一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人,移动机器人包括机架、轨道车、旋转装置和机械臂；机架底部安装有移动装置；机械臂通过旋转装置安装在机架上；机械臂为可变角度重载轨道机械臂，机械臂由多个轨道单元串联组成，轨道单元内包括传动机构，机械臂通过多个传动机构能够在水平面内朝不同方向转动，转弯处以多关节、等角度联动方式圆弧过渡转角；机械臂由狭窄通道进入大型容体内部后，通过多自由度转向，抵达预定工作位置；轨道车上安装有作业装置，轨道车设置在机械臂上，沿机械臂移动至作业装置的作业位置。本发明专利技术的机械臂可由狭小的通道窗口伸入大型容体内部，稳定高效的完成容体内部不同位置、多种设备的多种任务作业。

【技术实现步骤摘要】
一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人
本专利技术涉及辐射环境的设备检修工况下智能机器人领域，尤其涉及一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人。
技术介绍
核工业作业环境具有高辐射性、环境复杂、空间狭小等特点，其中一种设备处于检修工况时，需要作业设备通过狭窄通道进入大型容体内部进行长时间多任务作业。但容体与外部的通道窗口面积狭小，且窗口下沿距离地面高度大，使得移动机器人无法整体进入。另外，容体内部情况复杂、条件恶劣，设备众多、空间狭小且地面不平整，需要对不同位置的设备进行检修、焊接等作业时，机器人行进路径复杂，而内部辐射环境会严重危害作业人员生命健康，人员无法进入容体内部，因而需要目前亟需此大型容体内部的高辐射狭窄环境作业下的特种作业装备。为了满足这种特殊工况的需求，该特种作业装备应能将机器人或者其他作业装置运送到容体中作业；由于内部设备多、环境复杂，作业设备进入容体后，只能从空中运动到指定工作点。如专利号为CN201510552708.2的中国专利公开了起重机箱形主梁三自由度移动焊接机器人，该机器人所有结构集成一体，虽然增加了三个自由度来增大工作空间，但机器人无法通过容体通道进入容体内部并安全退出，而且焊机和气罐等装置进入辐射环境极易失效并带来更大的安全隐患。专利号为CN201510247231.7的中国专利公开了一种八自由度的移动机械臂，其在六轴机械臂的基础上增加双层轨道，虽然增大了工作范围，但是整体结构需提前设置在容体内，该部分结构无法进出容体，在辐射环境下，设备无法更换作业工具，且出现故障时无法检修，导致造成更大的损失。专利号为CN201910156740.7的中国专利公开了一种可全向移动焊接机器人，其将焊机装备与移动机器人分离，可移动范围广，但机器人对地面要求高，容体内设备多，路径复杂，携带拖地线缆易与设备缠绕，且无法跨越通道窗口与地面的台阶实现稳定进出容体。专利号为CN201811357332.X的中国专利公开了一种沿架空线路行走攀爬机器人，该机器人需提前架设线路，且悬挂式负载能力差，作业时整体易晃动。专利号KR101490217B1的韩国专利一种多关节机器人的关节结构，包括框架、多个链节、驱动单元、第一连接构件、多个第二连接构件、多个弹性构件、主动旋转轴和多个从动旋转轴。其通过弹性构件驱动实现前后链节转动，所有链节相对于前一链节转动一定角度使得整个多关节机器人向一侧弯曲。其虽然实现了多关节结构的主动可变角度，但由于其中弹性导杆为向一侧弯曲的圆弧型杆，使得整个多关节机器人只能向单侧弯曲。且其传动部件采用的是钢丝、带、链、同步带，这些部件均具有一定弹性或间隙存在传动精度差和容易打滑的问题，无法用于重载高精度传动工况，而且该装置截面非轨道形状且结构不具有好的承载能力，无法让轨道车在其上通行也无法用于承载轨道车或轨道机器人。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其不仅可以在容体外部自由移动，还可以将机械臂由狭小的窗口伸入大型容体内部，并通过多自由度调节，避开容体内其他设备，抵达预定工作位置，实现狭小通道的密闭环境内、众多设备的检修作业。