一種鉆桿操作機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鉆桿操作機器人，包括底座、旋轉(zhuǎn)臺、機械臂，所述旋轉(zhuǎn)臺位于所述底座上，所述機械臂與所述旋轉(zhuǎn)臺鉸接，所述機械臂包括前臂和后臂，所述后臂和前臂為箱梁式結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的鉆桿操作機器人，采用仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得結(jié)構(gòu)布局合理，前臂和后臂模擬人體大臂小臂設(shè)計，設(shè)計成箱梁式的前臂和后臂，增加了前臂和后臂的強度，避免了機器人工作時變形量大；同時將水平連桿和承重連桿設(shè)置在所述前臂和后臂內(nèi)，增加強度的同時提高了機器人外觀的美觀；主控制器通過比例閥和絕對值編碼器控制機器人的定位精度，使得機器人可以精確定位；還設(shè)置有圖像處理與定位裝置，精確識別鉆桿所處的位置；為了運行過程中的安全，設(shè)置有避撞傳感器。
【專利說明】一種鉆桿操作機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油裝備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鉆桿操作機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油鉆井過程中，要進行升降鉆桿的工作，吊車將鉆桿吊起，需要多名操作人員輔助進行上鉆桿、鉆桿進小鼠洞、方鉆桿進大鼠洞、接鉆桿對扣、排立柱、下立柱、完井甩鉆桿等工作。
[0003]在鉆桿操作的過程中，由于鉆桿比較長，在吊車吊運時，鉆桿的擺動幅度較大，由人工輔助作業(yè)安全隱患較大；并且需要多名操作人員輔助，浪費人力，工作效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種鉆桿操作機器人，與吊車配合操作鉆桿，前臂和后臂的強度大，避免了機器人工作時前臂和后臂的變形。
[0005]為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種鉆桿操作機器人，包括底座、旋轉(zhuǎn)臺、機械臂，所述旋轉(zhuǎn)臺位于所述底座上，所述機械臂與所述旋轉(zhuǎn)臺鉸接，所述機械臂包括前臂和后臂，所述后臂和前臂為箱梁式結(jié)構(gòu)。
[0006]進一步的，所述后臂和前臂都是由前板、后板、左板和右板焊接而成。
[0007]進一步的，所述后臂的從下向上逐步變細。
[0008]進一步的，所述后臂的下端與所述旋轉(zhuǎn)臺鉸接，所述后臂的上端與所述前臂的上端通過第一轉(zhuǎn)軸鉸接，所述前臂的上端向所述后臂彎曲延伸形成彎曲部；所述鉆桿操作機器人還包括承重連桿，所述承重連桿的下端與所述旋轉(zhuǎn)臺鉸接，所述承重連桿的上端與所述彎曲部的后端鉸接。
[0009]進一步的，所述鉆桿操作機器人還包括水平連桿和抓爪，所述前臂的前端與抓爪連接板末端鉸接，所述抓爪鉸接板前端固定有抓爪；所述水平連桿包括后水平連桿和前水平連桿，所述后水平連桿的下端與所述旋轉(zhuǎn)臺鉸接，所述第一轉(zhuǎn)軸上還鉸接有水平連桿連接板，所述后水平連桿的上端與所述水平連桿連接板的后端鉸接，所述前水平連桿的上端與所述水平連桿連接板的前端鉸接，所述前水平連桿的下端與所述抓爪連接板的中部鉸接。
[0010]為了整體的美觀，所述承重連桿和后水平連桿位于所述后臂內(nèi)，所述前水平連桿位于所述前臂內(nèi)。
[0011]進一步的，所述鉆桿操作機器人還包括液壓缸，所述液壓缸的前端與所述前臂鉸接，所述液壓缸的后端與所述后臂鉸接。
