CN109927020A - 一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人，包括移动平台、四节臂伸缩系统和六自由度机械臂系统，所述四节臂伸缩系统包括第四节伸缩臂、第三节伸缩臂、第二节伸缩臂、第一节伸缩臂、钢丝绳、电动卷扬机、第一节臂用直线导轨、第一节臂丝杠轴承固定支座、第一节臂动力单元、第二节臂动力单元、第二节臂丝杠轴承固定支座、第二节臂用直线导轨、第二节臂丝杠螺母转接座和第二节臂丝杠轴承活动支座，所述六自由度机械臂系统包括第一腕关节和第二腕关节，第一肘关节、第二肘关节、第一肩关节和第二肩关节。本发明解决核电站设备室内核辐射和复杂空间环境下设备的检测和维护问题，从而大幅降低人员的受照剂量和劳动强度。

Description

一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人。

背景技术

随着国家对核电的大力发展，投入使用的核电站将会越来越多。由于核电站设备结构复杂，同时还具有放射性，采用灵活、功能强大的机器人逐渐替换人工检测和维护，降低人员受照剂量和劳动强度，提高核电设备的检修水平，是非常亟需的。然后我国现有的核电机器人普遍结构形式简单，自由度少，难以应用在具有复杂环境的核电设备室内。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人，包括移动平台、四节臂伸缩系统和六自由度机械臂系统，所述移动平台包括活动轮、顶升系统和移动平台框架，所述四节臂伸缩系统包括第四节伸缩臂、第三节伸缩臂、导向滚轮、第二节伸缩臂、第一节伸缩臂、钢丝绳、电动卷扬机、第一节臂用直线导轨、第一节臂丝杠轴承活动支座、第一节臂丝杠丝杆、第一节臂丝杠螺母转接座、第一节臂丝杠螺母、第一节臂丝杠轴承固定支座、第一节臂动力单元、第二节臂动力单元、第二节臂丝杠轴承固定支座、第二节臂丝杠丝杆、第二节臂用直线导轨、第二节臂丝杠螺母、第二节臂丝杠螺母转接座和第二节臂丝杠轴承活动支座，所述第一节伸缩臂通过第一节臂用直线导轨与移动平台框架滑动连接，且第一节臂用直线导轨的导轨通过螺栓与移动平台框架固定连接，所述第一节臂用直线导轨的滑块通过螺栓与第一节伸缩臂固定连接，所述第一节伸缩臂通过第一节臂动力单元、第一节臂丝杠丝杆和第一节臂丝杠螺母与移动平台框架相对滑动，且第一节臂动力单元通过螺栓与移动平台框架固定连接，所述第一节臂丝杠轴承固定支座和第一节臂丝杠轴承活动支座通过螺栓与移动平台框架固定连接，所述第一节臂丝杠螺母通过螺栓与第一节臂丝杠螺母转接座固定连接，且第一节臂丝杠螺母转接座