CZ33695U1 - Obkročný, uchopovací a transportní robot - Google Patents

Description

Dosavadní stav techniky

V současné sobě na světových trzích neexistuje navrhované konstrukční řešení podle navrhovaného řešení, obkročný transportní uchopovací a manipulační robot se schopností uchopování, manipulace a transportu komponentů ve svém vnitřním prostoru, ve tvarových kategoriích podle typu použitého efektoru - válcové komponenty - kulové komponenty nepravidelné komponenty, s obkročným nosným skeletem, který je výškově stavitelný na výsuvných sloupech ukotvených na pravém a levém vícekolovém bloku se všesměrovými koly, kdy výsuvné sloupy jsou současně nosnou konstrukcí pro nosný obkročný skelet robotu - ve kterém jsou podvěšeny - ukotveny prostřednictvím připojovacího prvku výměnné efektory. Toto unikání řešení v současné době nevyužívá žádná instituce v oblasti jaderné energetiky nebo v montážních provozech technologických celků. V těchto systémech existují obkročné uchopovací technologie, ale bez využití výškově stavitelných nosných sloupů ukotvených na pravém a levém vícekolovém bloku obkročného nosného skeletu, které jsou současně výsuvnou nosnou boční konstrukcí. Tyto transportní a manipulační technologie nevyužívají systém flexibilní výměny uchopovacích a manipulačních efektorů a nevyužívají vysoce sofistikovaný efektor pro manipulaci s válcovými objekty, jak je patrné z navrhovaného řešení.

Tyto analogické technologie nevykazují schopnost obkročit například komplexní kolejový vůz s uloženým obalovým souborem s vyhořelým jaderným palivem, uchopit tento válcový monoblok a přeskladnit ho na další např. na kolejový robotický vůz, protože nedisponují výškově stavitelným obkročným nosným skeletem, využívají pouze vnitřní jeřábový nebo zvedací systém, který vyžaduje realizaci nosného skeletu ve vysokém horizontu nad pojezdovou plochou tak, aby výšková manipulace uvnitř prostoru této transportní technologie měla dostatečný rozsah.

Například Švýcarská federální inspekce pro jadrnou bezpečnost (ENSI) (http://www.ensi.ch/en/waste-disposa/transport/) využívá kolové nebo kolejové obkročné systémy pro manipulaci úložných obalových souborů s vyhořelým jaderným palivem, ale pouze s technologií bez stavitelné výšky hlavního manipulačního portálu a bez využití sofistikovaných bočnicových kolových bloků.

Současné obkročné robotické technologie, v jiných oblastech - mimo oblast manipulací s jaderným palivem, pro transportní a manipulační účely pro využití ve výrobě a montáži, například firmy YASKAWA A CLEARPATH - robot Motoman HC10 nebo typická robotická platforma pro humanitní logistiku BLUEBOTICS SA, Švýcarsko - Oppent EVOcart, robotická technologie DAIFUKU WEBB - Spojené státy americké a další řešení, se od navrhované koncepce řešení diametrálně liší.

Mezi potenciální konkurenty s bližším konstrukčním řešením podle navrhovaného řešení, lze zařadit například německou firmu NEOBOTIX s portfoliem mobilních robotů MP 500, dále španělskou firmu ROBOTNIK, která vyrábí logistický a indoorový transportní robot s autonomní navigací, italskou firmu - SYSTEM SPA s výrobní robotickou řadou AGV (AUTOMATIC GUIDED VEHICLE) pro přepravu zboží a výrobků indoor, s laserovou navigací, nebo robotu pro převážení zavazadel ve tvaru L či platformy pro převoz velkého zboží s nízkou plošinou s předním hnacím kolem a dvěma zadními neutrálními, včetně analogických robotických vozíků

- 1 CZ 33695 U1

INOX. Nicméně žádná z těchto firem nevykazuje koncepční řešení ani parametry navrhovaného obkročného uchopovacího a transportního robotu - všechny typy uvedených robotů využívají k transportu komponentů plošinu - zvedací i pevnou.

