本發(fā)明涉及一種核電領域，尤其涉及核電領域水下作業(yè)。

背景技術：

一般的作業(yè)機器人無法適應水下作用，尤其是核電領域水下工況復雜，作業(yè)機器人無法在復雜的水下環(huán)境中順利作業(yè)的缺點，故，需要一種可解決上述問題的水下作業(yè)機器人。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種核電站水下作業(yè)機器人，作業(yè)機器人可在復雜環(huán)境下動作且機械手自由度較高，承載能力較好，能完成復雜動作。

為了實現上有目的，本發(fā)明公開了一種核電站水下作業(yè)機器人，包括機器人本體、多軸機械手、作業(yè)模塊和驅動模塊，所述機器人本體包括車身、安裝于所述車身兩側的主履帶、轉動安裝于所述車身前端的兩前履帶擺臂和安裝于所述車身后端的兩個后履帶擺臂，所述前履帶擺臂和后履帶擺臂分別可相對于所述車身自由轉動；所述多軸機械手包括至少兩個水平旋轉的自由度和至少三個俯仰旋轉的自由度；所述驅動模塊包括第一驅動單元、第二驅動單元、第三驅動單元，所述第一驅動單元、第二驅動單元和第三驅動單元分別帶動所述主履帶、前履帶擺臂和后履帶擺臂獨立動作；所述作業(yè)模塊安裝于所述多軸機械手上。

與現有技術相比，本發(fā)明的機器人本體為六履帶機器人，可在復雜環(huán)境下行走，越障能力強。再者，所述多軸機械手至少包括五個自由度，其中至少兩個水平自由度，至少三個俯仰自由度，不但動作靈活，而且運動慣性小，承載能力較好，能完成復雜動作。

較佳地，所述多軸機械手包括底座、俯仰架、第一關節(jié)、第二關節(jié)、第三關節(jié)、第四關節(jié)、第一轉動電機、第二轉動電機、第三轉動電機、第四轉動電機和第五轉動電機，所述底座安裝于所述車身上，所述俯仰架水平旋轉地安裝于所述底座上，所述第一關節(jié)的前端俯仰轉動地安裝于所述俯仰架上，所述第二關節(jié)的前端俯仰轉動地安裝于所述第一關節(jié)的后端，所述第三關節(jié)的前端俯仰轉動地安裝于所述第二關節(jié)的后端，所述第四關節(jié)的前端水平旋轉地安裝于所述第三關節(jié)的后端，所述第一轉動電機安裝于所述底座與所述俯仰架之間并帶動所述俯仰架相對于所述底座水平旋轉，所述第二轉動電機安裝于所述俯仰架和第一關節(jié)之間并帶動所述第一關節(jié)相對于所述俯仰架俯仰轉動，所述第三轉動電機安裝于所述第一關節(jié)和第二關節(jié)之間并帶動所述第二關節(jié)相對于所述第一關節(jié)俯仰轉動，所述第四轉動電機安裝于所述第二關節(jié)和第三關節(jié)之間并帶動所述第三關節(jié)相對于所述第二關節(jié)俯仰轉動，所述第五轉動電機安裝于所述第三關節(jié)和第四關節(jié)之間并帶動所述第四關節(jié)相對于所述第三關節(jié)水平旋轉。

具體地，所述作業(yè)模塊包括電動砂輪模組，所述電動砂輪安裝于所述第四關節(jié)上。

具體地，所述驅動模塊包括砂輪驅動電機和變頻器，所述砂輪驅動電機帶動所述電動砂輪模組動作，所述變頻器調節(jié)所述砂輪驅動電機轉速。該方案使得砂輪驅動電機根據切割對象的不同，通過變頻器對切割轉速進行調節(jié)

具體地，所述作業(yè)模塊還包括微景相機、所述微景相機安裝于所述第三關節(jié)上。

較佳地，所述作業(yè)模塊可更換地安裝于所述多軸機械手上。3.作業(yè)模組可拆裝地安裝于多軸機械手上，可以根據不同作業(yè)需求更換不同作業(yè)模組，如電動砂輪模組、焊接頭模組等。

較佳地，兩個所述前履帶擺臂分別轉動安裝于所述車身的左前端和右前端，且所述前履帶擺臂包括設于前端的第一前鏈輪、設于后端的第一后鏈輪和配合安裝于所述第一前鏈輪和后鏈輪上的前履帶，所述第一前鏈輪的半徑小于所述第一后鏈輪；兩個后履帶擺臂分別轉動安裝于所述機器人本體的左后端和右后端，且所述后履帶擺臂包括設于前端的第二前鏈輪、設于后端的第二后鏈輪和配合安裝于所述第二前鏈輪和第二后鏈輪上的后履帶，所述第二前鏈輪的半徑大于所述第二后鏈輪。其中，前履帶擺臂和后履帶擺臂懸空端小，連接于車身的一端大，更進一步便于機器人本體翻越障礙以及保持重心。

