一次侧堵板多自由度拆装机器人及方法技术

一次侧堵板多自由度拆装机器人及方法，涉及核电站自动化检修设备领域。一次侧堵板多自由度拆装机器人，包括移动小车、平移驱动机构、承载板、抓手位姿调整机构及抓手；移动小车包括车身和万向轮；平移驱动机构安装在车身的安装平面上，用于驱动承载板在水平面内移动；抓手位姿调整机构安装在承载板上，用于调整抓手在空间中的位姿。一次侧堵板安装方法，应用于一次侧堵板多自由度拆装机器人，用于核电站蒸汽发生器下部水室的一次侧堵板安装。本发明专利技术的优点是：操作人员在水室外控制一次侧堵板多自由度拆装机器人执行各种动作，即可实现一次侧堵板的安装与拆卸，无需钻入水室内操作，有效避免了人工拆装一次侧堵板受到的核辐射。避免了人工拆装一次侧堵板受到的核辐射。避免了人工拆装一次侧堵板受到的核辐射。

【技术实现步骤摘要】
一次侧堵板多自由度拆装机器人及方法


[0001]本专利技术涉及核电站自动化检修设备领域，特别是一种一次侧堵板多自由度拆装机器人及方法。

技术介绍

[0002]核电作为一种安全、可靠、清洁、高效的电力能源，是我国能源发展的战略重点。随着我国核电产业的迅猛发展和核电市场的扩大，提高核设施的安全性与可靠性，尽量降低操作人员的受辐射剂量，改善操作人员的工作环境，是我国核电行业一个亟待解决的课题。我国在核电站机器人领域工作开展较晚，近年来虽然开发了少量的机械手或机器人平台，实现了局部放射性环境下的特定操作，但数量少，应用面窄，且智能化及可靠性不高。目前有很多工作还是由人工直接完成。
[0003]由于核电站内很多维修区域属于高放射性的特殊环境，或者因为部件布置密集，很多区域人员不可到达，世界各国针对核电站高放射性设备的检查、维修、清洗及缺陷修复工作，开发出了大量智能化、自动化、人员远距离控制的高端专用机器人工具，已经形成了核电机器人产业，大大提高了核电站运行的可靠性和经济性。
[0004]蒸汽发生器下部的水室结构如图12
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13所示，水室7内部设有内腔，水室7内腔中设有竖直布置的隔板71，隔板71将水室7内腔分隔为第一子腔721和第二子腔722，水室7下端设有连通至第一子腔721的第一人孔731、连通至第二子腔722的第二人孔732、连通至第一子腔721的第一主管道孔741及连通至第二子腔722的第二主管道孔742，第一主管道孔741和第二主管道孔742的孔口处均设有环形凸台和螺栓孔。
[0005]在核电站大修期间，需对蒸汽发生器内部进行检修，由于蒸汽发生器通过主管道与反应堆压力容器直接相连，为防止蒸汽发生器一次侧异物通过主管道进入压力容器对堆芯燃料产生破坏，需要对一回路主管道进行临时封堵，此工况下用于封堵的堵板称为低水位堵板。在核电站首次检修及十年大修期间，蒸汽发生器的检修工作是在堆水池储水时进行，一方面，为防止蒸汽发生器一次侧异物通过主管道进入压力容器对堆芯燃料产生破坏，另一方面，出于承受水压和密封需要，再一方面，为防止一回路水从蒸汽发生器的人孔溢出，，需要对一回路主管道进行临时封堵，此工况下用于封堵的堵板称为高水位堵板。低水位堵板和高水位堵板并称一次侧堵板。
[0006]所述低水位堵板(图中未示出)可拆卸安装在第一主管道孔741中，低水位堵板的侧边处设有挂板，低水位堵板通过挂板挂在第一主管道孔741孔口处的环形凸台上，以将第一主管道孔741封闭。
[0007]所述高水位堵板(图中未示出)可拆卸安装在第二主管道孔742中，高水位堵板上设有光孔，使用螺栓穿过高水位堵板上的光孔和第二主管道孔742孔口处的的螺栓孔，而将高水位堵板安装在第二主管道孔742中，从而将第二主管道孔742封闭。
[0008]目前，一次侧堵板的装拆工作都是由人工完成，即由操作人员通过人孔钻入或钻出水室内进行拆装，在国内外还未见针对一次侧堵板拆装的专用设备的相关研究。人工拆
装一次侧堵板需要操作人员将对折的一次侧堵板送入水室，操作人员进入水室再进行安装。一方面，由于一次侧堵板重量较大，对操作人员的体力消耗也较大；另一方面，为了尽可能降低核辐射对身体的损害，每个操作人员在水室内的工作时间非常有限，所以在每步操作过程中会频繁有人员进出人孔，需要多个操作人员配合和接力；再一方面，每执行一次堵板拆装工作，参与工作的人员约受到3
