CN214924381U - 一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人,移动机器人包括机架、轨道车、旋转装置和机械臂；机架底部安装有移动装置；机械臂通过旋转装置安装在机架上；机械臂为可变角度重载轨道机械臂，机械臂由多个轨道单元串联组成，上游轨道单元上设置的扇形齿圈与下游轨道单元上设置的齿扇啮合传动；轨道单元内包括传动机构，机械臂通过多个传动机构能够在水平面内朝不同方向转动，转弯处以多关节、等角度联动方式圆弧过渡转角；轨道车上安装有作业装置，轨道车设置在机械臂上，沿机械臂移动至作业装置的作业位置。本实用新型的机械臂可由狭小的通道窗口伸入大型容体内部，稳定高效的完成容体内部不同位置、多种设备的多种任务作业。

Description

一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人

技术领域

本实用新型涉及辐射环境的设备检修工况下智能机器人领域，尤其涉及一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人。

背景技术

核工业作业环境具有高辐射性、环境复杂、空间狭小等特点，其中一种设备处于检修工况时，需要作业设备通过狭窄通道进入大型容体内部进行长时间多任务作业。但容体与外部的通道窗口面积狭小，且窗口下沿距离地面高度大，使得移动机器人无法整体进入。另外，容体内部情况复杂、条件恶劣，设备众多、空间狭小且地面不平整，需要对不同位置的设备进行检修、焊接等作业时，机器人行进路径复杂，而内部辐射环境会严重危害作业人员生命健康，人员无法进入容体内部，因而需要目前亟需此大型容体内部的高辐射狭窄环境作业下的特种作业装备。

为了满足这种特殊工况的需求，该特种作业装备应能将机器人或者其他作业装置运送到容体中作业；由于内部设备多、环境复杂，作业设备进入容体后，只能从空中运动到指定工作点。

如专利号为CN201510552708.2的中国专利公开了起重机箱形主梁三自由度移动焊接机器人，该机器人所有结构集成一体，虽然增加了三个自由度来增大工作空间，但机器人无法通过容体通道进入容体内部并安全退出，而且焊机和气罐等装置进入辐射环境极易失效并带来更大的安全隐患。

专利号为CN201510247231.7的中国专利公开了一种八自由度的移动机械臂，其在六轴机械臂的基础上增加双层轨道，虽然增大了工作范围，但是整体结构需提前设置在容体内，该部分结构无法进出容体，在辐射环境下，设备无法更换作业工具，且出现故障时无法检修，导致造成更大的损失。

专利号为CN201910156740.7的中国专利公开了一种可全向移动焊接机器人，其将焊机装备与移动机器人分离，可移动范围广，但机器人对地面要求高，容体内设备多，路径复杂，携带拖地线缆易与设备缠绕，且无法跨越通道窗口与地面的台阶实现稳定进出容体。

专利号为CN201811357332.X的中国专利公开了一种沿架空线路行走攀爬机器人，该机器人需提前架设线路，且悬挂式负载能力差，作业时整体易晃动。

专利号KR101490217B1的韩国专利一种多关节机器人的关节结构，包括框架、多个链节、驱动单元、第一连接构件、多个第二连接构件、多个弹性构件、主动旋转轴和多个从动旋转轴。其通过弹性构件驱动实现前后链节转动，所有链节相对于前一链节转动一定角度使得整个多关节机器人向一侧弯曲。其虽然实现了多关节结构的主动可变角度，但由于其中弹性导杆为向一侧弯曲的圆弧型杆，使得整个多关节机器人只能向单侧弯曲。且其传动部件采用的是钢丝、带、链、同步带，这些部件均具有一定弹性或间隙存在传动精度差和容易打滑的问题，无法用于重载高精度传动工况，而且该装置截面非轨道形状且结构不具有好的承载能力，无法让轨道车在其上通行也无法用于承载轨道车或轨道机器人。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其不仅可以在容体外部自由移动，还可以将机械臂由狭小的窗口伸入大型容体内部，并通过多自由度调节，避开容体内其他设备，抵达预定工作位置，实现狭小通道的密闭环境内、众多设备的检修作业。

