用于蒸汽发生器热管检测的关节式爬行机器人制造技术

用于蒸汽发生器热管检测的关节式爬行机器人，它涉及一种关节式爬行机器人。现有机器人PEGASYS的脚趾固定后，检测的热管为单排热管，检测不同排热管时，至少变换两次脚趾位置，固定后检测区域小，操作不方便；现有机器人ZR‑100对热管进行安全检测工作时，存在机器人的整体尺寸大且易受管板型号限制的问题。本发明专利技术中左侧旋转关节、中间旋转关节和右侧旋转关节的结构相同，左侧旋转关节、中间旋转关节和右侧旋转关节形成三自由度机械臂，脚趾模块包括左侧脚趾组件和右侧脚趾组件，左侧脚趾组件设在左侧旋转关节内，右侧脚趾组件设在右侧旋转关节内，检测工具接口设在左侧旋转关节外壁或右侧旋转关节外壁上。本发明专利技术用于热管检测工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种关节式爬行机器人，属于机电一体化

技术介绍
随着核工业的发展，核电安全检测问题日益突出。蒸汽发生器热管的安全监测问题，已成为核电安全中的一项重要内容。用于蒸汽发生器热管检测的机器人，主要分为两类：串联机器人和爬行机器人。其中，爬行机器人以结构简单、体积小、重量轻、易于携带搬运等特点，逐渐占据市场主导地位。目前，用于蒸汽发生器热管检测的爬行机器人主要有两种：PEGASYS、指状夹持型机器人和ZR-100。申请公布号US2004/0131462A1的专利技术专利“Miniature manipulator for servicing the interior ofnuclear steam generator tubes”公布的PEGASYS机器人，主要由主体、运动平台和足部部件组成。由于机器人检测工具只能沿单一方向检测热管，检测区域小，同时在检测不同排热管时，需进行两次以上脚趾变换操作，检测效率较低。另外，运动平台旋转时，限位块之间的反复撞击以及钢丝磨损，在装置工作的稳定性与安全性方面存在隐患。申请公布号CN102456420A的专利技术专利“用于蒸汽发生器的热管的指状夹持型检测机器人”，由前后移动模块、左右移动模块、检测装置模块及夹持模块组成。机器人的夹持模块，通过模仿手指的夹持夹紧热管，机构复杂且夹紧效果不稳定。机器人检测模块能够移动和旋转，增大了热管检测范围，检测的灵活性也有所提高，但同时也增加了机器人整体重量以及生产成本。公开号US8746089B2的专利“Apparatus for automated positioning ofeddy current test probe”公布了ZR-100机器人。机器人由旋转部分、滑动部分和外壳组成。机器人有效的增大了检测区域，检测效率也有了明显提高，然而该机器人只能适用于热管为正方形分布的管板，不能用于热管为三角形分布的热管。基于目前我国核电中蒸汽发生器热管检测机器人依赖进口的现状，针对现有以上装置存在的问题，急需开发相关核心关键技术，研制一种具有自主知识产权的新型蒸汽发生器热管检测机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于蒸汽发生器热管检测的关节式爬行机器人，以解决现有机器人PEGASYS的脚趾固定后，检测的热管为单排热管，检测不同排热管时，至少变换
两次脚趾位置，固定后检测区域小，操作不方便；现有机器人ZR-100对热管进行安全检测工作时，存在机器人的整体尺寸大且易受管板型号限制的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种用于蒸汽发生器热管检测的关节式爬行机器人，它包括机构主体和检测工具接口；所述机构主体包括左侧旋转关节、中间旋转关节和右侧旋转关节，所述左侧旋转关节、中间旋转关节和右侧旋转关节的结构相同，所述左侧旋转关节、中间旋转关节和右侧旋转关节依次连接形成三自由度机械臂，所述脚趾模块包括左侧脚趾组件和右侧脚趾组件，左侧脚趾组件设置在左侧旋转关节内，右侧脚趾组件设置在右侧旋转关节内，所述检测工具接口设置在左侧旋转关节的外壁或右侧旋转关的外壁上。