通过螺栓与第一节伸缩臂固定连接，所述第二节伸缩臂通过第二节臂用直线导轨与第一节伸缩臂滑动连接，且第二节臂用直线导轨的导轨通过螺栓与第一节伸缩臂固定连接，所述第二节臂用直线导轨的滑块通过螺栓与第二节臂丝杠螺母转接座固定连接，且第二节臂丝杠螺母转接座通过螺栓与第二节伸缩臂固定连接，所述第二节伸缩臂通过第二节臂动力单元、第二节臂丝杠丝杆和第二节臂丝杠螺母与第一节伸缩臂的相对滑动，且第二节臂动力单元通过螺栓与第一节伸缩臂固定连接，所述第二节臂丝杠轴承固定支座和第二节臂丝杠轴承活动支座通过螺栓与第一节伸缩臂固定连接，所述第二节臂丝杠螺母通过螺栓与第二节臂丝杠螺母转接座固定连接，所述第三节伸缩臂通过导向滚轮与第二节伸缩臂滑动连接，且导向滚轮通过螺栓与第二节伸缩臂固定连接，所述第三节伸缩臂外表面与导向滚轮外圆柱面贴合，所述钢丝绳末端与第四节伸缩臂上端固定连接，所述电动卷扬机通过螺栓与第二节伸缩臂上端固定连接，所述顶升系统安装在移动平台框架上，所述六自由度机械臂系统包括第一腕关节和第二腕关节，第一肘关节、第二肘关节、第一肩关节和第二肩关节，所述第四节伸缩臂安装在第二肩关节的顶部，所述第二肩关节包括第二肩关节用光电编码器、第二肩关节电机座、第二肩关节电机、第二肩关节电机轴、第二肩关节RV减速器和第二肩关节输出轴，所述第二肩关节输出轴与第二肩关节电机通过第二肩关节RV减速器传动连接，且第二肩关节电机定子与第二肩关节电机座固定连接，所述第二肩关节电机转子与第二肩关节电机轴固定连接，且第二肩关节电机轴与第二肩关节RV减速器输入端固定连接，所述第二肩关节输出轴与第二肩关节RV减速器输出端固定连接，且第二肩关节输出轴通过转接法兰与第二肩关节用光电编码器固定连接，所述第一肩关节的第一肩关节基座通过螺栓与第二肩关节的第二肩关节输出轴固定连接，所述第一肩关节包括第一肩关节基座、第一肩关节电机座、第一肩关节电机、第一肩关节电机转轴、第一肩关节RV减速器、第一肩关节输出轴和第一肩关节用光电编码器，所述第一肩关节输出轴与第一肩关节电机通过第一肩关节RV减速器传动连接，且第一肩关节电机定子与第一肩关节电机座固定连接，所述第一肩关节电机座与第一肩关节基座固定连接，所述第一肩关节电机转子与第一肩关节电机转轴固定连接，且第一肩关节电机转轴与第一肩关节RV减速器输入端固定连接，所述第一肩关节输出轴与第一肩关节RV减速器输出端固定连接，且第一肩关节输出轴与第一肩关节用光电编码器固定连接，所述第二肘关节通过螺栓与第一肩关节的第一肩关节输出轴固定，所述第一肘关节安装在第二肘关节末端，所述第二腕关节固定安装与第一肘关节末端，所述第一腕关节固定安装于第二腕关节末端。