本实用新型的具体技术方案如下：一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括机架、轨道车、旋转装置和机械臂；

所述机架底部安装有移动装置；所述机械臂通过所述旋转装置安装在所述机架上；

所述机械臂为可变角度重载轨道机械臂，所述机械臂由多个轨道单元串联组成，上游所述轨道单元上设置的扇形齿圈与下游所述轨道单元上设置的齿扇啮合传动；所述轨道单元内包括传动机构，所述机械臂通过多个所述传动机构能够在水平面内朝不同方向转动，转弯处以多关节、等角度联动方式圆弧过渡转角；

所述轨道车上安装有作业装置，所述轨道车设置在所述机械臂上，沿所述机械臂移动至所述作业装置的作业位置。

进一步地，所述轨道单元包括左侧轨道组件、右侧轨道组件、多个关节组件，所述左侧轨道组件通过多个所述关节组件与所述右侧轨道组件串联连接。

进一步地，所述传动机构为啮合传动；所述左侧轨道组件包括动力源、第一锥齿轮第二锥齿轮、锥齿轮安装轴；所述第一锥齿轮安装在所述动力源的动力输出轴上；所述第二锥齿轮安装在所述锥齿轮安装轴上，并与所述第一锥齿轮啮合连接；所述左侧轨道组件在下游端安装所述扇形齿圈，上游端安装所述齿扇；

所述关节组件包括链式关节壳体、关节联动轴；所述链式关节壳体套设在上游的所述锥齿轮安装轴或者所述关节联动轴上；所述关节联动轴下端套设所述齿扇，用于与上游的所述扇形齿圈啮合传动；所述关节组件在下游端安装所述扇形齿圈，用于与下游的所述齿扇啮合传动。

进一步地，所述左侧轨道组件还包括上连接板、轨道壳体、下腔体、下腔体底板；

所述轨道壳体夹装在所述上连接板与所述下腔体之间；所述下腔体扣接在所述下腔体底板上；所述动力源设置在所述轨道壳体内，所述锥齿轮安装轴下端在所述下腔体内与所述下腔体底板相连，所述锥齿轮安装轴上端与所述上连接板相连；

所述关节组件还包括关节上连接板、关节下连接腔体、关节下连接腔体底板；所述链式关节壳体夹在所述关节上连接板与所述关节下连接腔体之间，所述关节下连接腔体扣接在所述关节下连接腔体底板上；所述关节联动轴下端在所述关节下连接腔体内通过所述齿扇安装在与所述关节下连接腔体底板上；所述关节联动轴上端与所述关节上连接板相连。

进一步地，所述上连接板、所述下腔体、所述轨道壳体、所述下腔体底板、所述关节上连接板、所述链式关节壳体、所述关节下连接腔体和所述关节下连接腔体底板的一端为内凹圆弧状，另一端为凸起圆弧状；

安装后，所述上连接板、所述下腔体、所述轨道壳体、所述下腔体底板、所述关节上连接板、所述链式关节壳体、所述关节下连接腔体和所述关节下连接腔体底板的凸起圆弧端分别能够在与之毗邻的内凹圆弧端内转动。

进一步地，所述机械臂还包括销；所述链式关节壳体的上游端设有垂直通孔，侧面设有与所述垂直通孔相通的定位孔；所述锥齿轮安装轴上设有锥齿轮安装轴销孔；所述关节联动轴上设有关节联动轴销孔；