本专利技术的具体技术方案如下：一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括机架、轨道车、旋转装置和机械臂；所述机架底部安装有移动装置；所述机械臂通过所述旋转装置安装在所述机架上；所述机械臂为可变角度重载轨道机械臂，所述机械臂由多个轨道单元串联组成，所述轨道单元内包括传动机构，所述机械臂通过多个所述传动机构能够在水平面内朝不同方向转动，转弯处以多关节、等角度联动方式圆弧过渡转角；所述机械臂由大型容体上的狭窄通道进入所述大型容体内部后，通过多自由度转向，抵达预定工作位置；所述轨道车上安装有作业装置，所述轨道车设置在所述机械臂上，沿所述机械臂移动至所述作业装置的作业位置。进一步地，所述轨道单元包括左侧轨道组件、右侧轨道组件、多个关节组件，所述左侧轨道组件通过多个所述关节组件与所述右侧轨道组件串联连接。进一步地，所述传动机构为啮合传动；所述左侧轨道组件包括动力源、第一锥齿轮第二锥齿轮、锥齿轮安装轴、齿扇、扇形齿圈；所述第一锥齿轮安装在所述动力源的动力输出轴上；所述第二锥齿轮安装在所述锥齿轮安装轴上，并与所述第一锥齿轮啮合连接；所述扇形齿圈安装在所述左侧轨道组件下游端，所述齿扇安装在所述左侧轨道组件上游端；所述关节组件包括链式关节壳体、关节联动轴、齿扇、扇形齿圈；所述链式关节壳体套设在上游的所述锥齿轮安装轴或者所述关节联动轴上；所述齿扇套设在所述关节联动轴下端，用于与上游的所述扇形齿圈啮合传动；所述关节组件在下游端安装所述扇形齿圈，用于与下游的所述齿扇啮合传动。进一步地，所述左侧轨道组件还包括上连接板、轨道壳体、下腔体、下腔体底板；所述轨道壳体夹装在所述上连接板与所述下腔体之间，所述轨道壳体用于与上游的轨道单元相连；所述下腔体扣接在所述下腔体底板上；所述动力源设置在所述轨道壳体内，所述锥齿轮安装轴下端在所述下腔体内与所述下腔体底板相连，所述锥齿轮安装轴上端与所述上连接板相连；所述关节组件还包括关节上连接板、关节下连接腔体、关节下连接腔体底板；所述链式关节壳体夹在所述关节上连接板与所述关节下连接腔体之间，所述关节下连接腔体扣接在所述关节下连接腔体底板上；所述关节联动轴下端在所述关节下连接腔体内通过所述齿扇安装在与所述关节下连接腔体底板上；所述关节联动轴上端与所述关节上连接板相连。进一步地，所述左侧轨道组件还包括第一轴承、第一轴承座；所述锥齿轮安装轴下端通过所述第一轴承安装在所述第一轴承座上，所述第一轴承座安装在所述下腔体底板上；所述关节组件还包括第二轴承、第二轴承座；所述关节联动轴下端通过所述第二轴承安装在所述第二轴承座上，所述第二轴承座通过所述齿扇安装在所述关节下连接腔体底板上。进一步地，所述轨道车还包括轨道运载底盘、作业装置基座、转向车架、从动轮、驱动轮、自适应侧壁固定装置；所述轨道运载底盘外沿紧扣在所述机械臂上表面两侧；所述作业装置通过所述作业装置基座安装在所述轨道运载底盘中心；所述转向车架安装在所述轨道运载底盘下方，用于完成所述轨道车的转向；所述从动轮和所述驱动轮安装在所述转向车架下表面上，在所述机械臂上表面滚动，带动所述轨道车沿所述机械臂移动；多个所述自适应侧壁固定装置对称设置在所述转向车架左右两侧的前后两端，并紧压所述机械臂侧部。进一步地，所述自适应侧壁固定装置包括侧壁支架、导轮支架、导轮、矩形压簧、导杆；所述侧壁支架通过顶端与所述转向车架侧部相连；所述侧壁支架底端设有两个平行间隔设置的水平板；在两个所述水平板中心线上分别设有导槽；所述导轮支架置于两个所述水平板之间，所述导轮通过所述导杆安装在所述导轮支架内，所述导杆能够沿所述导槽移动；在所述导轮支架与所述侧壁支架之间，所述矩形压簧两端分别与所述侧壁支架、所述导轮支架相抵。进一步地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括机架(100)、轨道车(200)、旋转装置(400)和机械臂(500)；/n所述机架(100)底部安装有移动装置(110)；所述机械臂(500)通过所述旋转装置(400)安装在所述机架(100)上；/n所述机械臂(500)为可变角度重载轨道机械臂，所述机械臂(500)由多个轨道单元串联组成，所述轨道单元内包括传动机构，所述机械臂(500)通过多个所述传动机构能够在水平面内朝不同方向转动，转弯处以多关节、等角度联动方式圆弧过渡转角；/n所述机械臂(500)由大型容体(300)上的狭窄通道进入所述大型容体(300)内部后，通过多自由度转向，抵达预定工作位置；/n所述轨道车(200)上安装有作业装置(220)，所述轨道车(200)设置在所述机械臂(500)上，沿所述机械臂(500)移动至所述作业装置(220)的作业位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括机架(100)、轨道车(200)、旋转装置(400)和机械臂(500)；