[0012]為了進一步增加機械臂的強度，所述后臂和前臂的內(nèi)部固定設(shè)置有若干橫向的加強板，在所述加強板上開設(shè)有所述水平連桿和承重連桿穿過的通孔。
[0013]為了避免所述后水平連桿與所述承重連桿在后臂內(nèi)干涉，以及提高鉆桿操作機器人的承重能力，所述承重連桿設(shè)置在所述后臂內(nèi)的后部，所述后水平連桿位于所述后臂內(nèi)的前部。
[0014]進一步的，所述旋轉(zhuǎn)臺的后部固定有后連接板，所述承重連桿的下端與所述后連接板的后部鉸接，所述后水平連桿與所述后連接板的前部鉸接。
[0015]進一步的，在所述旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)中心的上端固定有第二轉(zhuǎn)軸，所述后臂的下端與所述第二轉(zhuǎn)軸鉸接。
[0016]進一步的，所述抓爪與抓爪連接板之間通過螺栓固定連接，所述螺栓為最大承受一定剪切載荷的螺栓。
[0017]當抓爪受到?jīng)_擊力時，為了對沖擊力進行緩沖保護抓爪，所述抓爪與抓爪連接板
之間設(shè)置有柔性墊。
[0018]進一步的，所述抓爪前端的兩個相對的手指內(nèi)側(cè)為弧形，所述手指內(nèi)側(cè)固定有弧形的柔性墊。
[0019]進一步的，所述抓爪后端固定有抓爪液壓缸，抓爪液壓缸的輸出軸通過連桿與所述手指的后端連接。
[0020]進一步的，所述后臂的中下部固定有第三轉(zhuǎn)軸，所述液壓缸的后端鉸接在第三轉(zhuǎn)軸上；所述前臂的中上部固定有第四轉(zhuǎn)軸，所述液壓缸的前端鉸接在第四轉(zhuǎn)軸上。
[0021]進一步的，在所述后臂的第三轉(zhuǎn)軸處設(shè)置有第一凹槽，所述第一凹槽用于容納所述液壓缸的后端；在所述前臂的第四轉(zhuǎn)軸處設(shè)置有第二凹槽，所述第二凹槽內(nèi)用于容納所述液壓缸的前端。
[0022]進一步的，所述底座為箱體，所述鉆桿操作機器人的驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)位于所述底座內(nèi)。
[0023]進一步的，所述底座位于橫向移動軌道上，所述橫向移動軌道固定在鉆井平臺的甲板上。
[0024]進一步的，所述底座通過鎖定結(jié)構(gòu)鎖定在橫向移動軌道上。
[0025]進一步的,所述旋轉(zhuǎn)臺和底座之間設(shè)置有回轉(zhuǎn)支承，所述回轉(zhuǎn)支承外圈具有齒，液壓馬達帶動小齒輪與所述回轉(zhuǎn)支承外圈的齒嚙合。
[0026]為了提高旋轉(zhuǎn)臺的穩(wěn)定性，所述旋轉(zhuǎn)臺中心具有向下延伸的空腔，所述空腔下部與所述底座之間設(shè)置有軸承，所述軸承的內(nèi)圈與所述空腔固定，所述軸承的外圈與所述底座固定。
[0027]進一步的，所述空腔內(nèi)具有從底座到達所述后臂或者前臂的管路和線束。
[0028]為了達到防爆的要求，所述空腔具有封閉的上蓋，所述空腔內(nèi)的管路和線束連接到所述上蓋的下端面上，并在所述上蓋的上端面設(shè)置有與所述下端面相連通的對應(yīng)插口，所述上蓋上部的管路和線束插入所述插口。
[0029]為了定位精度，采用比例閥和絕對值編碼器控制，在所述第一轉(zhuǎn)軸處設(shè)置第一絕對值編碼器，在所述液壓缸的驅(qū)動機構(gòu)上設(shè)置有第一比例閥。
[0030]在所述液壓馬達上設(shè)置有第二比例閥，在所述回轉(zhuǎn)支承上設(shè)置有第二絕對值編碼器。
[0031]為了進一步保證安全，設(shè)置運行警示燈，開機運行時具有聲光警示功能，在所述旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有運行警示燈。