下游的所述链式关节壳体通过所述销***所述定位孔及上游所述锥齿轮安装轴的所述锥齿轮安装轴销孔，实现所述左侧轨道组件与所述关节组件的连接；

下游的所述链式关节壳体通过所述销***所述定位孔及上游所述关节联动轴的所述关节联动轴销孔，实现两个毗邻的所述关节组件的连接。

进一步地，所述轨道车还包括轨道运载底盘、作业装置基座、转向车架、从动轮、驱动轮、自适应侧壁固定装置；所述轨道运载底盘外沿紧扣在所述机械臂上表面两侧；所述作业装置通过所述作业装置基座安装在所述轨道运载底盘中心；所述转向车架安装在所述轨道运载底盘下方，用于完成所述轨道车的转向；所述从动轮和所述驱动轮安装在所述转向车架下表面上，在所述机械臂上表面滚动，带动所述轨道车沿所述机械臂移动；多个所述自适应侧壁固定装置对称设置在所述转向车架左右两侧的前后两端，并紧压所述机械臂侧部。

进一步地，所述自适应侧壁固定装置包括侧壁支架、导轮支架、导轮、矩形压簧、导杆；所述侧壁支架通过顶端与所述转向车架侧部相连；所述侧壁支架底端设有两个平行间隔设置的水平板；在两个所述水平板中心线上分别设有导槽；所述导轮支架置于两个所述水平板之间，所述导轮通过所述导杆安装在所述导轮支架内，所述导杆能够沿所述导槽移动；在所述导轮支架与所述侧壁支架之间，所述矩形压簧两端分别与所述侧壁支架、所述导轮支架相抵。

进一步地，所述自适应侧壁固定装置还包括导向孔、弹簧支杆；所述矩形压簧套设在所述弹簧支杆上，所述弹簧支杆一端与所述导轮支架中心相连，另一端置于所述侧壁支架上的所述导向孔内，所述弹簧支杆能够沿所述导向孔移动。

进一步地，所述机械臂还包括末端支撑，所述末端支撑设置在所述机械臂的末端下方，用于在所述大型容体内支撑所述机械臂。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的机械臂通过多个轨道单元首尾相连构成一个工字轨形的多自由度重载机械臂，机械臂伸直，能够由狭小的窗口伸入大型容体内部，并通过多自由度的不断变化形态，避开了容体内的其他设备，为轨道车在空中架设了一条轨道，供轨道车自由进出各种人无法到达的环境复杂的工作场地，可实现作业装置的多次进出更换，对容体内部的不同位置、多种设备进行稳定高效的多种任务作业，其具有灵活度高、传动精度高、承载能力强的特点，且增强了机器人的适应性和可靠性，保障辐射等极端环境下的人员安全，避免了整个机械臂反复伸入退出大型容体内的复杂操作，节省了时间，可明显提升特殊工况环境下的作业效率。

本实用新型采用动力源、多个链式关节以及锥齿轮传动和齿扇、扇形齿圈传动的方式，综合实现轨道角度的大范围主动变化，且通过单个动力驱动多个关节、等角度联动的方式实现左侧轨道与右侧轨道之间以近似圆弧转角过渡，极大地减小冲击，有利于轨道车顺利通过。同时对于不同的工作场景，用不同数量的轨道单元首尾相连可以控制其所组成机械臂的长度和自由度，极大地扩展了作业范围，而且通过销实现连接，拆装方便、操作便捷。

