卡源事故应急机器人机械手臂制造技术

本实用新型专利技术属于特种机器人技术领域，具体来说是一种卡源事故应急机器人机械手臂，包括底座与安装在底座上转台，还包括有大臂、小臂、旋转模块、夹取模块、抗辐射摄像头；所述大臂一端安装在转台上，大臂另一端与小臂一端连接，小臂另一端与旋转模块一端采用法兰连接，夹取模块与旋转模块另一端采用法兰连接，所述抗辐射摄像安装在夹取模块与旋转模块之间的法兰结构上。本实用新型专利技术的优点在于该手臂可在工作半径内实现任意位置、任意角度的小负载夹取作业，折叠后高度达到最大工作半径的约1/3大小，且质量和体积较同级别负载能力的机器人小，以使其更易实现狭小空间内的移动作业。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于特种机器人
，具体来说是一种卡源事故应急机器人机械手臂。
技术介绍
放射源卡源事故是指放射源在收回过程中被卡住，无法收回源包中，卡源事故的原因一般为由于机械故障卡在源导管中或放射源从头部掉出。卡源事故是探伤、食品消毒等民用核工业中的常见事故，其处理方式往往是通过穿防护服的救援人员进入事故现场手工排除故障，但由于钴-60等放射源的辐射性很强，不可避免的对人员的健康造成伤害。在这种危险环境中，为了减少人员伤亡，用机器人代替人进行事故处理是一个理想的解决方案。·探伤车间的特点是进出甬道狭窄，对机器人的重量、体积、作业灵活性、可移动性和抗辐射能力有很高的要求。现有市场上的机械手臂多是针对工业用途，具有体积大、重量高、耗能大等缺点，且不耐辐射，因此只能在固定位置进行工作，不易移动和远程操控，不能在危险工况下工作。一些公司生产的抗辐射机器人多是针对大型反应堆事故(如瑞典BiOkk公司的核工业机器人)，体积庞大，动作欠灵活，虽然能承受强辐照环境，但无法在狭窄的空间运动和作业，使其使用受到很大的限制。如瑞典Brokk公司的核工业机器人，目前体积最小的型号为BROKK 50型，折叠后最小尺寸为1045mmX600mmX 1950mm。如申请号为200510027353. 1，申请日为2005-6-30，名称为“一种红外遥感探测自动搜索机械手装置”的专利技术专利，其技术方案如下包括一手臂支撑装置和带有手爪的机械手臂，在手臂支撑装置内设有通过马达带动机械手臂进行180度转动的手臂回转机构和通过马达带动手爪收拢和张开的手爪驱动机构，还包括一个由单片机构成的控制装置；手爪上装有红外传感器，红外传感器与单片机电连接。在手臂支撑装置上还设有行走轮，在手臂支撑装置中装有使行走轮活动的行走驱动机构，行走驱动机构由单片机控制。上述专利虽然可以在在高温、高压、低温、低压、粉尘、易燃、易爆、有毒和放射性等恶劣环境中替代人进行正常工作，但是由于其机械手臂的结构的限制，在瞬间负载力、耐辐射性、工作范围等方面都存在较大的不足。
技术实现思路
针对现有机械手臂存在的结构的限制，在瞬间负载力、耐辐射性、工作范围等方面都存在较大的不足的上述不足的问题，现在提出一种可在工作半径内实现任意位置、任意角度的小负载夹取作业，且各项技术指标均有大幅度提高的卡源事故应急机器人机械手臂。为实现上述技术效果，具体的技术方案为卡源事故应急机器人机械手臂，包括底座与安装在底座上转台，其特征在于还包括有大臂、小臂、旋转模块、夹取模块、抗辐射摄像头；所述大臂一端安装在转台上，大臂另一端与小臂一端连接，小臂另一端与旋转模块一端采用法兰连接，夹取模块与旋转模块另一端采用法兰连接，所述抗辐射摄像安装在夹取模块与旋转模块之间的法兰结构上。所述的转台与底座连接处安装有电机和减速器，转台通过电机和减速器驱动其相对底座水平转动；所述大臂与转台连接处安装有电机和减速器，大臂通过电机和减速器驱动其相对转台竖直转动；所述小臂与大臂连接处安装有电机和减速器，小臂通过电机和减速器驱动其相对大臂竖直转动；所述旋转模块与小臂连接处安装有电机和减速器，旋转模块通过电机和减速器驱动其相对小臂竖直转动；所述旋转模块自身做轴向转动。所述大臂外形轮廓为向一侧凹的样条曲线，该曲线的凹陷位置与曲率半径使其折叠时能够避开底座与转台的空间。各模块连接所用的电机均为伺服电机，所述的电机均与减速器连接，所述的减速器均为谐波减速器。·所述的大臂、小臂、转台、底座及连接法兰均采用箱形结构或薄壁结构，材料均采用高强度铝合金。所述的旋转模块与小臂末端的法兰连接采用直角过渡，法兰与旋转模块的连接位置和夹取模块分别位于小臂的两侧。