承槽1-1-2内，第一回转支承1-2的外圈螺栓连接在底座1-1上。
[0034]由图6结合图2所示:所述第一回转接头1-4，包括底盘1-4-1及铰支座1-4-2，铰支座1-4-2焊接在底盘1-4-1中心，底盘1-4-1与第一回转支承1-2的内圈螺栓连接。
[0035]由图7结合图8、图9、图10及图11所示:所述机械臂系统2，包括第一臂2_1、第二臂2-2、第三臂2-3及第四臂2-4，所有的臂为空心臂，其中:第一臂2-1与第二臂2_2等长，第三臂2-3与第四臂2-4等长，第一臂2-1是第三臂2-3长度的5_8倍，第一臂2_1至第四臂2-4的横截面积逐级递减；第一臂2-1的底部与第一回转接头的铰支座1-4-2铰接，第一臂2-1的两侧与铰支座1-4-2之间分别设置第一液压缸2-5，第一臂2-1的顶部与第二臂2-2的下部铰接，第二臂2-2的底部与第一臂2-1的上部之间设置第二液压缸2-6，第二臂2-2的顶部与第三臂2-3的中部铰接，第三臂2-3的底部与第二臂2-2的上部之间设置第三液压缸2-7，第三臂2-3的顶部与第四臂2-4的底部铰接，第四臂2-4的中部与第三臂2-3的上部之间设置第四液压缸2-8，第四臂2-4的顶部铰接末端执行器3 ;上述第一臂2-1与第一回转接头1-4之间、四个臂之间及第四臂与末端执行器3之间共形成5个竖直方向转动关节，且转动关节的轴线相互平行。
[0036]由图12结合图13所示:所述末端执行器5，包括第二回转接头5-1、回转台5_2、第二液压马达5-3、第二回转支承5-4、第二传动齿轮5-5、支架5-6及机械抓手5_7。
[0037]由图14结合图15所示:所述第二回转接头5-1，包括铰支座5-1-1及底盘5-1-2，铰支座5-1-1与第四臂2-4的顶部铰接，铰支座5-1-1与第四臂之间还连接有第五液压缸
2-9，第二液压马达5-3螺栓固定在底盘5-1-2上。
[0038]由图16结合图13所示:所述回转台5-2，其上表面设有圆形槽5-2-1，第二回转支承5-4的外圈与第二传动齿轮5-5相啮合并共同坐入该圆形槽5-2-1中心，第二回转接头的底盘5-1-2嵌入该圆形槽5-2-1内，且第二回转接头的底盘5-1-2与第二回转支承5_4内圈螺栓连接，回转台5-2与第二回转支承5-4外圈螺栓连接，第二液压马达5-3的输出轴与第二传动齿轮5-5键连接。
[0039]由图17、图18结合图14所示:所述支架5_6的基体为长条状，其中部铰接在回转台5-2正下方，支架5-6两端分别设置铰支座5-6-1，并在支架5-6与回转台5_2之间铰接有拉杆5-6-2，支架5-6、回转台5-2及拉杆5_6_2共同形成三角支撑机构。
[0040]由图19所示:所述机械抓手5-7，包括夹持式抓手5-7-1、驱动液压缸5_7_2、连接块5-7-3及传力机构；由图20所示:所述夹持式抓手5-7-1，包括手部5_7_1_1、手腕部5-7-1-2及手臂部5-7-1-3，手腕部5_7_1_2处设置铰接结构，夹持式抓手5_7_1的两根手臂5-7-1-3上方分别铰接在支架5-6的铰支座5-6-1上；所述驱动液压缸5_7_2垂直固定在夹持式抓手的两手臂中间的支架下底板上，驱动液压缸5-7-2顶端固定连接块5-7-3 ;由图21所示:所述连接块5-7-3下方对称设置铰支结构5-7-3-1 ;所述传力机构，包括偶数根连杆5-7-4，连杆5-7-4的两端分别铰接在夹持式抓手的手腕部5-7-1-2及连接块的铰支结构5-7-3-1之间，上述连杆镜像设置。
[0041]下面给出利用本装置作业的过程:
一、抓取管柱过程
1、利用第一液压马达带动第一传动齿轮旋转，由于第一传动齿轮的啮合带动底座的第一回转支承内圈旋转；第一回转支承内圈与第一回转接头相连，因此第一回转接头开始旋转，进而带动整个机械臂系统旋转；
2、驱动四根机械臂，控制机械臂系统中液压缸的伸缩，使第四臂到达要抓管柱的上方，然后调节第四液压缸，使末端执行器能够处于要抓取管柱的正上方；同时需要调节第五液压缸，使末端执行器保持竖直状态；
3、调节第二液压马达，使两夹持式抓手的中心连线与要抓取管柱的轴线平行；
4、伸长驱动液压缸，使夹持式抓手打开，向下移动末端执行器，抓到管柱后收缩驱动液压缸，闭合抓手，完成管柱的抓取过程。
