CN111730627A - 一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置及其使用方法，涉及核电站固体废物处理技术领域；包括机械臂组件、升降组件；机械臂组件包括若干机械臂上臂、若干机械臂下臂、若干抓取片、电动伸缩杆，机械臂上臂、机械臂下臂的数量至少为3个；升降组件包括支架，所述支架下表面设置有升降装置，所述升降装置包括内套杆、外套杆、驱动件；通过采用简单的结构，实现几百公斤废物桶的抓取，稳定性高结构简单，损坏容易维修。

Description

一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及核电站固体废物处理技术领域，尤其涉及一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置及其使用方法。

背景技术

核电设施的迅速发展和核材料的大量使用，会产生大量的低中水平放射性废物。根据中华人民共和国核行业标准低、中水平放射性固体废物包装容器钢桶(EJ1042-1996)，应采用合适的包装容器来满足固体废物处理、贮存、运输和处置的要求，以加强放射性废物的管理。根据“低中水平放射性固体废物暂时贮存规定”(GB 11928一89)和“低中水平放射性固体废物的浅地层处置规定”(GB 9132一88)等国家标准的要求，要利用放射性测量设备对放射性废物桶进行核素的识别、活度的测量、以及表面剂量率的测量。而一般产生废物桶与测量废物桶不是在一个区域，因此需要将废物桶搬运至废物桶测量装置中，测量完成再搬回至另一个位置。而由于其放射性，无法人工近距离完成，因此需要一种抓取装置来实现废物桶的搬运。

目前在使用的搬运工作由行车和机械爪的配合使用，但是存在一些缺点。通过行车的机械链调节机械爪的位置，因此很难完成精准的抓取，强行抓取会使废物桶破损，产生放射性废物泄露的事故。搬运过程中链条的摆动，也会导致一些危险的情况发生。废物桶降落过程中，无法精确放置在活度测量装置上，造成活度测量的误差。

还有一些尚未应用的改进的机械爪结构，但是也存在很多问题。例如：装置结构尺寸过大。由于抓取后的废物桶要放置在活度检测系统中，太大的结构会导致需要增加探测器以及透射源的距离，增大测量误差，同时也增大整个检测系统的体积和占地面积。

装置的结构太复杂，需要过多零部件的配合，一个零部件出现问题，则整个抓取结构也导致失效。该装置需要通过与地面接触的万向轮实现废物桶的部分对心功能。但是实际应用中废物桶都是堆积若干层放置，则这种落地万向轮的结构明显不适用。通过人工实现废物桶的定位，耗时耗力。因此需要一种结构简单，可以精准抓取废物桶，同时尽可能地减少人力物力资源地抓取结构。

公告号为105895181A的中国发明专利提出一种用于中低放射性废物桶的抓取装置，包括主支架、抓取电机丝杆、传动螺母盘和多个单爪部件；其中，抓取电机丝杆固定在主支架的中心，传动螺母盘通过螺纹旋接于抓取电机丝杆上且受该抓取电机丝杆的旋转驱动而沿垂直方向上下移动，多个单爪部件呈辐射状连接于传动螺母盘和主支架上；抓取电机丝杆旋转驱动传动螺母盘沿垂直方向移动，拉动多个单爪部件同步向心收拢或离心张开，实现复式爪机构对中低放射性废物桶的应力均匀的无损夹持或放置，同时通过万向轮的滚动作用实现抓取装置整体对中低放射性废物桶的自动对心。本发明改善了废料桶的受力状况，避免了破损，提高了废料桶在空中搬运过程中的稳定性，同时实现了起吊过程中机械爪与废料桶的自动对心。

但是其装置结构尺寸过大。由于抓取后的废物桶要放置在活度检测系统中，太大的结构会导致需要增加探测器以及透射源的距离，增大测量误差，同时也增大整个检测系统的体积和占地面积。装置的结构太复杂，需要过多零部件的配合，一个零部件出现问题，则整个抓取结构也导致失效。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置。

为实现本发明的上述发明目的一，本发明提供如下技术方案：一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，包括机械臂组件、升降组件；所述机械臂组件包括若干机械臂上臂、若干机械臂下臂、电动伸缩杆，所述机械臂上臂、机械臂下臂数量相等且一一对应；所述机械臂下臂呈L字形，包括抓取部、移动部；所述电动伸缩杆包括固定部、伸缩部；

所述机械臂上臂的一端与电动伸缩杆的固定部远离伸缩部的一端相连接，其另一端与机械臂下臂的抓取部中部相铰接；所述机械臂下臂的移动部远离抓取部的一端与电动伸缩杆的伸缩部远离固定部的一端相铰接；所述机械臂下臂的抓取部远离移动部的一端设置有抓取片。