为了使所述的夹取模块离小臂末端的距离减小，从而增加末端夹取的灵活性。所述摄像头、伺服电机及其控制电路均采用抗辐射元器件。本技术的优点在于I、该手臂可在工作半径内实现任意位置、任意角度的小负载夹取作业，折叠后高度达到最大工作半径的约1/3大小，且质量和体积较同级别负载能力的机器人小，以使其更易实现狭小空间内的移动作业。2、该机械手臂具有耐辐照特性，可承受最大辐射剂量为I lOSv/h。机械臂总质量为(7 30) Kg，额定负载能力为5 40N，瞬时最大负载能力为40 200N，工作半径范围为 O 2000mm，最小折叠体积为(350 600) mmX (250^500) mmX (200 400) mm。3、该机械手臂有5个旋转自由度和I个夹取自由度，夹取自由度具体是指夹取模块本身的自由度，即夹取物体的动作。各自由度的运动可在程序控制下相互配合，实现工作半径内任意位置和任意角度的夹取作业。通过搭配移动式小车平台，可实现工作高度以下任意位置的灵活夹取作业。4、为了使所述的夹取模块离小臂末端的距离减小，从而增加末端夹取的灵活性。旋转模块与小臂末端的法兰连接采用直角过渡，法兰与旋转模块的连接位置和夹取模块分别位于小臂的两侧。5、各模块连接所用的电机均为伺服电机，以保证机械臂的运动精度；所述的电机均与减速器连接，以保证机械臂的最小运动速度；所述的减速器均为谐波减速器，以减小驱动模块的质量和体积。附图说明图I为机械手臂的结构示意图。图2为机械手臂折叠转台的结构示意图。图3为机械手臂垂向运动范围图。图4为机械手臂水平运动范围图。图5为机械手臂的正视图。图6为机械手臂的侧视图。图7为机械手臂的俯视图。附图中底座1，转台2，大臂3，小臂4，旋转模块5，夹取模块6，夹具7，摄像头8，第一电机9，第一减速器10，第二电机11，第二减速器12，第三电机13，第三减速器14，第四电机15，第四减速器16，第一法兰17，第二法兰18。·具体实施方式一种卡源事故应急机器人机械手臂，包括底座、转台、大臂、小臂、旋转模块、夹取模块、抗辐射摄像头。所述的底座可以安装在尺寸合适的移动式设备上(如移动小车);所述的转台安装在底座上，并可相对底座水平转动，靠电机和减速器驱动；所述的大臂安装在转台上，并可相对转台竖直转动，靠电机和减速器驱动；所述的小臂安装在大臂上，并可相对大臂竖直转动，靠电机和减速器驱动；所述的旋转模块一端与小臂采用法兰连接，并可相对小臂竖直转动；所述的旋转模块自身可做轴向转动；所述的夹取模块与旋转模块的另一端采用法兰连接；所述的抗辐射摄像头安装在夹取模块与旋转模块之间的法兰结构上，以实时观察末端的夹取作业。通过以上方案，该机械手臂有5个旋转自由度和I个夹取自由度，各自由度的运动可在程序控制下相互配合，实现工作半径内任意位置和任意角度的夹取作业。通过搭配移动式小车平台，可实现工作高度以下任意位置的灵活夹取作业。采用多种手段保证其抗辐照性能，具体措施为a.关键部位增加铅制防辐射板；b.控制电路采用集成度较低的元器件；c.尽量选用具有耐辐照特性的元器件；d.关键部位采用冗余设计，以增加设备的可靠度。大臂外形轮廓为向一侧凹的样条曲线，该曲线的凹陷位置与曲率半径使其折叠时能够避开底座与转台的空间，从而使机械手臂在折叠时体积更小、折叠高度更低，有利于机械手臂移动时通过狭小空间。各模块连接所用的电机均为伺服电机，以保证机械臂的运动精度；所述的电机均与减速器连接，以保证机械臂的最小运动速度；所述的减速器均为谐波减本文档来自技高网...

【技术保护点】
卡源事故应急机器人机械手臂，包括底座（1）与安装在底座（1）上转台（2），其特征在于：还包括有大臂（3）、小臂（4）、旋转模块（5）、夹取模块（6）、抗辐射摄像头（8）；所述大臂（3）一端安装在转台（2）上，大臂（3）另一端与小臂（4）一端连接，小臂（4）另一端与旋转模块（5）一端采用法兰连接，夹取模块（6）与旋转模块（5）另一端采用法兰连接，所述抗辐射摄像安装在夹取模块（6）与旋转模块（5）之间的法兰结构上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：栗园园，官雪梅，莫堃，金之铂，张帆，桂仲成，肖唐杰，李永龙，贺骥，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：