CN109277727A - 水下焊接机器人移动载体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开水下焊接机器人移动载体，用于承载焊接作业装置在水池中行走并进行焊接，其包括车体模块、行走模块及摄像模块，行走模块驱动车体模块行走，摄像模块用于采集乏燃料水池下的影像，其中，摄像模块包括摄像机、水下灯、底座、滑杆、支架、驱动组件及云台，底座安装于车体模块上，滑杆呈多段位的卡合插设于底座中，滑杆与支架连接，云台还具有呈横向凸伸出的安装杆，驱动组件驱动云台水平转动及驱动安装杆在竖直方向转动，云台的转动及安装杆的转动同步的带动摄像机转动，从而摄像机能在水下能进行三维的调节，有效的提高了水下影像捕捉的成像效果和周全性，为焊接作业装置对焊缝进行精准的焊接提供了有力的保障，具有较强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种核电站用设备，尤其涉及一种用于承载焊接作业装置在水池中进行行走并焊接的水下焊接机器人移动载体。
背景技术
核电站从技术和管理的角度均能保证其安全性，但当经历严重的超设计基准的自然灾害(如地震、海啸、台风等)或人因事故后，无法完全排除发生核事故或关键设备损坏的风险。在核电站基准事故和应急事故中，可能发生水池裂纹、孔洞、破口等事故，必须实施水下检测、堵漏和焊接，而核电站反应堆和乏燃料水池放射性较高，许多操作通常需要在水下进行，因此水下机器人在水池维护和执行应急作业时能够发挥重要作用。水下机器人应用于核定站准事故和应急事故与以往传统的应急处理方法相比具有工作效率高、人员安全性高等诸多优势。另外水下机器人在核电站水池日常保养与维护作业中也能发挥重要作用。
机器人，英文名称为Robot，是自动控制机器的简称。在当代工业中，机器人指的是能够自动执行任务的人造机器装置，用于取代或协助人类工作，尤其在一些危险和对人体有伤害或人体无法长期定留的场所，例如，排爆机器人、水下机器人等。由前述水下机器人对乏燃料水池、堆水池等的维护与应急作业的重要性可知，水下机器人在核电站基准事故与应急事故中处理中非常重要；水下焊接机器人是众多用于核电站事故应急救援的机器人的一种；采用水下焊接机器人执行水下焊接，，有助于保障维修操作人员的安全，提高核电运行增强站基准事故及后应护维修操作人员的安全，提高核电运行增强站基准事故及后应急处理能力。
水下焊接机器人主要包括焊接作业装置及承载焊接作业装置移动的移动载体，移动载体载着焊接作业装置行走的过程中，采集周围的影像并实时的传递给地面操作人员，地面操作人员根据接收到的水下影像控制移动载体在水下行走，焊接作业装置在移动载体的驱动下到达焊接位置区域，在地面人员的指示进行焊接作业，从而完成水下焊接；但是现有的移动载体上的摄像机都是固定不动的，其所提供的影像视角都是固定的，无法适用周围环境的变化而进行视角的适应性调节，导致传递至地面人员的水下影像效果差且不周全，进而导致地面人员不能全面的了解到水下需要焊接的位置信息，影响作业的工作效率和作业效果，并可能导致出现漏焊等情况；这种固定的影像视角传输尤其对于一些角落、折边等非平坦部位的水下影像，其监控效果更差。
因此，亟需一种能在水下对摄像机进行调节的水下焊接机器人移动载体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能对摄像机方位进行调节的水下焊接机器人移动载体。
为实现上述目的，本发明提供了一种水下焊接机器人移动载体，用于承载焊接作业装置在水池中行走并进行焊接，所述水下焊接机器人移动载体包括车体模块、行走模块及摄像模块，所述行走模块设置于所述车体模块上，所述行走模块驱动所述车体模块行走，所述摄像模块突出设置于所述车体模块上，所述摄像模块用于采集水池下的影像，其中，所述摄像模块包括摄像机、水下灯、底座、滑杆及云台，所述云台包括云台基座、云台驱动组件、回转台及安装支架，所述底座的下端可拆卸的竖直安装于所述车体模块上，所述滑杆的下端呈多段位的卡合插设于所述底座的上端中，所述滑杆的上端与所述云台基座的下端连接，所述回转台呈水平转动的设置于所述云台基座的上端，所述回转台还具有呈横向凸伸出的翻转轴，两所述安装支架固定安装于翻转轴的两端，所述摄像机与所述水下灯对应安装于所述安装支架上，所述云台驱动组件设置于所述回转台内部，所述云台驱动组件驱动所述回转台水平转动及驱动所述翻转轴在竖直方向转动，所述回转台的转动及翻转轴的转动同步的带动所述摄像机与所述水下灯转动。
