CN112091926B - 核应急多功能作业机器人 - Google Patents

Abstract

核应急多功能作业机器人，包括基座、机械臂、工具换接装置及运动支持装置；基座包括底座、安装座A、安装座B、安装座C、回转驱动机构A和回转驱动机构B；机械臂前端连接在安装座B上；工具换接装置包括可相互对接或分离的公接头和母接头；运动支持装置用于驱动核应急多功能作业机器人运动。本发明的优点在于：基座上可集成多种末端工具，便于作业机器人根据作业需要切换工具进行各种种类的作业；机械臂具有优良的折叠性能，便于作业机器人通过作业环境中较为狭窄的地段；工具换接装置的公接头和母接头可实现快速对接或分离，便于作业机器人快速切换工具进行各种种类的作业。

Description

核应急多功能作业机器人

技术领域

本发明涉及核应急设备技术领域，特别是一种核应急多功能作业机器人。

背景技术

随着核电产业的快速发展，对核安全的要求也日益提高，对核电站应急响应机器人的研发需求也逐渐凸显。核电站应急机器人涉及的电气部件耐辐射性能、机器人系统耐辐射性能、系统可靠性及功能多样化都是应急机器人的设计重点和难点。

对核电站应急情况而言，在核辐射环境下发生的事故存在较大的辐射风险，尤其需要核应急机器人参与各项救援工作，核应急机器人可代替操作人员，针对核设施紧急情况采取措施(例如切割、焊接、钻孔作业)。由于核电站现场设施及周围环境条件复杂，从而对核应急机器人设计提出了诸多要求。

核应急机器人的设计难点如下：

1、受到现场入口及通道尺寸的限制，须考虑机器人的尺寸小型化及折叠性能，以便于安全通过狭窄空间；

2、底座地面净空高度既不能太低也不能太高，太低容易被地面上的杂物剐蹭底座，太高则不利于机器人的尺寸小型化及稳定性；

3、为适应核电站内复杂的现场设施及周围环境需求，其应具有越障、爬坡及多工种快速切换作业的能力；

一直以来，研发人员都在致力于研发满足上述需求的核应急机器人系统，但目前市面上未见满足上述设计需求的核应急机器人。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种核应急多功能作业机器人，它充分满足了核应急机器人对尺寸小型化、折叠性能、底座地面净空高度、越障性能及多工种快速切换作业的要求。

本发明的技术方案是：核应急多功能作业机器人，包括基座、机械臂、工具换接装置及运动支持装置；

基座包括底座、安装座A、安装座B、安装座C、回转驱动机构A和回转驱动机构B；安装座A固定安装在底座上端，其前后两端分别设有前部安装区域和后部安装区域，安装座B和安装座C分别活动安装在前部安装区域和后部安装区域中，安装座C上设有多个安置腔；回转驱动机构A安装在底座与安装座B之间，以驱动安装座B做水平方向的旋转；回转驱动机构B安装在底座与安装座C之间，以驱动安装座C做水平方向的旋转；

机械臂活动安装在安装座B上；

工具换接装置包括可相互对接或分离的公接头和母接头，公接头连接在机械臂的后端，母接头用于连接末端工具；

运动支持装置安装在底座的前端两侧和后端两侧，其用于驱动核应急多功能作业机器人运动。

本发明进一步的技术方案是：底座上设有电机安装孔A和电机安装孔B，底座的前端两侧和后端两侧分别设有用于安装运动支持装置的安装缺口A；

安装座A的前部安装区域为设在安装座A前端、从上至下贯通安装座A的弧形缺口，安装座A的后部安装区域为设在安装座A后端、从上至下贯通安装座A的安装孔；

安装座B呈圆柱形，并与前部安装区域的弧度相适应，其上设有用于安装机械臂的安装缺口B，安装缺口B的底部设有滑轨；

安装座C呈圆柱形，并与后部安装区域的孔径相适应，所述安置腔从上至下依次包括用于放置母接头的上安置腔和用于容纳与母接头相连接的末端工具的下安置腔，上安置腔在安装座C的上端形成开口，所有的安置腔绕安装座C的中心线呈环形均布；

回转驱动机构A包括电机A、主动齿轮、回转齿轮轴及从动齿轮；电机A固定安装在底座的电机安装孔A中；主动齿轮固定安装在电机A的机轴上；回转齿轮轴竖直布置并可转动的安装在底座上，其上端与安装座B的下端固接；从动齿轮固定安装在回转齿轮轴上并与主动齿轮啮合；电机A的动力通过主动齿轮、从动齿轮及回转齿轮轴传递至安装座B上，以驱动安装座B转动；

回转驱动机构B包括电机B、主动销轮、回转槽轮轴及从动槽轮；电机B固定安装在底座的电机安装孔B中；主动销轮中部设有中心孔A，端面上固接有圆销，侧壁面上设有锁止凸弧，主动销轮通过中心孔A固定安装在电机B的机轴上；回转槽轮轴竖直布置并可转动的安装在底座上，其上端与安装座C的下端固接；从动槽轮中部设有中心孔B，侧壁面上设有多段锁止凹弧，所有的锁止凹弧绕中心孔B呈环形均布，相邻的锁止凸弧之间设有供圆销插入的插槽，从动槽轮通过中心孔B固定安装在回转槽轮轴上，并通过锁止凹弧与主动销轮的锁止凸弧相贴合；电机B的动力通过主动销轮、从动槽轮、回转槽轮轴传递至安装座C，以驱动安装座C间歇转动。

本发明再进一步的技术方案是：机械臂包括臂A、转轴A、第一转动机构、臂B、转轴B、第二转动机构和末端连接机构；

臂A在后端通过转轴A可转动的安装在安装座B的安装缺口B中，臂A上设有条形槽，条形槽从臂A前端向臂A后端延伸；

第一转动机构包括滑块A、液压缸A及液压缸B；滑块A活动安装在安装缺口B底部的滑轨内；液压缸A的缸体固定安装在安装座B的安装缺口B中，液压缸A的活塞杆与滑块A连接，液压缸A的活塞杆伸缩以驱动滑块A沿滑轨往复移动；液压缸B的缸体与滑块A铰接，液压缸B的活塞杆与臂A铰接，液压缸B的活塞杆伸缩以驱动臂A绕转轴A转动；

臂B在后端通过转轴B可转动的安装在臂A前端的条形槽内；

第二转动机构包括液压缸C和四连杆机构；四连杆机构包括两个菱形框架和一根连接杆，菱形框架包括一号杆、二号杆和三号杆，一号杆和二号杆的下端分别铰接在三号杆的两端，两个菱形框架对称布置在臂A前端的条形槽内，两个菱形框架的二号杆的上端分别铰接在转轴B的两端，两个菱形框架的一号杆的上端分别铰接在臂B的两侧，连接杆的两端分别与两个菱形框架的一号杆和三号杆的铰接处铰接；液压缸C的缸体与臂A铰接，并位于臂A的条形槽内，液压缸C的活塞杆与连接杆铰接，液压缸C的活塞杆伸缩以驱动臂B绕转轴B转动；

末端连接机构包括连接架和液压缸D；连接架上设有第一铰接部、第二铰接部和第三铰接部，连接架通过第一铰接部铰接在臂B前端；液压缸D的缸体铰接在臂B前端，液压缸D的活塞杆与连接架的第二铰接部铰接，液压缸D的活塞杆伸缩以驱动连接架绕第一铰接部转动，进而使连接架的第三铰接部做弧形轨迹运动。

