本發(fā)明涉及核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)清洗及視頻檢查領(lǐng)域，尤其涉及一種(核電站蒸汽發(fā)生器清洗及檢查用)多關(guān)節(jié)爬壁機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、核電站蒸汽發(fā)生器(以下簡(jiǎn)稱“蒸發(fā)器”)是一二回路運(yùn)行安全邊界，在換料檢修期間，需要對(duì)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)進(jìn)行高壓清洗，以降低沉積物對(duì)傳熱管造成的影響，同時(shí)需要進(jìn)行視頻檢查以確定清洗效果。傳統(tǒng)的高壓清洗多使用剛性槍體，從中心管廊向兩側(cè)擺動(dòng)式噴射高壓水進(jìn)行清洗，這種方法對(duì)一些硬性和次硬性沉積物效果很差。目前，國(guó)內(nèi)外有一些機(jī)構(gòu)采用扁平式柔性帶作為視頻檢查工具以及高壓水輸送介質(zhì)，可以深入蒸發(fā)器傳熱管間隙，對(duì)硬性和次硬性沉積物定點(diǎn)清洗及視頻檢查，其載具設(shè)計(jì)是影響清洗和檢查效率的關(guān)鍵。

2、目前國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)多使用直桿式導(dǎo)軌作為柔性帶引導(dǎo)機(jī)構(gòu)，將導(dǎo)軌從蒸發(fā)器0°和180°手孔貫穿式裝入，導(dǎo)軌位于中心管廊，側(cè)面安裝可移動(dòng)式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，柔性帶從導(dǎo)軌內(nèi)部穿入，沿著驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)到達(dá)指定傳熱管束進(jìn)行清洗和檢查。這種方式安裝較為復(fù)雜，且柔性帶離管板較高有些區(qū)域旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也無(wú)法到達(dá)，存在清洗死角。

3、因此需要設(shè)計(jì)核電站蒸汽發(fā)生器清洗及檢查用的一種多關(guān)節(jié)爬壁機(jī)器人。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的部分缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種多關(guān)節(jié)爬壁機(jī)器人，采用多關(guān)節(jié)模塊化設(shè)計(jì)，集成了視頻監(jiān)視、距離感應(yīng)、柔性帶驅(qū)動(dòng)等功能，可以滿足多種場(chǎng)景下的蒸發(fā)器視頻檢查及清洗需求。解決了目前對(duì)核電站蒸汽發(fā)生器清晰及檢查的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其它相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種多關(guān)節(jié)爬壁機(jī)器人，包括：

3、導(dǎo)向板，導(dǎo)向板沿其縱向開(kāi)設(shè)有導(dǎo)向槽；

4、頭部機(jī)構(gòu)，頭部機(jī)構(gòu)包括頭部機(jī)構(gòu)本體和柔性帶驅(qū)動(dòng)單元，頭部機(jī)構(gòu)本體的第一端和導(dǎo)向板的安裝端轉(zhuǎn)動(dòng)連接；

5、爬行機(jī)構(gòu)，爬行機(jī)構(gòu)包括爬行機(jī)構(gòu)本體和磁輪驅(qū)動(dòng)單元；

6、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，爬行機(jī)構(gòu)本體的第一端和頭部機(jī)構(gòu)本體的第二端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；以及

7、柔性帶，柔性帶約束于導(dǎo)向槽中，柔性帶驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)柔性帶沿導(dǎo)向槽的縱向運(yùn)動(dòng)；

8、數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元采集數(shù)據(jù)用于監(jiān)測(cè)爬壁機(jī)器人的運(yùn)行情況。

9、作為本發(fā)明其中一種實(shí)施例，導(dǎo)向板的安裝端通過(guò)一對(duì)轉(zhuǎn)軸和頭部機(jī)構(gòu)本體的第一端連接，且一對(duì)轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一對(duì)扭簧，每個(gè)扭簧的彈簧體一端和導(dǎo)向板的安裝端抵靠、彈簧體另一端和頭部機(jī)構(gòu)本體的第一端的擋柱抵靠，使得導(dǎo)向板相對(duì)于頭部機(jī)構(gòu)本體的頂面翹起設(shè)置。

10、作為本發(fā)明其中一種實(shí)施例，數(shù)據(jù)采集單元包括前置攝像頭、一對(duì)側(cè)攝像頭、一對(duì)紅外傳感器和角度傳感器，前置攝像頭設(shè)置在頭部機(jī)構(gòu)本體的第一端，一對(duì)側(cè)攝像頭對(duì)應(yīng)設(shè)置在爬行機(jī)構(gòu)本體的兩側(cè)，一對(duì)紅外傳感器對(duì)應(yīng)設(shè)置在爬行機(jī)構(gòu)本體的兩側(cè)、并與相應(yīng)的所述側(cè)攝像頭分別位于所述爬行機(jī)構(gòu)本體的同一側(cè)的兩端，角度傳感器設(shè)置在爬行機(jī)構(gòu)本體的內(nèi)部。

