CN201998169U - 核辐射探测与应急处理机器人的机械臂*** - Google Patents

核辐射探测与应急处理机器人的机械臂*** Download PDF

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Abstract

核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***。本实用新型涉及的是一种机械技术领域的装置，包括底座、大臂、小臂、手腕、夹持器。底座安装在核工业机器人的移动平台上，由底座旋转电机驱动机械臂做旋转运动。大臂和小臂可以完成俯仰运动，由电机驱动来完成俯仰动作；腕部带动夹持器旋转一定的角度，由旋转电机驱动腕部旋转；夹持器的主要功能是夹取不同形状的放射性物体，通过电机带动丝杠螺母副完成其松开和闭合的动作。通过底座旋转、大臂和小臂的俯仰、手腕的旋转、夹持器的闭合和张开实现了在大范围内抓取放射性物质的运动，同时该机械臂的结构紧凑、灵活、夹持物体重量达到5kg，可以完成在核辐射环境下对放射性物质的夹取、移动、清理工作。

Description

核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***
所属的技术领域
本实用新型涉及的是一种机械技术领域的装置，具体的说就是用于核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***。
背景技术
核工业机器人工作在有潜在放射性的场所中，其主要功能就是进行机器、装置的检查、保全、退役等多种作业，以及处理含有放射性物质。机械臂***是核工业机器人的主要组成部分，它主要完成对放射性物质的夹取、移动、清理工作。目前，公知的核工业环境下使用的机械臂，结构尺寸较大的，夹取物体重量较大，满足了夹取物体重量的要求，但体积较大时，在空间要求严格的环境下，不能进行工作；结构尺寸小的，夹持物体重量较小，不能对重量较大的放射性物质进行处理。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于放射性环境下，结构紧凑，灵活性好，夹持物体重量达到5kg的新型核工业机械臂***。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***，包括底座、大臂、小臂、手腕、夹持器组成。底座安装在核工业机器人的移动平台上，通过底座旋转电机带动底座运动，底座的旋转运动带动整个机械臂做回转运动。大臂安装在底座上，带动小臂和夹持器做俯仰运动；小臂通过法兰、轴承座、轴承安装在大臂上，由电机驱动来完成俯仰运动；手腕固定在小臂末端，由旋转电机带动其旋转；夹持器采用丝杠滑槽式平行四杆结构机械手爪，结构简单，重量轻，其主要功能是夹取不同形状的放射性物体，通过电机带动丝杠螺母副完成其张开和闭合的动作。该机械臂有4个自由度，即4个关节，在各个关节处的运动为底座旋转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕旋转。在机械臂末端为夹持器的闭合和张开运动。
底座旋转运动，由电机和圆柱齿轮减速器组成的传动***完成。大臂和小臂都是由板式框体结构组成。大臂和小臂的俯仰，选用减速器为涡轮蜗杆减速器，其结构体积较小，并可以在空间对运动方向进行改变。大臂俯仰运动，由第一关节处的电机和同步带传动***的小轮相接，带动同步带大轮运动，同步带大轮和蜗轮蜗杆减速器输入轴相接，蜗轮蜗杆减速器 输出轴通过轴承带动大臂俯仰。小臂俯仰运动，由第二关节处的电机和蜗轮蜗杆减速器相接，通过轴承带动小臂实现俯仰运动。手腕的旋转运动，通过腕部的旋转电机和圆柱齿轮减速器传动带动夹持器旋转。夹持器的闭合和张开运动，夹持器电机放置在夹持器电机套筒里，电机和丝杠螺母副连接，带动杠杆滑槽式机械手爪闭合和张开，以抓取不同形状的放射性物体。
在底座旋转、大臂和小臂的俯仰、手腕的旋转运动关节处，都安装电位器作为位置传感器，检测各个关节的运动，同时起到限位的作用，即到达极限位置时，使电机停止。夹持器中的传感器，检测夹持力的大小，以此来调整电机的输出。
本实用新型通过底座旋转、大臂和小臂的俯仰、手腕的旋转、夹持器的闭合和张开实现了在大范围内抓取放射性物质的运动，同时机械臂的结构紧凑、灵活、夹持物体重量达到5kg。
附图说明
图1是本实用新型机械臂的主体结构示意图
图2是本实用新型机械臂底座结构示意图
图3是本实用新型机械臂夹持器结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
本实用新型是一种核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***，包括底座1、大臂2、小臂3、手腕4、夹持器5，底座1安装在机器人的移动平台上。该机械臂有4个自由度，能完成4个功能的运动：底座旋转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕旋转。执行部分为夹持器，该夹持器5采用杠杆滑槽式机械手爪。该夹持器5能够满足夹持物体重量大的要求，结构简单，加工方便，夹持范围大。该机械臂中的所有动力源均为安装在相应位置处的直流电机。
参照图2，底座安装在机器人的移动平台上，其旋转电机14安装在底座上，通过圆柱齿轮进行传动，大齿轮15安装在移动平台上，小齿轮16和电机14相接，随底座1一起旋转。运动范围为±90°。
参照图1和参照图2，大臂2由四侧板组成的板式框体结构，通过电机10、同步带传动7、9、蜗轮蜗杆减速器、俯仰轴13、轴承11、旋转法兰完成俯仰运动。电机10和同步带传动的小轮9相接，大轮7和减速器的输入轴8相接，减速器的输出轴12和俯仰轴13、轴承12、旋转法兰相接，完成俯仰运动。运动范围±90°。
参照图1，小臂3由四个侧板组成密闭的板式框体中空结构，以此来保护内部的零件。电机和蜗轮蜗杆的输入轴相接完成扭矩的传递。其运动范围±90°。
参照图3，手腕4是连接夹持器5和小臂3的结构。机器人手爪旋转法兰29安装在小臂3的末端，电机18安装在旋转法兰29上，和圆柱齿轮减速器的小齿轮19相接，大齿轮28和夹持电机套筒20固定在一起，夹持电机套筒20和夹持器5连接，从而手腕4可以带动夹持器5一起旋转。运动范围为±180°。
参照图3，夹持器5主要夹持放射性物体。电机21和丝杠27相连接，螺母安装24在中连杆25上，中连杆25通过连接柱26带动内连杆22，使手爪23张开和闭合。夹持器采用杠杆滑槽式机械手爪，能够夹持不同的形状的物体。两手爪之间的距离范围为0～230mm。
所有的运动都有相应的传感器测量相应运动的位置，当达到极限位置时，电机停止，用来保护机械臂。
当用机械臂抓取放射性物体时，机器人运动到物体附近，根据控制***的逻辑运算，驱动相应的电机运动，通过电机的运动使机械臂发生回转、俯仰，夹持器张开和闭合，使机械臂末端到达指定的位置和姿态，手爪闭合，抓取放射性物体。手爪23处的力传感器，把测的压力传给控制***，保证物体不脱落。从而把放射性物体清理掉。