本发明更进一步的技术方案是：臂A后端设有弧形弯曲段，弧形弯曲段使臂A的前后两侧分别形成凸弧面和凹弧面，臂A的条形槽设在凸弧面所在的一侧表面上；臂B包括后段杆、前段杆和液压缸E，后段杆与前段杆分别位于臂B的后端和前端，两者相互活动套接，液压缸E的缸体安装在后段杆上，液压缸E的活塞杆安装在前段杆上，液压缸E的活塞杆伸缩以驱动臂B伸长或缩短。

本发明更进一步的技术方案是：运动支持装置包括液压马达A、液压马达B、伸缩套筒、支持壳体、轮带组件和驱动组件；液压马达A安装在底座的安装缺口A中，其转轴竖直向下伸出；液压马达B固定连接在液压马达A的转轴上，其转轴沿水平方向伸出；伸缩套筒包括前段套筒、后段套筒和液压缸F，前段套筒固接在液压马达B的转轴上，后段套筒与前段套筒活动套接，液压缸F安装在前段套筒和后段套筒之间，以驱动伸缩套筒伸长或缩短；支持壳体焊固在后段套筒上；轮带组件包括一号轮、一号轮轴、二号轮、二号轮轴和履带，一号轮固定安装在一号轮轴上，二号轮固定安装在二号轮轴上，一号轮轴和二号轮轴分别可转动的安装在支持壳体上，履带绕设在一号轮与二号轮之间；驱动组件包括电机C、齿轮A、齿轮B、齿轮C、齿轮轴A、齿轮轴B、齿轮D和齿轮E，电机C固定安装在支持壳体上，齿轮A固定安装在电机A的机轴上，齿轮B和齿轮C分别固定安装在齿轮轴A和齿轮轴B上，并位于齿轮A的两侧，并均与齿轮A啮合，齿轮D和齿轮E分别固定安装在一号轮轴和二号轮轴上，并分别与齿轮B和齿轮C啮合。

本发明更进一步的技术方案是：履带内侧表面上设有防滑齿，一号轮和二号轮的外圆面中部设有一圈供履带嵌入的定位槽，定位槽内设有供防滑齿嵌入的防滑齿槽；当履带嵌入一号轮和二号轮的定位槽中时，履带外侧表面与一号轮和二号轮的外圆面齐平，履带内侧表面的防滑齿与一号轮和二号轮上的防滑齿槽啮合。

本发明更进一步的技术方案是：公接头包括壳体A、电磁铁、卡片、卡片转轴及卡片控制机构；

壳体A内设有容纳腔A，壳体A上设有连通至容纳腔A的卡片安装孔，壳体A一端为母接头连接端，另一端为机械臂连接端，机械臂连接端上设有两块相对布置的连接耳，两个连接耳上分别设有第四铰接部和第五铰接部，两个连接耳的第四铰接部相互正对，两个连接耳的第五铰接部相互正对，壳体A通过第四铰接部铰接在臂B前端，并通过第五铰接部与连接架的第三铰接部铰接；电磁铁固定安装在母接头连接端上；卡片通过卡片转轴可转动的安装在壳体A的卡片安装孔中，其外侧表面朝向壳体A的外部，内侧表面朝向壳体A的容纳腔A；卡片控制机构设置在壳体A的容纳腔A内，并与卡片关联，以控制卡片绕卡片转轴转动，进而使卡片在伸出状态和缩回状态之间切换；

母接头包括壳体B和铁板；壳体B内设有容纳腔B，容纳腔B与壳体A的外形相适应，容纳腔B中设有供伸出状态的卡片嵌入的卡片定位坑，壳体B一端设有连通至容纳腔B的插入口，另一端设有用于连接末端工具的安装面；铁板固设在壳体B的容纳腔B的底部；

当公接头与母接头对接时，公接头的壳体A伸入母接头的容纳腔B中，公接头的卡片处于伸出状态并嵌入母接头的卡片定位坑中，公接头的电磁铁正对并接触母接头的铁板。

本发明更进一步的技术方案是：壳体A呈四棱柱形，其从机械臂连接端至母接头连接端轴向截面尺寸逐渐缩减，所述卡片安装孔设在壳体A的四侧壁上；相应的，母接头的容纳腔B呈上大下小的四棱柱形，卡片的数量为四个。

本发明更进一步的技术方案是：卡片控制机构包括支架、二折杆、齿轮轴C、转盘、传动杆、齿轮F、齿轮G及电机D；支架固定安装在壳体A的容纳腔A底部，其上设有滑道；二折杆包括相互铰接的第一节段和第二节段，第一节段可滑动的安装在支架的滑道内，第二节段与卡片的内侧表面铰接；齿轮轴C可转动的安装在支架上；转盘固定连接在齿轮轴C上，并位于支架的滑道上端，其上设有弧形的轨迹限定孔；传动杆一端固接在二折杆的第一节段上，另一端从转盘的轨迹限定孔中伸出；齿轮F固接在齿轮轴C上；齿轮G固接在电机D的机轴上；电机D固定安装在支架上，其动力通过齿轮G、齿轮F、齿轮轴、转盘及传动杆传递至二折杆的第一节段上，驱动二折杆的第一节段沿支架的滑道移动，进而通过第二节段推动卡片绕卡片转轴转动，使卡片在伸出状态和缩回状态之间切换。

本发明更进一步的技术方案是：其还包括传感器组件；传感器组件包括激光接近传感器A、摄像头、激光接近传感器B及倾斜传感器；激光接近传感器A设在底座下端；摄像头安装在安装座A上；激光接近传感器B安装在安装座A的两侧壁上；倾斜传感器安装在安装座A的前端两侧和后端两侧。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、作业机器人整体采用模块化设计，便于快速维护、更换部件及清洗去污；基座上可集成多种末端工具，便于作业机器人根据作业需要切换工具进行各种种类的作业；机械臂具有优良的折叠性能，便于作业机器人通过作业环境中较为狭窄的地段；工具换接装置的公接头和母接头可实现快速对接或分离，便于作业机器人快速切换工具进行各种种类的作业；运动支持装置一方面结合了车轮行进速度较快、履带行进平稳、履带爬坡越障性能优良的特点，另一方面可进行水平面上的转动，以避让行进路线上的障碍物或增加作业时的稳定性，再一方面可进行竖直平面的转动，以局部或整体抬高作业机器人的底座地面净空高度，进而避让行进路线上高于底座地面净空高度的障碍物。

2、基座为作业机器人上所有部件的安装提供了必要的结构支持，安装座A用于承载及安装机器人的各类部件，安装座B用于安装机械臂，安装座C用于搭载多个末端工具，回转驱动机构A和回转驱动机构B分别驱动安装座B和安装座C旋转。基于基座的结构，为机器人在作业现场快速换装末端工具提供了支持，进而有助于核应急多功能作业机器人实现在核应急场景下的多工种快速切换作业。。

3、机械臂在前端与安装座B连接，后端通过工具换接装置与末端工具连接，其用于控制末端工具的空间位置；臂A由第一转动机构的液压缸B驱动转动，由于液压缸B的缸体位置是水平方向可移动的，进而能使臂A向上转动的极限角度更大；臂A后端设有弧形弯曲段，可使臂A向上转动至极限位置时，臂A前端高度更低，更靠近底座后端；臂A上设有可供臂B部分嵌入的条形槽，可使臂B向下转动的极限角度更大；臂B由第二转动机构的液压缸C驱动转动，液压缸C与臂B之间通过四连杆机构传动，由于加入了四连杆机构，可使臂B向下转动的极限角度更大。基于上述4点结构特征，使机械臂具有更优良的折叠性能，机械臂在折叠状态下的拱起高度更低，机械臂的重心相对更靠近作业机器人的重心。

