[發明專利]一種輕量化高空作業機械臂及其使用方法

在審

• 申請號: 202210429801.4
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114833864A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 王慶峰;李燦燦;許志增;劉祖倫
• 申請（專利權）人: 青島東卡環保工程技術有限公司
• 主分類號: B25J18/00
• 分類號: B25J18/00
• 代理公司: 青島博雅知識產權代理事務所(普通合伙) 37317
• 代理人: 封代臣

本發明公開了一種輕量化高空作業機械臂及其使用方法，該機械臂包括支撐底座，在支撐底座的頂部安裝旋轉基座，在旋轉基座上安裝若干段首尾相接的機械手臂，在最后一段機械手臂的末端安裝腕部基座，在腕部基座上安裝六自由度小型機械臂，還包括為該機械臂內各部件供電的電氣柜，控制旋轉基座及各段機械手臂工作的便攜式控制盒，控制六自由度小型機械臂工作的主手。本發明所公開的輕量化高空作業機械臂，主要用于核島、常規島內高空低重量報警器、檢測傳感器等設備的檢修、更換作業，具有體積小、手臂長、自重輕、支持可視化主從操作等優點。

技術領域

本發明屬于高空作業機械臂領域，特別涉及該領域中的一種輕量化高空作業機械臂及其使用方法。

背景技術

目前對傳統核電站核島、常規島內的高空低重量報警器、檢測傳感器等設備的檢修、更換是采用傳統的折臂升降車進行作業，這種折臂升降車的折臂整體會隨著末端的移動、負載的變化產生較大的擺動，并且折臂關節旋轉角度的控制誤差和曠量機械誤差會隨著多級臂管的放大在末端產生很高的位置誤差，因此通過直接移動折臂進行精細化作業比較困難。而且還需要檢修人員較長時間處于核島、常規島內，甚至進行高空作業，投入人力增加的同時，對檢修人員的健康和安全也無法提供有利保障。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是提供一種輕量化高空作業機械臂及其使用方法。

本發明采用如下技術方案：

一種輕量化高空作業機械臂，其改進之處在于：包括支撐底座，在支撐底座的頂部安裝旋轉基座，在旋轉基座上安裝若干段首尾相接的機械手臂，在最后一段機械手臂的末端安裝腕部基座，在腕部基座上安裝六自由度小型機械臂，還包括為該機械臂內各部件供電的電氣柜，控制旋轉基座及各段機械手臂工作的便攜式控制盒，控制六自由度小型機械臂工作的主手。

進一步的，在支撐底座的底部四角各安裝一個萬向輪；在支撐底座的側面四角各安裝一個能手動展開或收起的支撐腿，在每個支撐腿的底部都安裝一個能手動旋轉調節支撐高度的地腳；在支撐底座的中部安裝金屬配重塊。

進一步的，旋轉基座包括豎向的旋轉軸和驅動其旋轉的伺服電機，在旋轉軸上配置重載交叉滾子軸承，第一段機械手臂的根部安裝在旋轉基座的頂部。

進一步的，第一段機械手臂包括驅動端、碳纖維臂管和法蘭連接端，驅動端和法蘭連接端分別通過夾緊塊結構套接在碳纖維臂管的兩端，驅動端包括伺服電機、蝸輪蝸桿結構和輸出法蘭盤，并由伺服電機通過蝸輪蝸桿結構驅動輸出法蘭盤旋轉，法蘭連接端則為雙法蘭結構，在雙法蘭結構之間為蝸輪蝸桿驅動結構，該蝸輪蝸桿驅動結構由減速伺服電機驅動。

進一步的，第二段至最后一段機械手臂的結構相同，均包括驅動端、碳纖維臂管和法蘭連接端，驅動端和法蘭連接端分別通過夾緊塊結構套接在碳纖維臂管的兩端，驅動端包括伺服電機、蝸輪蝸桿結構和輸出法蘭盤，并由伺服電機通過蝸輪蝸桿結構驅動輸出法蘭盤旋轉，法蘭連接端則為雙法蘭結構，雙法蘭結構從兩側套接、擰緊緊固在上一段機械手臂驅動端的輸出法蘭盤上。

進一步的，腕部基座的底部為法蘭連接端，其雙法蘭結構從兩側套接、擰緊緊固在最后一段機械手臂驅動端的輸出法蘭盤上，頂部與六自由度小型機械臂的底座安裝端匹配。

進一步的，在六自由度小型機械臂的末端預留快換接頭。

進一步的，電氣柜掛裝在支撐底座的側方，在電氣柜內配有各電機的接觸器、斷路器和伺服驅動器，在外殼上布置有動力、傳感器和信號電纜的連接器基座。

進一步的，便攜式控制盒為三防筆記本電腦，安裝在支撐底座上或者集成放置在綠區操作臺內，并為現場監控系統預留接口。

進一步的，主手是一臺小機械臂，并且在機械構型上與六自由度小型機械臂為同構機械臂，并能實現對六自由度小型機械臂異構的增量型控制。