專利名稱：耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種水下機(jī)器人，具體涉及一種應(yīng)用于高放射性核環(huán)境 的水下設(shè)備維修監(jiān)測(cè)、堆內(nèi)構(gòu)件及核電站關(guān)鍵設(shè)備目視檢查和水下作業(yè)的耐 輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
核電廠在長(zhǎng)期運(yùn)行后，可能導(dǎo)致堆內(nèi)構(gòu)件尤其是吊籃筒體外側(cè)輻照監(jiān)督 管的損壞。為保證核電廠安全、穩(wěn)定運(yùn)行，必須確保堆內(nèi)構(gòu)件的完好，必要 時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)、維修和零部件更換。由于堆內(nèi)構(gòu)件處于高放射性環(huán)境， 檢測(cè)人員和維修人員輻照風(fēng)險(xiǎn)大，難度高，因此必須開發(fā)一套自動(dòng)檢測(cè)和維 修系統(tǒng)對(duì)堆內(nèi)構(gòu)件等核輻射環(huán)境下的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、維修和零部件更換。
水下機(jī)器人是一種浮游于水中的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，通過搭載不同的傳感部 件，如攝像頭、傳感器等，在操作人員的遙控下或者計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制下完成 水下視頻檢測(cè)、水下作業(yè)的機(jī)電儀一體化系統(tǒng)。運(yùn)行于河道或者海洋領(lǐng)域的 民用水下機(jī)器人已經(jīng)在國內(nèi)外有廣泛的應(yīng)用，比如河道堤壩檢測(cè)機(jī)器人和海 洋深水機(jī)器人。然而民用水下機(jī)器人系統(tǒng)一般體積較大，重量較重，運(yùn)動(dòng)靈 活性差，不具備狹小空間設(shè)備檢測(cè)的機(jī)動(dòng)靈活性，不具備耐輻照特性，無法 應(yīng)用于核環(huán)境，同時(shí)該類水下機(jī)器人一般只具備觀察機(jī)的功能。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，該機(jī)器人能夠 深入到換料水池，對(duì)反應(yīng)堆內(nèi)構(gòu)件的完好性進(jìn)行視頻檢查，能夠懸停在換料 水池中的任何位置，監(jiān)控堆內(nèi)構(gòu)件維修和零部件更換的全過程，確保堆內(nèi)構(gòu) 件維修和零部件更換的順利進(jìn)行，能夠拾取水池內(nèi)的異物，完成換料水池的 清潔工作。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案 一種耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，它包括 主控制器、遠(yuǎn)程控制器、監(jiān)視與錄像機(jī)、機(jī)器人本體、俯仰云臺(tái)、水下照明
裝置、水下攝像頭、機(jī)械手以及姿態(tài)傳感器，其中，主控制器采用CAN總 線分布式控制方式，主控制器的所有控制指令以及信號(hào)數(shù)據(jù)通過CAN總線 與遠(yuǎn)程控制器進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能；遠(yuǎn)程控制器通過CAN總線傳輸控制指令給主控制器，再由主控制器分別傳輸給監(jiān)視與錄像機(jī)、機(jī)器人本體、 俯仰云臺(tái)、水下照明、水下攝像頭、機(jī)械手；監(jiān)視與錄像機(jī)是水下攝像頭視 頻數(shù)據(jù)采集的后處理部分，顯示和錄制水下攝像頭的視頻信息；姿態(tài)傳感器 采集機(jī)器人本體、俯仰云臺(tái)、水下照明、水下攝像頭和機(jī)械手的信息傳輸給 主控制器。