Firma AETHON (USA) - využívá klasickou kombinaci transportního robotu se zvedací plošinou pro transport kontejneru, víceúčelové platformy pro nemocniční provoz, firma CORECON AGV SYSTEMS (USA) - vyrábí mobilní robotický vozíkový transportér Eagle E200 nebo minitahač Eagle E250 a automaticky naváděné vozidlo Eagle E210 - všechny tyto typy využívají zvedací plošiny, najížděcí plošiny ve tvaru L nebo zvedací plošiny s nůžkovou mechanikou - nevyužívají navrhovanou koncepci podle řešení. Firma EGEMIN AUTOMATION INC. (USA) - vyrábí automaticky naváděné nákladní roboty - využívá hybridní automaticky řízené systémy, na bázi automatizovaných vysokozdvižných vozíků, nebo nákladních platforem s nástavbou technologicky přizpůsobenou transportovaným produktům. Ani tito výrobci nevyužívají koncepční konstrukční řešení analogické k navrhovanému obkročnému robotickému mobilnímu prostředku.

V současné době, v oblasti robotických technologií pro manipulaci např. s úložnými obalovými soubory s vyhořelým jaderným palivem, z hlubší patentové rešerše z této oblasti vyplývá, že navrhovaný princip obkročného uchopovacího a transportního robotu, podle navrhovaného řešení, není využíván.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje Obkročný, uchopovací a transportní robot, který obsahuje pravý blok s koly a levý blok s koly, navzájem propojené obkročným rámem prostřednictvím výsuvných sloupů, přičemž součástí obkročného rámuje připojovací prvek, kdy tyto podsestavy pravého bloku s koly, levého bloku s koly a připojovací prvek dohromady tvoří mobilní obkročný podvozek, přičemž prostřednictvím připojovacího prvku je k obkročnému, uchopovacímu a transportnímu robotu uchycen efektor pro válcové objekty manipulace, přičemž podsestava pravého bloku s koly a levého bloku s koly zahrnuje vždy rám bloku, na nějž jsou navázána poháněná kola s neomezeným rejdem s natáčením okolo svislé osy, přičemž ve středním úseku pravého bloku s koly a levého bloku s koly jsou uloženy elektrické akumulátory, přičemž po stranách výsuvných sloupů jsou uloženy prvky řídicího systému, přičemž v koncových partiích rámu bloku a nahoře v přední a zadní části obkročného rámu jsou umístěny prvky senzorického systému.

Dále je výhodné, když jsou uvnitř výsuvných sloupů uloženy lineární aktuátory, uchycené na jedné straně na rámech bloku a na straně druhé v obkročném rámu.

Dále je výhodné, když je prostřednictvím připojovacího prvku k obkročnému, uchopovacímu a transportnímu robotu uchycen univerzální manipulační efektor

Výraznou výhodou navrhované robotické obkročné transportní technologie je její schopnost uchopovat, manipulovat a transportovat zejména válcové komponenty uvnitř prostoru obkročného rámu, oproti klasickým robotickým platformám, na kterých jsou implementována robotická ramena, která pro svou manipulaci vyžadují velký vnější manipulační prostor a postrádají další výhodu uchopovat a manipulovat s břemeny vysokých váhových kategorií, díky podvěšenému efektoru na výškově stavitelném portálu, u kterého nevznikají nežádoucí silové výslednice.

Nespornou konstrukční výhodou oproti jiným obkročným manipulačním a transportním technologiím je výškově stavitelná boční nosná konstrukce, kterou tvoří výsuvné sloupy ukotvené v bočních vícekolových blocích, na kterých je ukotven výškově stavitelný nosný obkročný skelet, tedy výsuvné sloupy plní účel nosné bočnicové konstrukce a současně účel

-2 CZ 33695 U1 výškové stavitelnosti obkročného nosného skeletu robotu, na kterém je v jeho vnitřní části podvěšen uchopovací efektor.

Objasnění výkresů

Na přiložených listech jsou znázorněny obrázky a legenda.

OBR. 1 Celkový axonometrický pohled na obkročný, uchopovací a transportní robot s efektorem pro válcové objekty manipulace, pomocí kterého uchopuje úložný obalový soubor s vyhořelým jaderným palivem ležící na zemi na prizmatickém podstavci

OBR. 2 Celkový axonometrický pohled na obkročný, uchopovací a transportní robot s efektorem pro válcové objekty manipulace, pomocí kterého uchopuje úložný obalový soubor s vyhořelým jaderným palivem ležící na transportním robotickém voze

OBR. 3 Celkový axonometrický pohled na obkročný, uchopovací a transportní robot s univerzálním manipulačním efektorem a poháněnými koly s neomezeným rejdem natočenými kolmo k základní podélné rovině, což umožňuje jízdu přímo do boku

