CN108840052A - 一种热室放射性工件转运系统 - Google Patents

一种热室放射性工件转运系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热室放射性工件转运系统，包括：轨道运输车系统(1)、热室运输机器人系统(2)以及手控盒(3)。本发明主要用于具有放射性的工作环境，解决并实现半热室之间强放射性样品的转运问题。本发明可有效的规避工作人员进入半热室操作，同时也是减少类似环境中工作人员受到辐射污染的有效途径。

Description

一种热室放射性工件转运系统
技术领域
本发明属于核工程热室设备领域，具体涉及一种热室放射性工件转运系统。
背景技术
热室是进行高放射性试验和操作的屏蔽小室，它与周围环境隔绝。其内壁常用不锈钢覆面，便于冲洗、去污。外墙为重混凝土结构，以防护γ放射性。热室是处理对人体和环境具有危害的放射性有毒有害物质的封闭专用设施，常规核设施中相关部件具有放射性或者沾染放射性物质尤其是属于髙放射性的部件，必须在热室内进行相关的维护和处理之后，通过巧洗去污、包装和相关屏蔽措施之后，达到淸洁解控标准的才能够进行转运出热室和常规运输最终抵达填埋场所进行深埋处理。
目前大部分的常规热室中的相关处理工作主要依靠主从机械臂作为执行部件，即依赖于人的操作。并且大多数热室所采用的主从机械操纵臂多为不能移动的固定工位布置，所采用的驱动部件主要为钢索。在进行放射性工件的转运中，人工通过主从机械臂操作显得极为不便，需要一种更加便捷高效的转运系统。
发明内容
针对以上的问题，本发明提供一种热室放射性工件转运系统，能够通过无线遥控操作的方式完成热室中强放射性样品的转运。
针对以上问题，本发明采用的技术方案为：一种热室放射性工件转运系统，包括：轨道运输车、轨道运输车控制盒、热室运输机器人、热室运输机器人转接盒、以及手控盒；其中，
轨道运输车包括：取电模块、运载区、驱动模块、平板门以及车轮；运载区是一块不锈钢平板，作为搭载热室运输机器人的区域或者日常运输物品区域；取电模块通过金属滚轮与轨道接触再经过铜轮与金属滚轮接触滚动取电，为驱动模块提供电源；运输车采用前轮驱动，通过电机经蜗轮蜗杆减速驱动车体前进后退，蜗轮蜗杆结构带有自锁功能，车轮与轨道接触面带一定锥度设计，能够自适应调节弯道路线，实现转弯，同时后轮随动防止卡死；内侧设计有挡边，保证车体在轨道上运行，平板门可以方便样品和机器人的装卸。
所述轨道运输车控制盒不仅能将控制盒发出的信号收取并传达给轨道小车实现控制，同时轨道小车控制盒上还具有三个按钮开关，电源开关控制轨道小车控制盒电源，前进按钮控制轨道小车前进，后退按钮控制轨道小车后退，停止按钮控制轨道小车停止，变速旋钮可控制轨道小车行进速度。
所述热室运输机器人包括：移动系统、摄像系统、四自由度机械手以及充电系统；移动系统为四轮驱动，可实现转弯半径最小为0的转弯，最大可跨越不低于30mm的障碍物；内含蓄电池、储物盒、无线发送模块等，系统续航能力能够连续工作超过5小时、储物盒最大可负载5kg重物；摄像系统由一高清变焦摄像头等组成，具有俯仰以及随机械手腰关节一起转动功能；四自由度机械手收缩状态下机器人总高292mm,最大臂展可达0.46，最大负载能够夹取1kg重物；充电系统为固定于地面端，运输机器人移动到附近对准后可充电。
所述热室运输机器人转接盒转接盒一端通过电缆与手控盒连接，给手控盒提供电源，同时进行信息的交换传输，另一端通过延长线与图像传输天线和数据传输天线连接。
所述手控盒是人机交互界面，每一个都能控制半热室小车的所有功能；主要包括主液晶屏、液晶指示屏、运动摇杆、机械臂控制按键部分以及摄像机控制部分等。
所述的热室放射性工件转运系统，轨道运输车和热室运输机器人的所有动作均可在热室外无线遥控操作。
所述的热室放射性工件转运系统，轨道运输车和热室运输机器人应进行抗辐射处理，车体以及各部件应便于去污，易损坏件便于变更、维修。
所述的热室放射性工件转运系统，热室运输机器人应具备不低于30mm简单障碍物的攀爬、翻越能力，同时具备样品抓取、实时监控功能。
所述的热室放射性工件转运系统，轨道运输车可实现前进后退、转弯功能，速度0～5m/min 可调；热室运输机器人可实现前进、后退、转弯功能，行驶速度不大于5m/min，内部自备电池，续航能力不小于3h，并具有点亮显示及欠点灯光提示功能，欠电报警阈值可调，电池应方便拆卸、更换。
所述的热室放射性工件转运系统，热室运输机器人的机械手具有腰关节、大臂关节、小臂关节、夹取4个自由度，手抓抓取能力不小于1kg；提供两指夹爪，夹持厚度不小于50mm，以及三指夹爪，夹指更换需简单便捷。
所述的热室放射性工件转运系统，转运系统配有一套彩色摄像系统，安装在机械手上；摄像系统光学变焦不低于10倍，自带光源，摄像系统采用抗辐射镜头，抗辐射能力不低于 105rad。
