[发明专利]一种用于核电容器内装拆、转运的六轴机器人系统

说明书

本发明属于工业机器人运动控制相关领域，具体涉及一种用于核电容器内装拆、转运的六轴机器人系统。包括机械臂本体、远程操控箱、电气控制柜、线缆组，机械臂本体通过线缆组与远程控制箱连接，远程操控箱通过线缆组连接电气控制柜。本发明的有益效果在于：)RRRPRR六轴串联构型为6自由度非冗余机械臂，作业过程中奇异点少，相对便于在线控制；第四个关节为滑动副，大幅降低了安全空间的干涉风险，同时将作业空间进一步扩大，自身质量分配更为协调；)基于笛卡尔坐标系和球面坐标系构建的双模空间系运动数理模型，提供了多种直观表达容器内空间关系的路径，提升操控人员的空间体验。

技术领域

本发明属于工业机器人运动控制相关领域，具体涉及一种用于核电容器内装拆、转运的六轴机器人系统。

背景技术

核电厂停堆大修期间，需在反应堆压力容器、主泵、蒸汽发生器等容器内进行检维修作业，不可避免会涉及到装拆、转运设备零部件。由于核电环境辐射特殊性，特别是核岛设备，如蒸汽发生器一次侧水室，属于辐射高剂量区，加之高温的恶劣工作条件，在目前人工作业过程中，人员受照剂量和体力消耗都较大，且作业质量受人因因素影响较大，放射性污染的风险和人因风险也较大，国内某核电厂已发生人工作业失误事件，严重影响了核电厂的安全运行，造成了巨大的经济损失。

针对上述核电容器内作业的复杂环境，需要一种用于核电容器内装拆、转运的系统，借助远程控制的方式替代人工完成核电容器内检维修作业，以彻底实现高危区机器替代作业，同时提高安全性及可靠性，减少人因失误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于核电容器内装拆、转运的六轴机器人系统，使操控人员能够方便的远程控制机械臂在核电高辐照区完成容器内装拆、转运等检维修作业；具备在核电辐射区域应用机器人实施关键设备拆装、转运的能力，满足核电站关键设备的自动化、智能检修需求，进一步保障核设施的安全、经济运行。

本发明的技术方案如下：一种用于核电容器内装拆、转运的六轴机器人系统，包括机械臂本体、远程操控箱、电气控制柜、线缆组，机械臂本体通过线缆组与远程控制箱连接，远程操控箱通过线缆组连接电气控制柜。

所述的机械臂本体包括机械臂、适配器和执行末端，机械臂通过拆装适配器连接执行末端。

所述的远程操控箱包括系统管理、规划运算和伺服控制三个功能模块。

所述的系统管理包括人机交互模块、任务调度模块、配置管理模块。

所述的规划运算包括运动解析模块、轨迹规划模块、矩阵变换模块、安全保护模块。

所述的伺服控制包括多关节同步控制模块、关节运动控制模块。

所述的适配器为机械臂末端快换装置，用于连接不同执行末端。

所述的执行末端安装于机械臂末端，以实现装拆、转运目标对象、包括不限于螺栓拧紧装置、气爪、刀具等。

所述的机械臂包括第一球铰关节、第二球铰关节、第三球铰关节，第一球铰关节、第二球铰关节、第三球铰关节相互串联并与第一腕关节、第二腕关节通过第四关节相连，第一腕关节与第二腕关节直接连接。

本发明的有益效果在于：

(1)采用人在回路进行轨迹规划，通过相对运动控制以克服多关节串联型机械臂绝对定位精度较差的先天不足，同时降低机械臂构型、设计、加工、维护等其他工作的难度要求。所以基于人在回路的控制策略，机器人构型可沿用串联关节而无须考虑并联关节或者串并联混合关节；

(2)RRRPRR六轴串联构型为6自由度非冗余机械臂，作业过程中奇异点少，相对便于在线控制；第四个关节为滑动副，大幅降低了安全空间的干涉风险，同时将作业空间进一步扩大，自身质量分配更为协调；