11、作為本發(fā)明其中一種實(shí)施例，柔性帶驅(qū)動(dòng)單元安裝在頭部機(jī)構(gòu)本體的內(nèi)部，柔性帶驅(qū)動(dòng)單元包括滾筒、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)和電機(jī)，渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)包括渦輪、蝸桿和渦輪安裝軸，蝸桿沿頭部機(jī)構(gòu)本體的縱向布置、并和電機(jī)的輸出軸連接，渦輪安裝軸沿頭部機(jī)構(gòu)本體的橫向布置，滾筒套裝在渦輪安裝軸上，滾筒的外圓柱面上均勻、且凸起設(shè)有柱銷；頭部機(jī)構(gòu)本體的頂面開(kāi)設(shè)有頂面窗口，柱銷通過(guò)頂面窗口和柔性帶上的定位孔配合插接。

12、作為本發(fā)明其中一種實(shí)施例，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)包括第一驅(qū)動(dòng)單元、第二驅(qū)動(dòng)單元和轉(zhuǎn)動(dòng)本體，第一驅(qū)動(dòng)單元設(shè)于頭部機(jī)構(gòu)本體內(nèi)，第二驅(qū)動(dòng)單元設(shè)于爬行機(jī)構(gòu)本體內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)本體連接在爬行機(jī)構(gòu)本體的第一端和頭部機(jī)構(gòu)本體的第二端之間，第一驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)軸和第二驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)軸垂直布置，且第一驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接至轉(zhuǎn)動(dòng)本體上，第二驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)軸固定連接至轉(zhuǎn)動(dòng)本體上。

13、作為本發(fā)明其中一種實(shí)施例，第一驅(qū)動(dòng)單元包括第一齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第一驅(qū)動(dòng)軸，第一齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括嚙合的大直齒輪和小直齒輪，小直齒輪安裝在第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，大直齒輪套裝在第一驅(qū)動(dòng)軸上，第一驅(qū)動(dòng)軸沿頭部機(jī)構(gòu)本體的縱向設(shè)置，且第一驅(qū)動(dòng)軸的一端伸出頭部機(jī)構(gòu)本體的第二端、并轉(zhuǎn)動(dòng)連接至轉(zhuǎn)動(dòng)本體上，驅(qū)動(dòng)頭部機(jī)構(gòu)本體繞y軸向轉(zhuǎn)動(dòng)；

14、第二驅(qū)動(dòng)單元均包括第二齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第二驅(qū)動(dòng)軸，第二齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括依次嚙合的直齒輪ⅰ、直齒輪ⅱ和直齒輪ⅲ，直齒輪ⅰ安裝在第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，直齒輪ⅱ的齒輪軸通過(guò)直板安裝在爬行機(jī)構(gòu)本體，直齒輪ⅲ安裝在第二驅(qū)動(dòng)軸上，第二驅(qū)動(dòng)軸沿爬行機(jī)構(gòu)本體的橫向布置、且第二驅(qū)動(dòng)軸的一端伸出爬行機(jī)構(gòu)本體的第一端、并固定連接至轉(zhuǎn)動(dòng)本體上，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)本體帶動(dòng)頭部機(jī)構(gòu)本體繞x軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。

15、作為本發(fā)明其中一種實(shí)施例，爬行機(jī)構(gòu)本體的第一端的端部中間設(shè)置有倒立的u形安裝槽，轉(zhuǎn)動(dòng)本體包括u形安裝板和密封板，u形安裝板對(duì)應(yīng)設(shè)于u形安裝槽內(nèi)，密封板用于密封u形安裝板的開(kāi)口處，u形安裝板的底板和第一驅(qū)動(dòng)軸的伸出端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，u形安裝板的一側(cè)板和第二驅(qū)動(dòng)軸的伸出端固定連接。

16、作為本發(fā)明其中一種實(shí)施例，還包括布線機(jī)構(gòu)，布線機(jī)構(gòu)包括線架板、彎管和連接管；線架板布置在爬行機(jī)構(gòu)本體的內(nèi)部，第二驅(qū)動(dòng)軸套筒狀，第二驅(qū)動(dòng)軸套接在連接管上、且連接管軸向限位安裝在頭部機(jī)構(gòu)本體的內(nèi)部，彎管的一端和連接管連通，彎管的另一端貫穿u形安裝板的另一側(cè)板和u形安裝槽的槽壁、并與頭部機(jī)構(gòu)本體的內(nèi)部連通，使得線束通過(guò)爬行機(jī)構(gòu)本體的第二端的穿線孔進(jìn)入頭部機(jī)構(gòu)本體的內(nèi)部、再通過(guò)線架板布置，最后通過(guò)彎管和連接管穿行至頭部機(jī)構(gòu)本體的內(nèi)部。

