CN116443783A - 用于电离辐照环境的多自由度转运装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于电离辐照环境的多自由度转运装置和方法，包括平移组件、升降组件、调节组件和置物平台；其中，升降组件位于平移组件上方，调节组件位于升降组件上方，置物平台位于调节组件上方；平移组件驱动多自由度转运装置沿水平方向运动；升降组件驱动调节组件沿竖直方向运动，调节组件驱动置物平台在多自由度方向的运动。本申请实施例的用于电离辐照环境的多自由度转运装置，能够将作业设备运输至作业位置，并且通过升降、倾斜或者旋转等方式来使得作业设备处于合适的工作高度以及工作位姿，从而保障作业设备完成所需要的作业工作并能够顺利退出作业地点。
Description
技术领域
本申请涉及核工程技术领域，尤其涉及用于电离辐照环境的多自由度转运装置和方法。
背景技术
核工业中的核能源、核燃料和核废料都有辐射性，这就造成核工业环境是具有高放射性、高温、高危等特点的特殊工业环境。因此，若操作人员直接进入该环境将会受到大量的辐射，所以这就需要进行严格的辐射防护措施。此外，核工业中的作业设备众多、管路交错，且作业环境复杂多变。因此，这些特点给机电设备及设施的安装、调试、维修都带来了较大的难度。普通工业环境中常规的切割、打磨、焊接等操作在核工业环境中就会变得异常艰难。同时，这还会增加人工操作的任务量，甚至在工作过程中提高人因事故发生的概率。特别地，焊接、金属加工、拆除、切割等工作精确度要求高、耗费时间长，若操作人员直接进入恶劣环境中工作，将会对自身安全以及核工业整体工作的可行性带来影响。
目前，为解决操作人员在恶劣环境中工作的问题，一般采用操作人员直接穿防护服或在其他防护措施保护的前提下进入作业环境以进行作业的方法，同时严格控制进入时间和频率。但是，进入高温高辐射环境中工作仍会对人员的健康造成一定的影响，同时由于时间和频率控制，精细化作业的准确性无法得到保障，也无法及时、灵活地完成调试工作。此外，目前还会使用机械手加持作业工具，从而避免工作人员直接进入核辐射环境。专利CN214446395公开了一种核燃料板抓取用机械手臂，机器人手末端抓具设置于关节机器人手臂的输出端上，机器人手末端抓具包括抓取机架、设置于抓取机架两端的机械式夹持机构，该机械手臂能够避免核燃料在转运过程中掉落。专利CN103971768公开了一种燃料棒更换机械手，包括芯杆、弹性夹爪和锁紧套筒，通过多个夹爪夹紧燃料棒，能够实现核燃料棒的抓取。但是，由于机械手的负载有限，很难完成大部分重载作业，同时，由于核工业中使用的机械手远程操作精度十分有限，所以无法对待加工件进行精确定位。举例来说，放射性环境下，机电设备及设施一般都设置箱室内部，空间局限，设备密度大。依靠顶置的动力机械手和侧置的主从机械手虽然能够在一定程度上完成一些较为复杂的操作，但是也面临着空间受限、载荷限制、精度有限等挑战。不管是用户操作、总体设计以及维修保障都造成了不少困扰。特别是对于在设备设施底部发生的故障和问题，往往由于视野盲区和空间限制而无从下“手”。
发明内容
本申请的目的是解决上述的技术问题。
为达到上述目的，本申请第一方面提出了用于电离辐照环境的多自由度转运装置，用于作业设备的转运操作，包括平移组件、升降组件、调节组件和置物平台，其中，平移组件包括支架和连接至支架的滚轮，平移组件驱动多自由度转运装置沿水平方向运动，升降组件位于平移组件上方，调节组件位于升降组件上方，置物平台位于调节组件上方，升降组件驱动调节组件沿竖直方向运动，调节组件驱动置物平台在多自由度方向运动。
进一步地，至少部分滚轮具有与轨道配合的侧缘，侧缘位于滚轮的两个侧面。
进一步地，滚轮为四个或四个以上的偶数个，半数滚轮具有侧缘，具有侧缘的滚轮位于轨道的同侧。
进一步地，平移组件还包括驱动组件，驱动组件包括第一电动机、第一减速器、第一传动轴、第一联轴器和轴承，第一电动机、第一减速器、第一传动轴串联连接，第一联轴器与第一传动轴连接，第一传动轴沿水平方向设置，轴承设置在滚轮上，第一电动机驱动滚轮滚动从而驱动平移组件沿轨道运动。
进一步地，升降组件包括底座结构、底座平台、伸缩机构和顶升平台，底座平台位于底座结构上方，伸缩机构位于底座平台上方，顶升平台位于伸缩机构上方，伸缩机构用于调整底座平台与顶升平台的间距。
进一步地，伸缩机构包括第二电动机、第二减速器、第二传动轴、第二联轴器和螺旋升降机，第二电动机、第二减速器、第二传动轴串联连接，第二联轴器与第二传动轴连接，第二传动轴沿水平方向设置，螺旋升降机至少为两个，螺旋升降机沿竖直方向设置，第二电动机驱动螺旋升降机转动从而驱动顶升平台沿竖直方向运动。
进一步地，升降组件还包括设置在伸缩机构侧面的滑动机构，滑动机构包括滑动导轨和滑动轴承，滑动导轨平行于螺旋升降机设置，滑动导轨在滑动轴承中运动。