4、工具换接装置设在机械臂和末端工具之间，用于控制末端工具与机械臂快速连接或分离，为作业机器人多种作业功能的快速切换提供了结构支持。公、母接头对接时，控制公接头插入母接头的容纳腔B内，再控制公接头的卡片伸出及电磁铁通电，即完成公、母接头对接。公、母接头分离时，控制公接头的卡片缩回及电磁铁断电，即完成公、母接头的分离。对接和分离步骤简单快捷，精度要求低。

5、运动支持装置安装在底座的前端两侧和后端两侧，每一处运动支持装置均可独立运行，并能实现以下动作：在液压马达A的驱动下向底盘外侧水平转动、在伸缩套筒的带动下向远离底盘的方向移动、在液压马达B的驱动下竖直向下转动、在驱动组件的驱动下带动机器人移动。通过不同动作组合可极大拓展机器人的适用范围，提高机器人对复杂场地的适应性。

6、运动支持装置的轮带组件将轮子与履带结合为一体，一方面，履带嵌入一号轮和二号轮上的定位槽，以避免出现轴向滑移，另一方面，履带通过防滑齿与一号轮和二号轮上的防滑齿槽相互啮合，以避免出现相对打滑。轮带组件的轮子及履带同时与地面接触，结合了车轮行进速度较快、履带越障爬坡性能较好的特点。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为基座的结构示意图；

图3为基座中的底座的结构示意图；

图4为基座中的安装座A的结构示意图；

图5为基座中的安装座B的结构示意图；

图6为基座中的回转驱动机构A的结构示意图；

图7为基座中的回转驱动机构B的结构示意图；

图8为基座中的回转驱动机构A的安装位置示意图；

图9为基座中的回转驱动机构B的安装位置示意图；

图10为机械臂的结构示意图；

图11为机械臂中的第一转动机构和第二转动机构安装位置示意图；

图12为机械臂中的连接架的结构示意图；

图13为运动支持装置的安装位置示意图；

图14为运动支持装置的爆炸图；

图15为运动支持装置的结构示意图；

图16为工具换接装置的结构示意图；

图17为工具换接装置中的卡片控制机构的结构示意及安装位置示意图；

图18为工具换接装置中的卡片与卡片转轴的连接关系示意图；

图19为工具换接装置中的壳体A与电磁铁的连接关系示意图；

图20为传感器组件的安装位置示意图；

图21为本发明为通过狭窄空间而采取相应操作后的状态图；

图22为本发明为提升作业稳定性而采取相应操作后的状态图；

图23为本发明为避开地面障碍物而采取相应操作后的状态图；

图24为本发明为提升机械臂作业范围而采取相应操作后的状态图；

图25为本发明为换装末端工具而采取相应操作后的状态图。

图例说明：底座11；电机安装孔A111；电机安装孔B112；安装缺口A113；安装座A12；前部安装区域121；后部安装区域122；安装座B13；安装缺口B131；滑轨1311；安装座C14；安置腔141；上安置腔1411；下安置腔1412；定位台阶面1413；电机A151；主动齿轮152；主动齿轮轴153；从动齿轮154；电机B161；主动销轮162；圆销1621；锁止凸弧1622；回转槽轮轴163；从动槽轮164；锁止凹弧1641；插槽1642；

臂A21；条形槽211；弧形弯曲段212；转轴A22；滑块A231；液压缸A232；液压缸B233；臂B24；后段杆241；前段杆242；液压缸E243；转轴B25；液压缸C261；菱形框架262；一号杆2621；二号杆2622；三号杆2623；连接杆263、连接架271；第一铰接部2711；第二铰接部2712；第三铰接部2713；液压缸D272；

公接头31；壳体A311；容纳腔A3111；卡片安装孔3112；连接耳3113；第四铰接部31131；第五铰接部31132；电磁铁312；卡片313；卡片转轴314；支架3151；滑道31511；二折杆3152；第一节段31521；第二节段31522；齿轮轴C3153；转盘3154；传动杆3155；齿轮F3156；齿轮G3157；电机D3158；母接头32；壳体B321；容纳腔B3211；卡片定位坑32111；插入口3212；安装面3213；铁板322；

运动支持装置4；液压马达A41；液压马达B42；伸缩套筒43；前段套筒431；后段套筒432；液压缸F433；支持壳体44；一号轮451；一号轮轴452；二号轮453；二号轮轴454；履带455；防滑齿4551；电机C461；齿轮A462；齿轮B463；齿轮C464；齿轮轴A465；齿轮轴B466；齿轮D467；齿轮E468；

摄像头51；激光接近传感器B52；倾斜传感器53。

具体实施方式

实施例1：

如图1-20所示，核应急多功能作业机器人，包括基座、机械臂、工具换接装置及运动支持装置4。

基座包括底座11、安装座A12、安装座B13、安装座C14、回转驱动机构A和回转驱动机构B。

底座11上设有电机安装孔A111和电机安装孔B112，底座11的前端两侧和后端两侧分别设有用于安装运动支持装置的安装缺口A113。

安装座A12固定安装在底座11上端，其前后两端分别设有前部安装区域121和后部安装区域122，前部安装区域121为设在安装座A12前端、从上至下贯通安装座A12的弧形缺口，后部安装区域122为设在安装座A12后端、从上至下贯通安装座A12的安装孔。

安装座B13活动安装在安装座A12的前部安装区域121中，安装座B13呈圆柱形，并与前部安装区域121的弧度相适应，其上设有用于安装机械臂的安装缺口B131，安装缺口B131的底部设有滑轨1311。

安装座C14活动安装在安装座A12的后部安装区域122中，安装座C14呈圆柱形，并与后部安装区域122的孔径相适应，其上设有绕安装座C14的中心线呈环形均布的三个安置腔141，安置腔141从上至下依次包括用于放置母接头32的上安置腔1411和用于容纳与母接头32相连接的末端工具的下安置腔1412，上安置腔1411在安装座C14的上端形成开口。

回转驱动机构A安装在底座11与安装座B13之间，以驱动安装座B13做水平方向的旋转。回转驱动机构A包括电机A151、主动齿轮152、主动齿轮轴153及从动齿轮154。电机A151固定安装在底座11的电机安装孔A111中。主动齿轮152固定安装在电机A151的机轴上。主动齿轮轴153竖直布置并可转动的安装在底座11上，其上端与安装座B13的下端固接。从动齿轮154固定安装在主动齿轮轴153上并与主动齿轮152啮合。电机A151的动力通过主动齿轮152、从动齿轮154及主动齿轮轴153传递至安装座B13上，以驱动安装座B13转动。

回转驱动机构B安装在底座11与安装座C14之间，以驱动安装座C14做水平方向的旋转。回转驱动机构B包括电机B161、主动销轮162、回转槽轮轴163及从动槽轮164。电机B161固定安装在底座11的电机安装孔B112中。主动销轮162中部设有中心孔A，端面上固接有圆销1621，侧壁面上设有锁止凸弧1622，主动销轮162通过中心孔A固定安装在电机B161的机轴上。回转槽轮轴163竖直布置并可转动的安装在底座11上，其上端与安装座C14的下端固接。从动槽轮164中部设有中心孔B，侧壁面上设有三段锁止凹弧1641，三段锁止凹弧1641绕中心孔B呈环形均布，相邻的锁止凸弧1641之间设有供圆销1621插入的插槽1642，从动槽轮164通过中心孔B固定安装在回转槽轮轴163上，并通过锁止凹弧1641与主动销轮162的锁止凸弧1622相贴合。电机B161的动力通过主动销轮162、从动槽轮164及回转槽轮轴163传递至安装座C14，以驱动安装座C14间歇转动，每次转动角度为120°。