較佳地，所述核電站水下作業(yè)機器人還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括地面控制臺、與所述地面控制臺相連的超短基線收發(fā)模塊和安裝于所述車身上的超短基線終端，所述地面控制臺通過線纜與所述驅動模塊相連并控制所述驅動模塊動作，所述超短基線收發(fā)模塊與所述超短基線終端配合并依據所述超短基線終端應答的聲學信號對所述機器人本體進行定位。

具體地，所述車身上還可拆卸地安裝有多功能組件，所述地面控制臺接收所述多功能組件輸出的信號并控制所述多功能組件動作。

更具體地，所述核電站水下作業(yè)機器人還包括水聲通訊機，所述水聲通訊機包括水下組件和水上組件，所述水下組件安裝于所述機身并與所述多功能組件相連，接收所述多功能組件輸出的信號并將其通過水聲信號發(fā)送出去，所述水上組件并接收所述水下組件輸出的水聲信號，所述地面控制臺與所述水上組件相連并接收所述水聲信號。這樣可以減少因電纜斷裂、水密、纏繞等引起的許多問題，并且可以降低成本。

具體地，所述多功能組件包括紅外線攝像機、增強型攝像機、監(jiān)視雷達、光學照相機、深度傳感器、紅外視覺及溫度傳感器、水下聲納探測器。

較佳地，所述第一驅動單元帶動所述主履帶以預設速度移動，所述第二驅動單元帶動所述前履帶相對于所述車身轉動并帶動所述前履帶以預設速度移動，所述第三驅動單元帶動所述后履帶相對于所述車身轉動并帶動所述后履帶以預設速度移動。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人的立體示意圖。

圖2是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人中多軸機械手的立體示意圖。

圖3是本發(fā)明所述多軸機械手與作業(yè)模塊的安裝示意圖。

圖4a-4f是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人在平底上移動的姿態(tài)示意圖。

圖5a-5d是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人在斜坡上移動的姿態(tài)示意圖。

圖6a-6c是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人跨越大縫隙的姿態(tài)示意圖。

圖7a-7c是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人跨越小縫隙的姿態(tài)示意圖。

圖8a-8h是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人翻越大障礙的姿態(tài)示意圖。

圖9是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人的結構框圖。

具體實施方式

為詳細說明本發(fā)明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖詳予說明。

參考圖1至圖3，本發(fā)明公開了一種核電站水下作業(yè)機器人1，包括機器人本體100、多軸機械手200、作業(yè)模塊300和驅動模塊，所述機器人本體100包括車身10、安裝于所述車身10兩側的主履帶11、轉動安裝于所述車身10前端的兩前履帶擺臂20和安裝于所述車身10后端的兩個后履帶擺臂30，所述前履帶擺臂20和后履帶擺臂30分別可相對于所述車身10自由轉動。所述多軸機械手200包括至少兩個水平旋轉的自由度和至少三個俯仰旋轉的自由度；所述驅動模塊包括第一驅動單元、第二驅動單元、第三驅動單元，所述第一驅動單元、第二驅動單元和第三驅動單元分別帶動所述主履帶11、前履帶擺臂20和后履帶擺臂30獨立動作；所述作業(yè)模塊300安裝于所述多軸機械手200上。

參考圖1至圖3，所述多軸機械手200包括底座51、俯仰架52、第一關節(jié)53、第二關節(jié)54、第三關節(jié)55、第四關節(jié)56、第一轉動電機61、第二轉動電機62、第三轉動電機63、第四轉動電機64和第五轉動電機65，所述底座51安裝于所述車身10上，所述俯仰架52水平旋轉地安裝于所述底座51上，所述第一關節(jié)53的前端俯仰轉動地安裝于所述俯仰架52上，所述第二關節(jié)54的前端俯仰轉動地安裝于所述第一關節(jié)53的后端，所述第三關節(jié)55的前端俯仰轉動地安裝于所述第二關節(jié)54的后端，所述第四關節(jié)56的前端水平旋轉地安裝于所述第三關節(jié)55的后端，所述第一轉動電機61安裝于所述底座51與所述俯仰架52之間并帶動所述俯仰架52相對于所述底座51水平旋轉，所述第二轉動電機62安裝于所述俯仰架52和第一關節(jié)53之間并帶動所述第一關節(jié)53相對于所述俯仰架52俯仰轉動，所述第三轉動電機63安裝于所述第一關節(jié)53和第二關節(jié)54之間并帶動所述第二關節(jié)54相對于所述第一關節(jié)53俯仰轉動，所述第四轉動電機64安裝于所述第二關節(jié)54和第三關節(jié)55之間并帶動所述第三關節(jié)55相對于所述第二關節(jié)54俯仰轉動，所述第五轉動電機65安裝于所述第三關節(jié)55和第四關節(jié)56之間并帶動所述第四關節(jié)56相對于所述第三關節(jié)54水平旋轉。