所述的機(jī)器人本體包括后下艙、后上艙、前左艙、前右艙、水平面左推 進(jìn)器、水平面右推進(jìn)器、豎直面右推進(jìn)器、豎直面左推進(jìn)器、底座、基礎(chǔ)框 架；底座上固定有兩個(gè)間隔豎直放置的基礎(chǔ)框架，后下艙和位于后下艙上部 的后上艙外部沿其周向均分別間隔設(shè)有兩周凸緣，前左艙和與前左艙在同一 水平面上的前右艙外部沿其周向均分別設(shè)有一周凸緣，后下艙、后上艙、前 左艙、前右艙上的凸緣與基礎(chǔ)框架的側(cè)壁固定連接；水平面左推進(jìn)器和水平 面右推進(jìn)器位于在后下艙和后上艙、且兩者位于同一個(gè)水平面上，水平面左 推進(jìn)器、水平面右推進(jìn)器分別與兩個(gè)基礎(chǔ)框架之間固定連接；豎直面左推進(jìn) 器位于前左艙與后上艙之間，豎直面右推進(jìn)器位于前右艙與后上艙之間，且 豎直面右推進(jìn)器和豎直面左推進(jìn)器在同一個(gè)豎直平面上，豎直面右推進(jìn)器、 豎直面左推進(jìn)器分別與兩個(gè)基礎(chǔ)框架之間固定連接。
所述的前左艙內(nèi)設(shè)有具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的俯仰云臺(tái)，俯仰云臺(tái)的俯仰 云臺(tái)變速機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)變速機(jī)構(gòu)的俯仰云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)位于前左艙內(nèi)，俯仰云臺(tái) 的自由端位于前左艙外部；俯仰云臺(tái)的自由端上固定有水下攝像頭和機(jī)械 手，水下攝像頭殼體兩側(cè)壁上分別固定有一個(gè)水下照明裝置，機(jī)械手由伸縮 手臂控制電機(jī)、手指開合控制電機(jī)、機(jī)械手指依次連接組成；后下艙內(nèi)設(shè)有 姿態(tài)傳感器，姿態(tài)傳感器包括壓力傳感器和羅盤，壓力傳感器和羅盤分別固 定在后下艙內(nèi)壁上；機(jī)械手上的伸縮手臂控制電機(jī)、手指開合控制電機(jī)和機(jī) 械手指、俯仰云臺(tái)上的俯仰云臺(tái)變速機(jī)構(gòu)和俯仰云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、水下照明裝 置通過控制線纜均與固定在底座上的集線器連接，連接集線器的另一端通過 控制線纜與主控制器連接，姿態(tài)傳感器的壓力傳感器、羅盤的傳感信號(hào)傳輸 線通過水密接插件與主控制器連接。
所述的后下艙與后上艙之間通過中空機(jī)構(gòu)固定連接；推進(jìn)器分別固定在 一個(gè)卡式聯(lián)結(jié)件上，卡式聯(lián)結(jié)件通過防松螺栓與基礎(chǔ)框架上連接；底座上固 定有配重塊；防撞架為弧形架，防撞架的底端固定在底座上，防撞架的另一端固定在基礎(chǔ)框架的側(cè)壁上，且水下攝像頭、水下照明裝置和機(jī)械手位于防 撞架的弧形內(nèi)，防撞架是水下攝像頭、水下照明裝置和機(jī)械手的保護(hù)架，避 免由于人為誤操作導(dǎo)致水下攝像頭、水下照明裝置和機(jī)械手的碰撞損壞。
所述的基礎(chǔ)框架頂部設(shè)有吊裝孔；艙體的凸緣與基礎(chǔ)框架之間通過防松 螺栓連接；配重塊通過角鐵及防松螺栓聯(lián)結(jié)在底座上，基礎(chǔ)框架通過防松螺
栓固定在底座上，防撞架的兩端均通過防松螺栓分別固定底座和基礎(chǔ)框架
上；水下攝像頭為耐輻照攝像頭，具有變焦和自動(dòng)對(duì)焦作用；水下照明裝置 采用低功率高亮度LED封裝而成，通過螺栓聯(lián)結(jié)分別安裝在水下攝像頭殼 體兩側(cè)；伸縮手臂控制電機(jī)、手指開合控制電機(jī)與機(jī)械手指之間通過防松螺 栓組合在一起；推進(jìn)器均采用15W電機(jī)，其工作電壓為0—20V，轉(zhuǎn)速為O —650rpm，可產(chǎn)生最大推力為1.1Kg。
所述的機(jī)器人本體、俯仰云臺(tái)、水下照明裝置、水下攝像頭和機(jī)械手均 為耐輻照材料。
