CN109968364B - 一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂 - Google Patents

一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，包括升降机构、伸缩机构和链式机械臂；所述的升降机构包括升降电机，升降电机下端连接升降丝杠，升降丝杠上套有升降螺母B，升降螺母B通过连接件与伸缩机构连接；所述的升降电机驱动升降丝杠转动，带动螺母B沿着升降丝杠上下滑动，进而带动伸缩机构上下运动；伸缩机构在升降导向装置及升降导轨的引导下沿升降导轨在竖直方向运动；所述的升降导向装置固定在伸缩机构壳体上；升降导轨固定在升降机构的机架上。链式机械臂各链节单元通过销轴连接后可以单向弯曲折叠，反向及两侧方向则不可弯曲折叠，只能保持直线状态，从而保证了链式机械臂水平伸出段一直保持水平状态。

Description

一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂
技术领域
本发明属于核电站维修领域，具体涉及一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂。
背景技术
堆内构件是堆本体的重要组成部分，长期工作于恶劣环境下，受三维流场影响，二次支承组件的受力情况较为复杂，堆芯支撑柱和仪表套管组件的防松结构存在失效风险。堆内构件结构较为复杂，由于没有专用自动视频检查工具，目前主要采用人工移动人员便桥方式或换料小车移动方式将带有摄像头的长杆工具移动到待检查的位置进行检查。这种方式受现场空间限制较多、自动化程度低、摄像头不能全方位到达被检区域；工具稳定性查、调整摄像头角度不方便。
本发明一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂主要用于在堆内构件自动视频检查的时候将视频检查摄像头或其他检修装置送达待检对象的附近进行检修；工具稳定性高、方便调整摄像头角度和焦距。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，可以解决堆内构件水下视频检查时无自动工具将视频检查摄像头或其他检修装置全范围送达检修对象附近，手动工具稳定性差、不方便调整摄像头角度和焦距的问题。
本发明的技术方案如下：一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，包括升降机构、伸缩机构和链式机械臂；
所述的升降机构包括升降电机，升降电机下端连接升降丝杠，升降丝杠上套有升降螺母B，升降螺母B通过连接件与伸缩机构连接；所述的升降电机驱动升降丝杠转动，带动螺母B沿着升降丝杠上下滑动，进而带动伸缩机构上下运动；
伸缩机构在升降导向装置及升降导轨的引导下沿升降导轨在竖直方向运动；所述的升降导向装置固定在伸缩机构壳体上；升降导轨固定在升降机构的机架上；
所述的伸缩机构顶部为伸缩电机，伸缩电机下端连接伸缩丝杠，伸缩丝杠的上端和下端分别由轴承固定在伸缩机构的外壳上，伸缩丝杠上套有螺母A，螺母A与链式机械臂连接；伸缩机构的下部设有伸缩导轨；所述的伸缩电机驱动伸缩丝杠转动，带动螺母A沿着伸缩丝杠上下滑动，进而带动链式机械臂沿着伸缩导轨在水平方向伸缩；
所述的链式机械臂由多个链节单元通过销轴连接而成，所述的链节单元的主体结构为链节本体，链节本体的前端为链节凹槽端，后端为链节突出端，链节凹槽端的底部设有缓冲结构；链节突出端与下一节链节单元的链节凹槽端通过销轴铰接；在销轴的两侧设有水平稳定结构，在链节突出端和链节凹槽端之间的链节本体的两侧设有侧向稳定结构；链节单元内部还设有电缆孔，链式机械臂最前端的链节单元上设有连接和固定主视频检查摄像头的接口，最末端的链节单元与伸缩机构上的螺母A连接。
在伸缩机构的外壳沿着伸缩丝杠的方向上设有上限位开关和下限位开关，用于限制螺母A上下运动的极限，从而限制链式机械臂的伸缩极限。
在伸缩机构上设有辅助摄像头，用于观察链式机械臂前方的情况，避免碰撞到其他物体。
在伸缩电机的旁边设有应急驱动装置，当伸缩电机出现故障时，通过应急驱动装置带动伸缩丝杠转动，进而带动链式机械臂沿着伸缩导轨在水平方向伸缩。
