[發明專利]一種基于移動機器人的多關節機械臂系統

在審

• 申請號: 201710073527.0
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106695742A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 陳兵;吳文亮;陳遠強
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J9/12
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙)51211
• 代理人: 徐進

技術領域

本發明涉及危化溶液提取及檢測領域，具體說是一種基于移動機器人的多關節機械臂系統。

背景技術

生產制造、醫療衛生、核試驗與核電、冶金化工等行業諸多場所產生大量組分復雜、濃度不均、腐蝕性大、放射性高的危化溶液，對人、動物以及環境極易造成嚴重傷害。此類危化溶液一般采用隔離的辦法存儲在封閉空間中，經過收集存儲、取樣檢測、凈化處理以及排放等步驟，用稀釋或固化等方法處理后，轉換成小體積的濃縮物并加以貯藏，待腐蝕性和放射性小于最大允許排放指標后，將其排于環境中進行掩埋或擴散。危化溶液的取樣檢測是處理過程中非常重要的環節，此階段將對危化溶液的成分及含量進行檢測，只有充分檢測后才能找到有效的危化溶液處理方法，只有經過嚴格處理后才能將其危害降低到最低。

危化溶液取樣檢測時需采用先進的方法和手段少量提取溶液，進行成分和含量分析。從已公開的記錄和資料來看，大部分危化溶液提取采用的是基于真空吸取的方式構建的固定危化溶液提取裝置，該裝置主要由真空泵、吸取管、控制開關以及攝像頭等組成，與危化溶液處理設備一起固定在某個地方，在人工的參與下完成危化溶液的提取，該類裝置出于穩定性考慮幾乎沒有采用精確提取控制的措施，所以難以實現危化溶液的定量和隨機抽檢。缺少靈活的提取手段和無法精確定量提取等問題成為制約危化溶液處理效率提升的瓶頸，由于采用的是固定式溶液提取裝置，不能自由移動操作，當裝置發生故障或危化溶液組分變化的情況下，固定式溶液提取裝置無法勝任抽檢工作，嚴重時造成危化溶液處理暫停，生產線停機，帶來巨大的經濟損失。

另外，許多場合沒有固定式危化溶液提取設備，當提取的危化溶液種類比較多、距離比較遠、工作環境比較惡劣時，需要人進入不同的環境甚至是高危環境中手工操作，出現（1）人較長時間處在惡劣環境中作業，易受到傷害；（2）危化溶液取量不準，作業效率較低；（3）多余危化溶液不易處理等問題。這些問題已嚴重影響危化溶液檢測環節的處理效率和人的安全性。

由于機械臂具有靈活控制、重復勞動、環境要求低等特點，使得目前危化溶液處理過程中逐漸采用基于機械臂的危化溶液自動提取設備進行危化溶液提取工作，并結合快速移動平臺形成移動機器人，可替代人工進行各項危險操作。但當前的機械臂多采用常規結構的六關節機械臂，存在機械結構較復雜、控制部件多、定位精度不高等缺陷，并在防輻防腐保護、高效抓取等方面存在不足，其內部執行電氣元器件易受到輻射和腐蝕而產生故障，致使整個操作系統產生錯誤運行而不能高效工作。

發明內容

為克服現有技術存在的以上問題，本發明提供了一種基于移動機器人的能夠適應不同復雜環境的多關節機械臂系統，其能與移動平臺很好的結合，形成移動機械臂，更加高效地完成移動和操作的工作任務。

本發明由以下技術方案實現：

一種基于移動機器人的多關節機械臂系統，所述多關節機械臂系統位于移動小車系統上，所述多關節機械臂系統包括機械本體、伺服驅動模塊及控制模塊；所述機械本體包括執行單元、機械臂本體及傳感部件；所述控制模塊包括多關節機械臂PLC控制器和運動控制模塊；所述多關節機械臂PLC控制器分別與移動小車系統、傳感部件以及通過運動控制模塊和伺服驅動模塊相連；所述執行單元與伺服驅動模塊相連。

進一步的，所述機械臂本體依次由基座、底座、大臂、小臂以及末端伸縮軸構成，其中基座與底座、底座與大臂、大臂與小臂之間為轉動副，小臂與末端伸縮軸之間為移動副，且小臂與末端伸縮軸之間夾角保持為90°。

進一步的，所述執行單元包括直流伺服電機、減速器、軸承及軸承座。

進一步的，所述基座、底座、大臂采用中空鋁制鑄件，所述小臂采用實心鋁制鑄件。

進一步的，所述多關節機械臂PLC控制器內部存儲有機械臂抓取危化溶液、存儲危化溶液以及轉運危化溶液的控制程序和信號處理程序。

進一步的，所述基座底部設置有固定板，所述固定板與移動小車系統通過螺栓剛性連接。

進一步的，所述移動小車系統包括移動小車PLC控制器，所述移動小車PLC控制器與多關節機械臂PLC控制器相連，并采用主從控制模式。

進一步的，所述多關節機械臂系統進行了防輻射處理。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：