进一步地，调节组件包括多个杆状调节件，杆状调节件的上部与置物平台连接，杆状调节件的下部与顶升平台连接，杆状调节件相对于竖直方向倾斜设置，杆状调节件沿其长度方向可伸缩。
进一步地，杆状调节件为n个，其中，4≤n≤8。
进一步地，杆状调节件包括n个，其中，n＝6。
进一步地，杆状调节件包括电缸和两个铰接头，铰接头位于电缸的两端，电缸通过铰接头连接至顶升平台和置物平台。
进一步地，支架、底座平台、顶升平台和置物平台轴线对中。
进一步地，置物平台横截面的外接圆半径为r1，顶升平台横截面的外接圆半径为r2，底座平台横截面的外接圆半径为r3，其中，r1＜r2＜r3。
进一步地，轨道具有轨距d，其中，d≥2r3。
进一步地，置物平台的横截面、顶升平台的横截面和底座平台为正多边形或圆形。
进一步地，该装置还包括夹紧部件，夹紧部件位于支架的两侧，夹紧部件用于夹紧轨道。
进一步地，夹紧部件包括夹爪和气缸，气缸驱动夹爪夹紧轨道。
进一步地，该装置还包括限位机构，限位机构包括限位开关和两个限位撞块，限位开关位于支架上且位于支架的侧面，限位撞块安装于轨道上。
应用本发明的上述技术方案，至少实现了如下技术效果：
1.该多自由度转运装置具有长距离水平移动功能，能够将作业设备运输至工作地点。
2.该多自由度转运装置具有较长距离升降功能，能够将作业设备从低位顶升至作业高度。
3.该多自由度转运装置中具有X轴、Y轴、Z轴三向的短距离高精度移动功能，以及绕X轴、Y轴、Z轴三向的短距离旋转功能，从而能够在工作位置实现作业设备位置和姿态的精确调整功能。
4.该多自由度转运装置的结构简洁且紧凑，便于快速安装和拆卸，能够方便地在放射性箱室环境内进行转入和转出，并通过与相应的工作装置配合，完成安装、拆卸、焊接、加工、操作、搬运等多种复杂操作。
5.该多自由度转运装置可沿轨道进行长距离移动，能够承受较大上部设备载荷，并且无需对行进方向进行严格控制。
6.该多自由度转运装置具有轨道夹紧装置，能够在作业识别工作时夹紧轨道，使整车的位置固定，避免因工作过程种的反向力以及震动等因素而造成装置整体移动。
7.该多自由度转运装置具有足够的限位保护功能，能够实现电气保护控制，避免装置移动到非工作区域，并实现特定轨道位置的标记和识别。
为达到上述目的，本申请第二方面提出了使用多自由度转运装置的作业设备转运方法，多自由度转运装置包括平移组件、升降组件、调节组件和置物平台，多自由度转运装置用于沿轨道转运作业设备，多自由度转运装置还包括夹紧部件，用于将轨道夹紧，作业设备转运方法包括：
S1，通过调节组件，将置物平台调平，并将作业设备安装于置物平台上；
S2，通过平移组件，将多自由度转运装置和作业设备移动到工作位置下方；
S3，通过升降组件，将调节组件和置物平台从初始位置沿竖直方向上升，以移动到接近工作高度；
S4，通过调节组件，将位于置物平台上的作业设备调整到作业所需工作高度和位姿；
S5，通过夹紧部件，将轨道夹紧固定，以进行作业，并在作业完成后，将夹紧部件从轨道松开；
S6，通过升降组件，将调节组件和置物平台移动到初始位置；
S7，通过平移组件将多自由度转运装置退出工作位置。
应用本发明的上述技术方案，至少实现了如下技术效果：
1.该使用多自由度转运装置的方法能够在工作人员不进入工作环境的前提下，远程操控多自由度转运装置，灵活、快速地实现作业设备的长距离平移和升降以到达对其工作位置进行粗定位或恢复初始位置。
2.该使用多自由度转运装置的方法能够在工作人员不进入工作环境的前提下，远程操控多自由度转运装置，通过短距离多自由方向的运动，实现置物平台升降、倾斜、旋转等运动，从而使得作业设备满足工作时的位姿要求。
3.该使用多自由度转运装置的方法能够在工作人员不进入工作环境的前提下，远程操控多自由度转运装置，通过轨道夹紧和释放操作，保障作业设备在工作时的稳定性以及移动的灵活性。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1出示了一个实施例中多自由度转运装置的正面结构示意图；
图2出示了一个实施例中多自由度转运装置中驱动组件的结构示意图；
图3出示了一个实施例中多自由度转运装置的侧面结构示意图；
图4出示了一个实施例中多自由度转运装置中伸缩机构的结构示意图；
图5出示了一个实施例中轨道、底座平台、顶升平台和置物平台面积关系的示意图；
图6出示了一个实施例中使用多自由度转运装置的方法的流程图。