所述机架(100)底部安装有移动装置(110)；所述机械臂(500)通过所述旋转装置(400)安装在所述机架(100)上；
所述机械臂(500)为可变角度重载轨道机械臂，所述机械臂(500)由多个轨道单元串联组成，所述轨道单元内包括传动机构，所述机械臂(500)通过多个所述传动机构能够在水平面内朝不同方向转动，转弯处以多关节、等角度联动方式圆弧过渡转角；
所述机械臂(500)由大型容体(300)上的狭窄通道进入所述大型容体(300)内部后，通过多自由度转向，抵达预定工作位置；
所述轨道车(200)上安装有作业装置(220)，所述轨道车(200)设置在所述机械臂(500)上，沿所述机械臂(500)移动至所述作业装置(220)的作业位置。


2.根据权利要求1所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述轨道单元包括左侧轨道组件510、右侧轨道组件(530)、多个关节组件(540)，所述左侧轨道组件(510)通过多个所述关节组件(540)与所述右侧轨道组件(530)串联连接。


3.根据权利要求2所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述传动机构为啮合传动；所述左侧轨道组件(510)包括动力源(511)、第一锥齿轮(512、)第二锥齿轮(513)、锥齿轮安装轴(520)、齿扇(546)、扇形齿圈(547)；所述第一锥齿轮(512)安装在所述动力源(511)的动力输出轴上；所述第二锥齿轮(513)安装在所述锥齿轮安装轴(520)上，并与所述第一锥齿轮(512)啮合连接；所述扇形齿圈(547)安装在所述左侧轨道组件(510)下游端，所述齿扇(546)安装在所述左侧轨道组件(510)上游端；
所述关节组件(540)包括链式关节壳体(542)、关节联动轴(544)、齿扇(546)、扇形齿圈(547)；所述链式关节壳体(542)套设在上游的所述锥齿轮安装轴(520)或者所述关节联动轴(544)上；所述齿扇(546)套设在所述关节联动轴(544)下端，用于与上游的所述扇形齿圈(547)啮合传动；所述关节组件(540)在下游端安装所述扇形齿圈(547)，用于与下游的所述齿扇(546)啮合传动。


4.根据权利要求3所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述左侧轨道组件(510)还包括上连接板(514)、轨道壳体(515)、下腔体(516)、下腔体底板(517)；
所述轨道壳体(515)夹装在所述上连接板(514)与所述下腔体(516)之间，所述轨道壳体(515)用于与上游的轨道单元相连；所述下腔体(516)扣接在所述下腔体底板(517)上；所述动力源(511)设置在所述轨道壳体(515)内，所述锥齿轮安装轴(520)下端在所述下腔体(516)内与所述下腔体底板(517)相连，所述锥齿轮安装轴(520)上端与所述上连接板(514)相连；
所述关节组件(540)还包括关节上连接板(541)、关节下连接腔体(543)、关节下连接腔体底板(549)；所述链式关节壳体(542)夹在所述关节上连接板(541)与所述关节下连接腔体(543)之间，所述关节下连接腔体(543)扣接在所述关节下连接腔体底板(549)上；所述关节联动轴(544)下端在所述关节下连接腔体(543)内通过所述齿扇(546)安装在与所述关节下连接腔体底板(549)上；所述关...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜潮，胡德安，徐汉波，陈志龙，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43