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10msv的剂量照射。在这样的高辐射环境下工作，容易发生沾污事件和单日辐射剂量过高事件。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，而提供一种一次侧堵板多自由度拆装机器人及方法。它解决了核电站的蒸汽发生器在检修期间，一次侧堵板均由人工拆装，存在操作人员劳动强度大、需要操作人员数量较多、操作人员易受到到过量核辐射的问题。
[0010]本专利技术的技术方案是：一次侧堵板多自由度拆装机器人，包括移动小车、平移驱动机构、承载板、抓手位姿调整机构及抓手；移动小车包括车身和安装在车身下端的万向轮，车身上端设有安装平面；平移驱动机构安装在车身的安装平面上，并与承载板关联，用于驱动承载板在水平面内做纵向或横向移动；抓手位姿调整机构安装在承载板上，并与抓手关联，用于调整抓手在空间中的位姿。
[0011]本专利技术进一步的技术方案是：平移驱动机构包括底层纵向轨道、中层滑动架、中层横向轨道、上层滑动架、纵向螺杆、纵向驱动电机、横向螺杆和横向驱动电机；底层纵向轨道固定安装在车身上端的安装平面上；中层滑动架滑动安装在底层纵向轨道上；中层横向轨道固定安装在中层滑动架上，并垂直于底层纵向轨道；上层滑动架在下端与中层横向轨道滑动配合，在下端与承载板固定连接；纵向螺杆与中层滑动架螺纹连接，并平行于底层纵向轨道布置，纵向螺杆的一端通过轴承和轴承座活动安装在车身上端的安装平面上，另一端通过联轴器与纵向驱动电机的机轴连接；纵向驱动电机固定安装在车身上端的安装平面上；横向螺杆与上层滑动架螺纹连接，并平行于中层横向轨道布置，横向螺杆的一端通过轴承和轴承座活动安装在中层滑动架上，另一端通过联轴器与横向驱动电机的机轴连接；横向驱动电机固定安装在中层滑动架上本专利技术再进一步的技术方案是：底层纵向轨道数量为两条，两条底层纵向轨道相互平行布置，并分布在车身的安装平面的两侧；中层滑动架包括滑块A、基座板A、端板和螺母A；两个滑块A分别固定连接在基座板A的下端两侧；两个端板相对布置并固连在基座板A的两侧；螺母A固连在基座板A的下端；中层滑动架通过螺母A与纵向螺杆螺纹连接，通过两个滑块A分别与两条底层纵向轨道滑动配合，通过基座板A的上表面与中层横向轨道固定连接，通过端板与横向驱动电机固定连接；中层横向轨道的数量为两条，两条中层横向轨道相互平行布置，并分布在基座板A的上表面的两侧；上层滑动架包括滑块B、基座板B和螺母B；两个滑块B分别固定连接在基座板B的下端两侧；螺母B固连在基座板B的下端；上层滑动架通过基座板B的上表面与承载板固连，通过两个滑块B分别与两条中层横向轨道滑动配合，通过螺母B与横向螺杆螺纹连接。
[0012]本专利技术更进一步的技术方案是：抓手位姿调整机构包括多自由度机械臂和可伸缩支承装置；多自由度机械臂包括从后端至前端依次转动连接的一号臂、转动关节A、转动关节B、二号臂、转动关节C、三号臂、转动关节D、转动关节E和转动关节F；一号臂后端铰接在承
载板上，转动关节F直接或间接与抓手连接；可伸缩支承装置下端铰接在承载板上，上端与一号臂铰接，可伸缩支承装置通过伸缩带动一号臂绕其后端的铰接处转动。
[0013]本专利技术更进一步的技术方案是：一号臂包括电动推杆A；电动推杆A包括壳体A和伸缩杆A，伸缩杆A从壳体A上端伸出，并相对于壳体A做直线往复运动；壳体A的下端与承载板铰接，伸缩杆A与转动关节A连接；可伸缩支承装置包括电动推杆B；电动推杆B包括壳体B和伸缩杆B，伸缩杆B从壳体B上端伸出，并相对于壳体B做直线往复运动；壳体B的下端与承载板铰接，伸缩杆B与电动推杆A的壳体A铰接，伸缩杆B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一次侧堵板多自由度拆装机器人，其特征是：包括移动小车、平移驱动机构、承载板、抓手位姿调整机构及抓手；移动小车包括车身和安装在车身下端的万向轮，车身上端设有安装平面；平移驱动机构安装在车身的安装平面上，并与承载板关联，用于驱动承载板在水平面内做纵向或横向移动；抓手位姿调整机构安装在承载板上，并与抓手关联，用于调整抓手在空间中的位姿。2.