附图标记：1、平移组件；11、支架；12、滚轮；13、驱动组件；131、第一电动机；132、第一减速器；133、第一传动轴；134、第一联轴器；135、轴承；2、升降组件；21、底座结构；22、底座平台；23、伸缩机构；231、第二电动机；232、第二减速器；233、第二传动轴；234、第二联轴器；235、螺旋升降机；24、顶升平台；25、滑动机构；251、滑动导轨；252、滑动轴承；3、调节组件；31、杆状调节件；311、电缸；312、铰接头；4、置物平台；5、轨道；6、夹紧部件；61、夹爪；62、气缸；7、限位机构；71、限位开关；72、限位撞块。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
根据本发明的一个方面，提出了用于电离辐照环境的多自由度转运装置，用于作业设备的转运操作。
在本实施例中，如图1所示，包括平移组件1、升降组件2、调节组件3和置物平台4。其中，升降组件2位于平移组件1上方，调节组件3位于升降组件2上方，置物平台4位于调节组件3上方。平移组件1驱动多自由度转运装置沿水平方向运动，升降组件2驱动调节组件3沿竖直方向运动，调节组件3驱动置物平台4在多自由度方向运动。其中，多自由度方向为4个或4个以上。
具体地，如图1所示，平移组件1包括支架11和连接至支架的滚轮12。通过平移组件1驱动可使得多自由度转运装置沿水平方向运动，从而通过长距离运输将作业设备快速、便捷、安全地转移到工作位置，并实现粗略定位。
进一步地，如图1所示，至少部分滚轮12具有与轨道5配合的侧缘，且该侧缘位于滚轮的两个侧面。由此，采用轨道5进行长距离移动，能够承受较大上部设备载荷，并且无需对行进方向进行严格控制。此外，通过在滚轮12上设置与轨道5形态相吻合的轮缘，能够保证平移组件1在轨道5上的精准定位，同时能够获得足够的承载力。
在一个优选实施例中，滚轮12设置为四个或四个以上的偶数个。同时，由于轨道5的中心距不是定值，所以将半数滚轮12设置为具有侧缘，且将具有侧缘的滚轮12设置在轨道5的同侧。由此，轨道5一侧为有缘轮，另一侧为无缘轮。那么，在滚轮12中心距与轨道5中心距不一致的区域，能够有效避免轨道5两侧均因摩擦而产生阻力，从而保证了平移组件1移动过程的流畅性。此外，通过以一侧的滚轮12作用横向定位，以另一侧作支撑作用，能够大大降低轨道5的安装精度要求。
在另一个实施例中，可使用无轨道的车轮或AGV车轮(如麦克纳姆轮AGV车轮)，同样能够实现将平移组件1移动到作业设备的工作位置下方。
进一步地，如图2所示，平移组件1还包括第一电动机131、第一减速器132、第一传动轴133、第一联轴器134和轴承135。其中，第一电动机131、第一减速器132、第一传动轴133串联连接，从而实现将第一电动机131的动力通过第一减速器132和第一传动轴133传递给滚轮12。此外，第一联轴器134与第一传动轴133连接，从而传递扭矩并减轻负载。另外，第一传动轴133沿水平方向设置，轴承135设置在滚轮12上。由此，通过第一电动机131驱动滚轮12滚动，从而能够驱动平移组件1沿轨道5移动。
进一步地，在本实施例中，如图3所示，升降组件2包括底座结构21、底座平台22、伸缩机构23和顶升平台24。其中，底座平台22位于底座结构21上方，伸缩机构23位于底座平台22上方，顶升平台24位于伸缩机构23上方。通过伸缩机构23能够调整底座平台22和顶升平台24之间的间距，实现长距离升降功能，从而将置物平台4上的作业设备快速、便捷、安全地沿竖直方向移动至工作高度。
具体地，如图4所示，伸缩机构23包括第二电动机231、第二减速器232、第二传动轴233、第二联轴器234和螺旋升降机235。其中，第二电动机231、第二减速器232、第二传动轴233串联连接，从而实现将第二电动机231的动力通过第二减速器232和第二传动轴233传递给螺旋升降机235。此外，第二联轴器234与第二传动轴233连接，从而传递扭矩并减轻负载。另外，第二传动轴233沿水平方向设置，螺旋升降机235至少为两个，同时螺旋升降机235沿竖直方向设置。由此，通过第二电动机231驱动螺旋升降机235转动从而驱动顶升平台24沿竖直方向移动。
在一个优选实施例中，升降组件还包括设置在伸缩机构23侧面的滑动机构25。其中，滑动机构包括滑动导轨251和滑动轴承252，同时滑动导轨251在滑动轴承252中运动，起到导向和定位的作用。滑动导轨251平行于螺旋升降机235设置，能够增强整个置物平台的负载能力，提高运动的稳定性，同时避免升降运动中产生水平方向的位移或发生倾斜或者倾覆，进而保障升降组件2沿着竖直方向平稳、精准运动。
值得说明的是，本实施例使用螺旋升降机235，在其他实施例中，也通过液压缸顶升，齿轮齿条顶升，刚性链顶升等方式调整底座平台22和顶升平台24之间的间距，同样可实现本发明中的长距离升降功能。