较佳地，所述底座从上自下贯穿开设有第一调节孔，所述滑杆上对应所述第一调节孔开设有第二调节孔，一锁紧销插入不同位置的第一调节孔及第二调节孔中，实现滑杆与底座的多段位卡合。
较佳地，所述云台驱动组件包括第一驱动件及第二驱动件，所述第一驱动件安装于所述回转台内下端并驱动所述回转台水平转动，所述第二驱动件安装于所述回转台内上端并与所述翻转轴连接，所述第二驱动件驱动所述翻转轴在竖直方向转动，所述翻转轴的转动同步的带动所述摄像机与所述水下灯转动。
较佳地，所述水下焊接机器人移动载体包括所述摄像机与所述水下灯呈对称的设置。
较佳地，所述车体模块包括车架、前盖、后盖、安装板及安装座，所述行走模块设置于所述车架的两侧，所述前盖、安装板及后盖依次对接设置于所述车架的顶面上，所述车架呈镂空结构，所述安装座设置于所述车架上用于安装焊接作业装置。
较佳地，所述行走模块包括行走驱动机构及履带，所述履带设置于所述车架的两侧，所述行走驱动机构呈密封的一体式的设置于所述车架上并驱动所述履带转动。
较佳地，所述水下焊接机器人移动载体还包括照明灯，所述照明灯设置于所述车架的前端。
与现有技术相比，由于本发明的回转台呈水平转动的设置于与滑杆连接的云台基座上，且回转台还具有呈横向凸伸出的两端分别连接安装支架的翻转轴，摄像机与水下灯对应安装于该安装支架上，云台驱动组件驱动回转台水平转动及驱动翻转轴在竖直方向转动，回转台的转动及翻转轴的转动同步的带动摄像机与水下灯转动，因此摄像机及水下灯在云台驱动组件的驱动下既能在水平方向转动，又能在竖直方向转动，使得摄像机及水下灯能进行三维的调节，由于水下灯能同步的与摄像机能在水下进行三维的调节，因此使得摄像机能够处理水下各种干扰影像捕捉的恶劣环境，有效的提高了水下影像捕捉的成像效果和周全性，能够适应水下干扰影像捕捉的各种环境，为精准的识别和定位焊缝提供了有力的保障，为地面操作人员控制焊接作业装置对焊缝进行精准的焊接提供了有力的保障，具有较强的实用性。
附图说明
图1是本发明水下焊接机器人移动载体的结构示意图。
图2是本发明水下焊接机器人移动载体的车体模块与行走模块连接的结构示意图。
图3是本发明水下焊接机器人移动载体的摄像模块的结构示意图。
图4是图3中滑杆从底座中抽出一定距离的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
如图1-图4所示，本发明的水下焊接机器人移动载体100，用于承载焊接作业装置在水池中行走并进行焊接，主要用于在乏燃料水池、堆水池等水下环境中使用，本实施方式仅以乏燃料水池为例进行说明，对于堆水池等水池其工作原理及效果完全相同，在此不再详细描述；该水下焊接机器人移动载体100包括车体模块10、行走模块20及摄像模块30，行走模块20设置于车体模块10上，行走模块20驱动车体模块10行走，摄像模块30突出设置于车体模块10上，车体模块10藉由行走模块20的驱动带动摄像模块30在乏燃料水池中行走，在行走的过程中，设置于车体模块10上的摄像模块30的摄像头31实时的采集乏燃料水池下的影像，地面操作人员根据摄像模块30实时提供的水下影像，通过地面终端机对车体模块10上设置的控制模块40发出指令，控制模块40接收到指令后控制行走模块20的行走方式、控制摄像模块30的摄像头31转动调节及控制焊接作业装置的焊接工作。以下继续结合图1-图4对本发明水下焊接机器人移动载体100作进一步详细的说明：
如图1及图2所示，本发明的水下焊接机器人移动载体100的车体模块10包括车架11、前盖12、后盖13、安装板14及安装座15，行走模块20设置于车架11的两侧，前盖12、安装板14及后盖13依次对接设置于车架11的顶面上，车架11呈镂空结构，镂空结构的车架11便于本发明在水下行走，大大的减小了本发明的重量，安装座15设置于车架11上，该安装座15用于安装焊接作业装置。