Claims (7)

1.一种核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***，其特征在于：包括底座(1)、大臂(2)、小臂(3)、手腕(4)、夹持器(5)五个主要部分；该机械臂有4个自由度：底座旋转带动整个机械臂做回转运动；大臂俯仰，安装在底座(1)上，带动小臂(3)和夹持器(5)做俯仰运动；小臂俯仰，通过法兰、轴承座、轴承安装在大臂(2)末端，由电机带动减速器做俯仰运动；手腕(4)旋转，通过夹持电机套筒(20)、轴承套、旋转法兰(29)固定在小臂(3)末端，由旋转电机(18)带动手腕旋转；夹持器(5)闭合和张开，其夹持器电机(21)直接和丝杠螺母副(24)、(27)连接，驱动其闭合和张开。
2.根据权利要求1所述的核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***，其特征在于：所述的大臂(2)和小臂(3)都是由板式框体结构组成的结构。
3.根据权利要求1所述的核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***，其特征在于：所述的夹持器结构(5)为丝杠滑槽式平行四杆结构机械手爪。
4.根据权利要求1所述的核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***，其特征在于：所述的夹持器电机(21)放置在夹持器电机套筒(20)内部。
5.根据权利要求1所述的核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***，其特征在于：所述的底座旋转、大臂和小臂的俯仰、手腕的旋转运动关节处，都有检测位置的电位器(6)、(17)。
6.根据权利要求1所述的核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***，其特征在于：所述的大臂(2)和小臂(3)的俯仰，选用的减速器为蜗轮蜗杆减速器。
7.根据权利要求1所述的核辐射探测与应急处理机器人的机械臂***，其特征在于：所述的大臂(2)的传动***包括同步带传动和蜗轮蜗杆传动，旋转电机(14)和同步带小轮(9)相接，同步带大轮(7)和蜗轮蜗杆减速器输入轴(8)相接。 
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