本發明屬于管道施工裝備技術領域，具體而言，涉及一種用于工程管道施工的輔助機器人裝置。

背景技術：

隨著我國基礎設施建設快速發展，管道鋪設工程量越來越大。然而，傳統的開挖式管道鋪設方法由于土方開挖和回填量大、造價高，受季節天氣影響，工程立體交叉性差，在鬧市區、古跡保護區、何川湖泊等區域無法施工，挖槽過程會毀壞綠地園林、導致大氣粉塵增多、環境影響惡劣等缺陷，無法滿足效率、環保、經濟等需求。

非開挖鋪管技術具有占地面積小、不阻礙地面交通、受季節天氣影響小，鋪設管道長度大、可繞過地下障礙，施工精度高、環境污染很小、施工成本低、經濟效益高等優點，自20世紀80年代以來該技術得到了突飛猛進的發展。我國在非開挖管道敷設技術裝備設計和制造工藝上仍處于較落后的狀態，重大、大型非開挖管道鋪設設備大多數從國外引進，設備昂貴，生產活動受限。國產設備在結構緊湊、操作靈活、加工精度和工藝適應性能等方面較差，極大地限制了國內非開挖技術的發展。

串聯式工業機器人技術研究成熟，且具有結構緊湊、成本低、控制簡單、運動空間大等優點，將工業機器人同非開挖鋪設管道技術緊密結合起來，通過遙控和自動控制進行管道鋪設的設備，研制結構簡單、工程造價低、占用空間小的工程管道鋪設裝置具有十分重大的使用價值。

技術實現要素：

一種用于工程管道施工的輔助機器人裝置包括箱體、移動裝置、切削葉片轉動裝置和螺旋輸土裝置；其中，所述箱體由箱體座(1)和箱體蓋(2)組成；所述移動裝置驅動刀頭向前移動切削土壤；所述切削葉片轉動裝置帶動刀頭旋轉對土壤進行切削；所述螺旋輸土裝置在葉片法向推力的軸向分力作用下將土料沿料槽軸向移動。

可選的，所述移動裝置驅動移動板(17)移動，帶動刀頭向前移動切削土壤；所述移動裝置由第一聯軸器(3)、第一軸承端蓋(4-1)、第一發電機(4-2)、第一軸承座(4-3)、第一軸承(4-4)、絲桿(5)、螺母(6)和移動板(17)組成。

可選的，所述第一發電機(4-2)通過第一聯軸器(3)帶動絲桿(5)旋轉；所述絲杠(5)通過與之配套安裝的螺母(6)將旋轉運動轉換為移動板(17)的水平移動；第一軸承(4-4)安裝在所述絲桿(5)軸徑上，放置在第一軸承座(4-3)軸孔內；第一軸承端蓋(4-1)安裝在所述第一軸承座(4-3)軸孔端面，起密封作用。

可選的，所述切削葉片轉動裝置放置在所述移動板(17)上，用來帶動刀頭旋轉對土壤進行切削；所述切削葉片轉動裝置由第二發電機(7-1)、第二軸承端蓋(7-2)、第二軸承座(7-3)、第二軸承(7-4)、發電機安裝架(8)、第二聯軸器(9)、轉軸(10)、第三軸承(7-5)、第三軸承端蓋(7-6)、第二軸套(11)、第四軸承端蓋(12-1)、第四軸承(12-2)、第三軸承座(12-3)、切削葉片軸(13)、第五軸承端蓋(12-4)、第五軸承(12-5)和齒輪(12-6)組成。

可選的，所述第二發電機(7-1)通過第二聯軸器(9)帶動轉軸(10)旋轉，并通過齒輪(12-6)帶動切削葉片軸(13)旋轉；第二軸承(7-4)和第四軸承(12-2)安裝在轉軸(10)軸徑上，分別放置在第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔內；第三軸承(7-5)和第五軸承(12-5)安裝在切削葉片軸(13)軸徑上，分別放置在第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔內；第二軸承端蓋(7-2)和第四軸承端蓋(12-1)安裝在所述第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔端面，用來密封轉軸(10)；第三軸承端蓋(7-6)和第五軸承端蓋(12-4)安裝在所述第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔端面，用來密封切削葉片軸(13)；發電機安裝架(8)上放置在所述移動板(17)上，第二發電機(7-1)放置在發電機安裝架(8)上；軸套(11)安裝在所述切削葉片軸(13)上，起定位作用。

可選的，所述螺旋輸土裝置由螺旋轉軸(14)、第四軸承座(15-1)、第六軸承(15-2)、第六軸承端蓋(15-3)、第三發電機(15-4)和第三聯軸器(16)組成。

可選的，所述第三發電機(15-4)通過第三聯軸器(16)帶動螺旋轉軸(14)旋轉，實現土料輸送；第六軸承(15-2)安裝在螺旋轉軸(14)軸徑上，放置在第四軸承座(15-1)軸孔內；第六軸承端蓋(15-3)安裝在第四軸承座(15-1)軸孔端面，起密封作用。

可選的，所述裝置鋪設管道半徑范圍為0.4mm～0.8mm。

與現有技術相比，本發明所述裝置采用串聯機構滿足程序給定的運動以及切削土壤所需的工作負荷，結構簡單、所占空間小、工程造價低。自動化控制設備給定運動，較好地保證了施工效率和速度、安全性能高。本發明利用非開挖方法鋪設，與先開挖后填埋的方法相比施工過程簡單、成本低。