优选的，所述顶升系统的底部四个拐角安装有活动轮。

优选的，所述导向滚轮有十六个，且十六个导向滚轮分别均匀的设置在第二节伸缩臂的四个平面上。

优选的，所述第二腕关节、第一肘关节和第二肘关节与第一肩关节结构布置相同。

优选的，所述第一腕关节与第二肩关节结构布置相同。

本发明的有益效果：该核辐射环境下遥操作六自由度机器人解决核电站设备室内核辐射和复杂空间环境下设备的检测和维护问题，从而大幅降低人员的受照剂量和劳动强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明第一节伸缩臂结构示意图；

图3为本发明第二节伸缩臂、第三节伸缩臂和第四节伸缩臂结构示意图；

图4为本发明第一肩关节和第二肩关节结构示意图；

图中：1、移动平台，2、四节臂伸缩系统，3、六自由度机械臂系统，4、第一腕关节，5、第二腕关节，6、第一肘关节，7、第二肘关节，8、第一肩关节，9、第二肩关节，10、第四节伸缩臂，11、第三节伸缩臂，12、活动轮，13、顶升系统，14、移动平台框架，15、导向滚轮，16、第二节伸缩臂，17、第一节伸缩臂，18、钢丝绳，19、电动卷扬机，20、第一节臂用直线导轨，21、第一节臂丝杠轴承活动支座，22、第一节臂丝杠丝杆，23、第一节臂丝杠螺母转接座，24、第一节臂丝杠螺母，25、第一节臂丝杠轴承固定支座2，26、第一节臂动力单元，27、第二节臂动力单元，28、第二节臂丝杠轴承固定支座，29、第二节臂丝杠丝杆，30、第二节臂用直线导轨，31、第二节臂丝杠螺母，32、第二节臂丝杠螺母转接座，33、第二节臂丝杠轴承活动支座，34、第二肩关节用光电编码器，35、第二肩关节电机座，36、第二肩关节电机，37、第二肩关节电机轴，38、第二肩关节RV减速器，39、第二肩关节输出轴，40、第一肩关节基座，41、第一肩关节电机座，42、第一肩关节电机，43、第一肩关节电机转轴，44、第一肩关节RV减速器，45、第一肩关节输出轴，46、第一肩关节用光电编码器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人，包括移动平台1、四节臂伸缩系统2和六自由度机械臂系统3，移动平台1包括活动轮12、顶升系统13和移动平台框架14，四节臂伸缩系统2包括第四节伸缩臂10、第三节伸缩臂11、导向滚轮15、第二节伸缩臂16、第一节伸缩臂17、钢丝绳18、电动卷扬机19、第一节臂用直线导轨20、第一节臂丝杠轴承活动支座21、第一节臂丝杠丝杆22、第一节臂丝杠螺母转接座23、第一节臂丝杠螺母24、第一节臂丝杠轴承固定支座25、第一节臂动力单元26、第二节臂动力单元27、第二节臂丝杠轴承固定支座28、第二节臂丝杠丝杆29、第二节臂用直线导轨30、第二节臂丝杠螺母31、第二节臂丝杠螺母转接座32和第二节臂丝杠轴承活动支座33，第一节伸缩臂17通过第一节臂用直线导轨20与移动平台框架14滑动连接，且第一节臂用直线导轨20的导轨通过螺栓与移动平台框架14固定连接，第一节臂用直线导轨20的滑块通过螺栓与第一节伸缩臂17固定连接，第一节伸缩臂17通过第一节臂动力单元26、第一节臂丝杠丝杆22和第一节臂丝杠螺母24与移动平台框架14相对滑动，且第一节臂动力单元26通过螺栓与移动平台框架14固定连接，第一节臂丝杠轴承固定支座25和第一节臂丝杠轴承活动支座21通过螺栓与移动平台框架14固定连接，第一节臂丝杠螺母24通过螺栓与第一节臂丝杠螺母转接座23固定连接，且第一节臂丝杠螺母转接座23通过螺栓与第一节伸缩臂17固定连接，第二节伸缩臂16通过第二节臂用直线导轨30与第一节伸缩臂17滑动连接，且第二节臂用直线导轨30的导轨通过螺栓与第一节伸缩臂17固定连接，第二节臂用直线导轨30的滑块通过螺栓与第二节臂丝杠螺母转接座32固定连接，且第二节臂丝杠螺母转接座32