另外，本实用新型的机械臂通过末端支撑，不仅可增大机械臂的负载能力，还避免了轨道车行驶过程以及作业装置作业时的晃动问题，

附图说明

图1为本实用新型用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人的立体图；

图2为本实用新型中机械臂的立体图；

图3为本实用新型中机械臂的俯视图；

图4为本实用新型中机械臂内部传动机构视图；

图5为本实用新型中机械臂伸直时的剖视图；

图6为本实用新型中机械臂的部分***图；

图7为本实用新型中左侧轨道组件***图；

图8为本实用新型中关节组件***图；

图9为本实用新型中一个轨道单元的传动原理图；

图10为本实用新型中三个轨道单元首尾相连组成机械臂的示意图；

图11为本实用新型中轨道车的立体图；

图12为本实用新型中轨道车的自适应侧壁固定装置的正视图；

图13为本实用新型中轨道车的自适应侧壁固定装置的第一视角结构示意图；

图14为本实用新型中轨道车的自适应侧壁固定装置的第二视角结构示意图。

其中：100-机架、110-移动装置、200-轨道车、210-轨道运载底盘、220-作业装置、230-圆螺母、240-作业装置基座、250-转向车架、260-从动轮、270-驱动轮、280-自适应侧壁固定装置、281-侧壁支架、282-导轮支架、283-导轮、284-矩形压簧、285-导槽、286-导杆、287-导向孔、288-弹簧支杆、300-大型容体、400-旋转装置、500-机械臂、510-左侧轨道组件、511-动力源、512-第一锥齿轮、513-第二锥齿轮、514-上连接板、515-轨道壳体、516-下腔体、517-下腔体底板、518-下腔体窗口、519-销、520-锥齿轮安装轴、521-锥齿轮安装轴销孔、522-第一轴承、523-第一轴承座、530-右侧轨道组件、540-关节组件、541-关节上连接板、542-链式关节壳体、543-关节下连接腔体、544-关节联动轴、545-关节联动轴销孔、546-齿扇、547-扇形齿圈、548-垂直通孔、549-关节下连接腔体底板、550-关节组件窗口、551-第二轴承、552-第二轴承座、560-末端支撑。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本实用新型中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例记载了一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，该移动机器人能够自由进出各种人无法到达的环境复杂的工作场地进行作业。

如图1所示，移动机器人包括机架100、轨道车200、旋转装置400和机械臂500，机械臂500通过旋转装置400安装在机架100上，轨道车200设置在机械臂500上方，机械臂500可由大型容体300上的狭窄通道进入大型容体300内，由此，轨道车200可沿机械臂500进入大型容体300内进行作业。

机架100底部安装有移动装置110，通过移动装置110实现移动机器人的移动。

机械臂500为可变角度重载轨道机械臂，机械臂500由多个轨道单元组成，如图2和图3所示，轨道单元包括左侧轨道组件510、右侧轨道组件530、若干个关节组件540，左侧轨道组件510通过若干个关节组件540与右侧轨道组件530串联连接形成链式关节。机械臂500具有多个自由度，转动部位采用多个关节组件540角度联动的方式使转角以近圆弧过渡。

如图4至图7所示，左侧轨道组件510包括动力源511、第一锥齿轮512、第二锥齿轮513、上连接板514、轨道壳体515、下腔体516、下腔体底板517、销519、锥齿轮安装轴520、第一轴承522、第一轴承座523、扇形齿圈547。其中轨道壳体515夹装在上连接板514与下腔体516之间，上连接板514、下腔体516和下腔体底板517的左端为内凹圆弧状，右端为凸起圆弧状，轨道壳体515左端为凸起圆弧状，右端为内凹圆弧状，轨道壳体515和下腔体516内部具有腔体，且底部和内凹圆弧侧均为敞口，下腔体516扣接在下腔体底板517上。本实施例中内凹圆弧、凸起圆弧的弧度相匹配。在轨道壳体515的凸起圆弧端设有与之同心的垂直通孔548，侧面中部设有定位孔，定位孔与垂直通孔548相通。锥齿轮安装轴520中部相应位置具有安装轴销孔521。

动力源511设置在轨道壳体515内腔，第一锥齿轮512安装在动力源511的动力输出轴上。第二锥齿轮513安装在锥齿轮安装轴520中部位置，在轨道壳体515内凹圆弧内与第一锥齿轮512啮合连接，在下腔体516内第一轴承522套接在锥齿轮安装轴520下端，第一轴承522通过第一轴承座523安装在下腔体底板517上。下腔体516的凸起圆弧端下方设有下腔体窗口518。扇形齿圈547布置在下腔体底板517上下腔体窗口518下方，用于实现与关节组件540啮合连接。在下腔体底板517的内凹圆弧端还设有齿扇546(附图中未显示)，用于与上游的轨道单元啮合传动。锥齿轮安装轴520上端套接在上连接板514的圆孔内。动力源511驱动第一锥齿轮512转动，第一锥齿轮512带动第二锥齿轮513和锥齿轮安装轴520一起转动，进而使得扇形齿圈547带动关节组件540转动。