本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型的耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的特 點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)采用耐輻照設(shè)計(jì)，可以運(yùn)行在高劑量核輻射環(huán)境下，可以在最 高環(huán)境劑量率達(dá)到10'Vad的環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行10個(gè)小時(shí)；同時(shí)本實(shí)用新型所述 的耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人是一個(gè)水中浮游機(jī)器人，可以懸停在40米水深的任 何深度位置；本實(shí)用新型所述的耐輻照水下機(jī)器人采用手動(dòng)/自動(dòng)切換運(yùn)動(dòng) 控制，當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行控制時(shí)，利用多傳感器融合技術(shù)，通過反饋控制，實(shí)現(xiàn)機(jī) 器人的定向定深自動(dòng)運(yùn)行，定向精確，定深懸停穩(wěn)定。體積小、結(jié)構(gòu)緊湊， 運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)與手動(dòng)控制相結(jié)合，滿足不同運(yùn)動(dòng)要求控制。該機(jī)器人能夠 深入到換料水池，對(duì)反應(yīng)堆內(nèi)構(gòu)件的完好性進(jìn)行視頻檢査，能夠懸停在換料 水池中的任何位置監(jiān)控堆內(nèi)構(gòu)件維修和零部件更換全過程，確保堆內(nèi)構(gòu)件維 修和零部件更換的順利進(jìn)行，能夠拾取水池內(nèi)的異物，完成換料水池的清潔 工作。具備水下電視、水下照明、水下異物抓取功能，該機(jī)器人能夠作為核 電廠停堆檢修時(shí)堆內(nèi)構(gòu)件的檢查機(jī)器人，在進(jìn)行堆內(nèi)構(gòu)件維修與部件更換時(shí) 可以作為堆內(nèi)構(gòu)件維修的監(jiān)控機(jī)器人，同時(shí)可以對(duì)核電廠換料水池內(nèi)異物進(jìn) 行清理。該機(jī)器人也可以作為其他非核領(lǐng)域水下設(shè)備的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控以及清理 工作。
7圖1為耐輻照水下機(jī)器人系統(tǒng)框架圖2和圖3為機(jī)器人本體的三維立體圖； 圖4為機(jī)器人本體及功能部件的二維結(jié)構(gòu)示意圖5為圖4的A-A向剖視圖； 圖6為圖5的B-B向剖視圖； 圖7為圖4的C-C向剖視圖； 圖8為艙體與基礎(chǔ)框架聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).底座；2.配重塊；3.水密接插件；4.后下艙；5.水密接插件；6. 基礎(chǔ)框架；7.后上艙；8.吊裝孔；9.集線器；IO.水下攝像頭；ll.水下照明裝 置；12.伸縮手臂控制電機(jī)；13.機(jī)械手指；14.手指開合控制電機(jī)；15.防撞架; 16.水平面左推進(jìn)器；17.水平面右推進(jìn)器；18.卡式聯(lián)結(jié)件；19.豎直面右推進(jìn)
器；20.豎直面左推進(jìn)器；21.俯仰云臺(tái)變速機(jī)構(gòu)；22.水密接插件；23.俯仰云 臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；24.前左艙；25.前右艙；26.壓力傳感器；27.羅盤；28.水密接插
件；29.中空機(jī)構(gòu)；30.遠(yuǎn)程遙控器；31.監(jiān)視與錄像機(jī)；32.主控制器；33.水下
機(jī)器人本體；34.俯仰云臺(tái)；35.機(jī)械手；36.凸緣；37.姿態(tài)傳感器；38.云臺(tái)底座。
具體實(shí)施例