所述左侧旋转关节包括关节座、第一主轴齿轮、第一主轴、第一轴承、第一伺服电机、第一电机轴齿轮、第一连接轴和第一中间齿轮，所述第一主轴套装在关节座内，所述第一主轴齿轮位于关节座和第一主轴之间且套装在第一主轴上，所述第一轴承套装在第一主轴上且位于第一主轴齿轮的下方，所述第一连接轴安装在关节座的一侧，第一连接轴上套装有第一中间齿轮，所述第一伺服电机的输出轴上套装有第一电机轴齿轮，所述第一电机轴齿轮通过第一中间齿轮与第一主轴齿轮相啮合。所述左侧旋转关节还包括第一挡板、第一端盖、第一内置密封圈和第一轴端挡圈，所述第一主轴的顶部设置有第一挡板，第一端盖可拆卸连接在关节座的底部，第一内置密封圈套装在第一主轴外且其位于第一端盖内，所述第一轴端挡圈套装在第一连接轴上。左侧脚趾组件与右侧脚趾组件的结构相同，所述左侧脚趾组件包括二级气缸、传动机构和执行机构，二级气缸包括外气缸、内气缸、活塞、导杆、气缸盖、压缩弹簧、底部支架和多根拉伸弹簧，所述传动机构包括活塞固定架、两根楔形杆和两根楔形杆滑套，执行机构包括两根芯轴，所述两根芯轴并列设置且二者均穿设在第一主轴内，两根芯轴的下端与活塞固定架可拆卸连接，每根芯轴内设置有一根楔形杆滑套，楔形杆滑套内设置有一根楔形杆，内气缸的侧壁内加工有沿活塞的长度方向设置的气孔，所述活塞的上端与活塞固定架可拆卸连接，活塞的下端依次穿过外气缸和内气缸，所述气缸盖设置在内气缸内且二者之间设置有压缩弹簧，所述气缸盖的底部设置有第一气嘴，第一气嘴与内气缸的内部相连通，外气缸的缸壁上沿活塞的长度方向加工有与导杆相配合的导孔，所述导杆的下端通过底部支架与气缸盖可拆卸连接，底部支架上设置有与内气缸相连通的第二气嘴，所述外气缸的外部设置有与外气缸内的气腔相连通的第三气嘴，所述多根拉伸弹簧均布在外气缸外且每根拉伸弹簧设置在外气缸的顶部外壁和底部支架之间。所述中间旋转关节包括大臂、第二主轴齿轮、第二挡板、第二主轴、第二轴承、第二伺服电机、小臂、第二电机轴齿轮、第二连接轴和第二中间齿轮，所述大臂和小臂同轴设置且小臂位于大臂的下方，所述第二主轴套装在大臂内且其与小臂可拆卸连接，所述第二主轴齿轮位于大臂和第二主轴之间且套装在第二主轴上，所述第二轴承套装在第二主轴上且位于第二主轴齿轮的下方，所述第二连接轴安装在大臂的一侧，第二连接轴上套装有第二中间齿轮，所述第二伺服电机的输出轴上套装有第二电机轴齿轮，所述第二电机轴齿轮通过第二中间齿轮与第二主轴齿轮相啮合。所述中间旋转关节还包括盖板、第二端盖、第二内置密封圈和第二轴端挡圈，所述第二主轴的顶部套装有盖板，所述第二挡板可拆卸连接在盖板和第二主轴齿轮之间，第二端盖位于小臂外且套装在小臂和第二主轴连接处，第二内置密封圈套装在小臂和第二主轴连接处且其处于第二端盖内，所述第二轴端挡圈套装在第二连接轴上。检测工具接口包括定位销和气动快换接口，所述气动快换接口设置在左侧旋转关节的外壁或右侧旋转关节的外壁上，所述定位销设置在气动快换接口上，所述气动快换接口用于快速安装和拆卸检测工具。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用关节式设计，通过左侧旋转关节、中间旋转关节和右侧旋转关节依次连接形成三自由度机械臂，实现增强本专利技术的检测范围的效果。当本专利技术处于固定状态时，其能够对圆环区域内的热管进行检测工作。本专利技术避免了现有技术中PEGASYS针对不同排热管检测时的不足，与现有技术中PEGASYS相比工作效率提高了20％至25％。2、相比现有技术PEGASYS，通过改进的脚趾模块，减少机器人驱动气缸数目，机构简单且重量减轻了15％。3、本专利技术相比指状夹持型机器人，脚趾模块的结构设计采用胀紧固定方式，负载力更大，固定更稳定。4、针对不同结构参数管板，通过更换相应尺寸的芯轴即可正常工作，最大限度减少构件的浪费，降低制造成本。针对不同热管分布形式的管板，通过调整芯轴间的分布位置即可实现正常工作，本专利技术能够适应不同尺寸蒸发器结构，即在不同直径热管的管板以及三角形分布和正方形分布管板均可适用，检测适应性强。