)包括平衡梁体(21)、上配重块组(22)和下配重块组(23)，其中平衡梁体(21)前端设有与组部件(5)固连的连接架(211)，所述上配重块组(22)设有可沿平衡梁体(21)长度方向调整位置的底座(221)，且所述底座(221)两端均设有上固定板(223)，所述上固定板(223)上设有上限位螺钉(224)，并且两侧上固定板(223)之间沿着平衡梁体(21)宽度方向排列有数量可调的上配重块(222)，所述下配重块组(23)设有可沿平衡梁体(21)长度方向调整位置的两个下固定板(231)，所述下固定板(231)上设有下限位螺钉(233)，并且两个下固定板(231)之间沿着平衡梁体(21)长度方向排列有数量可调的下配重块(232)。2.根据权利要求1所述的水下机器人约束空间内的组部件拆装系统，其特征在于：所述底座(221)截面呈工字形结构，所述上配重块(222)下端两侧均设有第一限位部(2221)，且所述第一限位部(2221)插入所述底座(221)对应侧凹槽中。3.根据权利要求2所述的水下机器人约束空间内的组部件拆装系统，其特征在于：所述底座(221)上侧设有多组第三螺栓孔，所述上固定板(223)通过螺栓固定于对应的一组第三螺栓孔中。4.根据权利要求1所述的水下机器人约束空间内的组部件拆装系统，其特征在于：所述平衡梁体(21)截面呈工字形结构，所述下配重块(232)上端两侧均设有第二限位部，且所述第二限位部插入所述平衡梁体(21)对应侧凹槽中。5.根据权利要求4所述的水下机器人约束空间内的组部件拆装系统，其特征在于：所述平衡梁体(21)包括上侧的顶板(216)和下侧的底板(217)，且所述顶板(216)上设有多组第一螺栓孔(2161)，所述底板(217)上设有多组第二螺栓孔(2171)，所述上配重块组(22)的底座(221)通过螺栓固定于对应的一组第一螺栓孔(2161)中，所述下配重块组(23)的下固定板(231)通过螺栓固定于对应的一组第二螺栓孔(2171)中。6.根据权利要求1所述的水下机器人约束空间内的组部件拆装系统，其特征在于：所述底座(221)设于所述平衡梁体(21)后部上侧，所述下固定板(231)设于所述平衡梁体(21)后部下侧。7.根据权利要求1所述的水下机器人约束空间内的组部件拆装系统，其特征在于：所述平衡梁体(21)后端设有工装扶手(215)。8.根据权利要求1所述的水下机器人约束空间内的组部件拆装系统，其特征在于：所述平衡梁体(21)的前端设有头端吊耳(212)、尾端设有尾端吊耳(214)，所述平衡梁体(21)前部设有安装吊耳(213)，且调平安装时所述头端吊耳(212)和安装吊耳(213)与吊带(4)连接，安装完毕后安装吊耳(213)上的吊带(4)拆下并固定于尾端吊耳(214)上。9.一种根据权利要求8所述的水下机器人约束空间内的组部件拆装系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将平衡梁体(21)上的头端吊耳(212)和安装吊耳(213)与吊带(4)连接，然后起吊梁式工装(2)至连接架(211)与组部件(5)等高位置，并将连接架(211)与组部件(5)固连；步骤二：安装上配重块组(22)，安装时先将底座(221)安装于平衡梁体(21)上侧，再将上配重块(222)安装在底座(221)上，然后在底座(221)两端安装上固定板(223)，然后旋拧
上限位螺钉(224)固定上配重块(222)，梁式工装(2)和组部件(5)整体通过调整所述底座(221)的位置和上配重块(222)数量实现粗调平；步骤三：粗调平后通过吊带(4)提起梁式工装(2)至设定高度，并观察梁式工装(2)的配平状态，如果配平状态不满足要求，重复步骤二，直至配平状态满足要求；步骤四：安装下配重块组(23)，安装时先将下配重块(232)安装于平衡梁体(21)下侧，并调整下配重块(232)位置和数量使梁式工装(2)和组部件(5)整体调平，然后在平衡梁体(21)下侧安装下固定板(231)，并旋拧下限位螺钉(233)固定下配重块(232)；步骤五：通过吊带(4)将梁式工装(2)吊至机器人框架(6)一侧且高度调整至与机器人框架(6)侧开口等高位置；步骤六：操作人员站在移动升降平台(1)上，移动升降平台(1)起升将操作人员送至安装高度，然后操作人员调整组部件(5)对准机器人框架(6)侧开口；步骤七：吊带(4)带动梁式工装(2)移动将组部件(5)装入机器人框架(6)开口位置；步骤八：升高移动升降平台(1)，使移动升降平台(1)上表面托住梁式工装(2)，然后操作人员将连接架(211)与组部件(5)拆分，并将安装吊耳(213)处的吊带(4)拆下固定在尾端吊耳(214)处；步骤九：吊带(4)将梁式工装(2)吊起并放回原位。

技术总结
本发明涉及一种水下机器人约束空间内的组部件拆装工装及方法，其中机器人框架通过支撑座支撑，移动升降平台设于机器人框架一侧，梁式工装通过吊带悬吊至移动升降平台上方，所述梁式工装包括平衡梁体、上配重块组和下配重块组，其中平衡梁体前端设有连接架，上配重块组设有可沿平衡梁体长度方向调整位置的底座，且所述底座两端均设有带上限位螺钉的上固定板，两侧上固定板之间沿着平衡梁体宽度方向排列有数量可调的上配重块，下配重块组设有可沿平衡梁体长度方向调整位置的两个下固定板，所述下固定板上设有下限位螺钉，并且两个下固定板之间沿着平衡梁体长度方向排列有数量可调的下配重块。本发明解决了组部件在机器人约束空间内拆装困难的问题。空间内拆装困难的问题。空间内拆装困难的问题。


技术研发人员：王海龙 胡志强 张竺英 肖扬 刘相斌 许凯林
受保护的技术使用者：广东智能无人系统研究院
技术研发日：2022.01.25
技术公布日：2023/8/5