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種耐輻照水下機(jī)器人 作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示， 一種耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，它包括主控制器32、遠(yuǎn)程控 制器30、監(jiān)視與錄像機(jī)31、機(jī)器人本體33、俯仰云臺(tái)34、水下照明裝置11、 水下攝像頭10、機(jī)械手35以及姿態(tài)傳感器37。主控制器32采用CAN總線 分布式控制方式，主控制器32的所有控制指令以及信號(hào)數(shù)據(jù)通過CAN總線 與遠(yuǎn)程控制器30進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能；遠(yuǎn)程控制器30通過CAN總線 傳輸控制指令給主控制器32，再由主控制器32分別傳輸給監(jiān)視與錄像機(jī)31 、 機(jī)器人本體33、俯仰云臺(tái)34、水下照明11、水下攝像頭IO、機(jī)械手35;監(jiān) 視與錄像機(jī)31是水下攝像頭IO視頻數(shù)據(jù)采集的后處理部分，顯示和錄制水 下攝像頭10的視頻信息；姿態(tài)傳感器37采集機(jī)器人本體33、俯仰云臺(tái)34、 水下照明11、水下攝像頭10和機(jī)械手35的信息傳輸給主控制器32。
如圖2、圖3和圖4所示，機(jī)器人本體33包括后下艙4、后上艙7、前左艙24、前右艙25、水平面左推進(jìn)器16、水平面右推進(jìn)器17、豎直面右推 進(jìn)器19、豎直面左推進(jìn)器20、底座l、基礎(chǔ)框架6;底座l上固定有兩個(gè)間 隔豎直放置的基礎(chǔ)框架6，后下艙4和后上艙7外部沿其周向均分別間隔設(shè) 有兩周凸緣36，前左艙24和前右艙25外部沿其周向均分別設(shè)有一周凸緣 36，后下艙4、后上艙7、前左艙24、前右艙25上的凸緣36與基礎(chǔ)框架6 的側(cè)壁固定連接；水平面左推進(jìn)器16和水平面右推進(jìn)器17位于后下艙4和 后上艙7之間、且兩者位于同一個(gè)水平面上，水平面左推進(jìn)器16、水平面右 推進(jìn)器17分別與兩個(gè)基礎(chǔ)框架6之間固定連接；豎直面左推進(jìn)器20位于前 左艙24與后上艙7之間，豎直面右推進(jìn)器19位于前右艙25與后上艙7之 間，且豎直面右推進(jìn)器19和豎直面左推進(jìn)器20在同一個(gè)豎直平面上，豎直 面右推進(jìn)器19、豎直面左推進(jìn)器20分別與兩個(gè)基礎(chǔ)框架6之間固定連接。
如圖6所示，前左艙24內(nèi)設(shè)有具有旋轉(zhuǎn)自由度的俯仰云臺(tái)34，俯仰云 臺(tái)34包括云臺(tái)底座38、俯仰云臺(tái)變速機(jī)構(gòu)21和俯仰云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)23，驅(qū) 動(dòng)變速機(jī)構(gòu)21為齒輪變速機(jī)構(gòu)，俯仰云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)23通過齒輪驅(qū)動(dòng)俯仰云 臺(tái)變速機(jī)構(gòu)21，云臺(tái)底座38固定在驅(qū)動(dòng)變速機(jī)構(gòu)21的齒輪上，云臺(tái)底座 38能夠繞俯仰云臺(tái)變速機(jī)構(gòu)21的主軸旋轉(zhuǎn)，俯仰云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)23位于前 左艙24內(nèi)，云臺(tái)底座38位于前左艙24內(nèi)外部、且與前左艙24殼體留有間 隙。如圖5所示，云臺(tái)底座38外側(cè)壁固定有水下攝像頭10和機(jī)械手35，水 下攝像頭10殼體兩側(cè)壁上分別固定有一個(gè)水下照明裝置11，機(jī)械手35由伸 縮手臂控制電機(jī)12、手指開合控制電機(jī)14、機(jī)械手指13依次連接組成；后 下艙4內(nèi)設(shè)有姿態(tài)傳感器37，姿態(tài)傳感器37，包括壓力傳感器26和羅盤27， 壓力傳感器26和羅盤27分別固定在后下艙4內(nèi)壁上；機(jī)械手35上的伸縮 手臂控制電機(jī)12、手指開合控制電機(jī)14和機(jī)械手指13、俯仰云臺(tái)34上的 俯仰云臺(tái)變速機(jī)構(gòu)21和俯仰云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)23、水下照明裝置11通過控制 線纜均與固定在底座1上的集線器9連接，集線器9的另一端通過控制線纜 與主控制器32連接，姿態(tài)傳感器37的壓力傳感器26、羅盤27的傳感信號(hào) 傳輸線通過水密接插件3、 5、 22、 28與主控制器32連接。