通过螺栓与第二节伸缩臂16固定连接，第二节伸缩臂16通过第二节臂动力单元27、第二节臂丝杠丝杆29和第二节臂丝杠螺母31与第一节伸缩臂17的相对滑动，且第二节臂动力单元27通过螺栓与第一节伸缩臂17固定连接，第二节臂丝杠轴承固定支座28和第二节臂丝杠轴承活动支座33通过螺栓与第一节伸缩臂17固定连接，第二节臂丝杠螺母31通过螺栓与第二节臂丝杠螺母转接座32固定连接，第三节伸缩臂11通过导向滚轮15与第二节伸缩臂16滑动连接，且导向滚轮15通过螺栓与第二节伸缩臂16固定连接，导向滚轮有十六个，且十六个导向滚轮15分别均匀的设置在第二节伸缩臂16的四个平面上，第三节伸缩臂11外表面与导向滚轮15外圆柱面贴合，钢丝绳18末端与第四节伸缩臂10上端固定连接，电动卷扬机19通过螺栓与第二节伸缩臂16上端固定连接，顶升系统13安装在移动平台框架14上，六自由度机械臂系统3包括第一腕关节4和第二腕关节5，第一肘关节6、第二肘关节7、第一肩关节8和第二肩关节9，第四节伸缩臂10安装在第二肩关节9的顶部，第二肩关节9包括第二肩关节用光电编码器34、第二肩关节电机座35、第二肩关节电机36、第二肩关节电机轴37、第二肩关节RV减速器38和第二肩关节输出轴39，第二肩关节输出轴39与第二肩关节电机36通过第二肩关节RV减速器38传动连接，且第二肩关节电机36定子与第二肩关节电机座35固定连接，第二肩关节电机36转子与第二肩关节电机轴37固定连接，且第二肩关节电机轴37与第二肩关节RV减速器38输入端固定连接，第二肩关节输出轴39与第二肩关节RV减速器38输出端固定连接，且第二肩关节输出轴39通过转接法兰与第二肩关节用光电编码器34固定连接，第一肩关节8的第一肩关节基座40通过螺栓与第二肩关节9的第二肩关节输出轴39固定连接，第一肩关节8包括第一肩关节基座40、第一肩关节电机座41、第一肩关节电机42、第一肩关节电机转轴43、第一肩关节RV减速器44、第一肩关节输出轴45和第一肩关节用光电编码器46，第一肩关节输出轴45与第一肩关节电机42通过第一肩关节RV减速器44传动连接，且第一肩关节电机42定子与第一肩关节电机座41固定连接，第一肩关节电机座41与第一肩关节基座40固定连接，第一肩关节电机42转子与第一肩关节电机转轴43固定连接，且第一肩关节电机转轴43与第一肩关节RV减速器44输入端固定连接，第一肩关节输出轴45与第一肩关节RV减速器44输出端固定连接，且第一肩关节输出轴45与第一肩关节用光电编码器46固定连接，第二肘关节7通过螺栓与第一肩关节8的第一肩关节输出轴45固定，所述第一肘关节6安装在第二肘关节7末端，第二腕关节5固定安装与第一肘关节6末端，第二腕关节5、第一肘关节6和第二肘关节7与第一肩关节8结构布置相同，第一腕关节4固定安装于第二腕关节5末端，第一腕关节4与第二肩关节9结构布置相同。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人，包括移动平台、四节臂伸缩系统和六自由度机械臂系统，所述移动平台包括活动轮、顶升系统和移动平台框架，所述四节臂伸缩系统包括第四节伸缩臂、第三节伸缩臂、导向滚轮、第二节伸缩臂、第一节伸缩臂、钢丝绳、电动卷扬机、第一节臂用直线导轨、第一节臂丝杠轴承活动支座、第一节臂丝杠丝杆、第一节臂丝杠螺母转接座、第一节臂丝杠螺母、第一节臂丝杠轴承固定支座、第一节臂动力单元、第二节臂动力单元、第二节臂丝杠轴承固定支座、第二节臂丝杠丝杆、第二节臂用直线导轨、第二节臂丝杠螺母、第二节臂丝杠螺母转接座和第二节臂丝杠轴承活动支座，所述第一节伸缩臂通过第一节臂用直线导轨与移动平台框架滑动连接，且第一节臂用直线导轨的导轨通过螺栓与移动平台框架固定连接，所述第一节臂用直线导轨的滑块通过螺栓与第一节伸缩臂固定连接，所述第一节伸缩臂通过第一节臂动力单元、第一节臂丝杠丝