如权利要求1所述的一次侧堵板多自由度拆装机器人，其特征是：平移驱动机构包括底层纵向轨道、中层滑动架、中层横向轨道、上层滑动架、纵向螺杆、纵向驱动电机、横向螺杆和横向驱动电机；底层纵向轨道固定安装在车身上端的安装平面上；中层滑动架滑动安装在底层纵向轨道上；中层横向轨道固定安装在中层滑动架上，并垂直于底层纵向轨道；上层滑动架在下端与中层横向轨道滑动配合，在下端与承载板固定连接；纵向螺杆与中层滑动架螺纹连接，并平行于底层纵向轨道布置，纵向螺杆的一端通过轴承和轴承座活动安装在车身上端的安装平面上，另一端通过联轴器与纵向驱动电机的机轴连接；纵向驱动电机固定安装在车身上端的安装平面上；横向螺杆与上层滑动架螺纹连接，并平行于中层横向轨道布置，横向螺杆的一端通过轴承和轴承座活动安装在中层滑动架上，另一端通过联轴器与横向驱动电机的机轴连接；横向驱动电机固定安装在中层滑动架上。3.如权利要求2所述的一次侧堵板多自由度拆装机器人，其特征是：底层纵向轨道数量为两条，两条底层纵向轨道相互平行布置，并分布在车身的安装平面的两侧；中层滑动架包括滑块A、基座板A、端板和螺母A；两个滑块A分别固定连接在基座板A的下端两侧；两个端板相对布置并固连在基座板A的两侧；螺母A固连在基座板A的下端；中层滑动架通过螺母A与纵向螺杆螺纹连接，通过两个滑块A分别与两条底层纵向轨道滑动配合，通过基座板A的上表面与中层横向轨道固定连接，通过端板与横向驱动电机固定连接；中层横向轨道的数量为两条，两条中层横向轨道相互平行布置，并分布在基座板A的上表面的两侧；上层滑动架包括滑块B、基座板B和螺母B；两个滑块B分别固定连接在基座板B的下端两侧；螺母B固连在基座板B的下端；上层滑动架通过基座板B的上表面与承载板固连，通过两个滑块B分别与两条中层横向轨道滑动配合，通过螺母B与横向螺杆螺纹连接。4.如权利要求3所述的一次侧堵板多自由度拆装机器人，其特征是：抓手位姿调整机构包括多自由度机械臂和可伸缩支承装置；多自由度机械臂包括从后端至前端依次转动连接的一号臂、转动关节A、转动关节B、二号臂、转动关节C、三号臂、转动关节D、转动关节E和转动关节F；一号臂后端铰接在承载板上，转动关节F直接或间接与抓手连接；可伸缩支承装置下端铰接在承载板上，上端与一号臂铰接，可伸缩支承装置通过伸缩带动一号臂绕其后端的铰接处转动。5.如权利要求4所述的一次侧堵板多自由度拆装机器人，其特征是：一号臂包括电动推杆A；电动推杆A包括壳体A和伸缩杆A，伸缩杆A从壳体A上端伸出，并相对于壳体A做直线往复运动；壳体A的下端与承载板铰接，伸缩杆A与转动关节A连接；可伸缩支承装置包括电动推杆B；电动推杆B包括壳体B和伸缩杆B，伸缩杆B从壳体B上端伸出，并相对于壳体B做直线往复运动；壳体B的下端与承载板铰接，伸缩杆B与电动推杆A的壳体A铰接，伸缩杆B通过伸缩带动电动推杆A绕其下端的铰接处转动。6.如权利要求5所述的一次侧堵板多自由度拆装机器人，其特征是：抓手通过安装座安装在转动关节F上，安装座上设有用于连接摄像头的安装孔A、用于连接探照灯的安装孔B、
用于连接抓手的安装孔C和用于连接转动关节F的安装孔D。7.如权利要求4
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6中任一项所述的一次侧堵板多自由度拆装机器人，其特征是：抓手包括双头气缸、夹板和锁定柱；双头气缸包括缸体和从缸体两端伸出的活塞杆A和活塞杆B，双头气缸的缸体与安装座固定连接；两个夹板分别固定连接在活塞杆A和活塞杆B的端头上，并相对布置，两个夹板之间形成夹持区域；两组锁定柱分别焊固在两块夹板上，并均位于夹持区域内，锁定柱与夹板连接的一端为后端，远离夹板的一端为前端，锁定柱整体呈锥台形，锁定柱从前端至后端直径逐渐扩大。8.如权利要求7所述的一次侧堵板多自由度拆装机器人，其特征是：移动小车还包括设置在车身前端两侧和车身后端两侧的共四组撑地组件；撑地组件包括螺母C、竖向螺杆和撑地底盘；螺母C焊固在车身侧边处；竖向螺杆螺纹连接在螺母C上，并呈竖直布置；撑地底盘连接在竖向螺杆的下端。9.一次侧堵板安装方法，其特征是，基于权利要求8所述的一次侧堵板多自由度拆装机器人，用于核电站蒸汽发生器下部水室的一次侧堵板安装工作；所述水室内部设有内腔，水室内腔中设有第一子腔和第二子腔，水室下端设有连通至第一子腔的第一人孔、连通至第二子腔的第二人孔、连通至第一子腔的第一主管道孔及连通至第二子腔的第二主管道孔，水室内腔中设有环绕第一主管道孔边沿布置的环形凸台和设在第二主管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭俊杰，李蜀丰，刘秉政，
申请(专利权)人：中国核工业建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：