一种基于多关节机械臂的安全控制系统和方法技术方案

本发明专利技术具体涉及一种基于多关节机械臂的安全控制系统，包括带电工况的保护系统、失电工况的保护系统及任何工况下的保护系统；所述带电工况的保护系统在带电工况下对多关节机械臂相应关节进行接近开关限位保护、电机过载保护、电机力矩过大保护、异常状态急停保护、软件限位保护以及安全电子围栏保护；所述失电工况的保护系统在失电工况下对多关节机械臂相应关节进行失电保持保护；所述任何工况下的保护系统在任何工况下对多关节机械臂相应关节进行机械限位保护。本发明专利技术的基于多关节机械臂的安全控制系统，保证多关节机械臂本体在蒸汽发生器内安全高效运行。发生器内安全高效运行。发生器内安全高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多关节机械臂的安全控制系统和方法


[0001]本专利技术涉及核工业机器人
，特别是涉及一种基于多关节机械臂的安全控制系统和方法。

技术介绍

[0002]核电站换料大修期间，需要通过一次侧高水位堵板对蒸汽发生器主管道进行隔离，可保证核电站高水位时可同时进行蒸汽发生器内的其他检修工作，节省大修时间。目前一次侧高水位堵板的安装和拆除普遍采取人工操作的方式实现。蒸汽发生器内属于高辐射区域，且空间相对密闭、狭窄，在人工拆装一次侧高水位堵板过程中，存在人员受照剂量大，安装质量受人因因素影响较大的问题，国内已出现多起因人员安装质量导致一回路水大量泄露，造成核岛大面积放射性污染，因此国内外很多研究单位已经开始研究用多关节机械臂完成容器内部的工作。
[0003]由于多关节机械臂结合了多自由度机械链路结构、伺服驱动技术、远程实时操控技术、运动学解析等方法，且工况复杂、信号较多、目标位数量较多，受辐射干扰、人员误操作、系统逻辑异常等影响，可能引起以下安全事故：
[0004](1)由于各种干扰造成程序跑飞，机械臂不按规定指令动作，与容器内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，包括带电工况的保护系统、失电工况的保护系统及任何工况下的保护系统；所述带电工况的保护系统在带电工况下对多关节机械臂相应关节进行接近开关限位保护、电机过载保护、电机力矩过大保护、异常状态急停保护、软件限位保护以及安全电子围栏保护；所述失电工况的保护系统在失电工况下对多关节机械臂相应关节进行失电保持保护；所述任何工况下的保护系统在任何工况下对多关节机械臂相应关节进行机械限位保护。2.根据权利要求1所述的基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，所述多关节机械臂包括第一关节(1)、第二关节(2)、第三关节(3)、第四关节(4)、第五关节(5)和第六关节(6)，所述第一关节(1)、第二关节(2)和第三关节(3)依次连接组成球铰关节，所述第五关节(5)和第六关节(6)连接组成腕关节，所述球铰关节和腕关节通过第四关节(4)滑动副连接。3.根据权利要2所述的基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，所述带电工况的保护系统包括接近限位开关(7)、急停装置、力矩过大及过载保护装置、软件限位装置和安全电子围栏；所述多关节机械臂的各关节均配置接近限位开关(7)，触发关节上的接近限位开关(7)，所述带电工况的保护系统控制相应关节上的电机停止运行并发出报警信号；所述急停装置设置在安全控制系统的操作端，当出现异常时，按下急停装置，所述带电工况的保护系统控制整个多关节机械臂停止运行；所述力矩过大及过载保护装置监控多关节机械臂的各关节电机电流及扭矩，当关节上的电机电流及扭矩超出安全范围，所述带电工况的保护系统控制相应关节上的电机停止运行并发出报警信号；所述多关节机械臂的各关节均配置软件限位装置，所述软件限位装置反馈各关节电机当前位移，当关节电机当前位移超出安全范围，所述带电工况的保护系统控制相应关节电机停止运行；所述安全电子围栏设置在安全控制系统的软件端，安全电子围栏限制多关节机械臂的动作范围在安全电子围栏内。4.根据权利要3所述的基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，所述软件限位装置为编码器，所述编码器反馈各关节电机当前位移，当关节电机当前位移超出安全范围，所述带电工况的保护系统控制相应关节电机停止运行。5.根据权利要3所述的基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，所述第一关节(1)、第二关节(2)、第三、第四关节(4)、第五关节(5)和第六关节(6)上分别配置2个、2个、1个、2个、2个和1个接近限位开关(7)；所述第一关节(1)、第二关节(2)、第三关节(3)、第四关节(4)、第五关节(5)和第六关节(6)电机电流限制分别为12A、12A、12A、2A、1.5A和1.5A；所述第一关节(1)、第二关节(2)、第三关节(3)、第四关节(4)、第五关节(5)和第六关节(6)电机扭矩限制分别为280Nm、250Nm、80Nm、250Nm、30Nm和80Nm；所述第一关节(1)、第二关节(2)、第三关节(3)、第四关节(4)、第五关节(5)和第六关节(6)的软件限位装置分别反馈第一关节(1)电机180
°
方向位移，所述第二关节(2)的软件限位装置反馈第二关节(2)电机140
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方向位移，所述第三关节(3)的软件限位装置反馈第三关节(3)电机720
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方向位移，所述第四关节(4)的软件限位装置反馈第四关节(4)电机400mm处位移，所述第五关节(5)的软件限位装置反馈第五关节(5)电机40
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方向位移，所述第六关节(6)的软件限位装置反馈第六关节(6)360
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方向位移。6.根据权利要2所述的基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，所述失电工况
的保护系统包括失电保持装置(9)，所述第二关节(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鑫，杨斌，肖可，胡娜，刘涛，王俊兰，
申请(专利权)人：中核武汉核电运行技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：