[0032]進一步的，在所述底座內(nèi)還設(shè)置有用于識別鉆桿所處位置的圖像處理與定位裝置，所述圖像處理和定位裝置包括激光傳感器、驅(qū)動器、驅(qū)動電機、以及圖像處理軟件，在所述底座上設(shè)置有所述激光傳感器發(fā)出和返回的激光通過的開口，所述驅(qū)動器和驅(qū)動電機驅(qū)動激光傳感器進行激光掃描，激光傳感器將得到的鉆桿圖像，傳輸給圖像處理軟件進行圖像處理，從而獲得鉆桿中心坐標位置。
[0033]進一步的，在所述液壓缸和抓爪液壓缸上設(shè)置有位移傳感器。
[0034]進一步的，在所述前臂和/或后臂上設(shè)置有避撞傳感器。
[0035]本發(fā)明提供的鉆桿操作機器人，采用仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得結(jié)構(gòu)布局合理，前臂和后臂模擬人體大臂小臂設(shè)計，設(shè)計成箱梁式的前臂和后臂，增加了前臂和后臂的強度，避免了機器人工作時變形量大；同時將水平連桿和承重連桿設(shè)置在所述前臂和后臂內(nèi)，增加強度的同時提高了機器人外觀的美觀；在前臂和后臂內(nèi)設(shè)置有若干橫向的加強板，使得前臂和后臂的強度進一步加強；抓爪通過承受一定剪切載荷的螺栓連接，出現(xiàn)抓爪受力過大時，螺栓斷裂，避免機器人其他部件受到損壞；主控制器通過比例閥和絕對值編碼器控制機器人的定位精度，使得機器人可以精確定位；還設(shè)置有圖像處理與定位裝置，精確識別鉆桿所處的位置；為了運行過程中的安全，設(shè)置有運行警示燈和避撞傳感器。
[0036]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實施方式】后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明所提出的鉆桿操作機器人的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中抓爪處的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為圖3中旋轉(zhuǎn)平臺處的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為圖1中后臂去除一個側(cè)板后的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為圖1中前臂去除一個側(cè)板后的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0039]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示
的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0040]參閱圖1-6，是本發(fā)明所提出的鉆桿操作機器人的一個實施例，鉆桿操作機器人，包括底座1、旋轉(zhuǎn)臺2、機械臂,其中旋轉(zhuǎn)臺2位于所述底座I上,機械臂與旋轉(zhuǎn)臺2鉸接,機械臂包括前臂4和后臂。為了增加鉆桿操作機器人的結(jié)構(gòu)強度，將后臂3和前臂4設(shè)計為箱梁式結(jié)構(gòu)。
[0041]通過將后臂3和前臂4設(shè)計為箱梁式結(jié)構(gòu)，增加了后臂3和前臂4的機械強度，提高了鉆桿操作機器人的整體強度，有利于鉆桿操作機器人的精確定位。[0042]后臂3是由前板、后板、左右側(cè)板焊接而成，形成箱梁式結(jié)構(gòu)，也可以說是筒狀結(jié)構(gòu)；并且后臂3從下向上逐步變細。前臂4也是由前板、后板、左右側(cè)板焊接而成，形成箱梁式結(jié)構(gòu)，也可以說是筒狀結(jié)構(gòu)，參見圖1所示。