进一步地，在本实施例中，如图3所示，调节组件3包括多个杆状调节件31，杆状调节件31的上部与置物平台4连接，杆状调节件31的下部与顶升平台24连接。此外，杆状调节件31相对于竖直方向倾斜设置。杆状调节件31可沿其长度方向伸缩，其行程较短且精度较高，具备短距离移动功能和旋转功能，可以实现置物平台4的升降、倾斜、旋转等各种动作，用以配合置物平台4上作业设备工作所需的位置和姿态。由此，能够实现作业设备位置和姿态的灵活、精准调整，从而匹配作业设备的工作位置要求，进而保障后续作业操作的准确性。
具体地，杆状调节件31为n个，其中，4≤n≤8。在一个优选实施例中，杆状调节件31包括n个，其中，n＝6。由此，调节组件3能够实现在X轴、Y轴、Z轴三向的短距离高精度移动功能，以及绕X轴、Y轴、Z轴三向的短距离旋转功能。通过自动化调整可实现置物平台4在六个自由度方向的自动调平，同时通过人工远程控制，可进一步在六个自由度方向上实现作业设备位姿的灵活、精准调整，使得作业设备进一步准确对应工作位置要求，保障后续作业工作的准确性。
具体地，如图3所示，杆状调节件31包括电缸311和两个铰接头312，铰接头312位于电缸311的两端，电缸311通过铰接头312连接至顶升平台24和置物平台4。举例来说，铰接头312可选用虎克铰、球铰等。由此，通过程序控制电缸311的运动行程，可实现置物平台4在多个自由度方向的运动，同时通过电缸311和铰接头312的组合，能够进一步增强杆状调节件31对置物平台4的支撑强度，从而提升置物平台4的负载能力。
值得说明的是，本实施例使用电缸311，在其他实施例中，也可使用油缸、气缸、蜗轮蜗杆等，同样可实现本发明中的技术效果。
进一步地，在一个优选实施例中，如图1和图3所示，支架11、底座平台22、顶升平台24和置物平台4轴线对中。具体地，在垂直方向上，取支架11、底座平台22、顶升平台24和置物平台4在竖直方向上的中心线作为轴线。由此，能够避免因支架11、底座平台22、顶升平台24和置物平台4在水平方向上出现远距离错位，从而保证了多自由度转运装置的稳定性。
此外，如图5所示，置物平台4横截面的外接圆半径为r1，顶升平台24横截面的外接圆半径为r2，底座平台22横截面的外接圆半径为r3，其中，r1＜r2＜r3。由此，通过沿竖直方向，由上到下依次增加置物平台4、顶升平台24、底座平台22的面积，能够进一步增强多自由度转运装置的稳定性。另外，轨道5具有轨距d，通过设置d≥2r3，能够增加轨道5的负载能力，进而提升平移组件1的运行性能。再者，通过将置物平台4的横截面、顶升平台24的横截面和底座平台22设置为正多边形或圆形，能够易于匹配设置相关部件。
进一步地，在本实施例中，如图3所示，该多自由度转运装置还包括夹紧部件6，包括夹爪61和气缸62，夹紧部件6设置于支架11的两侧。具体地，由于轨道5和滚轮12之间存在相对运动间隙，作业设备在工作时的震动易于引起多自由度度转运装置的移动，所以通过气缸62驱动夹爪61，能够在多自由度转运装置所转运的作业设备到达作业位置时实现轨道5的夹紧，从而将多自由度转运装置固定在轨道5的特定位置。通过在作业设备工作时夹紧轨道5，能够避免工作过程中因反作用力或震动等因素而造成多自由度转运装置发生移动，从而保证了多自由度转运装置的稳定性和安全性。此外，可将任意数量的夹紧部件6灵活地设置在支架11的两侧，从而实现不同的夹紧程度需求。
值的说明的是，本实施例使用夹爪61和气缸62，在其他实施例中，也可使用电爪、机械自锁结构等，同样可实现本发明中的技术效果。
进一步地，在本实施例中，如图3所示，转运装置还包括限位机构7，包括限位开关71和两个限位撞块72。具体地，限位开关71因需要通道而设置于支架11上且位于支架11的侧面，随平移组件1一同移动。同时，限位撞块72安装于轨道5上不影响平移组件1移动的区域。限位开关71能够在限位撞块72处定点触发紧急制动，实现电气保护控制，从而防止多自由度转运装置运动到非工作区域。另外，通过限位机构7在轨道5上标记特定位置，比如工作位置、停机位置等。
进一步地，多自由度转运装置结构紧凑，同时能够将装置的各个部件灵活地进行转运和装配。在一个优选实施例中，通过设置吊耳或吊装柱，能够将多自由度转运装置整体或按部件进行转运吊装。
进一步地，在一个优选实施例中，整个多自由度转运装置的结构采用耐酸不锈钢等耐腐蚀、耐辐照材料，从而能够适应核工业特殊环境工作要求，并在辐射环境下正常工作，且易于进行去污处理。同时，该结构具有足够的强度、刚度以及稳定性，能够支撑作业设备进行工作。
应用本发明的上述技术方案，至少实现了如下技术效果：
1.该多自由度转运装置具有长距离水平移动功能，能够将作业设备运输至工作地点。
2.该多自由度转运装置具有较长距离升降功能，能够将作业设备从低位顶升至作业高度。
3.该多自由度转运装置中具有X轴、Y轴、Z轴三向的短距离高精度移动功能，以及绕X轴、Y轴、Z轴三向的短距离旋转功能，从而能够在工作位置实现作业设备位置和姿态的精确调整功能。