OBR. 4 Celkový axonometrický pohled na mobilní obkročný podvozek s poháněnými koly s neomezeným rejdem natočenými kolmo k základní podélné rovině, což umožňuje jízdu přímo do boku, přičemž obrázek znázorňuje obkročný rám v nejnižší funkční poloze výsuvných sloupů

OBR. 5 Celkový axonometrický pohled na mobilní obkročný podvozek s poháněnými koly s neomezeným rejdem ve výchozí poloze, přičemž obrázek znázorňuje obkročný rám v nejvyšší funkční poloze výsuvných sloupů

Příklad uskutečnění technického řešení

Obkročný, uchopovací a transportní robot 1 se skládá z pravého bloku 2 s koly a levého bloku 3 s koly, navzájem propojenými obkročným rámem 4 prostřednictvím výsuvných sloupů 5, přičemž součástí obkročného rámu 4 jsou různé typy připojovacích prvků 6. Tyto podsestavy dohromady tvoří mobilní obkročný podvozek 7. Prostřednictvím připojovacího prvku 6 mohou být k obkročnému, uchopovacímu a transportnímu robotu 1 uchyceny různé manipulační efektory, např. efektor 8 pro válcové objekty manipulace nebo univerzální manipulační efektor 9. Obě podsestavy pravého bloku 2 s koly a levého bloku 3 s koly zahrnují vždy rám 10 bloku, na nějž jsou navázána nejméně dvě poháněná kola 11 s neomezeným rejdem okolo svislé osy, v našem případě jsou součástí rámu 10 bloku tato poháněná kola 11 s neomezeným rejdem tři. Ve středním úseku pravého bloku 2 školy a levého bloku 3 s koly jsou uloženy elektrické akumulátory 12, pak po stranách výsuvných sloupů 5 jsou uloženy prvky řídicího systému 13. V koncových partiích rámu 10 bloku a nahoře v přední a zadní části obkročného rámu 4 jsou umístěny prvky senzorického systému 14. Uvnitř výsuvných sloupů 5 jsou uloženy lineární aktuátory 15, uchycené na jedné straně na rámech 10 bloku a na straně druhé v obkročném rámu

4. Efektor 8 pro válcové objekty manipulace je určen pro uchopování úložného obalového souboru 16 s vyhořelým jaderným palivem, který může ležet bud’ na podlaze, na prizmatickém podstavci 17, nebo na transportním robotickém voze 18. Univerzální manipulační efektor 9 je určen pro uchopování objektů manipulace obecného tvaru.