所述的热室放射性工件转运系统，手控盒上应有电源指示，应有110×60mm的液晶显示屏，以显示摄像机所观察到的图像，应有摄像机控制器上全部按钮和调节按钮。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本系统是根据热室实际工作环境进行设计的主要用于热室之间强放射性样品的转运系统，所有操作均可在热室外无线遥控操作，相比与人工操纵主从机械臂来说，更加的便捷高效，极大的提高了热室间样品转运的效率。同时也减少了工作人员受到热室环境辐射污染的可能性，更加的安全。
附图说明
图1为本发明一种热室放射性工件转运系统示意图；
图2为轨道运输车；
图3为热室运输机器人。
图中附图标记含义为：1为轨道运输车，2轨道运输车控制盒，3为热室运输机器人，4 为热室运输机器人转接盒，5为手控盒，101为取电模块，102为运载区，103为驱动模块，104为平板门，105为车轮，301为移动系统，302为摄像系统，303为四自由度机械手，304 为充电系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
如图1所示的热室放射性工件转运系统，包括：轨道运输车1、轨道运输车控制盒2、热室运输机器人3、热室运输机器人转接盒4、以及手控盒5；如图2所示的轨道运输车1包括：取电模块101、运载区102、驱动模块103、平板门104以及车轮105；运载区102是一块不锈钢平板，作为搭载热室运输机器人的区域或者日常运输物品区域；取电模块101通过金属滚轮与轨道接触再经过铜轮与金属滚轮接触滚动取电，为驱动模块103提供电源；运输车采用前轮驱动，通过电机经蜗轮蜗杆减速驱动车体前进后退，蜗轮蜗杆结构带有自锁功能，车轮105与轨道接触面带一定锥度设计，能够自适应调节弯道路线，实现转弯，同时后轮随动防止卡死；内侧设计有挡边，保证车体在轨道上运行，平板门104可以方便样品和机器人的装卸；轨道运输车1外形尺寸不大于650mm×300mm×250mm，车体重量不超过25kg,最大载重不小于50kg。
如图3所示热室运输机器人包括：移动系统301、摄像系统302、四自由度机械手303以及充电系统304；移动系统301为四轮驱动，可实现转弯半径最小为0的转弯，最大可跨越不低于30mm的障碍物；内含蓄电池、储物盒、无线发送模块等，系统续航能力能够连续工作超过5小时、储物盒最大可负载5kg重物；摄像系统302由一高清变焦摄像头等组成，具有俯仰以及随机械手腰关节一起转动功能；四自由度机械手303收缩状态下机器人总高292mm,最大臂展可达0.46，最大负载能够夹取1kg重物；充电系统304为固定于地面端，运输机器人移动到附近对准后可充电；热室运输机器人3外形尺寸不大于400mm×280mm×350mm，车体重量不超过25kg，,最大载重不小于20kg。
如图1所示的热室放射性工件转运系统，通过操纵手控盒5，控制盒分别与轨道运输车控制盒2以及热室运输机器人转接盒4进行无线通信，从而实现轨道运输车控制盒2对轨道运输车1的直接控制以及热室运输机器人转接盒4对热室运输机器人3的无线控制；轨道运输车1的功能不仅能完成日常的物品转运需求，在该系统中还能将热室运输机器人3从一房间搭载至另一房间，实现热室之间强放射性样品的转运；热室运输机器人3是在带有辐射的热室工作环境下，通过四自由度机械手303将房间内的工件运输并存储到指定地方。
如图1所示的轨道运输车控制盒2不仅能将控制盒发出的信号收取并传达给轨道运输车 1实现控制，同时轨道运输车控制盒2上还具有三个按钮开关，电源开关控制轨道运输车控制盒电源，前进按钮控制轨道运输车前进，后退按钮控制轨道运输车后退，停止按钮控制轨道运输车停止，变速旋钮可控制轨道运输车行进速度。
如图1所示的热室运输机器人转接盒4一端通过电缆与手控盒5连接，给手控盒5提供电源，同时进行信息的交换传输，另一端通过延长线与图像传输天线和数据传输天线连接。
如图1所示的手控盒5上有电源指示，有110×60mm的液晶显示屏，以显示摄像机所观察到的图像，有摄像机控制器上全部按钮和调节按钮。
所述的热室放射性工件转运系统，轨道运输车1和热室运输机器人3应进行抗辐射处理，车体以及各部件应便于去污，易损坏件便于变更、维修。
所述的热室放射性工件转运系统，热室运输机器人3具备不低于30mm简单障碍物的攀爬、翻越能力，同时具备样品抓取、实时监控功能。
所述的热室放射性工件转运系统，轨道运输车1可实现前进后退、转弯功能，速度0～5m/min可调；热室运输机器人3可实现前进、后退、转弯功能，行驶速度不大于5m/min，内部自备电池，续航能力不小于3h，并具有点亮显示及欠点灯光提示功能，欠电报警阈值可调，电池应方便拆卸、更换。
所述的热室放射性工件转运系统配有一套彩色摄像系统302，安装在四自由度机械手303 上；摄像系统302光学变焦不低于10倍，自带光源；摄像系统302采用抗辐射镜头，抗辐射能力不低于105rad。