继续结合图1及图2所示，本发明的水下焊接机器人移动载体100的行走模块20包括履带21及行走驱动机构22，履带21设置于车架11的两侧，行走驱动机构22呈密封的设置于车架11上并驱动履带21转动；值得注意的是，本发明的行走驱动机构22采用现有设计即可，如采用电池、电机、减速箱及传动齿轮组相互配合即可，具体地，电池为电机提供电力，电机的输出轴与减速箱的输入端连接，减速箱的输出端与齿轮组的输入端连接，齿轮组的输出端与履带连接，电机的转动藉由减速箱的转速调节而带动齿轮组转动，齿轮组的转动带动履带转动，履带的转动带动本发明在乏燃料水池内行走；当然行走驱动机构采用其它现有的能驱动履带转动的驱动机构亦可。
结合图1-图4所示，本发明的摄像模块30包括摄像机31、水下灯32、底座33、滑杆34、驱动组件及云台35，所述云台35包括云台基座36、回转台37、安装支架38及云台驱动件(图中未示)，底座33的下端通过螺丝可拆卸的竖直安装于车体模块10的安装板14上，滑杆34的下端呈多段位的卡合插设于底座33的上端中，滑杆34的上端与云台基座36的下端连接，回转台37呈水平转动的设置于云台基座36的上端，回转台37还具有呈横向凸伸出的翻转轴39，两安装支架38固定安装于翻转轴39的两端，摄像机31与水下灯32对应安装于安装支架38上，即两安装支架38分别固定安装于翻转轴39的两端上，摄像机31安装于一安装支架38上，水下灯32安装于另一安装支架38上，云台驱动组件设置于回转台37内部，云台驱动组件驱动回转台37水平转动及驱动翻转轴39在竖直方向转动，回转台37的转动及翻转轴39的转动同步的带动摄像机31与水下灯32转动；具体地，回转台37的水平转动同步的带动藉由安装支架38而安装有摄像头31和水下灯32的翻转轴39在水平方向转动(图3所示箭头E的方向)，而翻转轴39自身在云台驱动组件的驱动下在竖直方向的转动将同步的带动其上的摄像机31及水下灯32在竖直方向转动(图3所示箭头F的方向)，因此摄像机31及水下灯32在驱动组件的驱动下既能在水平方向转动，又能在竖直方向转动，使得摄像机31能进行三维的调节，因此其能够处理水下各种干扰影像捕捉的恶劣环境，为地面操作人员控制焊接作业装置对焊缝进行精准的焊接提供了有力的保障，具有较强的实用性。
如图1、图3及图4所示，本发明的水下焊接机器人移动载体100的底座33从上自下贯穿开设有第一调节孔321，滑杆34上对应所述第一调节孔321开设有第二调节孔331，一锁紧销37插入不同位置的第一调节孔321及第二调节孔331中，实现滑杆34与底座33的多段位卡合；具体地，当需要调节摄像机31的高度时，调节滑杆34插入底座33中的深度，当调节至符合要求的深度时，将插销37插入正对的第一调节孔321及第二调节孔331中，从而使得滑杆34与底座33固定在此高度，进而完成摄像头31的高度调整；当需要再次调节摄像头31的高度时，将插销37从第一调节孔321及第二调节孔331中拔出，随后调节滑杆34插入底座33中的深度，当调节至符合要求的深度时，将插销37再次插入正对的第一调节孔321及第二调节孔331中，从而完成摄像头31的高度调节，藉由插销37与第一调节孔321及第二调节孔331的配合实现滑杆34与底座33的多段位卡合，结构简单且实用。
较佳者，所述水下焊接机器人移动载体100的驱动组件包括第一驱动件及第二驱动件，第一驱动件安装于支架34的上端并驱动云台35水平转动，第二驱动件安装于云台35内并与安装杆36连接，第二驱动件驱动安装杆36在竖直方向转动，安装杆36的转动同步的带动摄像机31转动；值得注意的是，本发明的第一驱动件及第二驱动件采用现有技术即可，且二者结构相同，如采用电池及电机相互配合即可，具体地电池为电机提供电力，一电机驱动云台转动，一电机驱动安装杆36转动，当然电机的输出轴还可与连动件及减速箱配合使用，从而使得电机所带动的云台35及安装杆36转动更加平稳和精准。
