[實(shí)用新型]核輻射探測與應(yīng)急處理機(jī)器人的機(jī)械臂系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020174265.0
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN201998169U
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張韜懿;丑武勝;李懷兵
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B25J9/02
• 分類號: B25J9/02;B25J9/08;B25J18/00;B25J15/08;B25J17/00;B25J13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬的技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及的是一種機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體的說就是用于核輻射探測與應(yīng)急處理機(jī)器人的機(jī)械臂系統(tǒng)。

背景技術(shù)

核工業(yè)機(jī)器人工作在有潛在放射性的場所中，其主要功能就是進(jìn)行機(jī)器、裝置的檢查、保全、退役等多種作業(yè)，以及處理含有放射性物質(zhì)。機(jī)械臂系統(tǒng)是核工業(yè)機(jī)器人的主要組成部分，它主要完成對放射性物質(zhì)的夾取、移動、清理工作。目前，公知的核工業(yè)環(huán)境下使用的機(jī)械臂，結(jié)構(gòu)尺寸較大的，夾取物體重量較大，滿足了夾取物體重量的要求，但體積較大時(shí)，在空間要求嚴(yán)格的環(huán)境下，不能進(jìn)行工作；結(jié)構(gòu)尺寸小的，夾持物體重量較小，不能對重量較大的放射性物質(zhì)進(jìn)行處理。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于放射性環(huán)境下，結(jié)構(gòu)緊湊，靈活性好，夾持物體重量達(dá)到5kg的新型核工業(yè)機(jī)械臂系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

核輻射探測與應(yīng)急處理機(jī)器人的機(jī)械臂系統(tǒng)，包括底座、大臂、小臂、手腕、夾持器組成。底座安裝在核工業(yè)機(jī)器人的移動平臺上，通過底座旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動底座運(yùn)動，底座的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動帶動整個(gè)機(jī)械臂做回轉(zhuǎn)運(yùn)動。大臂安裝在底座上，帶動小臂和夾持器做俯仰運(yùn)動；小臂通過法蘭、軸承座、軸承安裝在大臂上，由電機(jī)驅(qū)動來完成俯仰運(yùn)動；手腕固定在小臂末端，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動其旋轉(zhuǎn)；夾持器采用絲杠滑槽式平行四桿結(jié)構(gòu)機(jī)械手爪，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，其主要功能是夾取不同形狀的放射性物體，通過電機(jī)帶動絲杠螺母副完成其張開和閉合的動作。該機(jī)械臂有4個(gè)自由度，即4個(gè)關(guān)節(jié)，在各個(gè)關(guān)節(jié)處的運(yùn)動為底座旋轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕旋轉(zhuǎn)。在機(jī)械臂末端為夾持器的閉合和張開運(yùn)動。

底座旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，由電機(jī)和圓柱齒輪減速器組成的傳動系統(tǒng)完成。大臂和小臂都是由板式框體結(jié)構(gòu)組成。大臂和小臂的俯仰，選用減速器為渦輪蝸桿減速器，其結(jié)構(gòu)體積較小，并可以在空間對運(yùn)動方向進(jìn)行改變。大臂俯仰運(yùn)動，由第一關(guān)節(jié)處的電機(jī)和同步帶傳動系統(tǒng)的小輪相接，帶動同步帶大輪運(yùn)動，同步帶大輪和蝸輪蝸桿減速器輸入軸相接，蝸輪蝸桿減速器?輸出軸通過軸承帶動大臂俯仰。小臂俯仰運(yùn)動，由第二關(guān)節(jié)處的電機(jī)和蝸輪蝸桿減速器相接，通過軸承帶動小臂實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動。手腕的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，通過腕部的旋轉(zhuǎn)電機(jī)和圓柱齒輪減速器傳動帶動夾持器旋轉(zhuǎn)。夾持器的閉合和張開運(yùn)動，夾持器電機(jī)放置在夾持器電機(jī)套筒里，電機(jī)和絲杠螺母副連接，帶動杠桿滑槽式機(jī)械手爪閉合和張開，以抓取不同形狀的放射性物體。

在底座旋轉(zhuǎn)、大臂和小臂的俯仰、手腕的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動關(guān)節(jié)處，都安裝電位器作為位置傳感器，檢測各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動，同時(shí)起到限位的作用，即到達(dá)極限位置時(shí)，使電機(jī)停止。夾持器中的傳感器，檢測夾持力的大小，以此來調(diào)整電機(jī)的輸出。

本實(shí)用新型通過底座旋轉(zhuǎn)、大臂和小臂的俯仰、手腕的旋轉(zhuǎn)、夾持器的閉合和張開實(shí)現(xiàn)了在大范圍內(nèi)抓取放射性物質(zhì)的運(yùn)動，同時(shí)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)緊湊、靈活、夾持物體重量達(dá)到5kg。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型機(jī)械臂的主體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是本實(shí)用新型機(jī)械臂底座結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是本實(shí)用新型機(jī)械臂夾持器結(jié)構(gòu)示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

本實(shí)用新型是一種核輻射探測與應(yīng)急處理機(jī)器人的機(jī)械臂系統(tǒng)，包括底座1、大臂2、小臂3、手腕4、夾持器5，底座1安裝在機(jī)器人的移動平臺上。該機(jī)械臂有4個(gè)自由度，能完成4個(gè)功能的運(yùn)動：底座旋轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕旋轉(zhuǎn)。執(zhí)行部分為夾持器，該夾持器5采用杠桿滑槽式機(jī)械手爪。該夾持器5能夠滿足夾持物體重量大的要求，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，夾持范圍大。該機(jī)械臂中的所有動力源均為安裝在相應(yīng)位置處的直流電機(jī)。

參照圖2，底座安裝在機(jī)器人的移動平臺上，其旋轉(zhuǎn)電機(jī)14安裝在底座上，通過圓柱齒輪進(jìn)行傳動，大齒輪15安裝在移動平臺上，小齒輪16和電機(jī)14相接，隨底座1一起旋轉(zhuǎn)。運(yùn)動范圍為±90°。

參照圖1和參照圖2，大臂2由四側(cè)板組成的板式框體結(jié)構(gòu)，通過電機(jī)10、同步帶傳動7、9、蝸輪蝸桿減速器、俯仰軸13、軸承11、旋轉(zhuǎn)法蘭完成俯仰運(yùn)動。電機(jī)10和同步帶傳動的小輪9相接，大輪7和減速器的輸入軸8相接，減速器的輸出軸12和俯仰軸13、軸承12、旋轉(zhuǎn)法蘭相接，完成俯仰運(yùn)動。運(yùn)動范圍±90°。

參照圖1，小臂3由四個(gè)側(cè)板組成密閉的板式框體中空結(jié)構(gòu)，以此來保護(hù)內(nèi)部的零件。電機(jī)和蝸輪蝸桿的輸入軸相接完成扭矩的傳遞。其運(yùn)動范圍±90°。