一种电缆敷设机器人的锚定固定装置的制作方法

1.本新型属于固定装置，具体涉及一种电缆敷设机器人的锚定固定装置。


背景技术：

2.在乏燃料后处理工业示范厂建设中，电缆敷设工程量大，施工环境复杂，目前采用人工敷设的方式进行电缆敷设作业。在电缆敷设工程中，大截面的电缆工程量占比较大，且敷设场所多为地下管廊，纵深长，管廊空间小，不利于大型机械进入进行电缆敷设，给人工敷设电缆造成很大的困难，采用人工电缆敷设还存在以下几个方面的问题：人员投入量大；敷设效率较低；敷设过程安全性不可控。
3.为了提高电缆敷设效率，解放生产劳动力，节省施工材料和人工成本。本项目部利用自动控制技术，融入国际先进机器人技术，研发设计一种适用于管廊等有限空间的电缆敷设机器人，电缆敷设机器人通过将卷扬机的钢丝绳抓附在电缆头端，钢丝绳随机器人行进而释放，到达地点后，机器人上的卷扬机收紧钢丝绳，电缆随钢丝绳被拖动向前，最终实现电缆敷设作业。当电缆被拖动时，与地面产生摩擦力，使机器人受到牵引力，因机器人自重不足而发生位移，电缆无法前移。
4.现有技术无法解决机器人发生位移的问题。