[0043]其中，后臂3的下端與旋轉(zhuǎn)臺2鉸接，后臂3的上端與前臂3的上端通過第一轉(zhuǎn)軸8鉸接，并且前臂4的上端向后臂3彎曲延伸形成彎曲部41 ;鉆桿操作機器人還包括承重連桿61，承重連桿61的下端與旋轉(zhuǎn)臺2鉸接，承重連桿61的上端與彎曲部41的后端鉸接。這樣使得后臂3和前臂4的連接處結(jié)構(gòu)進一步加強，并且使得外觀的美觀。
[0044]鉆桿操作機器人還包括水平連桿和抓爪5，前臂4的前端與抓爪連接板9末端鉸接，抓爪鉸接板9前端固定有抓爪5 ;水平連桿包括后水平連桿62和前水平連桿63，其中后水平連桿62的下端與旋轉(zhuǎn)臺鉸接，第一轉(zhuǎn)軸8上還鉸接有水平連桿連接板81，后水平連桿62的上端與水平連桿連接板81的后端鉸接，前水平連桿63的上端與水平連桿連接板81的前端鉸接，前水平連桿63的下端與抓爪連接板9的中部鉸接。
[0045]通過旋轉(zhuǎn)臺2相對于底座I旋轉(zhuǎn)，使抓爪5轉(zhuǎn)動方向；通過液壓缸7的伸縮，使得抓爪5前后運動；通過前水平連桿63和后水平連桿62，使得抓爪5保持水平。
[0046]為了鉆桿操作機器人整體的簡潔、美觀，設(shè)計承重連桿61和后水平連桿62位于后臂3內(nèi)，前水平連桿63位于前臂4內(nèi)，參見圖3所示。
[0047]鉆桿操作機器人還包括液壓缸7，液壓缸7的前端與前臂4鉸接，液壓缸7的后端與后臂3鉸接。
[0048]為了進一步增加后臂3和前臂4的強度，參見圖5和圖6所示，在后臂3和前臂4的內(nèi)部設(shè)置有若干橫向的加強板10。由于水平連桿和承重連桿61還位于后臂3和前臂4內(nèi)部，所以在加強板10上開設(shè)有水平連桿和承重連桿61穿過的通孔101 ;由于水平連桿和承重連桿61具有相對于后臂3和前臂4的運動，因而通孔101的尺寸應(yīng)該比水平連桿和承重連桿61的截面尺寸大；從而，使得承重連桿61、后水平連桿62和前水平連桿63可以在通孔101運動。
[0049]參見圖1和圖3所示,后水平連桿62與承重連桿61都設(shè)置在后臂3內(nèi)，為了避免后水平連桿62與承重連桿61在后臂內(nèi)干涉，以及提高鉆桿操作機器人的承重能力，將承重連桿61設(shè)置在后臂3內(nèi)的后部，后水平連桿62位于后臂3內(nèi)的前部；將承重連桿61設(shè)置在后部，使得承重連桿61相對于第一轉(zhuǎn)軸8的力臂較長，提高鉆桿操作機器人的承重能力。在旋轉(zhuǎn)臺2的后部固定有后連接板21,承重連桿61的下端與后連接板21的后部鉸接,后水平連桿62與后連接板21的前部鉸接。
[0050]在旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心的上端固定有第二轉(zhuǎn)軸23，第二轉(zhuǎn)軸23固定在旋轉(zhuǎn)臺兩側(cè)的中連接板22上，后臂3的下端與第二轉(zhuǎn)軸23鉸接；這樣鉆桿操作機器人工作時，后臂3下端的力通過第二轉(zhuǎn)軸23傳遞到旋轉(zhuǎn)臺2的中心部，尤其是在旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)時，使得旋轉(zhuǎn)臺2的受力穩(wěn)固。
[0051]參見圖1和圖2所示，鉆桿操作機器人工作時，需要抓爪推動鉆桿完成一些列動作，當出現(xiàn)極端情況，抓爪5受力過大時，可能會損傷前臂4和后臂3，甚至造成事故；因而將抓爪5與抓爪連接板9之間通過螺栓固定連接，其中螺栓采用最大承受一定剪切載荷的螺栓。
[0052]在抓爪5工作時，鉆桿對抓爪5有時具有沖擊力，所以在抓爪5與抓爪連接板9之間設(shè)置有柔性墊91，降低外力對抓爪的沖擊，起到一定的緩沖保護的作用。
[0053]此外，抓爪5前端具有兩個手指51，手指50的內(nèi)側(cè)為弧形，便于握住鉆桿，由于抓爪5是水平方向，鉆桿在被推動過程中，有時處于傾斜狀態(tài)，此時手指51不能握緊鉆桿，因而在手指51的內(nèi)側(cè)固定有弧形的柔性墊52，這樣可以使得手指51握緊鉆桿，并且可以對手指51受到的力進行緩沖。
