[发明专利]核电蒸汽发生器管道检测机器人

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种检测机器人，特别是一种作业工具搭载设备。

(二)背景技术

蒸汽发生器(SG)是核动力装置中一、二回路之间的连接枢纽，也是核动力装置运行中发生故障最多的设备之一。蒸汽发生器的工作性能及安全可靠性对于整个系统的安全稳定运行是至关重要的。由于蒸汽发生器里面存在放射性物质，当发生泄漏时，维修人员不能进入维修，这时就需要智能设备代替人完成维修工作。由于蒸汽发生器内工作空间狭窄，机械手结构复杂，而且机械手的重量大、力矩大等因素，使得此类机械手的应用不太方便，且容易产生检测盲区，所以要针对这方面应用专门设计一种可辅助人完成该任务的设备。

美国专利文件US005355063A中公开了一种《为蒸汽热交换管维修的机器人系统》，该机器人系统采用的是一种机械臂的形式的检测机器人，具有两个爪，可交替的固定在蒸汽发生器孔板上。该机器人具有3个旋转关节，其中两个关节轴线平行并和第三个关节轴线垂直。但是该种结构的缺点在于负载的重量由电机承担，这样对电机及减速器的负担比较重，因此不够可靠。

美国专利文件US20040131462A1中公开了一种《检修蒸汽发生器内管的微小操作器》，是用一个气缸控制插入、拔出胀紧机构，并用一个套在其中的气缸驱动胀紧机构的胀紧动作。在移动方面，该系统通过一组丝杠螺母机构实现机器人的平移，并利用一组双向的油缸实现机器人的旋转，通过这两个自由度的组合运动实现机器人在管孔平面上的的移动。该种结构解决了负载力由驱动元件承担的问题，但是因为人孔的大小，该机器人尺寸不能太大，因此一次定位后的检测范围小，所以检测效率较低。并且该系统采用液压、气动混合控制，所以应用较为麻烦，要提供气压源和液压源，而且一旦液压系统发生泄漏，液压油将污染蒸汽发生器。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可在蒸汽发生器孔板上任意移动，并可以高效、可靠进行蒸汽发生器的堵管、内壁检修等工作的核电蒸汽发生器管道检测机器人。

本发明的目的是这样实现的：它包括两个手爪机构，两个手爪通过驱动轴与上悬臂铰接，两个手爪通过从动轴与下悬臂铰接，上悬臂由通过驱动轴相互铰接的两段组成，下悬臂由通过从动轴相互铰接的两段组成，上悬臂与两个手爪之间的驱动轴和两段上悬臂之间的驱动轴的下端都连接有电机，每个驱动轴的上端设置有电位器，电位器与传感器导向臂相连，传感器导向臂铰接在固定在上悬臂上的固定柱上，所述的手爪包括与上悬臂和下悬臂相连的固定板二，固定在固定板二上的抬升气缸，抬升气缸驱动一滑轨，滑轨的两端通过滑轨固定件与固定板一相连，在固定板一的下部安装上推气缸，上推气缸的气缸杆连接拉紧气缸，拉紧气缸的气缸杆连接拉杆，拉杆外套有胀紧瓣，固定板一的上部安装有带有孔的上顶板，胀紧瓣安装在上顶板上的孔中。

本发明还可以包括这样一些结构特征：

1、拉紧气缸上固定有支撑件，支撑件上安装胀紧瓣固定板，胀紧瓣的下端固定在胀紧瓣固定板上。

2、固定板二上、抬升气缸的两端各固定有一个滑轨轴承固定件，滑轨轴承固定件上安装滑轨轴承，所述的抬升气缸的气缸杆位于滑动轴承中。

3、抬升气缸通过抬升气缸固定件固定在固定板二上，抬升气缸的气缸杆通过抬升气缸上固定件与固定板一相连，以此实现抬升的动作。

4、上悬臂和下悬臂的上下对应的两段之间由丝杆相连。

本发明通过抬升气缸产生推力，使得固定板一及其上的装载物抬升，使得上顶板的上表面与蒸汽发生器孔板表面重合。然后上推气缸将拉紧气缸及其以上的装载物抬升，主要使拉杆与胀紧瓣插入孔板孔中。当这个动作完成后，拉紧气缸下拉拉杆连接板以此拉动拉杆，使得胀紧瓣在孔板孔中胀开，以此达到固定的作用。这个动作为一个固定动作。

完成一次固定后，三个电机分别带动三根驱动轴旋转，使得悬臂各个关节角度发生变化，这些角度的变化可通过传感器导向臂带动电位器来完成测量工作。这样两个手爪间位置发生相对改变，并被检测出来，这样有两个目的，第一，当自由端搭载有传感器或作业工具时将完成孔板孔的检测工作；第二，当机器人需要移动的时候，可根据路径规划算法、逆解算法计算得到的相对位置坐标，将自由端移动过去，而后自由端手爪完成一个固定动作。固定后原固定端手爪完成一个松开动作。松开动作是首先拉紧气缸上推，使的胀紧瓣松开。而后上推气缸下拉，将拉紧气缸固定件拉下既将拉杆胀紧瓣拉出孔板孔。而后抬升气缸产生拉力，将固定板一及其上的装载物放下，这样就完成了一个松开动作。通过这几个动作的组合既可完成检测及移动动作。

通过更换上顶板、胀紧瓣固定板、拉杆连接板既可适应不同的孔距的蒸汽发生器。