如图8所示，关节组件540包括关节上连接板541、链式关节壳体542、关节下连接腔体543、关节联动轴544、齿扇546、扇形齿圈547、关节下连接腔体底板549、第二轴承551、第二轴承座552。

其中，链式关节壳体542夹在关节上连接板541与关节下连接腔体543之间，关节下连接腔体543内部具有腔体，且底部和内凹圆弧侧均为敞口，关节下连接腔体543扣接在关节下连接腔体底板549上。关节上连接板541、关节下连接腔体543和关节下连接腔体底板549的左端为内凹圆弧状，右端设置为凸起圆弧状，链式关节壳体542左端为凸起圆弧状，右端为内凹圆弧状，本实施例中内凹圆弧、凸起圆弧的弧度相匹配，且与左侧轨道组件510中的内凹圆弧、凸起圆弧弧度一致。

链式关节壳体542在凸起圆弧侧设有凹槽，用于容纳第二锥齿轮513，为其提供转动空间，在该凸起圆弧端设有垂直通孔548，垂直通孔548与凸起圆弧中心一致，侧面设有定位孔，定位孔与垂直通孔548相通。在关节联动轴544中部具有关节联动轴销孔545。

关节联动轴544上端套接在关节上连接板541的圆孔内，下端在关节下连接腔体543内，第二轴承551套接在关节联动轴544下端，第二轴承551通过第二轴承座552安装在齿扇546上，齿扇546固定在关节下连接腔体底板549上，齿扇546的齿轮处于关节下连接腔体底板549左端的内凹弧内，与前端的扇形齿圈547啮合连接。关节下连接腔体543的凸起圆弧端下方设有关节组件窗口550，在关节组件窗口550下方扇形齿圈547设置在关节下连接腔体底板549凸起圆弧端，用于与下游毗邻的关节组件540上的齿扇546啮合传动。

左侧第一个关节组件540的链式关节壳体542的凸起圆弧端伸入左侧轨道组件510的轨道壳体515的内凹圆弧，锥齿轮安装轴520穿过与该链式关节壳体542的垂直通孔548，销519穿过链式关节壳体542的定位孔及锥齿轮安装轴销孔521，实现第一个关节组件540与左侧轨道组件510的连接。

同理，其余的关节组件540以及右侧轨道组件530，通过上游的关节联动轴544穿过毗邻的下游垂直通孔548，从而通过销519实现前后关节组件540之间，以及与右侧轨道组件530的连接。同时上游的扇形齿圈547与下游的齿扇546啮合。

右侧轨道组件530的结构与关节组件540结构相似，在右侧轨道组件530的上游端设有齿扇546(附图中未显示)、下游端设有扇形齿圈547，通过齿扇546与上游的关节组件540相连，通过扇形齿圈547可与下游轨道单元中下腔体底板517上的齿扇546啮合传动。

在机械臂500的末端下方设有能够伸缩或者能够展开的末端支撑560，用于在大型容体300内支撑机械臂500。

上、下游轨道单元之间，可利用轴及齿扇546和扇形齿圈547的啮合传动，实现上游轨道单元的右侧轨道组件530与下游轨道单元的左侧轨道组件510的连接。对于不同的工作场景，可通过不同数量轨道单元的首尾相连，控制机械臂500的长度和自由度，由此可极大地扩展机械臂500上轨道车和轨道机器人的作业范围。

机械臂500的多个轨道单元中间隔布置转动方向不同的动力源511，通过动力源511提供驱动力时，能够带动其下游连续若干个关节组件540一起朝相同方向转动，多个轨道单元实现各相邻关节等角度联动，从而机械臂500能够在水平面内朝不同方向转动。

如图9和图10所示，机械臂500工作时设置于左侧轨道组件510上的动力源511通过第一锥齿轮512、第二锥齿轮513、锥齿轮安装轴520驱动相连的第一个关节组件540，使其围绕锥齿轮安装轴520相对左侧轨道组件510转动，转角为a。同时左侧轨道组件510的扇形齿圈547与第一个关节组件540上的齿扇546啮合传动，使齿扇546围绕第一个关节组件540的关节联动轴544转动，转角为2a，第二个关节组件540所在直线与左侧轨道组件510所在直线夹角为2a。