[0054]抓爪5的動作是通過固定在抓爪5后端的抓爪液壓缸53動作，抓爪液壓缸53受主控制器控制，抓爪液壓缸53的輸出軸通過連桿與手指51的后端連接,控制手指51的開合動作。為了精確控制手指51的動作，在抓爪液壓缸53上安裝有位移傳感器。通過位移傳感器給主控制器反饋抓爪液壓缸53的輸出軸的位移情況。
[0055]參見圖1、圖3、圖5所示，為了鉆桿操作機器人的驅(qū)動力強，各部件布局合理，液壓缸7優(yōu)選固定在后臂3的中下部和前臂4的中上部。在后臂3的中下部固定有第三轉(zhuǎn)軸31，液壓缸7的后端鉸接在第三轉(zhuǎn)軸31上；在前臂4的中上部固定有第四轉(zhuǎn)軸42，液壓缸7的前端鉸接在第四轉(zhuǎn)軸42上。
[0056]將第三轉(zhuǎn)軸31設(shè)置在后臂3的左右板之間，所以在后臂3的第三轉(zhuǎn)軸31處設(shè)置有第一凹槽32，第一凹槽32用于容納液壓缸7的后端；在前臂4的第四轉(zhuǎn)軸42處設(shè)置有第二凹槽43，第二凹槽43用于容納液壓缸7的前端。
[0057]參見圖1和圖3所示，為了避免鉆桿操作機器人的驅(qū)動裝置等暴露在外面，既不安全又不美觀。將底座I設(shè)計為箱體，鉆桿操作機器人的驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)位于底座I內(nèi)。通過合理選型、合理布局的方法將所有元件整合在底座內(nèi)部，使整體簡潔美觀、安全，并且使得整個底座的占地面積較小。
[0058]為了進一步保證鉆桿操作機器人不使用時，避免占用作業(yè)空間妨礙其他工作的進行，底座I設(shè)置在橫向移動軌道20上，橫向移動軌道20固定在鉆井平臺的甲板上。底座I可以在橫向移動軌道20上移動，當鉆桿操作機器人不使用時，沿軌道移到邊部。底座I通過鎖定結(jié)構(gòu)鎖定在橫向移動軌道20上，鎖定結(jié)構(gòu)可以采用卡塊等，本實施例中，通過螺栓將底座I可拆卸的固定在橫向軌道上。
[0059]參見圖4所示，為了保證旋轉(zhuǎn)臺2相對于底座I的旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)臺2和底座I之間設(shè)置有回轉(zhuǎn)支承30，回轉(zhuǎn)支承30的內(nèi)圈固定在底座I上，外圈中部固定在上部的旋轉(zhuǎn)臺2上?；剞D(zhuǎn)支承30外圈具有齒，液壓馬達40帶動小齒輪與回轉(zhuǎn)支承30外圈的齒嚙合。為了輸出較大的力，本實施例中，液壓馬達40輸出軸連接減速箱401，減速箱401帶動小齒輪。
[0060]為了提高旋轉(zhuǎn)臺2的穩(wěn)定性，旋轉(zhuǎn)臺2的中心具有向下延伸的空腔24，空腔24下部與底座I之間設(shè)置有軸承50，軸承50的內(nèi)圈與空腔24固定，軸承50的外圈與底座I固定。
[0061]由于控制機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)都位于底座內(nèi)，在其他部位具有執(zhí)行機構(gòu)和信號采集機構(gòu)，在空腔24內(nèi)具有從底座I到達后臂3或者前臂4的管路和線束。為了達到防爆的要求，空腔24具有封閉的上蓋241，空腔24內(nèi)的管路和線束連接到上蓋241的下端面上，并在上蓋241的上端面設(shè)置有與其下端面相連通的對應(yīng)插口，上蓋241上部的管路和線束插入插□。