4.该多自由度转运装置的结构简洁且紧凑，便于快速安装和拆卸，能够方便地在放射性箱室环境内进行转入和转出，并通过与相应的工作装置配合，完成安装、拆卸、焊接、加工、操作、搬运等多种复杂操作。
5.该多自由度转运装置可沿轨道进行长距离移动，能够承受较大上部设备载荷，并且无需对行进方向进行严格控制。
6.该多自由度转运装置具有轨道夹紧装置，能够在作业识别工作时夹紧轨道，使整车的位置固定，避免因工作过程种的反向力以及震动等因素而造成装置整体移动。
7.该多自由度转运装置具有足够的限位保护功能，能够实现电气保护控制，避免装置移动到非工作区域，并实现特定轨道位置的标记和识别。
为了应用上述实施例，本申请还提出使用多自由度转运装置的作业设备转运方法。其中，多自由度转运装置包括平移组件1、升降组件2、调节组件3和置物平台4，多自由度转运装置用于沿轨道5转运作业设备。此外，多自由度转运装置还包括夹紧部件6，用于将轨道5夹紧。
图6是本申请中使用多自由度转运装置的方法，如图6所示，该方法包括以下步骤：
S1，通过调节组件，将置物平台调平，并将作业设备安装于置物平台上。
在一个具体实施例中，通过电缸311驱动调节组件3中的杆状调节件31的做伸缩运动，完成置物平台4的自动化调平，从而将置物平台4调整为初始水平状态位置。
S2，通过平移组件1，将多自由度转运装置和作业设备移动到工作位置下方。
在一个具体实施例中，通过驱动组件13驱动滚轮12使得转运装置沿轨道5移动到所转运的作业设备的工作位置正下方，从而快速、便捷地实现作业设备在水平方向的长距离移动，进而完成粗略定位。
S3，通过升降组件2，将调节组件3和置物平台4从初始位置沿竖直方向上升，以移动到接近工作高度。
在一个具体实施例中，通过伸缩机构23驱动顶升平台24沿着滑动导轨251上升，从而带动调节组件3和置物平台4上升，使得置物平台4上的作业设备到达接近作业工作的高度，从而快速、便捷、平稳地实现作业设备在竖直方向的长距离移动，进而完成粗略定位。
S4，通过调节组件3，将位于置物平台4上的作业设备调整到作业所需工作高度和位姿。
在一个具体实施例中，可基于摄像头获取的现场情况，通过远程控制电缸311驱动调节组件3中的杆状调节件31做伸缩运动，进而驱动调节组件3相对于底座平台22做六个自由度方向的运动，包括：X轴平移、Y轴平移、Z轴平移、绕X轴旋转、绕Y轴旋转以及绕Z轴旋转，实现置物平台4的在短距离进行升降、倾斜、旋转等动作，从而根据作业设备在作业时所需工作位置及姿态，完成作业设备的精确定位。
此外，在另一个具体实施例中，在调整作业设备工作高度和位姿前，可根据实际情况，基于水平传感器数据，通过远程控制电缸311驱动调节组件3中的杆状调节件31做伸缩运动，使得置物平台4完成二次调平。其中，二次调平的目的是根据实际工作时的需求将置物平台4调整到绝对水平状态位置。举例来说，在理想状态下，置物平台4能够被调节成水平状态，但是在实际工作状态下，由于轨道5不平等因素，可能造成置物平台4的初始水平状态与绝对水平状态不一致，因此就需要根据实际需要对置物平台4进行微调。
S5，通过夹紧部件6，将轨道5夹紧固定，以进行作业，并在作业完成后，将夹紧部件6从轨道5松开。
在一个具体实施例中，夹爪61在S3完成前，处于常开状态。在S3完成后，通过气缸62的气路作用，控制夹爪61的夹钳闭合以夹紧轨道5，从而使得多自由度转运装置的位置固定，从而保障作业设备稳固性，进而保证作业工作的稳定性。其中，作业工作可包括切割、加工、打磨、焊接等。此外，在作业工作完成后，将夹爪61从轨道5松开。
S6，通过升降组件2，将调节组件3和置物平台4移动到初始位置。
S7，通过平移组件1将多自由度转运装置退出工作位置。
应用本发明的上述技术方案，至少实现了如下技术效果：
1.该使用多自由度转运装置的方法能够在工作人员不进入工作环境的前提下，远程操控多自由度转运装置，灵活、快速地实现作业设备的长距离平移和升降以到达对其工作位置进行粗定位或恢复初始位置。
2.该使用多自由度转运装置的方法能够在工作人员不进入工作环境的前提下，远程操控多自由度转运装置，通过短距离多自由方向的运动，实现置物平台升降、倾斜、旋转等运动，从而使得作业设备满足工作时的位姿要求。
3.该使用多自由度转运装置的方法能够在工作人员不进入工作环境的前提下，远程操控多自由度转运装置，通过轨道夹紧和释放操作，保障作业设备在工作时的稳定性以及移动的灵活性。
以上，仅为本发明的多个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
Claims (19)