Claims (8)

1.一种热室放射性工件转运系统，其特征在于：包括轨道运输车(1)、轨道运输车控制盒(2)、热室运输机器人(3)、热室运输机器人转接盒(4)、以及手控盒(5)；其中，
轨道运输车(1)包括取电模块(101)、运载区(102)、驱动模块(103)、平板门(104)以及车轮(105)；运载区(102)是一块不锈钢平板，作为搭载热室运输机器人的区域或者日常运输物品区域；取电模块(101)通过金属滚轮与轨道接触再经过铜轮与金属滚轮接触滚动取电，为驱动模块(103)提供电源；运输车采用前轮驱动，通过电机经蜗轮蜗杆减速驱动车体前进后退，蜗轮蜗杆结构带有自锁功能，车轮(105)与轨道接触面带一定锥度设计，能够自适应调节弯道路线，实现转弯，同时后轮随动防止卡死；内侧设计有挡边，保证车体在轨道上运行，平板门(104)可以方便样品和机器人的装卸；
所述轨道运输车控制盒(2)不仅能将控制盒发出的信号收取并传达给轨道小车实现控制，同时轨道小车控制盒上还具有三个按钮开关，电源开关控制轨道小车控制盒电源，前进按钮控制轨道小车前进，后退按钮控制轨道小车后退，停止按钮控制轨道小车停止，变速旋钮可控制轨道小车行进速度；
所述热室运输机器人(3)包括移动系统(301)、摄像系统(302)、四自由度机械手(303)以及充电系统(304)；移动系统(301)为四轮驱动，可实现转弯半径最小为0的转弯，最大可跨越不低于30mm的障碍物；内含蓄电池、储物盒、无线发送模块，系统续航能力能够连续工作超过5小时、储物盒最大可负载5kg重物；摄像系统(302)包括一高清变焦摄像头，具有俯仰以及随机械手腰关节一起转动功能；四自由度机械手(303)收缩状态下机器人总高292mm，最大臂展可达0.46，最大负载能够夹取1kg重物；充电系统(304)为固定于地面端，运输机器人移动到附近对准后可充电；
所述热室运输机器人转接盒(4)转接盒一端通过电缆与手控盒连接，给手控盒提供电源，同时进行信息的交换传输，另一端通过延长线与图像传输天线和数据传输天线连接；
所述手控盒(5)是人机交互界面，每一个都能控制半热室小车的所有功能；包括主液晶屏、液晶指示屏、运动摇杆、机械臂控制按键部分以及摄像机控制部分。
2.根据权利要求1所述的热室放射性工件转运系统，其特征在于：轨道运输车和热室运输机器人的所有动作均可在热室外无线遥控操作。
3.根据权利要求1所述的热室放射性工件转运系统，其特征在于：轨道运输车和热室运输机器人应进行抗辐射处理，车体以及各部件应便于去污，易损坏件便于变更、维修。
4.根据权利要求1所述的热室放射性工件转运系统，其特征在于：热室运输机器人应具备不低于30mm简单障碍物的攀爬、翻越能力，同时具备样品抓取、实时监控功能。
5.根据权利要求1所述的热室放射性工件转运系统，其特征在于：轨道运输车可实现前进后退、转弯功能，速度0～5m/min可调；热室运输机器人可实现前进、后退、转弯功能，行驶速度不大于5m/min，内部自备电池，续航能力不小于3h，并具有点亮显示及欠点灯光提示功能，欠电报警阈值可调，电池应方便拆卸、更换。
6.根据权利要求1所述的热室放射性工件转运系统，其特征在于：热室运输机器人的机械手具有腰关节、大臂关节、小臂关节、夹取4个自由度，手抓抓取能力不小于1kg；提供两指夹爪，夹持厚度不小于50mm，以及三指夹爪，夹指更换需简单便捷。
7.根据权利要求1所述的热室放射性工件转运系统，其特征在于：转运系统配有一套彩色摄像系统，安装在机械手上；摄像系统光学变焦不低于10倍，自带光源，摄像系统采用抗辐射镜头，抗辐射能力不低于105rad。
8.根据权利要求1所述的热室放射性工件转运系统，其特征在于：手控盒上应有电源指示，应有110×60mm的液晶显示屏，以显示摄像机所观察到的图像，应有摄像机控制器上全部按钮和调节按钮。
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