主从机械手主动操作模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种主从机械手主动操作模拟装置，包括定位托盘(1)、连接部件(2)以及控制手柄(3)，所述定位托盘(1)为倒置的球冠形，所述连接部件(2)放置在所述定位托盘(1)上，所述连接部件(2)包括底座滑块(21)和固定在所述底座滑块(21)上的控制手柄支架(22)，所述控制手柄(3)可前后左右摆动的固定在控制手柄支架(22)上；所述控制手柄(3)包括摇杆(31)和套设在所述摇杆(31)上的套筒(32)，所述套筒(32)上设有起夹紧作用的握杆(33)。该模拟装置能够真实地模拟核燃料后处理厂用伸缩式主从机械手主动操作，提高员工的操作技能，避免在真实操作中出现偏差，导致事故发生；同时减少搭建成本和占用空间，增加系统的复用性、灵活性和经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于模拟
，具体涉及一种主从机械手主动操作模拟装置，该装置能够真实地模拟核燃料后处理厂用伸缩式主从机械手主动手操作。
技术介绍
核燃料后处理厂处理的乏燃料具有十分高的放射性，设置有厚重的混凝土进行辐射防护，将高放射性物质包围在一个个热室内，但对于首端设备检修维护、放射性废物整备等工作，都需要工作人员进行远距离操作，伸缩式主从机械手和关节式主从机械手是后处理工程中应用比较成熟的远距离操作设备之一，已形成了核行业标准EJ/T 566《主从机械手通用技术条件》。核燃料后处理厂热室的混凝土墙十分厚重、内部空间狭小、设备管道布置密集、窥视窗内填充油易变浑浊，这些都给远距离操作带来了非常大的困难，定位、夹持、运输等动作经常出现偏差，甚至会发生设备掉落、操作人员超剂量工作、部分设备放射性沾污等事件，严重影响员工安全和工作效率。目前，核燃料后处理厂主要是通过搭建1:1的模拟热室，进行员工的操作培训，提高员工操作技能，来避免这些事件的发生，但模拟热室场景的搭建和培训机械的购置将花费大量人力、物力，还可能出现设计优化变更，导致重新搭建模拟热室，经济性差。虚拟现实技术能够模拟真实场景，通过沉浸式立体展示、人机交互系统等提供给参与者一个身临其境的工作环境，已在核电、航空航天、舰艇、汽车等行业的设计验证和员工培训等工作中得到广泛应用，核燃料后处理工程中也开始对虚拟现实技术进行研宄和试用工作。现有虚拟现实技术中，对主从机械手主动操作的模拟都是通过搭建全尺寸的1:1主动手实现的，然后将主动手动作转化为电信号，传送给虚拟现实系统，操控虚拟从动手做出相应动作，但是这种虚拟外设主动手只能对应一个型号的主从机械手，通用性差，对于一个完整的工程项目而言，往往需要购置多个不同类型的虚拟主动操作装置，经济性差。而且，全尺寸的虚拟主动操作装置尺寸较大，需要设计支架进行支撑，难以现场移动和异地转运，灵活性差。此外，核燃料后处理工程热室形式、设备结构、操控要求等都较一般工程项目更为复杂，许多主从机械手需要定制，涉及的主从机械手种类较多，逐一创建各自的一套虚拟主动操作装置是不现实的。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种主从机械手主动操作模拟装置，能够真实地模拟核燃料后处理厂用伸缩式主从机械手主动操作，提高员工操作技能；同时减少搭建成本和占用空间，增加系统的复用性、灵活性和经济性。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是:提供一种主从机械手主动操作模拟装置，包括定位托盘、连接部件以及控制手柄，所述定位托盘为倒置的球冠形，所述连接部件放置在所述定位托盘上，所述连接部件包括底座滑块和固定在所述底座滑块上的控制手柄支架，所述控制手柄可前后左右摆动的固定在控制手柄支架上；所述控制手柄包括摇杆和套设在所述摇杆上的套筒，所述套筒上设有起夹紧作用的握杆。进一步，所述底座滑块底部形状为球冠形，该形状与所述定位托盘的形状相适配。进一步，所述控制手柄支架包括倾斜部和水平部，所述倾斜部与所述底座滑块相连接，所述水平部的下表面设有控制手柄固定接口，所述控制手柄通过控制手柄固定接口固定在水平部上。进一步，所述定位托盘的曲率半径为虚拟的主动手臂长。进一步，所述握杆为自行车车刹式握杆。进一步，所述套筒两端设有压力感应片。进一步，所述定位托盘的下部设有多个用以检测连接部件在定位托盘上位置的感应探头。进一步，所述控制手柄支架倾斜部的下端设有电磁铁。