1.一种用于电离辐照环境的多自由度转运装置，用于作业设备的转运操作，包括平移组件(1)、升降组件(2)、调节组件(3)和置物平台(4)，其中，所述平移组件(1)包括支架(11)和连接至所述支架的滚轮(12)，所述平移组件(1)驱动所述多自由度转运装置沿水平方向运动，其特征在于，所述升降组件(2)位于所述平移组件(1)上方，所述调节组件(3)位于所述升降组件(2)上方，所述置物平台(4)位于所述调节组件(3)上方，所述升降组件(2)驱动所述调节组件(3)沿竖直方向运动，所述调节组件(3)驱动所述置物平台(4)在多自由度方向运动。
2.根据权利要求1所述的多自由度转运装置，其特征在于，至少部分所述滚轮(12)具有与轨道(5)配合的侧缘，所述侧缘位于所述滚轮的两个侧面。
3.根据权利要求2所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述滚轮(12)为四个或四个以上的偶数个，半数所述滚轮(12)具有所述侧缘，具有所述侧缘的所述滚轮(12)位于所述轨道(5)的同侧。
4.根据权利要求3所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述平移组件还包括驱动组件(13)，所述驱动组件(13)包括第一电动机(131)、第一减速器(132)、第一传动轴(133)、第一联轴器(134)和轴承(135)，所述第一电动机(131)、所述第一减速器(132)、所述第一传动轴(133)串联连接，所述第一联轴器(134)与所述第一传动轴(133)连接，所述第一传动轴(133)沿水平方向设置，所述轴承(135)设置在所述滚轮(12)上，所述第一电动机(131)驱动所述滚轮(12)滚动从而驱动所述平移组件(1)沿所述轨道(5)运动。
5.根据权利要求2所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述升降组件(2)包括底座结构(21)、底座平台(22)、伸缩机构(23)和顶升平台(24)，所述底座平台(22)位于所述底座结构(21)上方，所述伸缩机构(23)位于所述底座平台(22)上方，所述顶升平台(24)位于所述伸缩机构(23)上方，所述伸缩机构(23)用于调整所述底座平台(22)与所述顶升平台(24)的间距。
6.根据权利要求5所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述伸缩机构(23)包括第二电动机(231)、第二减速器(232)、第二传动轴(233)、第二联轴器(234)和螺旋升降机(235)，所述第二电动机(231)、所述第二减速器(232)、所述第二传动轴(233)串联连接，所述第二联轴器(234)与所述第二传动轴(233)连接，所述第二传动轴(233)沿水平方向设置，所述螺旋升降机(235)至少为两个，所述螺旋升降机(235)沿竖直方向设置，所述第二电动机(231)驱动所述螺旋升降机(235)转动从而驱动所述顶升平台(24)沿竖直方向运动。
7.根据权利要求6所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述升降组件还包括设置在所述伸缩机构(23)侧面的滑动机构(25)，所述滑动机构包括滑动导轨(251)和滑动轴承(252)，所述滑动导轨(251)平行于所述螺旋升降机(235)设置，所述滑动导轨(251)在所述滑动轴承(252)中运动。
8.根据权利要求5所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述调节组件(3)包括多个杆状调节件(31)，所述杆状调节件(31)的上部与所述置物平台(4)连接，所述杆状调节件(31)的下部与所述顶升平台(24)连接，所述杆状调节件(31)相对于所述竖直方向倾斜设置，所述杆状调节件(31)沿其长度方向可伸缩。
9.根据权利要求8所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述杆状调节件(31)为n个，其中，4≤n≤8。
10.根据权利要求9所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述杆状调节件(31)包括n个，其中，n＝6。
11.根据权利要求8-10任一项所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述杆状调节件(31)包括电缸(311)和两个铰接头(312)，所述铰接头(312)位于所述电缸(311)的两端，所述电缸(311)通过所述铰接头(312)连接至所述顶升平台(24)和所述置物平台(4)。
12.根据权利要求5-10任一项所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述支架(11)、所述底座平台(22)、所述顶升平台(24)和所述置物平台(4)轴线对中。