具體地，所述作業(yè)模塊300包括電動砂輪模組81，所述電動砂輪模組81安裝于所述第四關節(jié)56上。

具體地，參考圖1至圖3，所述驅動模塊包括砂輪驅動電機和變頻器，所述砂輪驅動電機帶動所述電動砂輪模組81動作，所述變頻器調節(jié)所述砂輪驅動電機轉速。該方案使得砂輪驅動電機根據切割對象的不同，通過變頻器對切割轉速進行調節(jié)。其中，所述作業(yè)模塊還包括微景相機83，所述微景相機83安裝于所述第三關節(jié)55上。

較佳者，參考圖1至圖3，所述作業(yè)模塊300可更換地安裝于所述多軸機械手200上。該方案使得作業(yè)模組300可拆裝地安裝于多軸機械手200上，可以根據不同作業(yè)需求更換不同作業(yè)模組300，如電動砂輪模組81、焊接頭模組等。

較佳者，兩個所述前履帶擺臂20分別轉動安裝于所述車身10的左前端和右前端，且所述前履帶擺臂20包括設于前端的第一前鏈輪21、設于后端的第一后鏈輪22和配合安裝于所述第一前鏈輪21和第一后鏈輪22上的前履帶23，所述第一前鏈輪21的半徑小于所述第一后鏈輪22；兩個后履帶擺臂30分別轉動安裝于所述車身10的左后端和右后端，且所述后履帶擺臂30包括設于前端的第二前鏈輪31、設于后端的第二后鏈輪32和配合安裝于所述第二前鏈輪31和第二后鏈輪32上的后履帶33，所述第二前鏈輪31的半徑大于所述第二后鏈輪32。其中，前履帶擺臂20和后履帶擺臂30懸空端小，連接于車身10的一端大，更進一步便于機器人本體100翻越障礙以及保持重心。

較佳者，參考圖9，所述核電站水下作業(yè)機器人還包括控制系統(tǒng)400，所述控制系統(tǒng)400包括地面控制臺71、與所述地面控制臺71相連的超短基線收發(fā)模塊72和安裝于所述車身10上的超短基線終端73，所述地面控制臺71通過線纜與所述驅動模塊相連并控制所述驅動模塊動作，所述超短基線收發(fā)模塊72與所述超短基線終端73配合并依據所述超短基線終端73應答的聲學信號對所述機器人本體100進行定位。

具體地，參考圖1至圖3以及圖9，所述車身10上還可拆卸地安裝有多功能組件75，所述地面控制臺71接收所述多功能組件輸出的信號并控制所述多功能組件動作。其中，所述核電站水下作業(yè)機器人1還包括水聲通訊機74，所述水聲通訊機74包括水下組件741和水上組件742，所述水下組件741安裝于所述機身10并與所述多功能組件75相連，接收所述多功能組件75輸出的信號并將其通過水聲信號發(fā)送出去，所述水上組件742并接收所述水下組件741輸出的水聲信號，所述地面控制臺71與所述水上組件742相連并接收所述水聲信號。這樣可以減少因電纜斷裂、水密、纏繞等引起的許多問題，并且可以降低成本。

具體地，參考圖1至圖3，所述多功能組件75包括紅外線攝像機、增強型攝像機、監(jiān)視雷達、光學照相機43、深度傳感器42、紅外視覺及溫度傳感器41、水下聲納探測器45和/或led照明44。本實施例中，所述深度傳感器為td303水位記錄儀，所述水下聲納探測器45為df900-2250型微型多波束圖像聲納系統(tǒng)。

較佳地，所述第一驅動單元帶動所述主履帶11以預設速度移動，所述第二驅動單元帶動所述前履帶23相對于所述車身10轉動并帶動所述前履帶23以預設速度移動，所述第三驅動單元帶動所述后履帶33相對于所述車身10轉動并帶動所述后履帶33以預設速度移動。

其中，圖4a-4f是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人1在平底上移動的姿態(tài)示意圖。圖5a-5d是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人1在斜坡上移動的姿態(tài)示意圖。圖6a-6c是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人1跨越大縫隙的姿態(tài)示意圖。圖7a-7c是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人1跨越小縫隙的姿態(tài)示意圖。圖8a-8h是本發(fā)明所述核電站水下作業(yè)機器人1翻越大障礙的姿態(tài)示意圖。

以上所揭露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。