如圖7所示，后下艙4與后上艙7之間通過中空機(jī)構(gòu)29固定連接。如 圖5所示，推進(jìn)器16、 17、 19、 20分別固定在一個(gè)卡式聯(lián)結(jié)件18上，卡式 聯(lián)結(jié)件18通過防松螺栓與基礎(chǔ)框架上6連接；底座1上固定有配重塊2。如圖1所示，防撞架15為弧形架，防撞架15的底端固定在底座1上，防撞架
15的另一端固定在基礎(chǔ)框架6的側(cè)壁上，且水下攝像頭10、水下照明裝置 11和機(jī)械手35位于防撞架15的弧形內(nèi)，防撞架15是水下攝像頭10、水下 照明裝置11和機(jī)械手35的保護(hù)架，避免由于人為誤操作導(dǎo)致水下攝像頭10、 水下照明裝置11和機(jī)械手35的碰撞損壞。
基礎(chǔ)框架6頂部設(shè)有吊裝孔8;艙體的凸緣36與基礎(chǔ)框架6之間通過防 松螺栓連接；底座1是機(jī)器人本體的支撐部分，同時(shí)又作為配重塊2的安放 平臺(tái)以調(diào)整機(jī)器人本體的重量，并盡量使機(jī)器人本體重心下移，具有穩(wěn)定作 用，配重塊2通過角鐵及防松螺栓聯(lián)結(jié)在底座1上，基礎(chǔ)框架6通過防松螺 栓固定在底座1上，防撞架15的兩端均通過防松螺栓分別固定底座1和基 礎(chǔ)框架6上；水下攝像頭10為耐輻照攝像頭，具有變焦和自動(dòng)對(duì)焦作用； 水下照明裝置11采用低功率高亮度LED封裝而成，通過螺栓聯(lián)結(jié)分別安裝 在水下攝像頭IO殼體兩側(cè)；具有伸縮手臂控制電機(jī)12、手指開合控制電機(jī) 14機(jī)械手指13之間通過防松螺栓組合在一起；推進(jìn)器16、 17、 19、 20均采 用15W電機(jī)，其工作電壓為0—20V，轉(zhuǎn)速為0—650rpm，可產(chǎn)生最大推力 為1.1Kg。推進(jìn)器是機(jī)器人本體的動(dòng)力提供部分，布置于水平面左右兩側(cè)的 推進(jìn)器16、 17，主要提供機(jī)器人本體的前進(jìn)和后退動(dòng)力，可以根據(jù)推進(jìn)器推 進(jìn)力方向和大小不同完成機(jī)器人本體的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、和原地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 布置于垂直面左右兩側(cè)的推進(jìn)器20、 19，主要提供機(jī)器人本體在水中升降的 動(dòng)力，可以根據(jù)推進(jìn)器推進(jìn)力方向和大小不同完成機(jī)器人本體的升降和橫傾 運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人本體33、俯仰云臺(tái)34、水下照明裝置ll、水下攝像頭10和機(jī) 械手35均為耐輻照材料。
以下結(jié)合附圖1 圖8闡述耐輻照水下機(jī)器人的水下作業(yè)過程首先進(jìn) 行機(jī)器人本體33及其功能部件投放，用專用投放裝置，吊裝在基礎(chǔ)框架6 上端的吊裝孔8處，將機(jī)器人本體33及功能部件移入水中，并撤除專用投 放裝置，由于整個(gè)機(jī)器人本體及功能部件在重量略小于浮力，因此，在耐輻 照水下機(jī)器人不工作時(shí)可以浮在水面。按順序啟動(dòng)耐輻照水下機(jī)器人主控制 器32、遠(yuǎn)程遙控器30、監(jiān)視與錄像機(jī)31電源。啟動(dòng)遠(yuǎn)程遙控器30的操作 手柄將機(jī)器人本體運(yùn)行到所需位置，前后推動(dòng)和旋轉(zhuǎn)操作手柄時(shí)，對(duì)應(yīng)的水 平面布置的兩個(gè)推進(jìn)器16、 17產(chǎn)生相應(yīng)方向和相應(yīng)大小的推進(jìn)力，以控制機(jī)器人本體33的前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)彎和原地旋轉(zhuǎn)，按下遠(yuǎn)程遙控器30的 定向按鈕，則機(jī)器人本體33將沿著直線后退或者前進(jìn)。