[0062]為了達到鉆桿操作機器人的精確定位，準確到達目標位置，除了結(jié)構(gòu)設(shè)計上強度的保障，還需要在控制上進一步保證。主要采用比例閥和絕對值編碼器控制，在液壓缸7的驅(qū)動機構(gòu)上設(shè)置有第一比例閥，主控制器將需要液壓缸7動作的指令下達給第一比例閥，第一比例閥將動作分解，精確控制液壓缸7的動作。在第一轉(zhuǎn)軸8處設(shè)置第一絕對值編碼器81，用于檢測前臂4與后臂3之間的相對旋轉(zhuǎn)的角度；第一絕對值編碼器81將檢測到的信號反饋給主控制器，主控制器將反饋信號與之前下達給比例閥的指令比較，如指令和實際執(zhí)行之間存在偏差，隨時調(diào)整指令，以保證精確地執(zhí)行指令，以達到機械臂整體伸出量的精度要求。為了進一步，保證指令執(zhí)行的精度高，在液壓缸7上還設(shè)置有位移傳感器72，用來檢測液壓缸7的輸出軸的位移，并將檢測信號反饋給主控制器，參見圖1所示。
[0063]在液壓馬達40上設(shè)置有第二比例閥，在回轉(zhuǎn)支承30上設(shè)置有第二絕對值編碼器。用于保證旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)角度的精確控制。
[0064]為了進一步保證鉆桿操作機器人準確到達目標位置，精確識別鉆桿所處的位置，在底座I內(nèi)還設(shè)置有圖像處理與定位裝置200，在底座I上設(shè)置有激光通過的開口 11。圖像處理與定位裝置200包括激光傳感器、驅(qū)動器、驅(qū)動電機、以及圖像處理軟件，驅(qū)動器和驅(qū)動電機驅(qū)動激光傳感器進行激光掃描，激光傳感器將得到的鉆桿圖像，傳輸給圖像處理軟件進行圖像處理，從而獲得鉆桿中心坐標位置。并將數(shù)據(jù)反饋給主控制器，主控制器發(fā)出指令到達目標位置，參見圖1和圖2所示。
[0065]為了進一步保證運行的安全，設(shè)置有運行警示燈100，開機運行時具有聲光警示功能，運行警示燈100固定在旋轉(zhuǎn)臺2上。還在前臂4和后臂3上設(shè)置有避撞傳感器300 ;當避撞傳感器300檢測出附近具有物體時，鉆桿操作機器人停止動作。本實施例中，在前臂4和后臂3的左右兩個各設(shè)置有兩個避撞傳感器300。
[0066]本實施例中，避撞傳感器300可以米用多普勒、紅外、激光及接觸式傳感器中的一種或者多種，對涉及安全的信息進行采集，并做安全連鎖處理。
[0067]此外，鉆桿操作機器人還具有記憶功能，也就是自學習功能，例如抓爪5在A點，按下遙控器上的記憶鍵，就將A點位置存儲。
[0068]下面假定要將鉆桿從A處移動到B處，說明機器人鉆桿操作機器人的一個動作過程:
1、從主控制器中調(diào)出已記憶的A點及B點的位置，啟動后，主控制器控制液壓馬達40轉(zhuǎn)動，通過一系列傳動帶動旋轉(zhuǎn)臺2轉(zhuǎn)動，通過第二絕對值編碼器來反饋到達A點角度后停止不動；
2、主控制器再控制液壓缸7伸出，通過第一絕對值編碼器71確定到達A點位置后停止不動；
3、抓爪液壓缸53動作，手指51夾緊處于A點的鉆桿；
4、主控制器控制液壓缸7回收，前臂4和后臂3靠攏，使整個機械臂收回；
5、主控制器控制液壓馬達40轉(zhuǎn)動，由第二絕對值編碼器控制到達B點角度后停止不
動；
6、主控制器控制液壓缸7伸出，通過絕對值編碼器控制確定到達B點后停止不動；
7、抓爪液壓缸53動作，手指51松開，達到精確定位；
8、主控制器再控制液壓缸7回收，前臂4和后臂3靠攏，使整個機械臂收回；
9、主控制器再控制液壓馬達40轉(zhuǎn)動，回到動作原點。
[0069]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆桿操作機器人，包括底座、旋轉(zhuǎn)臺、機械臂，所述旋轉(zhuǎn)臺位于所述底座上，所述機械臂與所述旋轉(zhuǎn)臺鉸接，所述機械臂包括前臂和后臂，其特征在于，所述后臂和前臂為箱梁式結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿操作機器人，其特征在于，所述后臂的下端與所述旋轉(zhuǎn)臺鉸接，所述后臂的上端與所述前臂的上端通過第一