技术实现要素：

5.本新型针对现有技术的缺陷，提供一种电缆敷设机器人的锚定固定装置。
6.本新型是这样实现的：一种电缆敷设机器人的锚定固定装置，其中，包括上固定液压装置、下固定液压装置、综合液压站、距离检测传感器装置、承压板，其中下固定液压装置设置在最底端，上固定液压装置设置在最顶端，综合液压站设置在上固定液压装置侧面，综合液压站与上固定液压装置和下固定液压装置均连接，距离检测传感器装置设置在下固定液压装置上。
7.如上所述的一种电缆敷设机器人的锚定固定装置，其中，所述上固定液压装置，主要由二级液压缸、溢流阀、电磁换向阀、油管组成，二级液压缸通过油管与综合液压站连接，溢流阀和电磁换向阀用于控制液压油的开关。
8.如上所述的一种电缆敷设机器人的锚定固定装置，其中，所述下固定液压装置，主要由四个单级液压缸、溢流阀、电磁换向阀、分流阀、油管组成，单级液压缸通过油管与综合液压站连接，溢流阀、电磁换向阀和分流阀用于控制液压油的开关。
9.如上所述的一种电缆敷设机器人的锚定固定装置，其中，所述综合液压站，主要由油箱、液压泵、阀体组、油管、直流动力源组成；油箱通过油管与上固定液压装置和下固定液压装置分别连接，阀体组用于控制液压油的开关，直流动力源用于供应液压泵的能源。
10.如上所述的一种电缆敷设机器人的锚定固定装置，其中，所述距离检测传感器装置，作为电缆敷设机器人控制系统的一部分，其中垂直测距探头设置在电缆敷设机器人壳顶。
11.本新型的显著效果是：采用双向液压顶升的结构形式。锚定固定装置中上固定液压装置和下固定液压装置的底座背向集成在机器人全向移动底盘的承压板两面，形成双向液压顶升的结构形式。工作时，上固定液压装置向上顶升，与管廊顶面贴合，下固定液压装置向下顶升，与管廊地面贴合。下固定液压装置的液压缸活塞杆伸出时，液压缸底座因固定在承压板上，所以机器人全向移动底盘被抬升。当上固定液压装置的活塞杆与管廊顶面接触后，产生的压力集中于承压板上，对机器人底盘上的其它装置不受力的影响，尤其是对轮胎进行了保护。
12.采用双级液压顶升装置。为满足不同高度管廊的应用场景，上固定液压装置采用双级液压缸设计，当第一级活塞杆顶升无法接触到管廊顶面时，启动第二级活塞杆顶升；当第二级活塞杆顶升仍无法接触到管廊顶面时，需提前更换活塞杆行程更大的液压缸。
13.保护性结构设计。下固定液压装置中设置了四个液压缸，固定在全向移动底盘的承压板上，每一个液压缸所受外力相等。四个液压缸的活塞杆伸出后，使机器人全向轮悬空，同时机身保持平稳状态。此设计可有效地防止上固定液压装置顶升时产生的力造成全向轮和机体损伤。
14.综合液压站中采用了组合阀体，将部分分体液压阀的功能集成与一体，能有效地减小液压阀之间的压差，为上固定液压装置和下固定液压装置供压更精确。使用组合阀体，解决了液压系统漏油的现象，减少阀体安装空间，达到减小设备生产成本的目的。
附图说明
15.图1电缆敷设机器人总体布局图；
16.图2锚定固定装置结构布置主视图；
17.图3锚定固定装置侧视结构示意图。
18.图中：1为下固定液压装置、2为上固定液压装置第一级液压缸、3为上固定液压装置第二级液压缸、4为上固定液压装置液压缸活塞杆、5为机器人全向移动底盘上的承压板、6为下固定液压装置、7，8为液压缸油嘴、9为电缆敷设机器人的全向轮
具体实施方式
19.一种电缆敷设机器人的锚定固定装置，其主体结构主要由上固定液压装置、下固定液压装置、综合液压站、距离检测传感器装置、承压板组成。当电缆敷设机器人运动到作业指定点后，距离检测传感器装置开始检测当前位置与管廊顶面的距离是否在上固定液压装置活塞杆的行程内，当确定满足锚定要求后，距离检测传感器装置传送信号至综合液压站，综合液压站中的电磁阀接收到信号后作出动作，首先控制下固定液压装置活塞杆伸出，机体被抬升，使全向轮离开地面后，上固定液压装置活塞杆伸出，直至与管廊顶面接触。当综合液压站油压压力检测器检测到压力标定值后，使整个液压系统处于保压状态，此时全向移动底盘悬空，全向轮离开地面，可以开始进行电缆拖曳作业。电缆敷设机器人依靠上、下固定液压装置的双向顶升，把机器人本体固定在管廊内。作业开始前，锚定整个过程在10s内完成；作业结束后，在6s内释放锚定和回收油缸，继续进行下一段电缆敷设任务。
20.所述上固定液压装置，主要由二级液压缸、溢流阀、电磁换向阀、油管组成。二级液压缸可逐级顶升，根据使用情景，液压缸活塞杆在第一级液压缸顶升后未触到管廊顶面，第
二级液压缸继续顶升至活塞杆触到管廊顶面，可适应不同高度的管廊顶面。该二级液压缸的底部安装在机器人全向移动底盘上的一块承压面板中心位置，根据最大行程选用要求可进行拆卸替换。该液压装置的液压油路中设置了溢流阀做安全阀，当上固定液压装置的活塞杆顶升到管廊顶面时，油路压力增加，溢流阀打开，保持油路压力值与活塞杆给管廊顶面的压力值相等。油路中设置了一个电磁换向阀，电磁阀接收到信号后作出动作，控制液压缸活塞杆伸出和收缩。电磁阀外接综合液压站中的顺序阀。
21.所述下固定液压装置，主要由四个单级液压缸、溢流阀、电磁换向阀、分流阀、油管组成。四个单级液压缸的底部分别设置在机器人全向移动底盘上的承压面板四个角上，以上固定液压装置的二级液压缸为中心对称分布，使每一个液压缸所受外力相等，当四个液压缸活塞杆伸使机器人全向轮离开地面时，机身保持平稳。下固定液压装置设计为可拆卸结构，方便后期更换。四个液压缸通过分流阀使用单独的子油路控制，每个子油路中均设置了溢流阀作安全阀，工作原理与二级液压缸溢流阀工作原理一致。下固定液压装置的主油路中设置电磁换向阀控制液压缸活塞杆的伸出和收缩。电磁阀外接综合液压站中的顺序阀。
22.所述综合液压站，主要由油箱、液压泵、阀体组、油管、直流动力源。直流动力源给液压泵输入动力，液压泵启动，为上固定液压装置和下固定液压装置供油。油箱通过油管向组合阀体供油，依次连接单向阀、电磁换向阀、顺序阀，再连接上固定液压装置和下固定液压装置的电磁换向阀，液压油通过回流管再次回到油箱，实现循环利用。综合液压站接收距离检测传感器装置的信号后作出应答，电磁阀动作，进行液压系统输油和回油操作。
23.所述距离检测传感器装置，作为电缆敷设机器人控制系统的一部分，其中垂直测距探头设置在电缆敷设机器人壳顶。距离检测传感器装置在锚定固定装置中的作用是：探测上固定液压装置活塞杆顶板与管廊顶面的距离，使用前设定好距离值，当探测到的距离符合锚定固定装置的工作条件时，将信息反馈回机器人控制中心，机器人停止前进，然后锚定固定装置开始工作。
24.下面结合附图给出更具体的描述
25.图1为电缆敷设机器人总体布局图，锚定固定装置在机器人工作过程中起到重要作用。图中1为锚定固定装置中的下固定液压装置，共有四个液压缸；2为锚定固定装置中的上固定液压装置；3为组合阀体；4为液压泵；5为油箱；3、4、5为综合液压站的主要组成部件。6为距离检测传感器装置的检测探头。机器人在行进的过程中，距离检测传感器装置的检测探头6不断的将信息反馈回控制中心，当检测到活塞杆行程满足条件时，机器人停止前进。当机器人工作时，下固定液压装置1中的活塞杆向管廊地面顶升活塞杆，随着活塞杆的伸长，机器人机体向上抬升，防止图中2上固定液压装置顶升时，对机器人底盘产生压力使全向轮被压坏。
26.图2和图3为电缆敷设机器人锚定固定装置的结构布置图。图2中，1为下固定液压装置、2为上固定液压装置第一级液压缸、3为上固定液压装置第二级液压缸、4为上固定液压装置液压缸活塞杆、5为机器人全向移动底盘上的承压板、6为下固定液压装置。
27.图3中，1为全向移动底盘上的承压板，用于连接固定上固定液压装置和下固定液压装置；2为下固定液压装置，一共有四个液压缸同时工作；3为电池组，为电缆机器人提高动力；4为上固定液压装置的底座，通过螺栓将液压装置安装在承压板上，方便后续拆卸更
换；5为上固定液压装置；6为活塞顶板，活塞杆顶升时与管廊顶面接触，防止管廊顶面被损坏；7和8为液压缸油嘴，更换液压缸时可快速拆卸；9为电缆敷设机器人的全向轮。
28.以图1和图3所示为例，当电缆敷设机器人到达指定地点后，图1中的6-距离检测传感器探头开始检测图3中的6-活塞顶板与管廊顶面的距离是否在图3中5的活塞杆行程内，当确定满足锚定条件要求后，图1中的6传送信号至图1中的3-综合液压站，综合液压站中的电磁阀接收到信号后，图1中的4-直流电机启动，液压泵开始工作，首先控制图3中的2-下固定液压装置活塞杆伸出，使图3中的9-全向轮离开地面。再通过顺序阀的作用为图1中的2系统供油，活塞杆伸出，当图3中6与管廊顶面接触后，系统压力值达到锚定固定要求，液压系统处保压状态。此时全向移动底盘悬空，全向轮离开地面，电缆敷设机器人开始进行电缆拖曳作业。