[0042]二、释放管柱过程
1、在对管柱完成抓取过程后，调节四根机械臂处液压缸和第一液压马达，将管柱运送到指定位置；
2、调节第四液压缸以及第二液压马达，使管柱处于目标位置稍上处，同时调节第五液压缸，使末端执行器始终保持竖直位置；
3、伸长驱动液压缸，打开夹持式抓手，放下管柱后提升末端执行器高度，收缩驱动液压缸，关闭夹持式抓手，完成对管柱的释放任务。
【主权项】
1.一种海洋钻井平台管柱自动化移运装置，包括机体执行系统，以及为执行系统提供动力和控制的液压系统；所述机体执行系统包括底座回转装置、机械臂系统及末端执行器，其特征在于: 所述底座回转装置，包括底座、第一回转支承、第一液压马达、第一回转接头、第一传动齿轮； 所述底座基体为圆柱状，内部中空，底座通过其底部的法兰盘结构螺栓固定在钻井平台上，底座侧壁开有进入口，上述液压系统中的液压站通过该进入口放入底座内，底座上端面中心设有回转支承槽，底座侧面还设有方形凹槽，第一液压马达固定在该方形凹槽内； 所述第一回转支承的内圈为直齿结构，第一液压马达的输出轴与第一传动齿轮键连接，第一传动齿轮与第一回转支承内圈的直齿结构相啮合，第一传动齿轮与第一回转支承坐入回转支承槽内，第一回转支承的外圈螺栓连接在底座上； 所述第一回转接头，包括底盘及铰支座，铰支座焊接在底盘中心，底盘与回转支承的内圈螺栓连接； 所述机械臂系统，包括第一臂、第二臂、第三臂及第四臂，臂内部中空，第一臂与第二臂等长，第三臂与第四臂等长，第一臂是第三臂长度的5-8倍，第一臂至第四臂的横截面积逐级递减，其中第一臂的尾端与第一回转接头的铰支座铰接，第一臂的两侧与铰支座之间分别设置第一液压缸，第一臂的前端与第二臂的后端铰接，第二臂的尾端与第一臂的上端之间设置第二液压缸，第二臂的前端与第三臂的后端铰接，第三臂的尾端与第二臂的上端之间设置第三液压缸，第三臂的前端与第四臂的尾端铰接，第四臂的中部与第三臂的中部之间设置第四液压缸，第四臂的前端铰接末端执行器；上述第一臂与回转接头之间、四个臂之间及第四臂与末端执行器之间共形成5个竖直方向转动关节，且转动关节的轴线相互平行； 所述末端执行器，包括第二回转接头、回转台、第二液压马达、第二回转支承、第二传动齿轮、支架及机械抓手； 所述第二回转接头，包括底盘及铰支座，铰支座与第四臂的前端铰接，铰支座与第四臂之间还连接有第五液压缸，第二液压马达螺栓固定在底盘上； 所述回转台，其上表面设有圆形槽，第二回转支承的外圈与第二传动齿轮相啮合并共同坐入该圆形槽中心，第二回转接头的底盘嵌入该圆形槽内，且第二回转接头的底盘与第二回转支承内圈螺栓连接，回转台与第二回转支承外圈螺栓连接，第二液压马达的输出轴与第二传动齿轮键连接； 所述支架的基体为长条状，其中部铰接在回转台正下方，并在支架与回转台之间设置三角支撑机构； 所述机械抓手，包括夹持式抓手、驱动机构及传力机构，所述夹持式抓手，包括手部、手腕及手臂，夹持式抓手的两根手臂上方分别铰接在上述支架的一端，支架的另一端对称铰接另一夹持式抓手；所述驱动机构包括第六液压缸，第六液压缸垂直固定在两手臂中间的支架下底板上，第六液压缸顶杆的末端固定连接块；所述传力机构，包括偶数根连杆，连杆的两端分别铰接在夹持式抓手的手腕部及连接块之间，上述连杆镜像设置。
【专利摘要】本发明公开了一种海洋钻井平台管柱自动化移运装置，解决了现有管柱移运机构自由度低，精确度及连贯性不高等问题。包括底座、机械臂系统及末端执行器，其中的机械臂系统由四根机械臂组成，前两根机械臂较长，可以高效快速的将抓取装置移送到钻杆附近；后两根机械臂较短，刚度也比大臂好，可以补偿大臂带来的精度误差，从而对抓取管柱进行精确定位。另外，机械臂系统及末端执行器处多个关节和自由度的设计使抓取过程中更有连续性，提高了抓取的准确度和灵活性。
【IPC分类】E21B19/14
【公开号】CN105298413
【申请号】CN201510884089
【发明人】高胜, 赵璇, 范立华, 李美杰, 杨明岩
【申请人】东北石油大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年12月4日