本专利技术的有益技术效果在于:(I)本专利技术采用球冠形定位托盘与底座滑块模拟粗大笨重的主动手的摆动和肩部旋转；通过在控制手柄上设有压力感应片，该压力感应片受力分析模拟主动手的伸缩，大大减少了装置尺寸，降低了空间的占用量；(2)采用可更换的定位托盘和底座滑块，可以模拟多种不同规格的伸缩式主从机械手的主动操作，提高了装置的复用性；(3)本专利技术简单灵巧、占用空间小、复用性强、经济性好，可广泛应用于机械手的研发、操作培训等领域。【附图说明】图1是核燃料后处理厂用伸缩式主从机械手从动手运动自由度示意图；图2是本专利技术主从机械手主动操作模拟装置的结构示意图；图3是图2的A向视图；图4是图2的B向视图。图中定位托盘2-连接部件3-控制手柄21-底座滑块22-控制手柄支架31-摇杆32-套筒33-握杆【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细的描述。如图1所示，核燃料后处理厂用伸缩式主从机械手从动手有7个自由度，分别为X向动作、Y向动作、Z向动作、方位旋转、手腕俯仰、手腕旋转和夹紧。图中:M为伸缩管、C为Y向动作、D为X向动作、E为Z向动作、F为方位旋转、G为手腕俯仰、K为手腕旋转以及H为夹紧。本专利技术提供的主从机械手主动操作模拟装置就是要实现对这些自由度的控制，完成指定动作。如图2所示，是本专利技术提供的核燃料后处理厂用主从机械手主动操作模拟装置，该装置包括定位托盘1、连接部件2和控制手柄3。连接部件2放置在定位托盘I上，控制手柄3固定在连接部件2上，通过相对运动模拟主从机械手主动操作。其中，定位托盘I为一个固定件，即倒置的球冠形金属板，其曲率半径为虚拟主动手臂长，可根据需要进行更换；定位托盘I下部均匀多个感应探头，以检测连接部件2在定位托盘I上的位置，并将相应的位置信息传送给计算机系统，实现对手臂摆动(X向动作)和肩部旋转(Y向动作)的模拟。如图3所示，连接部件2包括底座滑块21和固定在底座滑块21上的控制手柄支架22。底座滑块21的底部形状为球冠形，该形状与定位托盘I的形状相适配，便于滑动。底座滑块21的曲率半径与定位托盘相同，可根据定位托盘规格选择相应的底座滑块。控制手柄支架22为一复用件，为控制手柄提供固定和支撑，该控制手柄支架22包括倾斜部和水平部，倾斜部的下端固定在底座滑块21上，倾斜部的上端与水平部连接，水平部的下表面设有控制手柄固定接口，控制手柄3通过该控制手柄固定接口固定在水平部。控制手柄支架22倾斜部的下端设有电磁铁，虚拟从动手发生碰撞或卡滞时，连接部件2便会通过电磁固定在定位托盘I上，当底座滑块21向相反方向运动时，电磁断开恢复正常操作，从而实现干涉反馈。如图3、4所示，是主从机械手主动操作模拟装置运动自由度示意图。控制手柄3包括上部摇杆31、套设在摇杆31上的套筒32以及设置在套筒32上的握杆33。其中，摇杆31可前后左右摆动的固定在控制手柄支架22的水平部上，能够通过旋转运动模拟机械手的方位旋转，通过前后摆动模拟机械手的手腕俯仰，通过左右摆动模拟机械手的手腕扭转；套筒32的两端设有压力感应片，通过套筒向上或向下运动时受力分析模拟机械手的“伸缩”Z向运动；握杆33采用自行车车刹式握杆，用于模拟机械手的“夹紧”动作。图3中的P为Y向动作、S为Z向动作、T为手腕俯仰、R为夹紧；图4中的U为X向动作、V为方位旋转、W为手腕扭转。综上所述，控制手柄3固定在连接部件2之上，随连接部件2在定位托盘I上运动，以实现对主从机械手主动手动作的模拟，提高了员工的操作技能。本专利技术的主从机械手主动操作模拟装置，并不限于上述【具体实施方式】，本领域技术人员根据本专利技术的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本专利技术的技术创新范围。【主权项】1.一种主从机械手主动操作模拟装置，包括定位托盘(I)、连接部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主从机械手主动操作模拟装置，包括定位托盘(1)、连接部件(2)以及控制手柄(3)，其特征是：所述定位托盘(1)为倒置的球冠形，所述连接部件(2)放置在所述定位托盘(1)上，所述连接部件(2)包括底座滑块(21)和固定在所述底座滑块(21)上的控制手柄支架(22)，所述控制手柄(3)可前后左右摆动的固定在控制手柄支架(22)上；所述控制手柄(3)包括摇杆(31)和套设在所述摇杆(31)上的套筒(32)，所述套筒(32)上设有起夹紧作用的握杆(33)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦永泉，陈勇，李鑫，胡国辉，李思凡，王博，杨浩，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11