啟動(dòng)遠(yuǎn)程遙控器30 的升降旋鈕運(yùn)行機(jī)器人本體33至所需的工作水深，升降旋鈕對(duì)應(yīng)垂直面布 置的兩個(gè)推進(jìn)器19、 20同時(shí)產(chǎn)生大小相等、方向相同的正向或者反向的推 進(jìn)力，以控制機(jī)器人本體33的升降，按遠(yuǎn)程遙控器30的定深按鈕，則機(jī)器 人本體33將懸停在當(dāng)前的水深，當(dāng)啟動(dòng)橫傾旋鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)垂直面布置的兩 個(gè)推進(jìn)器19、 20產(chǎn)生大小相等，方向不同的推進(jìn)力，以控制機(jī)器人本體33 的橫傾。啟動(dòng)遠(yuǎn)程遙控器的攝像頭旋鈕，調(diào)整視頻焦距，水下攝像頭10開 始工作，同時(shí)監(jiān)視與錄像機(jī)31開始工作，監(jiān)視和記錄水下視頻數(shù)據(jù)。啟動(dòng) 遠(yuǎn)程遙控器30的水下照明旋鈕，根據(jù)環(huán)境需要調(diào)節(jié)水下照明光照強(qiáng)度，水 下照明裝置11開始工作。啟動(dòng)遠(yuǎn)程遙控器30的云臺(tái)旋轉(zhuǎn)按鈕，俯仰云臺(tái)34 載動(dòng)水下攝像頭IO和水下照明裝置11，進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)大監(jiān)視和目視檢 測(cè)范圍，啟動(dòng)遠(yuǎn)程遙控器30的俯仰云臺(tái)鎖定按鈕，則俯仰云臺(tái)34鎖定在固 定位置。當(dāng)要抓取異物時(shí)，啟動(dòng)機(jī)械手指旋鈕，手指開合控制電機(jī)14啟動(dòng)， 機(jī)械手指13張開，啟動(dòng)機(jī)械手臂伸縮旋鈕，機(jī)械手臂控制電機(jī)12啟動(dòng)，機(jī) 械手伸出，俯仰云臺(tái)34協(xié)同運(yùn)動(dòng)，當(dāng)機(jī)械手指13指靠近異物時(shí)，再啟動(dòng)機(jī) 械手指旋鈕，機(jī)械手指13閉合，夾緊異物，啟動(dòng)機(jī)械手臂旋鈕，機(jī)械手指 13縮回，完成異物抓取。當(dāng)需要手動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制時(shí)，通過速度調(diào)節(jié)旋鈕，分別 調(diào)節(jié)四個(gè)推進(jìn)器的推進(jìn)力以調(diào)節(jié)機(jī)器人本體33的運(yùn)行速度，通過方向控制 旋鈕，分別調(diào)節(jié)推進(jìn)器的推進(jìn)力方向以調(diào)節(jié)機(jī)器人本體的運(yùn)動(dòng)方向。當(dāng)需要 手動(dòng)控制時(shí)，切換模式選擇按鈕將運(yùn)動(dòng)模式切換的手動(dòng)模式。當(dāng)機(jī)器人本體 密封失效導(dǎo)致漏水時(shí)，遠(yuǎn)程遙控器30上的一個(gè)電流表顯示漏水報(bào)警，當(dāng)系 統(tǒng)漏電產(chǎn)生短路時(shí)，遠(yuǎn)程遙控器30上的另一個(gè)電流表顯示漏電報(bào)警，操作 者可根據(jù)報(bào)警顯示確認(rèn)系統(tǒng)故障，以快速切斷電源，保護(hù)系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，它包括主控制器(32)、遠(yuǎn)程控制器(30)、監(jiān)視與錄像機(jī)(31)、機(jī)器人本體(33)、俯仰云臺(tái)(34)、水下照明裝置(11)、水下攝像頭(10)、機(jī)械手(35)以及姿態(tài)傳感器(37)，其特征在于主控制器(32)采用CAN總線分布式控制方式，主控制器(32)的所有控制指令以及信號(hào)數(shù)據(jù)通過CAN總線與遠(yuǎn)程控制器(30)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