第一个关节组件540相对与第二个关节组件540起到类似左侧轨道组件510的作用，为第二个关节组件540提供驱动力。第二个关节组件540的扇形齿圈547与第三个关节组件540的齿扇546啮合，使得第三个关节组件540的齿扇546围绕第三个关节组件540的关节联动轴544转动，转角为3a，使得第三个关节组件540所在直线与左侧轨道组件510所在直线夹角为3a。以此类推n节关节组件540后相连的右侧轨道组件530所在直线与左侧轨道组件510所在直线夹角为(n+1)a，如本实施例中左侧轨道组件510与右侧轨道组件530之间串联4个关节组件540，转动后右侧轨道组件530所在直线与左侧轨道组件510所在直线夹角为5a。本实施例将左侧轨道组件510与右侧轨道组件530之间的夹角均分到各关节组件540上，以此实现各关节组件540等角度联动，使得左侧轨道组件510与右侧轨道组件530之间近似圆弧的过渡，由此可以减缓角度、减小冲击，有利于轨道车200通过。

轨道车200架设在机械臂500上，用于输送作业装置。如图11所示，轨道车200包括轨道运载底盘210、作业装置220、圆螺母230、作业装置基座240、转向车架250、从动轮260、驱动轮270、自适应侧壁固定装置280。

其中，轨道运载底盘210外沿紧扣在机械臂500上表面两侧，保证轨道运载底盘210与机械臂500的接触。作业装置220通过作业装置基座240安装在轨道运载底盘210中心。转向车架250通过轨道运载底盘210上方的圆螺母230及螺栓安装轨道运载底盘210下方，驱动轮270和从动轮260安装在转向车架250下表面上，在驱动轮270带动下在机械臂500上表面滚动，进而带动轨道车200沿机械臂500移动。四个自适应侧壁固定装置280对称设置在转向车架250左右两侧的前后两端。

如图12至14所示，自适应侧壁固定装置280包括侧壁支架281、导轮支架282、导轮283、矩形压簧284、导杆286、导向孔287、弹簧支杆288。本实施例中侧壁支架281顶端具有扣板，用于扣接在转向车架250侧部。侧壁支架281底端设有两个平行间隔设置的水平板，两个水平板与侧壁支架281的立板垂直相接。在两个水平板中心线上分别设有条形的导槽285，导轮支架282为U型，置于两个水平板之间，且U型口朝向机械臂500。在导轮支架282与侧壁支架281之间，矩形压簧284套设在弹簧支杆288上，矩形压簧284两端分别与侧壁支架281、导轮支架282相抵。弹簧支杆288内端与导轮支架282中心相连，外端置于侧壁支架281上的导向孔287内，并可沿导向孔287移动。导轮283通过导杆286安装在导轮支架282的U型口内，且导杆286的上下两端分别安装在导槽285内，并可沿导槽285移动。导轮283受压后推动导轮支架282及弹簧支杆288一起向远离机械臂500方向移动，在移动过程中压缩矩形压簧284。导轮283受压减小后，矩形压簧284在复位弹力作用下，通过导轮支架282推动导轮283向机械臂500移动，此结构可保证导轮283实时紧压机械臂500侧部。本实施例中矩形压簧284通过弹簧支杆288的支撑导向，可保证压缩及复位方向，保证导轮283的移动顺畅。

本实施例的工作原理：

当该移动机器人工作时，首先移动机器人采用自动驾驶或者遥控操作的方式，通过移动装置110运动到大型容体300的窗口位置，然后将机械臂500由狭小的通道窗口伸入大型容体300内部，并利用机械臂500的多自由度调节，使其靠近工作地点，并通过末端支撑560支承于地面，保证机械臂500的稳定。