杆和第一节臂丝杠螺母与移动平台框架相对滑动，且第一节臂动力单元通过螺栓与移动平台框架固定连接，所述第一节臂丝杠轴承固定支座和第一节臂丝杠轴承活动支座通过螺栓与移动平台框架固定连接，所述第一节臂丝杠螺母通过螺栓与第一节臂丝杠螺母转接座固定连接，且第一节臂丝杠螺母转接座通过螺栓与第一节伸缩臂固定连接，所述第二节伸缩臂通过第二节臂用直线导轨与第一节伸缩臂滑动连接，且第二节臂用直线导轨的导轨通过螺栓与第一节伸缩臂固定连接，所述第二节臂用直线导轨的滑块通过螺栓与第二节臂丝杠螺母转接座固定连接，且第二节臂丝杠螺母转接座通过螺栓与第二节伸缩臂固定连接，所述第二节伸缩臂通过第二节臂动力单元、第二节臂丝杠丝杆和第二节臂丝杠螺母与第一节伸缩臂的相对滑动，且第二节臂动力单元通过螺栓与第一节伸缩臂固定连接，所述第二节臂丝杠轴承固定支座和第二节臂丝杠轴承活动支座通过螺栓与第一节伸缩臂固定连接，所述第二节臂丝杠螺母通过螺栓与第二节臂丝杠螺母转接座固定连接，所述第三节伸缩臂通过导向滚轮与第二节伸缩臂滑动连接，且导向滚轮通过螺栓与第二节伸缩臂固定连接，所述第三节伸缩臂外表面与导向滚轮外圆柱面贴合，所述钢丝绳末端与第四节伸缩臂上端固定连接，所述电动卷扬机通过螺栓与第二节伸缩臂上端固定连接，所述顶升系统安装在移动平台框架上，所述六自由度机械臂系统包括第一腕关节和第二腕关节，第一肘关节、第二肘关节、第一肩关节和第二肩关节，所述第四节伸缩臂安装在第二肩关节的顶部，所述第二肩关节包括第二肩关节用光电编码器、第二肩关节电机座、第二肩关节电机、第二肩关节电机轴、第二肩关节RV减速器和第二肩关节输出轴，所述第二肩关节输出轴与第二肩关节电机通过第二肩关节RV减速器传动连接，且第二肩关节电机定子与第二肩关节电机座固定连接，所述第二肩关节电机转子与第二肩关节电机轴固定连接，且第二肩关节电机轴与第二肩关节RV减速器输入端固定连接，所述第二肩关节输出轴与第二肩关节RV减速器输出端固定连接，且第二肩关节输出轴通过转接法兰与第二肩关节用光电编码器固定连接，所述第一肩关节的第一肩关节基座通过螺栓与第二肩关节的第二肩关节输出轴固定连接，所述第一肩关节包括第一肩关节基座、第一肩关节电机座、第一肩关节电机、第一肩关节电机转轴、第一肩关节RV减速器、第一肩关节输出轴和第一肩关节用光电编码器，所述第一肩关节输出轴与第一肩关节电机通过第一肩关节RV减速器传动连接，且第一肩关节电机定子与第一肩关节电机座固定连接，所述第一肩关节电机座与第一肩关节基座固定连接，所述第一肩关节电机转子与第一肩关节电机转轴固定连接，且第一肩关节电机转轴与第一肩关节RV减速器输入端固定连接，所述第一肩关节输出轴与第一肩关节RV减速器输出端固定连接，且第一肩关节输出轴与第一肩关节用光电编码器固定连接，所述第二肘关节通过螺栓与第一肩关节的第一肩关节输出轴固定，所述第一肘关节安装在第二肘关节末端，所述第二腕关节固定安装与第一肘关节末端，所述第一腕关节固定安装于第二腕关节末端。

2.根据权利要求1所述的一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人，其特征在于：所述顶升系统的底部四个拐角安装有活动轮。

3.根据权利要求1所述的一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人，其特征在于：所述导向滚轮有十六个，且十六个导向滚轮分别均匀的设置在第二节伸缩臂的四个平面上。

4.根据权利要求1所述的一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人，其特征在于：所述第二腕关节、第一肘关节和第二肘关节与第一肩关节结构布置相同。

5.根据权利要求1所述的一种核辐射环境下遥操作六自由度机器人，其特征在于：所述第一腕关节与第二肩关节结构布置相同。