-3 CZ 33695 U1

FUNKCE

Obkročný, uchopovací a transportní robot 1 je autonomní, elektricky ovládaný a poháněný manipulátor umožňující uchopit a transportovat objekty manipulace různých velikostí a tvarů. Objekty manipulace jsou uchopovány a neseny ve vnitřním prostoru obkročného rámu 4, tedy mezi pravým blokem 2 s koly a levým blokem 3 s koly. Díky své koncepci může obkročný, uchopovací a transportní robot 1 například v případě mimořádné situace odebrat úložný obalový soubor 16 s vyhořelým jaderným palivem z ložné plochy transportního robotického vozu 18 tím, že nad transportní robotický vůz 18 obkročmo nadjede a pomocí efektoru 8 pro válcové objekty manipulace úložný obalový soubor 16 s vyhořelým jaderným palivem uchopí. Mobilní obkročný podvozek 7 zajišťuje obkročnému, uchopovacímu a transportnímu robotu 1 díky aplikaci poháněných kol 11 s neomezeným rejdem vynikající manévrovací schopnosti. Poháněná kola 11 s neomezeným rejdem jsou do pravého bloku 2 s koly, respektive do levého bloku 3 s koly instalována minimálně po dvou, v našem případě po třech jednotkách, navzájem lineárně propojených rámem 10 bloku. Pravý blok 2 školy a levý blok 3 školy jsou navzájem přes výsuvné sloupy 5 propojeny obkročným rámem 4, jehož šířka určuje šířku vnitřního manipulačního prostoru obkročného, uchopovacího a transportního robotu 1. Každý výsuvný sloup 5 mobilního obkročného podvozku 7 v sobě ukrývá lineární aktuátor 15, ve své spodní části připojený k rámu bloku 10 a ve své horní části připojený k obkročnému rámu 4, přičemž zdvih všech instalovaných lineárních aktuátorů 15 je shodný a zajišťuje jednak potřebné nadzvednutí uchopeného objektu manipulace, tak i výškovou korekci aktuálně užívaného typu manipulačního efektoru vůči ploše, na které leží objekt manipulace, nebo na kterou je objekt manipulace pokládán a jejíž úroveň může být buď přímo na zemi, nebo blízko země v případě, že se jedná například oprizmatický podstavec 17 anebo v maximální výšce od země, kterou reprezentuje ložná plocha transportního robotického vozu 18. Elektrický akumulátor 12 uložený v podse stavě pravého bloku 2 s koly a levého bloku 3 s koly je jediným zdrojem energie a slouží k napájení všech elektrických pohonů, prvků řídicího systému 13 a prvků senzorického systému 14 obkročného, uchopovacího a transportního robotu E Prvky řídicího systému 13 jsou rovněž uloženy v podsestavě pravého bloku 2 s koly a levého bloku 3 s koly a slouží k všech funkcí obkročného, uchopovacího a transportního robotu 1. Prvky senzorického systému 14 umístěné v koncových partiích rámů 10 bloků slouží k monitorování okolí a globální navigaci obkročného, uchopovacího a transportního robotu 1, přičemž jejich data jsou zároveň zpracovávána částí řídicího systému 13 zajišťující bezpečný provoz bez kolizí. Prvky senzorického systému 14 umístěné ve vnitřním prostoru obkročného rámu 4 slouží k lokální navigaci obkročného, uchopovacího a transportního robotu 1 při uchopování zvoleného objektu manipulace efektorem 8 pro válcové objekty manipulace nebo univerzálním manipulačním efektorem 9. Připojovací prvek 6 umístěný zespodu ve vrchní části obkročného rámu 4 umožňuje instalaci a záměnu různých typů manipulačních efektorů, přičemž efektor 8 pro válcové objekty manipulace je určen k manipulaci s úložným obalovým souborem 16 s vyhořelým jaderným palivem a univerzální manipulační efektor 9 umožňuje uchopování objektů manipulace obecných tvarů. Počet dalších manipulačních efektorů může být dle potřeby vhodným způsobem rozšířen, přičemž typ a parametry manipulačních efektorů musí odpovídat parametrům připojovacího prvku 6 a také celého obkročného, uchopovacího a transportního robotu 1.

Průmyslová využitelnost

Podle návrhu technického řešení tedy vzniká multifunkční účelná a unikátní robotická technologie využitelná v provozech jaderné energetiky, v montážních provozech technologických celků, ve výrobních provozech pro překládači operace zejména válcových komponentů ve vysokých váhových kategoriích a ve všech případech nezbytnosti všesměrové manévrovatelnosti robotu po pojezdových plochách.

Claims (3)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Obkročný, uchopovací a transportní robot, vyznačující se tím, že obsahuje pravý blok (2) s koly a levý blok (3) s koly, navzájem propojené obkročným rámem (4) prostřednictvím výsuvných sloupů (5), přičemž součástí obkročného rámu (4) je připojovací prvek (6), kdy tyto podsestavy pravého bloku (2) s koly, levého bloku (3) s koly apňpojovací prvek (6) dohromady tvoří mobilní obkročný podvozek (7), přičemž prostřednictvím připojovacího prvku (6) je k obkročnému, uchopovacímu a transportnímu robotu (1) uchycen efektor (8) pro válcové objekty manipulace, přičemž podsestava pravého bloku (2) s koly a levého bloku (3) s koly zahrnuje vždy rám (10) bloku, na nějž jsou navázána poháněná kola (11) s neomezeným rejdem s natáčením okolo svislé osy, přičemž ve středním úseku pravého bloku (2) s koly a levého bloku (3) s koly jsou uloženy elektrické akumulátory (12), přičemž po stranách výsuvných sloupů (5) jsou uloženy prvky řídicího systému (13), přičemž v koncových partiích rámu (10) bloku a nahoře v přední a zadní části obkročného rámu (4) jsou umístěny prvky senzorického systému (14).
2. 2. Obkročný, uchopovací a transportní robot podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvnitř výsuvných sloupů (5) jsou uloženy lineární aktuátory (15), uchycené na jedné straně na rámech (10) bloku a na straně druhé v obkročném rámu (4).
3. 3. Obkročný, uchopovací a transportní robot podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostřednictvím připojovacího prvku (6) je k obkročnému, uchopovacímu a transportnímu robotu (1) uchycen univerzální manipulační efektor (9).