[發(fā)明專利]一種蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板操作機器人

有效

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• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103111837A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 段星光;王永貴;孔祥戰(zhàn);李勐;黃強
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23P19/06
• 分類號: B23P19/06;B25J9/00;B25J13/08
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及防止核輻射技術(shù)與控制擰緊螺栓的機器人技術(shù)，具體為一種蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板操作機器人。

技術(shù)背景

核電作為一種安全、可靠、清潔、高效的電力能源，是我國能源發(fā)展的戰(zhàn)略重點。根據(jù)我國頒布制定的核電中長期發(fā)展規(guī)劃，核電總裝機比例將從目前不到2％發(fā)展到5％(2020年)以上，總裝機容量將達4000萬千瓦以上。截止2011年，我國服役的核電機組已達到15臺，在建的有28臺機組，在建機組規(guī)模已經(jīng)達到全球第一。

隨著我國核電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和核電市場的擴大，提高核設施的安全性與可靠性，盡量降低操作人員的受輻射劑量，改善工作環(huán)境，是我國核電行業(yè)一個亟待解決的課題。我國在核電站機器人領(lǐng)域工作開展較晚，近年來開發(fā)了少量的機械手或機器人平臺實現(xiàn)了局部放射性環(huán)境下的特定操作，但數(shù)量少，應用面窄，且智能化及可靠性不高。目前有很多工作還是由人工直接完成。

由于核電站內(nèi)很多維修區(qū)域?qū)儆诟叻派湫圆豢山咏@種特殊環(huán)境，或者因為部件布置密集，很多區(qū)域人員不可到達，美國、法國和德國等國家，針對核電站高放射性設備的檢查、維修、清洗及缺陷修復等工作開發(fā)出了大量智能化、自動化、人員遠距離控制甚至無需人工干預即可完成相應操作的高端專用機器人工具，已經(jīng)形成了核電機器人產(chǎn)業(yè)，大大提高了核電站運行的可靠性和經(jīng)濟性。

但是國外技術(shù)壟斷，我國現(xiàn)階段絕大部分還依賴國外進口，有些甚至沿用了國外已經(jīng)被淘汰的技術(shù)，自動化程度不高，設備可靠性不夠。同時這些設備采購費用昂貴，特別是售后的維護更加不便，有些專用機器人工具的維護費用甚至超過其本身的采購費用。這種對國外技術(shù)的過度依賴大大制約了核電廠關(guān)鍵設備的研發(fā)、維護和檢修的水平，對推進我國核電關(guān)鍵設備的國產(chǎn)化，促進我國核電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分不利。

在國內(nèi)，中國廣東核電集團正在建設核電站安全殼內(nèi)不可接近設備研發(fā)和試驗平臺，并已建成核電站反應堆重要設備在役檢查綜合試驗平臺，為核電站反應堆機器人研究及應用搭建了完整的驗證平臺。同時在核電站反應堆機器人前期研究中已取得階段性成果，中國廣東核電集團曾聯(lián)合國內(nèi)研究所成功開發(fā)了中低耐輻射核電站機器人產(chǎn)品，但成果應用較單一，適應性不強。

蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板操作機器人用于核島大修低水位期間，在蒸汽發(fā)生器一次側(cè)人孔打開的情況下，加裝在蒸汽發(fā)生器一次側(cè)冷、熱端與一回路管道連接口處，擰緊安裝在接口處的堵板，以防止反應堆一回路管道內(nèi)的水流入水室中。而蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板操作機器人技術(shù)在國內(nèi)還沒有相關(guān)研究，目前我國核電站目前仍然是操作人員攜帶堵板進入蒸汽發(fā)生器，并手工逐個擰緊螺栓將堵板固定在蒸汽發(fā)生器一次側(cè)冷、熱端口上，然后對堵板上的氣囊充氣，達到蒸汽發(fā)生器一回路管道連接口的密封，以防止反應堆一回路管道內(nèi)的水流入。這樣的弊端就是增加操作人員接觸核環(huán)境的時間，對操作人員的健康狀況有較大地影響；機械化程度不高，延長核電站大修的時間，降低國家經(jīng)濟效益。2011年日本福島核電事件，引起了國家和社會的對于核電站安全的極大地重視，保證核電站與核電站工作人員的安全是至關(guān)重要的。

因此，進一步實現(xiàn)核電站設備的自動化，減少操作員的作業(yè)時間，從而降低操作員的受照劑量，同時縮短核電站大修關(guān)鍵路徑的時間，確保核電站運行的安全，使得發(fā)展核電機器人的發(fā)展迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，設計一種蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板操作機器人。該機器人系統(tǒng)要能夠完成核電站蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板的緊固、拆除，擁有可360°旋轉(zhuǎn)的螺栓緊固機械手、力矩反饋傳感系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)智能定位、自動路徑規(guī)劃、螺栓擰緊力矩的自判斷和過程實時監(jiān)控。而且蒸汽發(fā)生器一次側(cè)冷、熱端口尺寸有限，實現(xiàn)設計結(jié)構(gòu)簡單，占用空間少，操作方便，精度較高，減少作業(yè)時間，便于推廣應用的目的。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案。

一種用于執(zhí)行螺栓自動擰緊的機器人，包括控制裝置、定位裝置和執(zhí)行裝置，其中：

所述控制裝置能夠控制所述定位裝置和所述執(zhí)行裝置的運動；

所述定位裝置包括本體和機械臂，用于將所述執(zhí)行裝置定位至所述螺栓的位置；所述本體適于被放置在斜面上；

所述執(zhí)行裝置設置于所述機械臂的末端，用于對所述螺栓進行擰緊。

優(yōu)選地，所述本體具有旋轉(zhuǎn)部，所述旋轉(zhuǎn)部包括第一驅(qū)動機構(gòu)和減速機構(gòu)；

所述第一驅(qū)動機構(gòu)以使得所述機器人的重心降低的方式設置；

所述減速機構(gòu)的輸入軸與輸出軸互相垂直，從而使得所述機械臂在所述第一驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下實現(xiàn)360°繞中線軸的旋轉(zhuǎn)。