5、本专利技术中关节式设计可进行折叠，减小存放空间，便于设备搬运和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蒸汽发生器热管检测的关节式爬行机器人，其特征在于：它包括机构主体(1)和检测工具接口(3)；所述机构主体(1)包括左侧旋转关节(11)、中间旋转关节(12)和右侧旋转关节(13)，所述左侧旋转关节(11)、中间旋转关节(12)和右侧旋转关节(13)的结构相同，所述左侧旋转关节(11)、中间旋转关节(12)和右侧旋转关节(13)依次连接形成三自由度机械臂，所述脚趾模块(2)包括左侧脚趾组件(21)和右侧脚趾组件(22)，左侧脚趾组件(21)设置在左侧旋转关节(11)内，右侧脚趾组件(22)设置在右侧旋转关节(13)内，所述检测工具接口(3)设置在左侧旋转关节(11)的外壁或右侧旋转关节(13)的外壁上。

【技术特征摘要】
1.一种用于蒸汽发生器热管检测的关节式爬行机器人，其特征在于：它包括机构主体(1)和检测工具接口(3)；所述机构主体(1)包括左侧旋转关节(11)、中间旋转关节(12)和右侧旋转关节(13)，所述左侧旋转关节(11)、中间旋转关节(12)和右侧旋转关节(13)的结构相同，所述左侧旋转关节(11)、中间旋转关节(12)和右侧旋转关节(13)依次连接形成三自由度机械臂，所述脚趾模块(2)包括左侧脚趾组件(21)和右侧脚趾组件(22)，左侧脚趾组件(21)设置在左侧旋转关节(11)内，右侧脚趾组件(22)设置在右侧旋转关节(13)内，所述检测工具接口(3)设置在左侧旋转关节(11)的外壁或右侧旋转关节(13)的外壁上。2.根据权利要求1所述的用于蒸汽发生器热管检测的关节式爬行机器人，其特征在于：所述左侧旋转关节(11)包括关节座(218)、第一主轴齿轮(216)、第一主轴(217)、第一轴承(219)、第一伺服电机(2127)、第一电机轴齿轮(2128)、第一连接轴(2130)和第一中间齿轮(2131)，所述第一主轴(217)套装在关节座(218)内，所述第一主轴齿轮(216)位于关节座(218)和第一主轴(217)之间且套装在第一主轴(217)上，所述第一轴承(219)套装在第一主轴(217)上且位于第一主轴齿轮(216)的下方，所述第一连接轴(2130)安装在关节座(218)的一侧，第一连接轴(2130)上套装有第一中间齿轮(2131)，所述第一伺服电机(2127)的输出轴上套装有第一电机轴齿轮(2128)，所述第一电机轴齿轮(2128)通过第一中间齿轮(2131)与第一主轴齿轮(216)相啮合。3.根据权利要求2所述的用于蒸汽发生器热管检测的关节式爬行机器人，其特征在于：所述左侧旋转关节(11)还包括第一挡板(215)、第一端盖(2112)、第一内置密封圈(2113)和第一轴端挡圈(2129)，所述第一主轴(217)的顶部设置有第一挡板(215)，第一端盖(2112)可拆卸连接在关节座(218)的底部，第一内置密封圈(2113)套装在第一主轴(217)外且其位于第一端盖(2112)内，所述第一轴端挡圈(2129)套装在第一连接轴(2130)上。4.根据权利要求3所述的用于蒸汽发生器热管检测的关节式爬行机器人，其特征在于：左侧脚趾组件(21)与右侧脚趾组件(22)的结构相同，所述左侧脚趾组件(21)包括二级气缸、传动机构和执行机构，二级气缸包括外气缸(2115)、内气缸(2116)、活塞(2125)、导杆(2123)、气缸盖(2124)、压缩弹簧(2118)、底部支架(2122)和多根拉伸弹簧(2119)，所述传动机构包括活塞固定架(2111)、两根楔形杆(214)和两根楔形杆滑套(213)，执行机构包括两根芯轴(212)，所述两根芯轴(212)并列设置且二者均穿设在第一主轴(217)内，两根芯轴(212)的下端与活塞固定架(2111)可拆卸连接，每根
\t芯轴(212)内设置有一根楔形杆滑套(213)，楔形杆滑套(213)内设置有一根楔形杆(214)，内气缸(2116)的侧壁内加工有沿活塞(2125)的长度方向设置的气孔，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫继宏，樊继壮，蔡汝飞，李戈，张新彬，赵杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23