进一步的，所述抓取片呈L字形。

进一步的，所述伸缩部套设于固定部外周侧。

进一步的，所述机械臂上臂、机械臂下臂的数量至少为3个。

进一步的，所述机械臂上臂、机械臂下臂的数量为4个。

进一步的，所述升降组件包括支架，所述支架下表面设置有升降装置，所述升降装置包括内套杆、外套杆、驱动件；所述外套杆套设于内套杆外周侧，其远离内套杆的一端与支架相连接，内套杆远离外套杆的一端与电动伸缩杆的固定部远离伸缩部的一端相连接，所述驱动件用于驱动内套杆相对于外套杆上升或下降。

进一步的，所述支架下表面还设置有视觉传感器。

进一步的，所述支架下表面还设置有屏蔽装置。

一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，包括机械臂组件、升降组件；所述机械臂组件包括若干机械臂上臂、若干机械臂下臂、电动伸缩杆，所述机械臂上臂、机械臂下臂数量相等且一一对应；所述机械臂下臂呈L字形，包括抓取部、移动部；所述电动伸缩杆包括固定部、伸缩部；

所述机械臂上臂的一端与电动伸缩杆的固定部远离伸缩部的一端相连接，其另一端与机械臂下臂的抓取部中部相铰接；所述机械臂下臂的移动部远离抓取部的一端与电动伸缩杆的伸缩部远离固定部的一端相铰接；所述机械臂下臂的抓取部远离移动部的一端设置有抓取片；所述抓取片呈L字形；所述伸缩部套设于固定部外周侧；

所述机械臂上臂、机械臂下臂的数量至少为3个；

所述升降组件包括支架，所述支架下表面设置有升降装置，所述升降装置包括内套杆、外套杆、驱动件；所述外套杆套设于内套杆外周侧，其远离内套杆的一端与支架相连接，内套杆远离外套杆的一端与电动伸缩杆的固定部远离伸缩部的一端相连接，所述驱动件用于驱动内套杆相对于外套杆上升或下降；所述支架下表面还设置有视觉传感器、屏蔽装置

本发明的目的二在于提供一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置的使用方法，为实现本发明的上述发明目的二，本发明提供如下技术方案：一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置的使用方法，包括如下步骤：

A、通过外部行车结构，调节支架的粗略位置，将支架移动到需要移动的放射性废物桶的上部；

B、通过视觉传感器采集废物桶表面信息，精确识别废物桶所在位置，然后通过行车调节支架位置，使机械臂组件中的电动伸缩杆对准废物桶中心；通过内套杆下降呈张开状的机械臂组件；电动伸缩杆触碰到废物桶上表面，电动伸缩杆进行收缩，带动机械臂下臂，绕着支点进行旋转，抓取片改变与废物桶之间的相对位置，实现废物桶的抓取；

C、通过行车移动废物桶全自动抓取装置和废物桶到测量处，并通过视觉传感器精确调整废物桶所在位置，下降内套杆，放置废物桶；调节电动伸缩杆，使机械臂下臂张开移走，开始测量，测量完毕后再将废物桶抓取至其他位置。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)通过采用简单的结构，实现废物桶的抓取。一般小的桶装结构抓取很容易实现，然而对于几百公斤重的废物桶，要同时兼顾废物桶的抓取、提升过程中的稳定性以及避免太大的力度损坏废物桶，使放射性废物的流出。传统的抓取结构都很复杂，一个零部件的损坏就可能失去抓取的功能；通过采用升降组件实现抓取后废物桶的升降。代替了传统行车使用的铁链，在移动抓取装置过程中也可以保持一个稳定的状态，可以配合视觉传感器实现更快速的废物桶定位；通过采用将所有控制系统和视觉传感器整合为一个控制系统，实现废物桶的全自动抓取；

(2)通过采用视觉传感器，可以精确识别废物桶所在位置，解决了废物桶的精准抓取问题，同时通过外套杆和内套杆的结构，使视觉传感器与废物桶始终保持一定的距离，避免辐射损坏视觉传感器；

(3)通过分别采用三个机械臂下臂调节三个抓取片的张合，同时实现了废物桶的抓取以及抓取后的稳定性程度。一般桶装结构的抓取装置，采用两个抓取片，则废物桶很容易抓不稳而导致脱落，或者需要很大的力抓紧废物桶，容易损坏废物桶；或者采用四个抓取片，其中两个定位两个抓取。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为实施例1中一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置的外部结构示意图；