所述的应急驱动装置包括应急驱动头、应急导向结构、齿轮A和齿轮B，应急导向结构通过轴承固定在伸缩机构的外壳上，上端连接应急驱动头，下端连接齿轮A；齿轮B安装在丝杠上，齿轮A和齿轮B啮合；
当伸缩电机出现故障导致伸出的链式机械臂无法缩回时，导致整个链式柔性机械臂无法从水中取出；通过应急驱动长杆工具通过应急导向结构快速与应急导向驱动接头连接，通过手动的方式将伸出的链式机械臂收回。
所述的缓冲结构能够减缓在弯曲后展开成直线的过程中的冲击。
所述的水平稳定结构用于将销轴固定及使连接单元水平方向保持稳定。
所述的侧向稳定结构，用于使连接单元侧向方向保持稳定。
所述的电缆孔用于主视频检查摄像头的电缆穿过。
如本发明所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂的使用方法，包括以下步骤，
第1步，将链式机械臂连接到全向移动平台上，通过电缆将链式机械臂和控制系统连接起来；
第2步，将链式机械臂和全向移动平台放置于水中，让其平稳地落在水池底部或移动平台上；
第3步，操作控制系统，根据待检查对象的高度调节升降机构，使链式机械臂位于待检对象的上方或下方附近；
第4步，操作控制系统，根据待检对象在水平方向的距离调节伸缩机构，使链式机械臂最前端搭载的主视频检查摄像头位于待检对象的正上方或正下方；在链式机械臂伸缩的过程中根据辅助摄像头观察链式机械臂前方的情况，避免碰撞到其他物体；所述的主视频检查摄像头用于检查堆内构件内待检查对象的状况。
本发明的显著效果在于：
1)链式机械臂各链节单元通过销轴连接后可以单向弯曲折叠，反向及两侧方向则不可弯曲折叠，只能保持直线状态，从而保证了链式机械臂水平伸出段一直保持水平状态；
2)链式机械臂在伸缩的过程中水平导向结构和侧边导向结构能够保证链式机械臂平稳的伸缩，避免侧向摆动；链式机械臂最前端的接口可供安装视频检查摄像头或其他检修装置伸入堆内构件完成视频检查或其他检修任务；升降机构能够带动整个伸缩机构整体升降，能够满足不同高度检查对象的检查需求；
3)工具在水下工作时，一旦伸缩机构驱动电机失效导致链式机械臂无法收回，应急导向结构快速引导手动工具与应急装置对接，从而通过将链式机械臂收回；伸缩机构上的摄像头能够观察到链式机械臂伸缩运动时的情况，避免伸缩时与周围的设备发生碰撞；链式机械臂内的电缆孔供链式机械臂最前端摄像头的电缆穿过，有效解决了电缆穿线时的排布难题。
附图说明
图1升降机构的结构示意图；
图2伸缩机构的结构示意图；
图3链式机械臂的结构示意图；
图中：1.链节本体，2.侧向稳定结构，3.水平稳定结构，4.销轴，5.电缆孔，6.缓冲结构，7.伸缩电机，8轴承，9.上限位开关，10.伸缩丝杠，11.螺母A，12.伸缩机构壳体，13.下限位开关、14.链式机械臂，15.辅助摄像头，16.主视频检查摄像头，17.应急驱动接头，18.应急导向结构，19.齿轮A，20.齿轮B，21.升降电机，22.升降丝杠，23.螺母B，24.连接件，25.升降导向装置，26.升降导轨，27.伸缩导轨。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂作进一步详细说明。
如图1、2和3所示，一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，包括升降机构、伸缩机构和链式机械臂14；
所述的升降机构包括升降电机21，升降电机21下端连接升降丝杠22，升降丝杠22上套有升降螺母B23，升降螺母B23通过连接件24与伸缩机构连接；所述的升降电机21驱动升降丝杠22转动，带动螺母B23沿着升降丝杠22上下滑动，进而带动伸缩机构上下运动；
伸缩机构在升降导向装置25及升降导轨26的引导下沿升降导轨在竖直方向运动；所述的升降导向装置25固定在伸缩机构壳体12上；升降导轨26固定在升降机构的机架上；
所述的伸缩机构顶部为伸缩电机7，伸缩电机7下端连接伸缩丝杠10，伸缩丝杠10的上端和下端分别由轴承8固定在伸缩机构的外壳上，伸缩丝杠10上套有螺母A11，螺母A11与链式机械臂14连接；伸缩机构的下部设有伸缩导轨27；所述的伸缩电机7驱动伸缩丝杠10转动，带动螺母A11沿着伸缩丝杠10上下滑动，进而带动链式机械臂14沿着伸缩导轨27在水平方向伸缩；