机械臂包括臂A21、转轴A22、第一转动机构、臂B24、转轴B25、第二转动机构和末端连接机构。

臂A21在后端通过转轴A22可转动的安装在安装座B13的安装缺口B131中，臂A21上设有可供臂B24部分嵌入的条形槽211，条形槽211从臂A21前端向臂A21后端延伸。

第一转动机构包括滑块A231、液压缸A232及液压缸B233。滑块A231活动安装在安装缺口B131底部的滑轨1311内。液压缸A232的缸体固定安装在安装座B13的安装缺口B131中，液压缸A232的活塞杆与滑块A231连接，液压缸A232的活塞杆伸缩以驱动滑块A231沿滑轨1311往复移动。液压缸B233的缸体与滑块A231铰接，液压缸B233的活塞杆与臂A21铰接，液压缸B233的活塞杆伸缩以驱动臂A21绕转轴A22转动。

臂B24在后端通过转轴B25可转动的安装在臂A21前端的条形槽211内，当臂B24向下转动至极限位置时，其可部分嵌入臂A21的条形槽211内。

第二转动机构包括液压缸C261和四连杆机构。四连杆机构包括两个菱形框架262和一根连接杆263，两个菱形框架262对称布置在臂A21前端的条形槽211内，菱形框架262包括一号杆2621、二号杆2622和三号杆2623，一号杆2621和二号杆2622的下端分别铰接在三号杆2623的两端，两个菱形框架262的二号杆2622的上端分别铰接在转轴B25的两端，两个菱形框架262的一号杆2621的上端分别铰接在臂B24的两侧。连接杆263的两端分别与两个菱形框架262的一号杆2621和三号杆2623的铰接处铰接。液压缸C261的缸体与臂A21铰接，并位于臂A21的条形槽211内，液压缸C261的活塞杆与连接杆263铰接，液压缸C261的活塞杆伸缩以驱动臂B24绕转轴B25转动。

末端连接机构包括连接架271和液压缸D272。连接架271上设有第一铰接部2711、第二铰接部2712和第三铰接部2713，连接架271通过第一铰接部2711铰接在臂B24前端。液压缸D272的缸体铰接在臂B24前端，液压缸D292的活塞杆与连接架271的第二铰接部2712铰接，液压缸D272的活塞杆伸缩以驱动连接架271绕第一铰接部2711转动，进而使连接架271的第三铰接部2713做弧形轨迹运动。

工具换接装置包括可相互对接或分离的公接头31和母接头32，公接头31活动连接在机械臂的臂B24后端，母接头32用于连接末端工具，末端工具为铲斗、液压剪或破拆锤。

公接头31包括壳体A311、电磁铁312、卡片313、卡片转轴314及卡片控制机构。壳体A311内设有容纳腔A3111，壳体A311上设有连通至容纳腔A3111的卡片安装孔3112，壳体A311一端为母接头连接端，另一端为机械臂连接端，机械臂连接端上设有两块相对布置的连接耳3113，两个连接耳3113上分别设有第四铰接部31131和第五铰接部31132，两个连接耳3113的第四铰接部31131相互正对，两个连接耳3113的第五铰接部31132相互正对，壳体A311通过第四铰接部31131铰接在臂B24前端，并通过第五铰接部31132与连接架271的第三铰接部2713铰接。电磁铁312固定安装在壳体A311的母接头连接端上。卡片313通过卡片转轴314可转动的安装在壳体A311的卡片安装孔3112中，其外侧表面朝向壳体A311的外部，内侧表面朝向壳体A311的容纳腔A3111。卡片控制机构设置在壳体A311的容纳腔A3111内，并与卡片313关联，以控制卡片313绕卡片转轴314转动，进而使卡片313在伸出状态和缩回状态之间切换，当卡片313在伸出状态时，其凸出于壳体A311在卡片安装孔3112周边的外表面，当卡片313在缩回状态时，其凹陷于(或齐平于)壳体A311在卡片安装孔3112周边的外表面。

卡片控制机构包括支架3151、二折杆3152、齿轮轴C3153、转盘3154、传动杆3155、齿轮F3156、齿轮G3157及电机D3158。支架3151固定安装在壳体A311的容纳腔A3111底部，其上设有滑道31511。二折杆3152包括相互铰接的第一节段31521和第二节段31522，第一节段31521可滑动的安装在支架3151的滑道31511内，第二节段31522与卡片313的内侧表面铰接。齿轮轴C3153可转动的安装在支架3151上。转盘3154固定连接在齿轮轴C3153上，并位于支架3151的滑道31511上端，其上设有呈弧形的轨迹限定孔31541。传动杆3155一端固接在二折杆3152的第一节段31521上，另一端从转盘3154的轨迹限定孔31541中伸出。齿轮F3156固接在齿轮轴C3153上。齿轮G3157固接在电机D3158的机轴上。电机D3158固定安装在支架3151上，其动力通过齿轮G3157、齿轮F3156、齿轮轴C3153、转盘3154及传动杆3155传递至二折杆3152的第一节段31521上，驱动二折杆3152的第一节段31521沿支架3151的滑道31511移动，进而通过二折杆3152的第二节段31522推动卡片313绕卡片转轴314转动，使卡片313在伸出状态和缩回状态之间切换。

母接头32包括壳体B321和铁板322。壳体B321内设有容纳腔B3211，容纳腔B3211与壳体A311的外形相适应，容纳腔B3211中设有供伸出状态的卡片313嵌入的卡片定位坑32111，壳体B321一端设有连通至容纳腔B3211的插入口3212，另一端设有用于连接末端工具(末端工具可以是铲斗、液压剪或破拆锤等工具)的安装面3213。铁板322固设在壳体B321的容纳腔B3211的底部。

当公接头31与母接头32对接时，公接头31的壳体A311伸入母接头32的容纳腔B3211中，公接头31的卡片313处于伸出状态并嵌入母接头32的卡片定位坑32111中，公接头31的电磁铁312正对并接触母接头32的铁板322。

运动支持装置4分别安装在底座11前端两侧的安装缺口A113和后端两侧的安装缺口A113中。运动支持装置4包括液压马达A41、液压马达B42、伸缩套筒43、支持壳体44、轮带组件和驱动组件。

液压马达A41安装在底座11的安装缺口A113中，其转轴竖直向下伸出。

液压马达B42固定连接在液压马达A41的转轴上，其转轴水平方向伸出。

伸缩套筒43包括前段套筒431、后段套筒432和液压缸F433，前段套筒431固接在液压马达B42的转轴上，后段套筒432与前段套筒431活动套接，液压缸F433安装在前段套筒431和后段套筒432之间，以驱动伸缩套筒43伸长或缩短。

支持壳体44焊固在伸缩套筒43的后段套筒432上。

轮带组件包括一号轮451、一号轮轴452、二号轮453、二号轮轴454和履带455。一号轮451固定安装在一号轮轴452上，二号轮453固定安装在二号轮轴454上，一号轮轴452和二号轮轴454分别可转动的安装在支持壳体44上，履带455绕设在一号轮451与二号轮453之间。