17、作為本發(fā)明其中一種實(shí)施例，磁輪驅(qū)動(dòng)單元安裝在爬行機(jī)構(gòu)本體的內(nèi)部，包括兩個(gè)磁輪機(jī)構(gòu)，每個(gè)磁輪機(jī)構(gòu)包括磁輪本體、滾軸和磁輪電機(jī)；磁輪本體包括圓柱形的軛鐵、磁環(huán)、輪圈和一對(duì)端蓋，且軛鐵、磁環(huán)和輪圈依次同軸套裝，輪圈的軸向兩端和一對(duì)端蓋對(duì)應(yīng)卡合，滾軸貫穿輪圈的中心軸向、并和磁輪電機(jī)的輸出軸固定連接，帶動(dòng)磁輪本體轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)磁輪機(jī)構(gòu)的兩個(gè)磁輪本體交錯(cuò)布置，兩個(gè)磁輪本體的兩個(gè)滾軸均沿著爬行機(jī)構(gòu)本體的橫向布置、且兩個(gè)磁輪本體的兩個(gè)輪圈分別通過(guò)爬行機(jī)構(gòu)本體的底面窗口凸出以與爬行壁接觸。

18、作為本發(fā)明其中一種實(shí)施例，導(dǎo)向板的導(dǎo)向槽對(duì)應(yīng)的頭部機(jī)構(gòu)本體和爬行機(jī)構(gòu)本體縱向的頂面上分別設(shè)有柔性帶約束圈，導(dǎo)向槽的橫向設(shè)有限位滾筒，柔性帶依次穿過(guò)每個(gè)柔性帶約束圈和導(dǎo)向槽、并通過(guò)柔性帶驅(qū)動(dòng)單元沿導(dǎo)向槽的縱向向外延伸伸出。

19、本發(fā)明的有益技術(shù)效果至少包括：

20、(1)本發(fā)明的一種多關(guān)節(jié)爬壁機(jī)器人，包括導(dǎo)向板、頭部機(jī)構(gòu)、爬行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)、柔性帶和數(shù)據(jù)采集單元，導(dǎo)向板的縱向開(kāi)設(shè)有導(dǎo)向槽，頭部機(jī)構(gòu)包括頭部機(jī)構(gòu)本體和柔性帶驅(qū)動(dòng)單元，頭部機(jī)構(gòu)本體的第一端和導(dǎo)向板的安裝端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，爬行機(jī)構(gòu)包括爬行機(jī)構(gòu)本體和磁輪驅(qū)動(dòng)單元，爬行機(jī)構(gòu)本體的第一端和頭部機(jī)構(gòu)本體的第二端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，柔性帶約束于導(dǎo)向槽內(nèi)，柔性帶驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)柔性帶沿導(dǎo)向槽的縱向運(yùn)動(dòng)。

21、因此本發(fā)明的磁輪驅(qū)動(dòng)單元采用差速方式驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)爬壁機(jī)器人在蒸汽發(fā)生器內(nèi)壁上沿任一方向的移動(dòng)；爬行機(jī)構(gòu)本體的第一端和頭部機(jī)構(gòu)本體的第二端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)頭部機(jī)構(gòu)繞x軸以及繞y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，便于調(diào)整柔性帶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的角度及高度位置；同時(shí)數(shù)據(jù)采集單元實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向的視頻檢查及爬壁機(jī)器人的爬行姿態(tài)控制等。本發(fā)明的多關(guān)節(jié)爬壁機(jī)器人工作時(shí)，將本發(fā)明的爬壁機(jī)器人從蒸發(fā)器手孔送入，吸附在蒸發(fā)器內(nèi)壁，操作人員在后端作業(yè)平臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)爬壁機(jī)器人爬行及柔性帶驅(qū)動(dòng)控制，完成蒸發(fā)器清洗及視頻檢查工作，使用安裝簡(jiǎn)單、覆蓋范圍廣。

22、(2)本發(fā)明的一種多關(guān)節(jié)爬壁機(jī)器人的頭部機(jī)構(gòu)的頭部機(jī)構(gòu)本體內(nèi)部設(shè)置的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)頭柔性帶運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性帶的大扭矩傳送，用在蒸發(fā)器傳熱管束間的高壓清洗及視頻檢查等多個(gè)場(chǎng)景當(dāng)中。