所述的链式机械臂14由多个链节单元通过销轴4连接而成，所述的链节单元的主体结构为链节本体1，链节本体1的前端为链节凹槽端，后端为链节突出端，链节凹槽端的底部设有缓冲结构6；链节突出端与下一节链节单元的链节凹槽端通过销轴4铰接；在销轴4的两侧设有水平稳定结构3，在链节突出端和链节凹槽端之间的链节本体1的两侧设有侧向稳定结构2；链节单元内部还设有电缆孔5，链式机械臂14最前端的链节单元上设有连接和固定主视频检查摄像头16的接口，最末端的链节单元与伸缩机构上的螺母A11连接。
在伸缩机构的外壳沿着伸缩丝杠10的方向上设有上限位开关9和下限位开关13，用于限制螺母A11上下运动的极限，从而限制链式机械臂14的伸缩极限。
在伸缩机构上设有辅助摄像头15，用于观察链式机械臂14前方的情况，避免碰撞到其他物体。
在伸缩电机7的旁边设有应急驱动装置，当伸缩电机7出现故障时，通过应急驱动装置带动伸缩丝杠10转动，进而带动链式机械臂14沿着伸缩导轨27在水平方向伸缩。
所述的应急驱动装置包括应急驱动头17、应急导向结构18、齿轮A19和齿轮B20，应急导向结构18通过轴承8固定在伸缩机构的外壳上，上端连接应急驱动头17，下端连接齿轮A19；齿轮B20安装在丝杠10上，齿轮A19和齿轮B20啮合；
当伸缩电机7出现故障导致伸出的链式机械臂14无法缩回时，导致整个链式柔性机械臂无法从水中取出；通过应急驱动长杆工具通过应急导向结构18快速与应急导向驱动接头17连接，通过手动的方式将伸出的链式机械臂14收回。
所述的缓冲结构6能够减缓在弯曲后展开成直线的过程中的冲击。
所述的水平稳定结构3用于将销轴4固定及使连接单元水平方向保持稳定。
所述的侧向稳定结构2，用于使连接单元侧向方向保持稳定。
所述的电缆孔5用于主视频检查摄像头16的电缆穿过。
如本发明所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂的使用方法，包括以下步骤，
第1步，将链式机械臂14连接到全向移动平台上，通过电缆将链式机械臂14和控制系统连接起来；
第2步，将链式机械臂14和全向移动平台放置于水中，让其平稳地落在水池底部或移动平台上；
第3步，操作控制系统，根据待检查对象的高度调节升降机构，使链式机械臂14位于待检对象的上方或下方附近；
第4步，操作控制系统，根据待检对象在水平方向的距离调节伸缩机构，使链式机械臂14最前端搭载的主视频检查摄像头16位于待检对象的正上方或正下方；在链式机械臂14伸缩的过程中根据辅助摄像头15观察链式机械臂14前方的情况，避免碰撞到其他物体；所述的主视频检查摄像头16用于检查堆内构件内待检查对象的状况。

Claims (10)

1.一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，其特征在于：包括升降机构、伸缩机构和链式机械臂(14)；
所述的升降机构包括升降电机(21)，升降电机(21)下端连接升降丝杠(22)，升降丝杠(22)上套有升降螺母B(23)，升降螺母B(23)通过连接件(24)与伸缩机构连接；所述的升降电机(21)驱动升降丝杠(22)转动，带动螺母B(23)沿着升降丝杠(22)上下滑动，进而带动伸缩机构上下运动；
伸缩机构在升降导向装置(25)及升降导轨(26)的引导下沿升降导轨在竖直方向运动；所述的升降导向装置(25)固定在伸缩机构壳体(12)上；升降导轨(26)固定在升降机构的机架上；
所述的伸缩机构顶部为伸缩电机(7)，伸缩电机(7)下端连接伸缩丝杠(10)，伸缩丝杠(10)的上端和下端分别由轴承(8)固定在伸缩机构的外壳上，伸缩丝杠(10)上套有螺母A(11)，螺母A(11)与链式机械臂(14)连接；伸缩机构的下部设有伸缩导轨(27)；所述的伸缩电机(7)驱动伸缩丝杠(10)转动，带动螺母A(11)沿着伸缩丝杠(10)上下滑动，进而带动链式机械臂(14)沿着伸缩导轨(27)在水平方向伸缩；