驱动组件包括电机C461、齿轮A462、齿轮B463、齿轮C464、齿轮轴A465、齿轮轴B466、齿轮D467和齿轮E468。电机C461固定安装在支持壳体44上，齿轮A462固定安装在电机A461的机轴上，齿轮B463和齿轮C464分别固定安装在齿轮轴A465和齿轮轴B466上，并位于齿轮A462的两侧，并均与齿轮A462啮合，齿轮D465和齿轮E466分别固定安装在一号轮轴452和二号轮轴454上，并分别与齿轮B463和齿轮C464啮合。电机C461的动力通过齿轮A462传递至齿轮B463和齿轮C464上，再通过齿轮B463和齿轮C464分别传递至齿轮D467和齿轮E468，再通过齿轮D467和齿轮E468分别传递至一号轮轴452和二号轮轴454，然后通过一号轮轴452和二号轮轴454分别带动一号轮451和二号轮453转动，一号轮451和二号轮453共同带动履带455运转。

优选，上安置腔1411与母接头32的外形轮廓相适应，下安置腔1412用于容纳不同类型的末端工具。上安置腔1411和下安置腔1412之间设有定位台阶面1413。该结构可使母接头32装入安置腔141内后，位置被上安置腔1411和定位台阶面1413精确固定，没有滑移或晃动的空间，有利于保持作业机器人行进及作业过程的稳定性。

优选，安置腔141的轴心线相对于竖直平面倾斜8～12°。该结构可使最靠近底座11后端的安置腔141朝向底座11前端倾斜，当换装末端工具时，公接头31可很方便的与放置在底座11后端安置腔141内的母接头32进行对接。

优选，臂A21后端设有弧形弯曲段212，弧形弯曲段212使臂A21的前后两侧分别形成凸弧面和凹弧面，臂A21的条形槽211设在凸弧面所在的一侧表面上。因为臂A21上存在弧形弯曲段212的关系，使臂A21的前端和后端互成一个钝角夹角，当臂A21向上转动至极限角度时，可使臂A21前端的高度更低，进而使机械臂的重心更低，并且更靠近作业机器人的中部区域。当作业机器人在机械臂保持折叠状态下行进时，稳定性会更好。

优选，臂B24包括后段杆241、前段杆242和液压缸E243，后段杆241与前段杆242分别位于臂B24的后端和前端，两者相互活动套接，液压缸E243的缸体安装在后段杆241上，液压缸E243的活塞杆安装在前段杆242上，液压缸E243的活塞杆伸缩以驱动臂B24伸长或缩短。由于臂B24具有可伸缩的功能，一方面可扩大作业机器人的作业范围，另一方面不会增大机械臂折叠后的体积。

优选，履带455内侧表面上设有防滑齿4551，一号轮451和二号轮452的外圆面中部设有一圈供履带455嵌入的定位槽，定位槽内设有供防滑齿4551嵌入的防滑齿槽。当履带455嵌入一号轮451和二号轮453的定位槽中时，履带455外侧表面与一号轮451和二号轮453的外圆面齐平，履带455内侧表面的防滑齿4551与一号轮451和二号轮453上的防滑齿槽啮合。上述结构中的定位槽可避免履带455在一号轮451和二号轮452上出现轴向滑移，上述结构中的防滑齿与防滑齿槽相啮合的结构可避免履带455在一号轮451和二号轮453上打滑。

优选，壳体A311呈四棱柱形，其从机械臂连接端至母接头连接端轴向截面尺寸逐渐缩减，所述卡片安装孔3112设在壳体A311的四侧壁上。相应的，母接头32的容纳腔B2111呈上大下小(此处的“上”为靠近容纳腔B开口的一端，此处的“下”为远离容纳腔B开口的一端)的四棱柱形，卡片313的数量为四个。

优选，核应急多功能作业机器人还包括传感器组件；传感器组件包括激光接近传感器A、摄像头51、激光接近传感器B52及倾斜传感器53；激光接近传感器A(图中未示出)设在底座11下端，用于识别处在核应急多功能作业机器人行进路线上的高于底座地面净空高度的障碍物。摄像头51安装在安装座A12上，用于观察核应急多功能作业机器人周围环境及辅助末端工具换装。激光接近传感器B52安装在安装座A12的两侧壁上，用于辅助核应急多功能作业机器人在狭窄空间通行。倾斜传感器53安装在安装座A12的前端两侧和后端两侧，用于检测核应急多功能作业机器人的基座是否保持水平。

本发明提供的核应急多功能作业机器人可充分满足核应急场景下的使用需求，主要通过以下几项功能体现：

一、具有通过狭窄空间的能力，实现方法如下：

S01，判断是否存在地面障碍物及是否影响通行：

a、核应急多功能作业机器人在行进过程中，通过摄像头51的实时拍摄画面，判断前方是否出现狭窄空间，若出现狭窄空间，则行进至靠近狭窄空间入口处时停止移动；

b、结合激光接近传感器A的检测数据和摄像头51的实时拍摄画面，判断地面上是否有高于底座地面净空高度的障碍物；若有，则进入S02步骤；若没有，则进入S03步骤；

本步骤开始之前，核应急多功能作业机器人以初始姿态行进；初始姿态下：在保证底座11不剐蹭到地面障碍物的前提下，底座地面净空高度降至最低；安装座B13上的安装缺口B131在回转驱动机构A驱动下转动至朝向基座正前方；

本步骤中，核应急多功能作业机器人行进至距离狭窄空间入口0.5～2m处时停止移动。

S02，根据地面障碍物的高度抬升底座地面净空高度：

a、控制四处运动支持装置4的液压马达B42启动，使四处运动支持装置4分别绕各自液压马达B42的转轴向下转动，以抬升底座地面净空高度，当激光接近传感器A检测到底座地面净空高度高于地面障碍物时起，底座11继续抬升h高度后停止抬升，然后进入S03步骤；

b、若通过a分步骤将底座地面净空高度抬升至最高时，激光接近传感器A检测到地面障碍物仍高于底座地面净空高度，则控制四处运动支持装置4的液压缸F433伸出，带动伸缩套筒43的后段套筒432向远离前段套筒431的方向移动，使四处运动支持装置4的伸缩套筒43伸长，以进一步抬升底座地面净空高度，当激光接近传感器A检测到地面障碍物低于底座地面净空高度时起，底座11继续抬升h高度后停止抬升，进入S03步骤；

c、若通过b分步骤将底座11抬升至y高度时，激光接近传感器A检测到地面障碍物仍高于底座地面净空高度，则由操作人员控制核应急多功能作业机器人改变行进路线；

本步骤中，y=H-h，H为通过b分步骤所能将底座11抬升的最高高度，h的取值为2～5cm；

本步骤中，四处运动支持装置4的液压马达B42的转动角度相同，以使底座地面净空高度抬升后仍保持平稳和水平；四处运动支持装置4的液压马达B42同步转动，以使底座地面净空高度抬升过程中保持平稳和水平；

本步骤中，四处运动支持装置4的液压缸F433伸出长度相同，以使底座地面净空高度抬升后仍保持平稳和水平；四处运动支持装置4的液压缸F433同步伸出，以使底座地面净空高度抬升过程中保持平稳和水平。