能；遠(yuǎn)程控制器(30)通過CAN總線傳輸控制指令給主控制器(32)，再由主控制器(32)分別傳輸給監(jiān)視與錄像機(jī)(31)、機(jī)器人本體(33)、俯仰云臺(tái)(34)、水下照明(11)、水下攝像頭(10)、機(jī)械手(35)；監(jiān)視與錄像機(jī)(31)是水下攝像頭(10)視頻數(shù)據(jù)采集的后處理部分，顯示和錄制水下攝像頭(10)的視頻信息；姿態(tài)傳感器(37)采集機(jī)器人本體(33)、俯仰云臺(tái)(34)、水下照明(11)、水下攝像頭(10)和機(jī)械手(35)的信息傳輸給主控制器(32)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于所 述的機(jī)器人本體(33)包括后下艙(4)、后上艙(7)、前左艙(24)、前右艙(25)、水平面左推進(jìn)器(16)、水平面右推進(jìn)器(17)、豎直面右推進(jìn)器(19)、 豎直面左推進(jìn)器(20)、底座(1)、基礎(chǔ)框架(6);底座(1)上固定有兩個(gè) 間隔豎直放置的基礎(chǔ)框架(6)，后下艙(4)和位于后下艙(4)上部的后上 艙(7)外部沿其周向均分別間隔設(shè)有兩周凸緣(36)，前左艙(24)和與前 左艙(24)在同一水平面上的前右艙(25)外部沿其周向均分別設(shè)有一周凸 緣(36)，后下艙(4)、后上艙(7)、前左艙(24)、前右艙(25)上的凸緣(36)與基礎(chǔ)框架(6)的側(cè)壁固定連接；水平面左推進(jìn)器(16)和水平面右 推進(jìn)器(17)位于后下艙(4)和后上艙(7)之間、且兩者位于同一個(gè)水平 面上，水平面左推進(jìn)器(16)、水平面右推進(jìn)器(17)分別與兩個(gè)基礎(chǔ)框架(6) 之間固定連接；豎直面左推進(jìn)器(20)位于前左艙(24)與后上艙(7)之間， 豎直面右推進(jìn)器(19)位于前右艙(25)與后上艙(7)之間，且豎直面右推 進(jìn)器(19)和豎直面左推進(jìn)器(20)在同一個(gè)豎直平面上，豎直面右推進(jìn)器(19)、豎直面左推進(jìn)器(20)分別與兩個(gè)基礎(chǔ)框架(6)之間固定連接。
3. 據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于所述 的前左艙(24)內(nèi)設(shè)有具有旋轉(zhuǎn)自由度的俯仰云臺(tái)(34)，俯仰云臺(tái)(34)包 括云臺(tái)底座(38)、俯仰云臺(tái)變速機(jī)構(gòu)(21)和俯仰云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(23)，驅(qū)動(dòng)變速機(jī)構(gòu)(21)為齒輪變速機(jī)構(gòu)，俯仰云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(23)通過齒輪驅(qū)動(dòng)俯仰云臺(tái)變速機(jī)構(gòu)(21)，云臺(tái)底座(38)固定在驅(qū)動(dòng)變速機(jī)構(gòu)(21)的齒 輪上，云臺(tái)底座(38)能夠繞俯仰云臺(tái)變速機(jī)構(gòu)(21)的主軸旋轉(zhuǎn)，俯仰云 臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(23)位于前左艙(24)內(nèi)，云臺(tái)底座(38)位于前左艙(24) 內(nèi)外部、且與前左艙(24)殼體留有間隙；云臺(tái)底座(38)外側(cè)壁固定有水 下攝像頭(10)和機(jī)械手(35)，水下攝像頭(10)殼體兩側(cè)壁上分別固定有 一個(gè)水下照明裝置(11)，機(jī)械手(35)由伸縮手臂控制電機(jī)(12)、手指開 合控制電機(jī)(14)、機(jī)械手指(13)依次連接組成；后下艙(4)內(nèi)設(shè)有姿態(tài) 傳感器(37)，姿態(tài)傳感器(37)包括壓力傳感器(26)和羅盤(27)，壓力 傳感器(26)和羅盤(27)分別固定在后下艙(4)內(nèi)壁上；機(jī)械手(35)上 的伸縮手臂控制電機(jī)(12)、手指開合控制電機(jī)(14)和機(jī)械手指(13)、俯 仰云臺(tái)(34)上的俯仰云臺(tái)變速機(jī)構(gòu)(21)和俯仰云臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(23)、水 下照明裝置(11)通過控制線纜均與固定在底座(1)上的集線器(9)連接， 連接集線器(9)的另一端通過控制線纜與主控制器(32)連接，姿態(tài)傳感器(37)的壓力傳感器(26)、羅盤(27)的傳感信號(hào)傳輸線通過水密接插件G)、(5)、 (22)、 (28)與主控制器(32)連接。