13.根据权利要求5所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述置物平台(4)横截面的外接圆半径为r1，所述顶升平台(24)横截面的外接圆半径为r2，所述底座平台(22)横截面的外接圆半径为r3，其中，r1＜r2＜r3。
14.根据权利要求13所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述轨道(5)具有轨距d，其中，d≥2r3。
15.根据权利要求5-10任一项所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述置物平台(4)的横截面、所述顶升平台(24)的横截面和所述底座平台(22)为正多边形或圆形。
16.根据权利要求2所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述转运装置还包括夹紧部件(6)，所述夹紧部件(6)位于所述支架(11)的两侧，所述夹紧部件(6)用于夹紧所述轨道(5)。
17.根据权利要求16所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述夹紧部件(6)包括夹爪(61)和气缸(62)，所述气缸(62)驱动所述夹爪(61)夹紧所述轨道(5)。
18.根据权利要求2所述的多自由度转运装置，其特征在于，所述转运装置还包括限位机构(7)，所述限位机构(7)包括限位开关(71)和两个限位撞块(72)，所述限位开关(71)位于所述支架(11)上且位于所述支架(11)的侧面，所述限位撞块(72)安装于所述轨道(5)上。
19.一种使用权利要求1-18任一项所述的多自由度转运装置的作业设备转运方法，其特征在于，所述多自由度转运装置包括平移组件(1)、升降组件(2)、调节组件(3)和置物平台(4)，所述多自由度转运装置用于沿轨道(5)转运作业设备，所述多自由度转运装置还包括夹紧部件(6)，用于将所述轨道(5)夹紧，所述作业设备转运方法，包括：
S1，通过所述调节组件(3)，将所述置物平台(4)调平，并将所述作业设备安装于所述置物平台(4)上；
S2，通过所述平移组件(1)，将所述多自由度转运装置和所述作业设备移动到工作位置下方；
S3，通过所述升降组件(2)，将所述调节组件(3)和所述置物平台(4)从初始位置沿竖直方向上升，以移动到接近工作高度；
S4，通过所述调节组件(3)，将位于置物平台(4)上的作业设备调整到作业所需工作高度和位姿；
S5，通过所述夹紧部件(6)，将所述轨道(5)夹紧固定，以进行作业，并在作业完成后，将所述夹紧部件(6)从所述轨道(5)松开；
S6，通过所述升降组件(2)，将所述调节组件(3)和所述置物平台(4)移动到所述初始位置；
S7，通过平移组件(1)将所述多自由度转运装置退出所述工作位置。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120034055A1 (en) * | 2009-04-24 | 2012-02-09 | Michael Leonard | Modular transport apparatus |
| CN103231924A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-08-07 | 江苏顺达机械设备有限公司 | 一种连杆式电液动轨道夹紧器 |
| CN103971768A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-06 | 华中科技大学 | 一种基于畸变能密度理论的燃料棒更换机械手 |
| CN104401668A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-03-11 | 中国核电工程有限公司 | 一种链传动转运装置 |
| CN108840051A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-20 | 中国核电工程有限公司 | 一种容器转运车 |
| CN209455528U (zh) * | 2019-01-15 | 2019-10-01 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种工件转运装置 |
| CN210567234U (zh) * | 2019-08-08 | 2020-05-19 | 武汉华之洋科技有限公司 | 一种移动式多自由度运动平台 |