S03，折叠机械臂：

a、缩短臂B：控制液压缸E243的活塞杆缩回，进而带动臂B24的前段杆242缩回到后段杆241中，使臂B24缩短；

b、臂B向下转动：控制液压缸C261的活塞杆缩回，通过连接杆263带动牵动两个菱形框架262同步变形，进而带动臂B24绕转轴B25向下转动，当臂B24转动至极限位置时，液压缸C261的活塞杆停止动作，此时，臂B24的下部分嵌入臂A21的条形槽211内；

c，臂A向上转动：控制液压缸A232的活塞杆缩回，进而带动滑块A231沿着滑轨1311向靠近臂A21的方向移动，通过滑块A231带动液压缸B233的缸体向靠近臂A21的方向移动，使臂A21绕转轴A22向上转动，再控制液压缸B233的活塞杆伸出，使臂A21绕转轴A22进一步向上转动，直至臂A21转动至极限位置；

d、连接架向下转动：控制液压缸D272的活塞杆伸出，推动连接架271绕第一铰接部2711向下转动，进而带动工具换接装置和末端工具向下转动。

S04，判断前方狭窄空间是否允许通行：

a、调整核应急多功能作业机器人的位姿，使其正对前方狭窄空间的入口；

b、结合摄像头51的实时拍摄画面和激光接近传感器B52的检测数据，综合判断前方狭窄空间入口处的宽度和高度是否允许作业机器人通过；若能通过，则进入S04步骤；若不能通过，则由操作人员控制核应急多功能作业机器人改变行进路线。

S05，通过前方狭窄空间：操作人员通过摄像头51的实时拍摄画面，控制四处运动支持装置产生动作，使核应急多功能作业机器人通过前方狭窄空间；

本步骤中，运动支持装置的动作如下：电机C461启动，电机C461的动力通过齿轮A462同时传递至齿轮B463和齿轮C464上，再通过齿轮B463和齿轮C464分别传递至齿轮D467和齿轮E468上，接着通过齿轮D467和齿轮E468分别传递至一号轮轴452和二号轮轴454上，再通过一号轮轴452和二号轮轴454分别驱动一号轮451和二号轮453同步转动，进而带动履带455回转。

参看图21，完成上述操作后，机械臂的体积大幅缩小，机械臂的重心高度得到降低且更靠近基座的中心区域，底座的地面净空高度在不剐蹭地面障碍物的前提下降至最低，使核应急多功能作业机器人的体积和高度得到有效缩减，有利于核应急多功能作业机器人通过核应急场景下的狭窄空间。

二、具有提升作业稳定性的能力，实现方法如下：

S01，将基座调整至水平状态：通过四处倾斜传感器53的检测数据综合判断基座是否水平；若已达到水平状态，则进入下一步骤；若未达到水平状态，则通过调整低洼处的运动支持装置4，使基座达到水平状态；

本步骤中，调整运动支持装置4的方法是：控制液压马达B42启动，使运动支持装置4绕液压马达B42的转轴向下转动，从而局部抬升底座11高度。

S02，调整核应急多功能作业机器人的重心位置：

a、运动支持装置向底座外侧转动：四处运动支持装置4的液压马达A41启动，分别驱动四处运动支持装置4绕各自液压马达A41的转轴向底座11外侧转动，转动完成后，四处运动支持装置4呈“X”形分布，任意相邻的两个运动支持装置4之间的夹角为90°；

b、运动支持装置向底座外侧伸出：四处运动支持装置4的液压缸F433的活塞杆伸出，分别驱动对应的伸缩套筒43伸长；四处运动支持装置4的电机C461启动，分别驱动对应的轮带组件运转；上述两项动作同时运作，使四处运动支持装置4均向远离底座11的方向移动。

参看图22，完成上述操作后，纠正了因地面坑洼造成的作业机器人倾斜状态，提升了作业机器人的平稳性和稳定性；四处运动支持装置4的履带455与地面的接触面均向底座11外侧转动并伸出，使作业机器人的重心得到降低且更靠近基座的中心区域，进一步提升了作业机器人的平稳性和稳定性，较大程度上避免了作业机器人在作业时因重心不稳而出现倾翻或倾翻趋势。

三、具有避开地面障碍物的能力，操作方法如下：

S01，判断是否存在地面障碍物及是否影响通行：

核应急多功能作业机器人在行进过程中，通过激光接近传感器A实时检测前方地面上是否有高于底座地面净空高度的障碍物；若无，则正常行进；若有，则停止移动，进入S02步骤；

本步骤中，核应急多功能作业机器人行进至距离地面障碍物0.5～2m处时停止移动。

S02，抬升底座地面净空高度：

a、控制四处运动支持装置4的液压马达B42启动，使四处运动支持装置4分别绕各自液压马达B42的转轴向下转动，以抬升底座地面净空高度，当激光接近传感器A检测到底座地面净空高度高于地面障碍物时起，底座11继续抬升h高度后停止抬升，进入S03步骤；

b、若通过a分步骤将底座地面净空高度抬升至最高时，激光接近传感器A检测到地面障碍物仍高于底座地面净空高度，则控制四处运动支持装置4的液压缸F433伸出，使四处运动支持装置4的伸缩套筒43伸长，以进一步抬升底座地面净空高度，当激光接近传感器A检测到地面障碍物低于底座地面净空高度时起，底座11继续抬升h高度后停止抬升，进入S03步骤；

c、若通过b分步骤将底座11抬升至y高度时，激光接近传感器A检测到地面障碍物仍高于底座地面净空高度，表示核应急多功能作业机器人无法越过前方的地面障碍物，则由操作人员控制核应急多功能作业机器人改变行进路线；

本步骤中，y=H-h，H为通过b分步骤所能将底座11抬升的最高高度，h的取值为2～5cm；

本步骤中，四处运动支持装置4的液压马达B42的转动角度相同，以使底座地面净空高度抬升后仍保持平稳和水平；四处运动支持装置4的液压马达B42同步转动，以使底座地面净空高度抬升过程中保持平稳和水平；

本步骤中，四处运动支持装置4的液压缸F433伸出长度相同，以使底座地面净空高度抬升后仍保持平稳和水平；四处运动支持装置4的液压缸F433同步伸出，以使底座地面净空高度抬升过程中保持平稳和水平。

S03，越过地面障碍物：核应急多功能作业机器人恢复正常行进，越过地面障碍物。

参看图23，完成上述操作后，核应急多功能作业机器人的底座地面净空高度得到抬升，有利于核应急多功能作业机器人在不改变既定行进路线的前提下避开地面障碍物。

四、具有扩大机械臂的作业范围的能力，操作方法如下：

S01，运动支持装置向底座外侧转动：四处运动支持装置4的液压马达A41同时启动，分别驱动四处运动支持装置4绕各自液压马达A41的转轴向底座11外侧转动，从而使四处运动支持装置4同时向底座11外侧转动，转动完成后，四处运动支持装置4呈“X”形布置，任意相邻的两个运动支持装置4的履带455之间的夹角为90°。

S02，运动支持装置向底座外侧伸出：本步骤同时进行以下两项动作：a、四处运动支持装置4的液压缸F433的活塞杆伸出；b、四处运动支持装置4的电机C461启动，驱动四条履带455向底座11外侧运转；a、b两项动作共同产生作用，使四处运动支持装置4向远离底座11的方向伸出。

S03，抬升底座地面净空高度：控制四处运动支持装置4的液压马达B42启动，使四处运动支持装置4分别绕各自液压马达B42的转轴向下转动，以抬升底座地面净空高度，进而抬升了机械臂的高度。