4. 據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于所述 的后下艙(4)與后上艙(7)之間通過中空機(jī)構(gòu)(29)固定連接；推進(jìn)器(16)、(17)、 (19)、 (20)分別固定在一個(gè)卡式聯(lián)結(jié)件(18)上，卡式聯(lián)結(jié)件(18) 通過防松螺栓與基礎(chǔ)框架上(6)連接；底座(1)上固定有配重塊(2);防 撞架(15)為弧形架，防撞架(15)的底端固定在底座(1)上，防撞架(15) 的另一端固定在基礎(chǔ)框架(6)的側(cè)壁上，且水下攝像頭(10)、水下照明裝 置(11)和機(jī)械手(35)位于防撞架(15)的弧形內(nèi)，防撞架(15)是水下 攝像頭(10)、水下照明裝置(11)和機(jī)械手(35)的保護(hù)架，避免由于人為 誤操作導(dǎo)致水下攝像頭(10)、水下照明裝置(11)和機(jī)械手(35)的碰撞損 壞。
5. 據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于所述 的基礎(chǔ)框架(6)頂部設(shè)有吊裝孔(8);艙體的凸緣(36)與基礎(chǔ)框架(6) 之間通過防松螺栓連接；配重塊(2)通過角鐵及防松螺栓聯(lián)結(jié)在底座(1) 上，基礎(chǔ)框架(6)通過防松螺栓固定在底座(1)上，防撞架(15)的兩端均通過防松螺栓分別固定底座(1)和基礎(chǔ)框架(6)上；水下攝像頭(10) 為耐輻照攝像頭，具有變焦和自動(dòng)對(duì)焦作用；水下照明裝置(11)采用低功率高亮度LED封裝而成，通過螺栓聯(lián)結(jié)分別安裝在水下攝像頭(10)殼體兩 側(cè)；具有伸縮手臂控制電機(jī)(12)、手指開合控制電機(jī)(14)機(jī)械手指(13) 之間通過防松螺栓組合在一起；推進(jìn)器(16)、 (17)、 (19)、 (20)均采用15W 電機(jī)，其工作電壓為0—20V，轉(zhuǎn)速為0—650rpm，可產(chǎn)生最大推力為1.1Kg。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種水下機(jī)器人，具體公開一種耐輻照水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，遠(yuǎn)程控制器通過CAN總線傳輸控制指令給主控制器，再由主控制器分別傳輸給監(jiān)視與錄像機(jī)、機(jī)器人本體、俯仰云臺(tái)、水下照明、水下攝像頭、機(jī)械手；監(jiān)視與錄像機(jī)是水下攝像頭視頻數(shù)據(jù)采集的后處理部分，顯示和錄制水下攝像頭的視頻信息；傳感器采集機(jī)器人本體的姿態(tài)和壓力信息傳輸給主控制器。本實(shí)用新型的機(jī)器人能夠在環(huán)境劑量為10<sup>5</sup>rad輻照環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行10個(gè)小時(shí)，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)與手動(dòng)控制相結(jié)合，滿足不同運(yùn)動(dòng)要求控制。
文檔編號(hào)B63C11/52GK201325591SQ20082013552
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者智 嚴(yán), 崗 于, 琛 葉, 超 吳, 張寶軍, 李勁松, 沈秋平, 鐘志民, 煜 陳, 陳志清 申請(qǐng)人:國核電站運(yùn)行服務(wù)技術(shù)有限公司;上海核工程研究設(shè)計(jì)院