附圖說明

附圖1是本發明實施例中用于工程管道施工的輔助機器人裝置的整體結構剖視主圖。

附圖2是本發明實施例中用于工程管道施工的輔助機器人裝置的俯視圖，其中部分外殼被去除，可見部分內部結構。

附圖3是本發明實施例中用于工程管道施工的輔助機器人裝置的左視圖，其中左半圖進行剖視繪制，右半圖為內部結構圖，左右對稱，用以理解機械結構特征。

附圖標記說明：

1-箱體座、2-箱體蓋、3-第一聯軸器；

4-1-第一軸承端蓋、4-2-第一發電機、4-3-第一軸承座、4-4-第一軸承；

5-絲桿、6-螺母；

7-1-第二發電機、7-2-第二軸承端蓋、7-3-第二軸承座、7-4-第二軸承、7-5-第三軸承、7-6-第三軸承端蓋；

8-發電機安裝架、9-第二聯軸器、10-轉軸、11-第二軸套；

12-1-第四軸承端蓋、12-2-第四軸承、12-3-第三軸承座、12-4-第五軸承端蓋、12-5-第五軸承、12-6-齒輪；

13-切削葉片軸、14-螺旋轉軸；

15-1-第四軸承座、15-2-第六軸承、15-3-第六軸承端蓋、15-4-第三發電機；

16-第三聯軸器、17-移動板。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發明所述的用于工程管道施工的輔助機器人裝置做進一步說明，但是本發明的保護范圍并不限于此。

附圖1是本發明實施例中用于工程管道施工的輔助機器人裝置的整體結構剖視主圖。附圖2是本發明實施例中用于工程管道施工的輔助機器人裝置的俯視圖，其中部分外殼被去除，可見部分內部結構。附圖3是本發明實施例中用于工程管道施工的輔助機器人裝置的左視圖，其中左半圖進行剖視繪制，右半圖為內部結構圖，左右對稱，用以理解機械結構特征。

如圖1-3中所示，本實施例所述用于工程管道施工的輔助機器人裝置包括箱體、移動裝置、切削葉片轉動裝置和螺旋輸土裝置四部分。

所述箱體由箱體座(1)和箱體蓋(2)組成。

所述移動裝置驅動移動板(17)移動，帶動刀頭向前移動切削土壤；所述移動裝置由第一聯軸器(3)、第一軸承端蓋(4-1)、第一發電機(4-2)、第一軸承座(4-3)、第一軸承(4-4)、絲桿(5)、螺母(6)和移動板(17)組成；所述第一發電機(4-2)通過第一聯軸器(3)帶動絲桿(5)旋轉；所述絲杠(5)通過與之配套安裝的螺母(6)將旋轉運動轉換為移動板(17)的水平移動；第一軸承(4-4)安裝在所述絲桿(5)軸徑上，放置在第一軸承座(4-3)軸孔內；第一軸承端蓋(4-1)安裝在所述第一軸承座(4-3)軸孔端面，起密封作用。

所述切削葉片轉動裝置放置在所述移動板(17)上，用來帶動刀頭旋轉對土壤進行切削；所述切削葉片轉動裝置由第二發電機(7-1)、第二軸承端蓋(7-2)、第二軸承座(7-3)、第二軸承(7-4)、發電機安裝架(8)、第二聯軸器(9)、轉軸(10)、第三軸承(7-5)、第三軸承端蓋(7-6)、第二軸套(11)、第四軸承端蓋(12-1)、第四軸承(12-2)、第三軸承座(12-3)、切削葉片軸(13)、第五軸承端蓋(12-4)、第五軸承(12-5)和齒輪(12-6)組成；所述第二發電機(7-1)通過第二聯軸器(9)帶動轉軸(10)旋轉，并通過齒輪(12-6)帶動切削葉片軸(13)旋轉；第二軸承(7-4)和第四軸承(12-2)安裝在轉軸(10)軸徑上，分別放置在第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔內；第三軸承(7-5)和第五軸承(12-5)安裝在切削葉片軸(13)軸徑上，分別放置在第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔內；第二軸承端蓋(7-2)和第四軸承端蓋(12-1)安裝在所述第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔端面，用來密封轉軸(10)；第三軸承端蓋(7-6)和第五軸承端蓋(12-4)安裝在所述第二軸承座(7-3)和第三軸承座(12-3)軸孔端面，用來密封切削葉片軸(13)；發電機安裝架(8)上放置在所述移動板(17)上，第二發電機(7-1)放置在發電機安裝架(8)上；軸套(11)安裝在所述切削葉片軸(13)上，起定位作用。

螺旋輸土裝置在葉片法向推力的軸向分力作用下將土料沿料槽軸向移動；所述螺旋輸土裝置由螺旋轉軸(14)、第四軸承座(15-1)、第六軸承(15-2)、第六軸承端蓋(15-3)、第三發電機(15-4)和第三聯軸器(16)組成；所述第三發電機(15-4)通過第三聯軸器(16)帶動螺旋轉軸(14)旋轉，實現土料輸送；第六軸承(15-2)安裝在螺旋轉軸(14)軸徑上，放置在第四軸承座(15-1)軸孔內；第六軸承端蓋(15-3)安裝在第四軸承座(15-1)軸孔端面，起密封作用。

所述刀具鋪設管道半徑范圍為0.4mm～0.8mm。

與現有技術相比，本發明所述裝置采用串聯機構滿足程序給定的運動以及切削土壤所需的工作負荷，結構簡單、所占空間小、工程造價低。自動化控制設備給定運動，較好地保證了施工效率和速度、安全性能高。本發明利用非開挖方法鋪設，與先開挖后填埋的方法相比施工過程簡單、成本低。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。