S04，机械臂伸长：液压缸E243的活塞杆伸出，以驱动臂B24伸长。

参看图24，完成上述操作后，核应急多功能作业机器人的机械臂的作业范围得到拓展，能在更广阔的空间范围内作业，提升了核应急多功能作业机器人适用范围。

五、具有快速换装末端工具的能力，操作方法如下：

S01，将空置安置腔转动至换装工位：核应急多功能作业机器人需要更换末端工具时，控制回转驱动机构B的电机B161启动，以驱动安装座C14间歇转动，将目标空置安置腔141转动至最靠近底座11后端的位置；

本步骤中，安装座C14每次转动的角度为120°；

本步骤中，安置腔141中至少有一个空置的安置腔141。

S02，将待卸载的末端工具卸载在空置安置腔内：

a，控制回转驱动机构A的电机A151启动，以驱动安装座B13转动，使机械臂及待卸载的末端工具转动至接近空置的安置腔141；

b，通过第一转动机构、第二转动机构和第三转动机构控制机械臂的位姿，使待卸载的末端工具伸入目标空置安置腔141中；

c，控制卡片控制机构的电机D3158启动，驱动公接头31上的所有卡片313缩回卡片安装孔3112，再控制公接头31上的电磁铁312断电，从而使母接头32与公接头31分离，母接头32与待卸载的末端工具随即落入目标空置安置腔141中；

本步骤中，基于摄像头51的实时拍摄画面辅助控制a、b分步骤的动作。

S03，连接目标末端工具：

a，通过第一转动机构和第二转动机构控制机械臂的位姿，以抬升公接头31的高度，以避免公接头31干涉安装座C14转动；

b，控制回转驱动机构B的电机B161启动，以驱动安装座C14间歇转动，将装有目标末端工具的安置腔141转动至最靠近底座11后端的位置；

c，通过第一转动机构、第二转动机构和第三转动机构控制机械臂的位姿，使公接头31的壳体A311伸入目标末端工具所连接的母接头32的容纳腔B3211中；

d，控制卡片控制机构的电机D3158启动，驱动公接头31上的所有卡片313伸出卡片安装孔3112，嵌入母接头32的卡片定位坑32111中；再控制公接头31上的电磁铁312通电，使公接头31和母接头32连接为一体；

e，通过第一转动机构、第二转动机构和第三转动机构控制机械臂的位姿，将目标末端工具从安置腔141中取出；

本步骤中，基于摄像头51的实时拍摄画面辅助控制a～e分步骤的动作。

参看图25，上述操作可快速卸载当前末端工具，并快速换装目标末端工具，操作简单，精度要求低，操作人员在摄像头51的辅助下即可完成，实现了核应急多功能作业机器人在核应急场景下的多工种快速切换作业。

Claims (14)

1.核应急多功能作业机器人，其特征是：包括基座、机械臂、工具换接装置及运动支持装置；

基座包括底座、安装座A、安装座B、安装座C、回转驱动机构A和回转驱动机构B；安装座A固定安装在底座上端，其前后两端分别设有前部安装区域和后部安装区域，安装座B和安装座C分别活动安装在前部安装区域和后部安装区域中，安装座C上设有多个安置腔；回转驱动机构A安装在底座与安装座B之间，以驱动安装座B做水平方向的旋转；回转驱动机构B安装在底座与安装座C之间，以驱动安装座C做水平方向的旋转；底座上设有电机安装孔A和电机安装孔B，底座的前端两侧和后端两侧分别设有用于安装运动支持装置的安装缺口A；安装座A的前部安装区域为设在安装座A前端、从上至下贯通安装座A的弧形缺口，安装座A的后部安装区域为设在安装座A后端、从上至下贯通安装座A的安装孔；安装座B呈圆柱形，并与前部安装区域的弧度相适应，其上设有用于安装机械臂的安装缺口B，安装缺口B的底部设有滑轨；安装座C呈圆柱形，并与后部安装区域的孔径相适应，所述安置腔从上至下依次包括用于放置母接头的上安置腔和用于容纳与母接头相连接的末端工具的下安置腔，上安置腔在安装座C的上端形成开口，所有的安置腔绕安装座C的中心线呈环形均布；回转驱动机构A包括电机A、主动齿轮、回转齿轮轴及从动齿轮；电机A固定安装在底座的电机安装孔A中；主动齿轮固定安装在电机A的机轴上；回转齿轮轴竖直布置并可转动的安装在底座上，其上端与安装座B的下端固接；从动齿轮固定安装在回转齿轮轴上并与主动齿轮啮合；电机A的动力通过主动齿轮、从动齿轮及回转齿轮轴传递至安装座B上，以驱动安装座B转动；回转驱动机构B包括电机B、主动销轮、回转槽轮轴及从动槽轮；电机B固定安装在底座的电机安装孔B中；主动销轮中部设有中心孔A，端面上固接有圆销，侧壁面上设有锁止凸弧，主动销轮通过中心孔A固定安装在电机B的机轴上；回转槽轮轴竖直布置并可转动的安装在底座上，其上端与安装座C的下端固接；从动槽轮中部设有中心孔B，侧壁面上设有多段锁止凹弧，所有的锁止凹弧绕中心孔B呈环形均布，相邻的锁止凸弧之间设有供圆销插入的插槽，从动槽轮通过中心孔B固定安装在回转槽轮轴上，并通过锁止凹弧与主动销轮的锁止凸弧相贴合；电机B的动力通过主动销轮、从动槽轮、回转槽轮轴传递至安装座C，以驱动安装座C间歇转动；

机械臂活动安装在安装座B上；

工具换接装置包括可相互对接或分离的公接头和母接头，公接头连接在机械臂的后端，母接头用于连接末端工具；

运动支持装置安装在底座的前端两侧和后端两侧，其用于驱动核应急多功能作业机器人运动。

2.如权利要求1所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：机械臂包括臂A、转轴A、第一转动机构、臂B、转轴B、第二转动机构和末端连接机构；

臂A在后端通过转轴A可转动的安装在安装座B的安装缺口B中，臂A上设有条形槽，条形槽从臂A前端向臂A后端延伸；

第一转动机构包括滑块A、液压缸A及液压缸B；滑块A活动安装在安装缺口B底部的滑轨内；液压缸A的缸体固定安装在安装座B的安装缺口B中，液压缸A的活塞杆与滑块A连接，液压缸A的活塞杆伸缩以驱动滑块A沿滑轨往复移动；液压缸B的缸体与滑块A铰接，液压缸B的活塞杆与臂A铰接，液压缸B的活塞杆伸缩以驱动臂A绕转轴A转动；

臂B在后端通过转轴B可转动的安装在臂A前端的条形槽内；

第二转动机构包括液压缸C和四连杆机构；四连杆机构包括两个菱形框架和一根连接杆，菱形框架包括一号杆、二号杆和三号杆，一号杆和二号杆的下端分别铰接在三号杆的两端，两个菱形框架对称布置在臂A前端的条形槽内，两个菱形框架的二号杆的上端分别铰接在转轴B的两端，两个菱形框架的一号杆的上端分别铰接在臂B的两侧，连接杆的两端分别与两个菱形框架的一号杆和三号杆的铰接处铰接；液压缸C的缸体与臂A铰接，并位于臂A的条形槽内，液压缸C的活塞杆与连接杆铰接，液压缸C的活塞杆伸缩以驱动臂B绕转轴B转动；

末端连接机构包括连接架和液压缸D；连接架上设有第一铰接部、第二铰接部和第三铰接部，连接架通过第一铰接部铰接在臂B前端；液压缸D的缸体铰接在臂B前端，液压缸D的活塞杆与连接架的第二铰接部铰接，液压缸D的活塞杆伸缩以驱动连接架绕第一铰接部转动，进而使连接架的第三铰接部做弧形轨迹运动。