所述的链式机械臂(14)由多个链节单元通过销轴(4)连接而成，所述的链节单元的主体结构为链节本体(1)，链节本体(1)的前端为链节凹槽端，后端为链节突出端，链节凹槽端的底部设有缓冲结构(6)；链节突出端与下一节链节单元的链节凹槽端通过销轴(4)铰接；在销轴(4)的两侧设有水平稳定结构(3)，在链节突出端和链节凹槽端之间的链节本体(1)的两侧设有侧向稳定结构(2)；链节单元内部还设有电缆孔(5)，链式机械臂(14)最前端的链节单元上设有连接和固定主视频检查摄像头(16)的接口，最末端的链节单元与伸缩机构上的螺母A(11)连接。
2.如权利要求1所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，其特征在于：在伸缩机构的外壳沿着伸缩丝杠(10)的方向上设有上限位开关(9)和下限位开关(13)，用于限制螺母A(11)上下运动的极限，从而限制链式机械臂(14)的伸缩极限。
3.如权利要求1所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，其特征在于：在伸缩机构上设有辅助摄像头(15)，用于观察链式机械臂(14)前方的情况，避免碰撞到其他物体。
4.如权利要求1所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，其特征在于：在伸缩电机(7)的旁边设有应急驱动装置，当伸缩电机(7)出现故障时，通过应急驱动装置带动伸缩丝杠(10)转动，进而带动链式机械臂(14)沿着伸缩导轨(27)在水平方向伸缩。
5.如权利要求4所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，其特征在于：所述应急驱动装置包括应急驱动接头(17)、应急导向结构(18)、齿轮A(19)和齿轮B(20)，应急导向结构(18)通过轴承(8)固定在伸缩机构的外壳上，上端连接应急驱动头(17)，下端连接齿轮A(19)；齿轮B(20)安装在丝杠(10)上，齿轮A(19)和齿轮B(20)啮合；
当伸缩电机(7)出现故障导致伸出的链式机械臂(14)无法缩回时，导致整个链式柔性机械臂无法从水中取出；通过应急驱动长杆工具通过应急导向结构(18)快速与应急驱动接头(17)连接，通过手动的方式将伸出的链式机械臂(14)收回。
6.如权利要求1所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，其特征在于：所述的缓冲结构(6)能够减缓在弯曲后展开成直线的过程中的冲击。
7.如权利要求1所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，其特征在于：所述的水平稳定结构(3)用于将销轴(4)固定及使连接单元水平方向保持稳定。
8.如权利要求1所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，其特征在于：所述的侧向稳定结构(2)，用于使连接单元侧向方向保持稳定。
9.如权利要求1所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂，其特征在于：所述的电缆孔(5)用于主视频检查摄像头(16)的电缆穿过。
10.如权利要求1所述的一种适用于堆内构件水下自动视频检查的链式柔性机械臂的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，
第1步，将链式机械臂(14)连接到全向移动平台上，通过电缆将链式机械臂(14)和控制系统连接起来；
第2步，将链式机械臂(14)和全向移动平台放置于水中，让其平稳地落在水池底部或移动平台上；
第3步，操作控制系统，根据待检查对象的高度调节升降机构，使链式机械臂(14)位于待检对象的上方或下方附近；
第4步，操作控制系统，根据待检对象在水平方向的距离调节伸缩机构，使链式机械臂(14)最前端搭载的主视频检查摄像头(16)位于待检对象的正上方或正下方；在链式机械臂(14)伸缩的过程中根据辅助摄像头(15)观察链式机械臂(14)前方的情况，避免碰撞到其他物体；所述的主视频检查摄像头(16)用于检查堆内构件内待检查对象的状况。
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