图2为实施例1中一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置的机械臂组件张开状态示意图；

图3为实施例1中一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置的机械臂组件闭合状态示意图；

附图标记：1、机械臂组件；2、升降组件；3、机械臂上臂；4、机械臂下臂；5、抓取片；6、支点；7、电动伸缩杆；8、内套杆；9、外套杆；10、支架；11、视觉传感器；12、废物桶。

具体实施方式

以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：

实施例1：

如图1所示，一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，包括机械臂组件1、升降组件2；机械臂组件1包括3个机械臂上臂3、3个机械臂下臂4、3个抓取片5、电动伸缩杆7；升降组件2包括支架10，支架10下表面设置有升降装置，升降装置包括内套杆8、外套杆9、驱动件。

机械臂下臂4呈L字形，包括抓取部、移动部；电动伸缩杆7包括固定部、伸缩部；机械臂上臂3的一端与电动伸缩杆7的固定部远离伸缩部的一端相连接，其另一端与机械臂下臂4的抓取部中部相铰接；机械臂下臂4的移动部远离抓取部的一端与电动伸缩杆7的伸缩部远离固定部的一端相铰接；抓取片5位于机械臂下臂4的抓取部远离移动部的一端；抓取片5呈L字形；伸缩部套设于固定部外周侧；

外套杆9套设于内套杆8外周侧，其远离内套杆8的一端与支架10相连接，内套杆8远离外套杆9的一端与电动伸缩杆7的固定部远离伸缩部的一端相连接，驱动件用于驱动内套杆8相对于外套杆9上升或下降；支架10下表面还设置有视觉传感器11、屏蔽装置。

通过外部行车结构，调节支架10的粗略位置，将支架10移动到需要移动的放射性废物桶12的上部。通过视觉传感器11采集废物桶12表面信息，精确识别废物桶12所在位置，并将信息传入控制系统，控制系统通过行车调节支架10位置，使机械臂组件1中的电动伸缩杆7对准废物圆心。通过内套杆8下降机械臂组件1。机械臂组件1初始位置如图2所示，机械臂呈张开状。

当电动伸缩杆7触碰到废物桶12上表面，电动伸缩杆7进行收缩，带动机械臂下臂4，绕着支点6进行旋转，抓取片5改变与废物桶12之间的相对位置，实现废物桶12的抓取。通过行车移动废物桶12抓取装置和废物桶12到所需要的活度测量处，并通过视觉传感器11精确调整废物桶12所在位置，下降内套杆8，放置废物桶12。调节电动伸缩杆7，使机械臂下臂4张开，回到机械臂下臂4的初始位置。移动行车和内套杆8，开始由活度检测装置进行废物桶12的测量，完成后再将废物桶12抓取至其他位置。

实施例2：

一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置的使用方法，包括如下步骤：

A、通过外部行车结构，调节支架10的粗略位置，将支架10移动到需要移动的放射性废物桶12的上部；

B、通过视觉传感器11采集废物桶12表面信息，精确识别废物桶12所在位置，然后通过行车调节支架10位置，使机械臂组件1中的电动伸缩杆7对准废物桶12中心；通过内套杆8下降呈张开状的机械臂组件1；电动伸缩杆7触碰到废物桶12上表面，电动伸缩杆7进行收缩，带动机械臂下臂4，绕着支点6进行旋转，抓取片5改变与废物桶12之间的相对位置，实现废物桶12的抓取；

C、通过行车移动废物桶全自动抓取装置和废物桶12到测量处，并通过视觉传感器11精确调整废物桶12所在位置，下降内套杆8，放置废物桶12；调节电动伸缩杆7，使机械臂下臂4张开移走，开始测量，测量完毕后再将废物桶12抓取至其他位置。

上述过程中，视觉传感器11的信号传到控制系统，控制系统根据得到的信息，调节电动伸缩杆7实现废物桶12的抓取、调节升降装置实现废物桶12的升降、调节行车调节装置的横向移动，将上述控制系统整合为一个测量软件，因此本装置为一种全自动的废物桶12抓取装置。配合废物桶12仓库中的视觉传感器11，可以由控制端认为选择需要抓取的废物桶12，或者编程实现逐个的抓取，其过程中无需人力，大大解决了资源。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，其特征在于，包括机械臂组件(1)、升降组件(2)；所述机械臂组件(1)包括若干机械臂上臂(3)、若干机械臂下臂(4)、电动伸缩杆(7)，所述机械臂上臂(3)、机械臂下臂(4)数量相等且一一对应；所述机械臂下臂(4)呈L字形，包括抓取部、移动部；所述电动伸缩杆(7)包括固定部、伸缩部；