如图1及图3所示，较佳者，所述水下焊接机器人移动载体100包括两所述摄像机31，两所述摄像机31呈对称的设置；呈对称设置的两摄像机31能更好的提供水下影像。
如图1及图2所示。较佳者，所述水下焊接机器人移动载体100还包括照明灯50，所述照明灯50设置于所述车架11的前端；藉由该照明灯50的照明，使得摄像头31能更清晰的捕捉乏燃料水池内的影像。
结合图1-图4所示，由于本发明水下焊接机器人移动载体100的云台35呈水平转动的设置于支架34上，且云台35还具有呈横向凸伸出的安装有摄像机31的安装杆36，驱动组件驱动云台35水平转动及驱动安装杆36带动在竖直方向转动；云台35的水平转动同步的带动安装有摄像头31的安装杆36在水平方向转动，安装杆36在竖直方向的转动将同步的带动其上的摄像机31在竖直方向转动，因此摄像机31在驱动组件的驱动下既能在水平方向转动，又能在竖直方向转动，使得摄像机31能进行三维的调节，由于摄像机31能在水下能进行三维的调节，因此其能够处理水下各种干扰影像捕捉的恶劣环境，有效的提高了水下影像捕捉的成像效果和周全性，能够适应水下干扰影像捕捉的各种环境，为精准的识别和定位焊缝提供了有力的保障，为地面操作人员控制焊接作业装置对焊缝进行精准的焊接提供了有力的保障，具有较强的实用性。
另，本发明所涉及的摄像机31的结构及工作原理，均为本领域普通技术人员所熟知的，在此不再作详细的说明。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种水下焊接机器人移动载体，用于承载焊接作业装置在水池中行走并进行焊接，所述水下焊接机器人移动载体包括车体模块、行走模块及摄像模块，所述行走模块设置于所述车体模块上，所述行走模块驱动所述车体模块行走，所述摄像模块突出设置于所述车体模块上，所述摄像模块用于采集乏燃料水池下的影像，其特征在于，所述摄像模块包括摄像机、水下灯、底座、滑杆及云台，所述云台包括云台基座、云台驱动组件、回转台及安装支架，所述底座的下端可拆卸的竖直安装于所述车体模块上，所述滑杆的下端呈多段位的卡合插设于所述底座的上端中，所述滑杆的上端与所述云台基座的下端连接，所述回转台呈水平转动的设置于所述云台基座的上端，所述回转台还具有呈横向凸伸出的翻转轴，两所述安装支架固定安装于翻转轴的两端，所述摄像机与所述水下灯对应安装于所述安装支架上，所述云台驱动组件设置于所述回转台内部，所述云台驱动组件驱动所述回转台水平转动及驱动所述翻转轴在竖直方向转动，所述回转台的转动及翻转轴的转动同步的带动所述摄像机与所述水下灯转动。
2.如权利要求1所述的水下焊接机器人移动载体，其特征在于，所述底座从上自下贯穿开设有第一调节孔，所述滑杆上对应所述第一调节孔开设有第二调节孔，一锁紧销插入不同位置的第一调节孔及第二调节孔中，实现滑杆与底座的多段位卡合。
3.如权利要求1所述的水下焊接机器人移动载体，其特征在于，所述云台驱动组件包括第一驱动件及第二驱动件，所述第一驱动件安装于所述回转台内下端并驱动所述回转台水平转动，所述第二驱动件安装于所述回转台内上端并与所述翻转轴连接，所述第二驱动件驱动所述翻转轴在竖直方向转动，所述翻转轴的转动同步的带动所述摄像机与所述水下灯转动。
4.如权利要求3所述的水下焊接机器人移动载体，其特征在于，包括所述摄像机与所述水下灯呈对称的设置。
5.如权利要求1所述的水下焊接机器人移动载体，其特征在于，所述车体模块包括车架、前盖、后盖、安装板及安装座，所述行走模块设置于所述车架的两侧，所述前盖、安装板及后盖依次对接设置于所述车架的顶面上，所述车架呈镂空结构，所述安装座设置于所述车架上用于安装焊接作业装置。
6.如权利要求5所述的水下焊接机器人移动载体，其特征在于，所述行走模块包括行走驱动机构及履带，所述履带设置于所述车架的两侧，所述行走驱动机构呈密封的一体式的设置于所述车架上并驱动所述履带转动。
7.如权利要求5所述的水下焊接机器人移动载体，其特征在于，还包括照明灯，所述照明灯设置于所述车架的前端。
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