轉(zhuǎn)軸鉸接，所述前臂的上端向所述后臂彎曲延伸形成彎曲部；所述鉆桿操作機器人還包括承重連桿，所述承重連桿的下端與所述旋轉(zhuǎn)臺鉸接，所述承重連桿的上端與所述彎曲部的后端鉸接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆桿操作機器人，其特征在于，所述鉆桿操作機器人還包括水平連桿和抓爪，所述前臂的前端與抓爪連接板末端鉸接，所述抓爪鉸接板前端固定有抓爪；所述水平連桿包括后水平連桿和前水平連桿，所述后水平連桿的下端與所述旋轉(zhuǎn)臺鉸接，所述第一轉(zhuǎn)軸上還鉸接有水平連桿連接板，所述后水平連桿的上端與所述水平連桿連接板的后端鉸接，所述前水平連桿的上端與所述水平連桿連接板的前端鉸接，所述前水平連桿的下端與所述抓爪連接板的中部鉸接；所述承重連桿和后水平連桿位于所述后臂內(nèi)，所述前水平連桿位于所述前臂內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆桿操作機器人，其特征在于，所述后臂和前臂的內(nèi)部固定設(shè)置有若干橫向的加強板，在所述加強板上開設(shè)有所述水平連桿和承重連桿穿過的通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆桿操作機器人，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臺的后部固定有后連接板，所述承重連桿的下端與所述后連接板的后部鉸接，所述后水平連桿與所述后連接板的前部鉸接；所述抓爪與抓爪連接板之間通過螺栓固定連接，所述螺栓為最大承受一定剪切載荷的螺栓。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一項所述的鉆桿操作機器人，其特征在于，所述抓爪與抓爪連接板之間設(shè)置有柔性墊；所述抓爪前端的兩個相對的手指內(nèi)側(cè)為弧形，所述手指內(nèi)側(cè)固定有弧形的柔性墊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的鉆桿操作機器人，其特征在于，所述底座位于橫向移動軌道上，所述橫向移動軌道固定在鉆井平臺的甲板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的鉆桿操作機器人，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臺中心具有向下延伸的空腔，所述空腔下部與所述底座之間設(shè)置有軸承，所述軸承的內(nèi)圈與所述空腔固定，所述軸承的外圈與所述底座固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的鉆桿操作機器人，其特征在于，在所述底座內(nèi)還設(shè)置有用于識別鉆桿所處位置的圖像處理與定位裝置，所述圖像處理和定位裝置包括激光傳感器、驅(qū)動器、驅(qū)動電機、以及圖像處理軟件，在所述底座上設(shè)置有激光通過的開口，所述驅(qū)動器和驅(qū)動電機驅(qū)動激光傳感器進行激光掃描，所述激光傳感器將得到的鉆桿圖像，傳輸給圖像處理軟件進行圖像處理，從而獲得鉆桿中心坐標位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的鉆桿操作機器人，其特征在于，在所述前臂和/或后臂上設(shè)置有避撞傳感器。
【文檔編號】E21B19/14GK103696711SQ201310725153
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】趙奎, 賀保衛(wèi), 王繪忠, 王輝, 張坤, 于浩洋, 莊緒銘, 潘樹鵬, 劉常, 王華勇, 劉洪剛, 杜鵬, 張超, 劉媛媛 申請人:青島杰瑞自動化有限公司