轨道车200在机械臂500到达工作姿态后，开始沿机械臂500移动。轨道车200直线前进时，转向车架250受平衡夹紧力保持前进方向，轨道车200过弯时，受机械臂500截面宽度变化和侧面角度变化的影响，两侧导轮283中心距被迫增大，自适应侧壁固定装置280的矩形压簧284压缩，同时由于轨道运载底盘210紧扣在机械臂500上表面，带动转向车架250相对轨道运载底盘210转动，从而完成轨道车200转向。最后轨道车200停留在指定工作位置。作业装置220初始时处于折叠状态，当轨道车200到达指定工作位置后，作业装置220展开并开始作业，作业完成后折叠收回。

本实施例中轨道车200可自由进出大型容体300更换作业装置220，因此该移动机器人可完成大型容体300内部不同位置、多种任务的稳定高效的作业。当完成作业后轨道车200沿机械臂500返回，机械臂500恢复直线并收回，移动机器人移动到初始位置等待下次作业。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括机架(100)、轨道车(200)、旋转装置(400)和机械臂(500)；

所述机架(100)底部安装有移动装置(110)；所述机械臂(500)通过所述旋转装置(400)安装在所述机架(100)上；

所述机械臂(500)为可变角度重载轨道机械臂，所述机械臂(500)由多个轨道单元串联组成，上游所述轨道单元上设置的扇形齿圈(547)与下游所述轨道单元上设置的齿扇(546)啮合传动；所述轨道单元内包括传动机构，所述机械臂(500)通过多个所述传动机构能够在水平面内朝不同方向转动，转弯处以多关节、等角度联动方式圆弧过渡转角；

所述轨道车(200)上安装有作业装置(220)，所述轨道车(200)设置在所述机械臂(500)上，沿所述机械臂(500)移动至所述作业装置(220)的作业位置。

2.根据权利要求1所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述轨道单元包括左侧轨道组件(510)、右侧轨道组件(530)、多个关节组件(540)，所述左侧轨道组件(510)通过多个所述关节组件(540)与所述右侧轨道组件(530)串联连接。

3.根据权利要求2所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述传动机构为啮合传动；所述左侧轨道组件(510)包括动力源(511)、第一锥齿轮(512、)第二锥齿轮(513)、锥齿轮安装轴(520)；所述第一锥齿轮(512)安装在所述动力源(511)的动力输出轴上；所述第二锥齿轮(513)安装在所述锥齿轮安装轴(520)上，并与所述第一锥齿轮(512)啮合连接；所述左侧轨道组件(510)在下游端安装所述扇形齿圈(547)，上游端安装所述齿扇(546)；

所述关节组件(540)包括链式关节壳体(542)、关节联动轴(544)；所述链式关节壳体(542)套设在上游的所述锥齿轮安装轴(520)或者所述关节联动轴(544)上；所述关节联动轴(544)下端套设所述齿扇(546)，用于与上游的所述扇形齿圈(547)啮合传动；所述关节组件(540)在下游端安装所述扇形齿圈(547)，用于与下游的所述齿扇(546)啮合传动。

4.根据权利要求3所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述左侧轨道组件(510)还包括上连接板(514)、轨道壳体(515)、下腔体(516)、下腔体底板(517)；

所述轨道壳体(515)夹装在所述上连接板(514)与所述下腔体(516)之间；所述下腔体(516)扣接在所述下腔体底板(517)上；所述动力源(511)设置在所述轨道壳体(515)内，所述锥齿轮安装轴(520)下端在所述下腔体(516)内与所述下腔体底板(517)相连，所述锥齿轮安装轴(520)上端与所述上连接板(514)相连；

所述关节组件(540)还包括关节上连接板(541)、关节下连接腔体(543)、关节下连接腔体底板(549)；所述链式关节壳体(542)夹在所述关节上连接板(541)与所述关节下连接腔体(543)之间，所述关节下连接腔体(543)扣接在所述关节下连接腔体底板(549) 上；所述关节联动轴(544)下端在所述关节下连接腔体(543)内通过所述齿扇(546)安装在与所述关节下连接腔体底板(549)上；所述关节联动轴(544)上端与所述关节上连接板(541)相连。