| CN211110841U (zh) * | 2019-11-10 | 2020-07-28 | 李玉仙 | 一种h型蜗轮丝杆升降工作平台 |
| CN113028889A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-06-25 | 安徽理工大学 | 基于混联机构的可移动式冷凝器清洗机器人 |
| CN214446395U (zh) * | 2021-01-07 | 2021-10-22 | 四川同人精工科技有限公司 | 一种核燃料板抓取用机械手臂 |
| CN113753507A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-12-07 | 太原重工股份有限公司 | 一种智能板坯转运装置 |
| CN215854866U (zh) * | 2021-05-17 | 2022-02-18 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 发动机安装装置 |
| CN114735382A (zh) * | 2021-01-07 | 2022-07-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 直管段存取*** |
-
2023
- 2023-03-03 CN CN202310233816.8A patent/CN116443783A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120034055A1 (en) * | 2009-04-24 | 2012-02-09 | Michael Leonard | Modular transport apparatus |
| CN103231924A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-08-07 | 江苏顺达机械设备有限公司 | 一种连杆式电液动轨道夹紧器 |
| CN103971768A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-06 | 华中科技大学 | 一种基于畸变能密度理论的燃料棒更换机械手 |
| CN104401668A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-03-11 | 中国核电工程有限公司 | 一种链传动转运装置 |
| CN108840051A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-20 | 中国核电工程有限公司 | 一种容器转运车 |
| CN209455528U (zh) * | 2019-01-15 | 2019-10-01 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种工件转运装置 |
| CN210567234U (zh) * | 2019-08-08 | 2020-05-19 | 武汉华之洋科技有限公司 | 一种移动式多自由度运动平台 |
| CN211110841U (zh) * | 2019-11-10 | 2020-07-28 | 李玉仙 | 一种h型蜗轮丝杆升降工作平台 |
| CN214446395U (zh) * | 2021-01-07 | 2021-10-22 | 四川同人精工科技有限公司 | 一种核燃料板抓取用机械手臂 |
| CN114735382A (zh) * | 2021-01-07 | 2022-07-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 直管段存取*** |
| CN113028889A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-06-25 | 安徽理工大学 | 基于混联机构的可移动式冷凝器清洗机器人 |
| CN215854866U (zh) * | 2021-05-17 | 2022-02-18 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 发动机安装装置 |
| CN113753507A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-12-07 | 太原重工股份有限公司 | 一种智能板坯转运装置 |
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