所述机械臂上臂(3)的一端与电动伸缩杆(7)的固定部远离伸缩部的一端相连接，其另一端与机械臂下臂(4)的抓取部中部相铰接；所述机械臂下臂(4)的移动部远离抓取部的一端与电动伸缩杆(7)的伸缩部远离固定部的一端相铰接；所述机械臂下臂(4)的抓取部远离移动部的一端设置有抓取片(5)。

2.根据权利要求1所述的低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，其特征在于，所述抓取片(5)呈L字形。

3.根据权利要求1所述的低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，其特征在于，所述伸缩部套设于固定部外周侧。

4.根据权利要求1所述的低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，其特征在于，所述机械臂上臂(3)、机械臂下臂(4)的数量至少为3个。

5.根据权利要求1所述的低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，其特征在于，所述机械臂上臂(3)、机械臂下臂(4)的数量为4个。

6.根据权利要求1所述的低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，其特征在于，所述升降组件(2)包括支架(10)，所述支架(10)下表面设置有升降装置，所述升降装置包括内套杆(8)、外套杆(9)、驱动件；所述外套杆(9)套设于内套杆(8)外周侧，其远离内套杆(8)的一端与支架(10)相连接，内套杆(8)远离外套杆(9)的一端与电动伸缩杆(7)的固定部远离伸缩部的一端相连接，所述驱动件用于驱动内套杆(8)相对于外套杆(9)上升或下降。

7.根据权利要求6所述的低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，其特征在于，所述支架(10)下表面还设置有视觉传感器(11)。

8.根据权利要求7所述的低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，其特征在于，所述支架(10)下表面还设置有屏蔽装置。

9.一种低中水平放射性废物桶全自动抓取装置，其特征在于，包括机械臂组件(1)、升降组件(2)；所述机械臂组件(1)包括若干机械臂上臂(3)、若干机械臂下臂(4)、电动伸缩杆(7)，所述机械臂上臂(3)、机械臂下臂(4)数量相等且一一对应；所述机械臂下臂(4)呈L字形，包括抓取部、移动部；所述电动伸缩杆(7)包括固定部、伸缩部；

所述机械臂上臂(3)的一端与电动伸缩杆(7)的固定部远离伸缩部的一端相连接，其另一端与机械臂下臂(4)的抓取部中部相铰接；所述机械臂下臂(4)的移动部远离抓取部的一端与电动伸缩杆(7)的伸缩部远离固定部的一端相铰接；所述机械臂下臂(4)的抓取部远离移动部的一端设置有抓取片(5)；所述抓取片(5)呈L字形；所述伸缩部套设于固定部外周侧；

所述机械臂上臂(3)、机械臂下臂(4)的数量至少为3个；

所述升降组件(2)包括支架(10)，所述支架(10)下表面设置有升降装置，所述升降装置包括内套杆(8)、外套杆(9)、驱动件；所述外套杆(9)套设于内套杆(8)外周侧，其远离内套杆(8)的一端与支架(10)相连接，内套杆(8)远离外套杆(9)的一端与电动伸缩杆(7)的固定部远离伸缩部的一端相连接，所述驱动件用于驱动内套杆(8)相对于外套杆(9)上升或下降；所述支架(10)下表面还设置有视觉传感器(11)、屏蔽装置。

10.一种根据权利要求1或9所述的低中水平放射性废物桶全自动抓取装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、通过外部行车结构，调节支架(10)的粗略位置，将支架(10)移动到需要移动的放射性废物桶(12)的上部；

B、通过视觉传感器(11)采集废物桶(12)表面信息，精确识别废物桶(12)所在位置，然后通过行车调节支架(10)位置，使机械臂组件(1)中的电动伸缩杆(7)对准废物桶(12)中心；通过内套杆(8)下降呈张开状的机械臂组件(1)；电动伸缩杆(7)触碰到废物桶(12)上表面，电动伸缩杆(7)进行收缩，带动机械臂下臂(4)，绕着支点(6)进行旋转，抓取片(5)改变与废物桶(12)之间的相对位置，实现废物桶(12)的抓取；

C、通过行车移动废物桶(12)全自动抓取装置和废物桶(12)到测量处，并通过视觉传感器(11)精确调整废物桶(12)所在位置，下降内套杆(8)，放置废物桶(12)；调节电动伸缩杆(7)，使机械臂下臂(4)张开移走，开始测量，测量完毕后再将废物桶(12)抓取至其他位置。

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