3.如权利要求2所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：臂A后端设有弧形弯曲段，弧形弯曲段使臂A的前后两侧分别形成凸弧面和凹弧面，臂A的条形槽设在凸弧面所在的一侧表面上；臂B包括后段杆、前段杆和液压缸E，后段杆与前段杆分别位于臂B的后端和前端，两者相互活动套接，液压缸E的缸体安装在后段杆上，液压缸E的活塞杆安装在前段杆上，液压缸E的活塞杆伸缩以驱动臂B伸长或缩短。

4.如权利要求2-3中任一项所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：运动支持装置包括液压马达A、液压马达B、伸缩套筒、支持壳体、轮带组件和驱动组件；液压马达A安装在底座的安装缺口A中，其转轴竖直向下伸出；液压马达B固定连接在液压马达A的转轴上，其转轴沿水平方向伸出；伸缩套筒包括前段套筒、后段套筒和液压缸F，前段套筒固接在液压马达B的转轴上，后段套筒与前段套筒活动套接，液压缸F安装在前段套筒和后段套筒之间，以驱动伸缩套筒伸长或缩短；支持壳体焊固在后段套筒上；轮带组件包括一号轮、一号轮轴、二号轮、二号轮轴和履带，一号轮固定安装在一号轮轴上，二号轮固定安装在二号轮轴上，一号轮轴和二号轮轴分别可转动的安装在支持壳体上，履带绕设在一号轮与二号轮之间；驱动组件包括电机C、齿轮A、齿轮B、齿轮C、齿轮轴A、齿轮轴B、齿轮D和齿轮E，电机C固定安装在支持壳体上，齿轮A固定安装在电机A的机轴上，齿轮B和齿轮C分别固定安装在齿轮轴A和齿轮轴B上，并位于齿轮A的两侧，并均与齿轮A啮合，齿轮D和齿轮E分别固定安装在一号轮轴和二号轮轴上，并分别与齿轮B和齿轮C啮合。

5.如权利要求4所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：履带内侧表面上设有防滑齿，一号轮和二号轮的外圆面中部设有一圈供履带嵌入的定位槽，定位槽内设有供防滑齿嵌入的防滑齿槽；当履带嵌入一号轮和二号轮的定位槽中时，履带外侧表面与一号轮和二号轮的外圆面齐平，履带内侧表面的防滑齿与一号轮和二号轮上的防滑齿槽啮合。

6.如权利要求5所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：公接头包括壳体A、电磁铁、卡片、卡片转轴及卡片控制机构；

壳体A内设有容纳腔A，壳体A上设有连通至容纳腔A的卡片安装孔，壳体A一端为母接头连接端，另一端为机械臂连接端，机械臂连接端上设有两块相对布置的连接耳，两个连接耳上分别设有第四铰接部和第五铰接部，两个连接耳的第四铰接部相互正对，两个连接耳的第五铰接部相互正对，壳体A通过第四铰接部铰接在臂B前端，并通过第五铰接部与连接架的第三铰接部铰接；电磁铁固定安装在母接头连接端上；卡片通过卡片转轴可转动的安装在壳体A的卡片安装孔中，其外侧表面朝向壳体A的外部，内侧表面朝向壳体A的容纳腔A；卡片控制机构设置在壳体A的容纳腔A内，并与卡片关联，以控制卡片绕卡片转轴转动，进而使卡片在伸出状态和缩回状态之间切换；

母接头包括壳体B和铁板；壳体B内设有容纳腔B，容纳腔B与壳体A的外形相适应，容纳腔B中设有供伸出状态的卡片嵌入的卡片定位坑，壳体B一端设有连通至容纳腔B的插入口，另一端设有用于连接末端工具的安装面；铁板固设在壳体B的容纳腔B的底部；

当公接头与母接头对接时，公接头的壳体A伸入母接头的容纳腔B中，公接头的卡片处于伸出状态并嵌入母接头的卡片定位坑中，公接头的电磁铁正对并接触母接头的铁板。

7.如权利要求6所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：壳体A呈四棱柱形，其从机械臂连接端至母接头连接端轴向截面尺寸逐渐缩减，所述卡片安装孔设在壳体A的四侧壁上；相应的，母接头的容纳腔B呈上大下小的四棱柱形，卡片的数量为四个。

8.如权利要求7所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：卡片控制机构包括支架、二折杆、齿轮轴C、转盘、传动杆、齿轮F、齿轮G及电机D；支架固定安装在壳体A的容纳腔A底部，其上设有滑道；二折杆包括相互铰接的第一节段和第二节段，第一节段可滑动的安装在支架的滑道内，第二节段与卡片的内侧表面铰接；齿轮轴C可转动的安装在支架上；转盘固定连接在齿轮轴C上，并位于支架的滑道上端，其上设有弧形的轨迹限定孔；传动杆一端固接在二折杆的第一节段上，另一端从转盘的轨迹限定孔中伸出；齿轮F固接在齿轮轴C上；齿轮G固接在电机D的机轴上；电机D固定安装在支架上，其动力通过齿轮G、齿轮F、齿轮轴、转盘及传动杆传递至二折杆的第一节段上，驱动二折杆的第一节段沿支架的滑道移动，进而通过第二节段推动卡片绕卡片转轴转动，使卡片在伸出状态和缩回状态之间切换。

9.如权利要求1-3中任一项所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：其还包括传感器组件；传感器组件包括激光接近传感器A、摄像头、激光接近传感器B及倾斜传感器；激光接近传感器A设在底座下端；摄像头安装在安装座A上；激光接近传感器B安装在安装座A的两侧壁上；倾斜传感器安装在安装座A的前端两侧和后端两侧。

10.如权利要求4所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：其还包括传感器组件；传感器组件包括激光接近传感器A、摄像头、激光接近传感器B及倾斜传感器；激光接近传感器A设在底座下端；摄像头安装在安装座A上；激光接近传感器B安装在安装座A的两侧壁上；倾斜传感器安装在安装座A的前端两侧和后端两侧。

11.如权利要求5所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：其还包括传感器组件；传感器组件包括激光接近传感器A、摄像头、激光接近传感器B及倾斜传感器；激光接近传感器A设在底座下端；摄像头安装在安装座A上；激光接近传感器B安装在安装座A的两侧壁上；倾斜传感器安装在安装座A的前端两侧和后端两侧。

12.如权利要求6所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：其还包括传感器组件；传感器组件包括激光接近传感器A、摄像头、激光接近传感器B及倾斜传感器；激光接近传感器A设在底座下端；摄像头安装在安装座A上；激光接近传感器B安装在安装座A的两侧壁上；倾斜传感器安装在安装座A的前端两侧和后端两侧。

13.如权利要求7所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：其还包括传感器组件；传感器组件包括激光接近传感器A、摄像头、激光接近传感器B及倾斜传感器；激光接近传感器A设在底座下端；摄像头安装在安装座A上；激光接近传感器B安装在安装座A的两侧壁上；倾斜传感器安装在安装座A的前端两侧和后端两侧。

14.如权利要求8所述的核应急多功能作业机器人，其特征是：其还包括传感器组件；传感器组件包括激光接近传感器A、摄像头、激光接近传感器B及倾斜传感器；激光接近传感器A设在底座下端；摄像头安装在安装座A上；激光接近传感器B安装在安装座A的两侧壁上；倾斜传感器安装在安装座A的前端两侧和后端两侧。

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