專利名稱：水下橋梁結構探傷設備多自由度移動機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉水下橋梁結構探測領域，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進行探傷的機構。
背景技術：
微型水下探傷機器人主要用于水下橋梁(橋墩)結構檢測探傷的機器人。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，導致圖像效果狠差。為此，設計出將機器人送人水中，并實現(xiàn)穩(wěn)定工作的機構。該機構可以實現(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。
實用新型內容
本適用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種簡單的、容易操作的，便于安裝的水下橋梁結構探傷設備多自由度移動機構。
本實用新型提供的水下橋梁結構探傷設備多自由度移動機構有3個自由度，其包括導軌、齒條桿、棘輪機構、機器人架子和凸輪轉盤，導軌通過轉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；齒條桿安裝在導軌內，并通過齒輪嚙合使齒條做上下移動；棘輪機構安裝在齒輪軸上，并與齒輪同步轉動，棘輪爪與棘輪機構配合防止棘輪反轉；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；凸輪轉盤安裝在機器人架子內，并有一凸輪頂桿壓住凸輪轉盤。
上述水下橋梁結構探傷設備多自由度移動機構中，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)。安裝機器人的轉盤為凸輪轉盤，并用彈簧壓緊，防止機器人由于水流所產生的的左右晃動。
該機構有齒條桿在導軌內通過齒輪驅動實現(xiàn)上下移動，在齒輪的一邊裝有一棘輪機構，使棘輪只能作單方向轉動，這樣齒條就不會自動下移。當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。當機器人需要上移時，可直接搖動齒輪手柄。導軌鉸接在夾板上，當夾板夾在船體邊緣時，可搖動搖桿使導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。機器人安裝架內有可左右轉動凸輪盤，以實現(xiàn)機器人的左右轉動，凸輪盤通過壓緊彈簧來定位。當機器人需要順時針轉動時，啟動其尾部的左邊螺旋槳，使其產生順時針的扭力，并頂開壓緊彈簧使機器人轉動到預定方位，進行工作。這時螺旋槳停止工作，壓緊彈簧卡在凸輪槽內，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，當機器人需要逆時針轉動時，即可啟動其尾部的右邊螺旋槳，使其產生逆時針的扭力，并頂開壓緊彈簧使機器人轉動到預定方位，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)結構檢測探傷的機器人。而"水下橋梁結構探傷設備多自由度運送機構"是專門為Inuktun公司生產的Video-Ray微型水下探傷機器人設計的移動機構，工作時將機構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)。該機構包括齒輪齒條、棘輪機構、夾緊機構和旋轉機構。齒條固定在一方形鋼管上構成齒條桿并安裝在導軌內，通過齒輪與齒條的嚙合實現(xiàn)上下移動。導軌上安裝有一棘輪機構防止齒條自動下移而掉于水中。夾緊機構由兩塊鋼板組成，通過調節(jié)螺栓可以夾緊在不同厚度的船邊緣，而不破壞租用船體。、導軌通過一轉動軸安裝在夾緊機構上，并通過一搖桿使導軌相前傾斜，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的一個可以在水平面內轉動的凸輪圓盤上，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，基于以上結構，水下機器人可實現(xiàn)上下和向前移動，并在水平面內轉動的功能，使機器人可在水中的不同位置，不同角度對水下橋梁結構進行探傷檢測。本適用新型結構簡單、方便操作，容易搬運。

圖1為本實用新型水下橋梁結構探傷設備多自由度移動機構的示意總圖；圖2為本實用新型齒輪齒條嚙合及棘輪機構的局部圖；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的示意圖；圖5為圖4所示凸輪盤機構的俯視圖。
具體實施方式

以下結合具體實施對本實用新型移動機構的技術特征進行進一步的詳細說明。如圖1 5所示，水下橋梁結構探傷設備多自由度移動機構包括一個繞轉軸前后轉動的導軌6，導軌通過轉軸固定在夾板之一 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安裝在導軌內，并通過齒輪10嚙合使齒條做上下移動。一個棘輪機構8安裝在齒輪軸上，并與齒輪同步轉動， 一棘輪爪9防止棘輪反轉。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)，齒條桿在導軌內移動；導軌可通過翹桿使 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)。安裝機器人的轉盤為凸輪轉盤，并用彈簧壓 緊，防止機器人由于水流所產生的的左右晃動。夾板通過調節(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構探傷設備多自由 度移動機構的具體工作過程
1、 上下移動
圖l所示為新型機構的示意總圖。當機器人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 可停留在預定位置。當機器人需要上移時，可直接搖動棘輪爪9使其上移。由于棘輪機構
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，當壓下翹桿3，導軌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，進行探傷檢測作 業(yè)。由于機器人與齒條桿ll為鉸接，當桿發(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量。
3、 機器人的左右轉動
如圖4所示，當機器人12在水平面內需要右轉順時針時，則打開機器人控制按鈕使機 器人左側的螺旋槳工作，使其產生順時針的力矩，并將凸輪頂桿17頂開，實現(xiàn)凸輪轉盤的 順時針轉動，當機器人達到預定方位時便斷開螺旋槳，使其停止轉動，這樣機器人就可以 停留在預定目的，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對機器人的沖擊而左右擺動，出現(xiàn)不穩(wěn)定因素。當機器人需要逆 時針轉動時，則打開右側的螺旋槳，使其產生逆時針力矩，并將凸輪頂桿頂開，實現(xiàn)凸輪 轉盤的逆時針轉動。
綜上所述可知，本適用新型結構簡單，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。
權利要求1、水下橋梁結構探傷設備多自由度移動機構，該移動機構有3個自由度，其特征在于包括導軌(6)、齒條桿(11)、棘輪機構(8)、機器人架子(14)和凸輪轉盤(13)，導軌(6)通過轉軸固定在夾板之一(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)安裝在導軌內，并通過齒輪(10)嚙合使齒條做上下移動；棘輪機構(8)安裝在齒輪軸上，并與齒輪同步轉動，棘輪爪(9)與棘輪機構(8)配合防止棘輪反轉；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；凸輪轉盤(13)安裝在機器人架子(14)內，并有一凸輪頂桿(17)壓住凸輪轉盤(13)。
2、 根據權利要求l所述的水下橋梁結構探傷設備多自由度移動機構，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、 根據權利要求2所述的水下橋梁結構探傷設備多自由度移動機構，其特征在于安裝 機器人的轉盤為凸輪轉盤，并用彈簧壓緊，防止機器人由于水流所產生的的左右晃動。
專利摘要本實用新型提供了水下橋梁結構探傷設備多自由度移動機構，該移動機構有3個自由度，其特征在于包括導軌、齒條桿、棘輪機構、機器人架子和凸輪轉盤，導軌通過轉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；齒條桿安裝在導軌內，并通過齒輪嚙合使齒條做上下移動；棘輪機構安裝在齒輪軸上，并與齒輪同步轉動，棘輪爪與棘輪機構配合防止棘輪反轉；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；凸輪轉盤安裝在機器人架子內，并有一凸輪頂桿壓住凸輪轉盤。該機構可以使水下機器人實現(xiàn)上下和向前移動，并在水平面內轉動的功能，可在水中的不同位置、不同角度對水下橋梁結構進行探傷檢測。
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