5.根据权利要求4所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述上连接板(514)、所述下腔体(516)、所述轨道壳体(515)、所述下腔体底板(517)、所述关节上连接板(541)、所述链式关节壳体(542)、所述关节下连接腔体(543)和所述关节下连接腔体底板(549)的一端为内凹圆弧状，另一端为凸起圆弧状；

安装后，所述上连接板(514)、所述下腔体(516)、所述轨道壳体(515)、所述下腔体底板(517)、所述关节上连接板(541)、所述链式关节壳体(542)、所述关节下连接腔体(543)和所述关节下连接腔体底板(549)的凸起圆弧端分别能够在与之毗邻的内凹圆弧端内转动。

6.根据权利要求4所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述机械臂(500)还包括销(519)；所述链式关节壳体(542)的上游端设有垂直通孔(548)，侧面设有与所述垂直通孔(548)相通的定位孔；所述锥齿轮安装轴(520)上设有锥齿轮安装轴销孔(521)；所述关节联动轴(544)上设有关节联动轴销孔(545)；

下游的所述链式关节壳体(542)通过所述销(519)***所述定位孔及上游所述锥齿轮安装轴(520)的所述锥齿轮安装轴销孔(521)，实现所述左侧轨道组件(510)与所述关节组件(540)的连接；

下游的所述链式关节壳体(542)通过所述销(519)***所述定位孔及上游所述关节联动轴(544)的所述关节联动轴销孔(545)，实现两个毗邻的所述关节组件(540)的连接。

7.根据权利要求1所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述轨道车(200)还包括轨道运载底盘(210)、作业装置基座(240)、转向车架(250)、从动轮(260)、驱动轮(270)、自适应侧壁固定装置(280)；所述轨道运载底盘(210)外沿紧扣在所述机械臂(500)上表面两侧；所述作业装置(220)通过所述作业装置基座(240)安装在所述轨道运载底盘(210)中心；所述转向车架(250)安装在所述轨道运载底盘(210)下方，用于完成所述轨道车(200)的转向；所述从动轮(260)和所述驱动轮(270)安装在所述转向车架(250)下表面上，在所述机械臂(500)上表面滚动，带动所述轨道车(200)沿所述机械臂(500)移动；多个所述自适应侧壁固定装置(280)对称设置在所述转向车架(250)左右两侧的前后两端，并紧压所述机械臂(500)侧部。

8.根据权利要求7所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述自适应侧壁固定装置(280)包括侧壁支架(281)、导轮支架(282)、导轮(283)、矩形压簧(284)、导杆(286)；所述侧壁支架(281)通过顶端与所述转向车架(250)侧部相连；所述侧壁支架(281)底端设有两个平行间隔设置的水平板；在两个所述水平板中心线上分别设有导槽(285)；所述导轮支架(282)置于两个所述水平板之间，所述导轮(283)通过所述导杆(286)安装在所述导轮支架(282)内，所述导杆(286)能够沿所述导槽(285)移动；在所述导轮支架(282)与所述侧壁支架(281)之间，所述矩形压簧(284)两端分别与所述侧壁支架(281)、所述导轮支架(282)相抵。

9.根据权利要求8所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述自适应侧壁固定装置(280)还包括导向孔(287)、弹簧支杆(288)；所述矩形压簧(284)套设在所述弹簧支杆(288)上，所述弹簧支杆(288)一端与所述导轮支架(282)中心相连，另一端置于所述侧壁支架(281)上的所述导向孔(287)内，所述弹簧支杆(288)能够沿所述导向孔(287)移动。

10.根据权利要求1所述的用于伸入辐射狭窄空间作业的移动机器人，其特征在于，所述机械臂(500)还包括末端支撑(560)，所述末端支撑(560)设置在所述机械臂(500)的末端下方，用于在大型容体(300)内支撑所述机械臂(500)。

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