一种用于危化溶液提取的移动机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于危化溶液提取的移动机器人，所述移动机器人包括移动小车系统、多关节机械臂系统、夹具系统、视觉超声波检测系统及危化溶液存储系统，且多关节机械臂系统、夹具系统、视觉超声波检测系统、危化溶液存储系统均布置于移动小车系统上，所述移动小车系统分别与多关节机械臂系统和危化溶液存储系统相连，所述多关节机械臂系统与夹具系统相连，所述移动小车系统和视频超声波检测系统均与总控制台系统通信连接。本移动机器人能够实现危化溶液的精确提取、多余危化溶液自动处理，减少了中间环节，降低了时间成本、人力成本和管理成本。

A mobile robot for extraction of hazardous solutions

The utility model relates to a mobile robot used for extraction of dangerous chemical solution, the mobile robot including mobile robot system, multi joint manipulator system, fixture system, visual system and ultrasonic detection of hazardous solution storage system, and the multi joint mechanical arm system, fixture system, visual system, ultrasonic detection of hazardous solution storage system are arranged in a mobile robot system, the mobile robot system with multi joint manipulator system and hazardous solution storage system is connected, the multi joint mechanical arm system is connected with the fixture system, the moving vehicle system and video ultrasonic detection system are connected with the general control system communication. The mobile robot can realize the accurate extraction of the dangerous solution and the automatic processing of excess hazardous solution, reduce the intermediate links, and reduce the time, cost, labor cost and management cost.

【技术实现步骤摘要】
一种用于危化溶液提取的移动机器人
本技术涉及危化溶液提取及检测领域，具体说是一种用于危化溶液提取的移动机器人。
技术介绍
生产制造、医疗卫生、核试验与核电、冶金化工等行业诸多场所会产生大量组分复杂、浓度不均、腐蚀性大、放射性高的危化溶液，对人、动物以及环境极易造成严重伤害。此类危化溶液一般采用隔离的办法存储在封闭空间中，经过收集存储、取样检测、净化处理以及排放等步骤，用稀释或固化等方法处理后，转换成小体积的浓缩物并加以贮藏，待腐蚀性和放射性小于最大允许排放指标后，将其排于环境中进行掩埋或扩散。危化溶液的取样检测是处理过程中非常重要的环节，此阶段将对危化溶液的成分及含量进行检测，只有充分检测后才能找到有效的危化溶液处理方法，只有经过严格处理后才能将其危害降低到最低。危化溶液取样检测时需采用先进的方法和手段少量提取溶液，进行成分和含量分析。从已公开的记录和资料来看，大部分危化溶液提取采用的是基于真空吸取的方式构建的固定危化溶液提取装置，该装置主要由真空泵、吸取管、控制开关以及摄像头等组成，与危化溶液处理设备一起固定在某个地方，在人工的参与下完成危化溶液的提取，该类装置出于稳定性考虑几乎没有采用精确提取控制的措施，所以难以实现危化溶液的定量和随机抽检。缺少灵活的提取手段和无法精确定量提取等问题成为制约危化溶液处理效率提升的瓶颈，由于采用的是固定式溶液提取装置，不能自由移动操作，当装置发生故障或危化溶液组分变化的情况下，固定式溶液提取装置无法胜任抽检工作，严重时造成危化溶液处理暂停，生产线停机，带来巨大的经济损失。另外，许多场合没有固定式危化溶液提取设备，当提取的危化溶液种类比较多、距离比较远、工作环境比较恶劣时，需要人进入不同的环境甚至是高危环境中手工操作，出现（1）人较长时间处在恶劣环境中作业，易受到伤害；（2）危化溶液取量不准，作业效率较低；（3）多余危化溶液不易处理等问题。这些问题已严重影响危化溶液检测环节的处理效率和人的安全性。
技术实现思路
为克服现有技术存在的以上问题，本技术提供了一种用于危化溶液提取的移动机器人，利用移动机器人实现不同高危环境下重复进行危化溶液定量提取的自动化、定量化和标准化操作，从而完全隔离人与高危环境的接触，达到危化溶液充分检测的要求。本技术由以下技术方案实现：一种用于危化溶液提取的移动机器人，所述移动机器人包括移动小车系统、多关节机械臂系统、夹具系统、视觉超声波检测系统及危化溶液存储系统，且多关节机械臂系统、夹具系统、视觉超声波检测系统、危化溶液存储系统均布置于移动小车系统上，所述移动小车系统分别与多关节机械臂系统和危化溶液存储系统相连，所述多关节机械臂系统与夹具系统相连，所述移动小车系统和视频超声波检测系统均与总控制台系统通信连接。进一步的，所述移动小车系统包括机械本体、控制模块、驱动模块、导航模块及通讯模块；所述机械本体用于提供移动机器人运动的物理结构；所述控制模块通过通信模块和总控制台系统通信连接，所述控制模块通过驱动模块与机械本体相连；所述导航模块与控制模块相连；所述控制模块与多关节机械臂系统相连。进一步的，所述多关节机械臂系统包括机械臂本体、伺服驱动模块及控制模块；所述机械本体包括执行单元、机械臂本体及传感部件；所述控制模块包括多关节机械臂PLC控制器和运动控制模块；所述运动控制模块通过伺服驱动模块与执行单元相连；所述多关节机械臂PLC控制器一端与移动小车相连，另一端与传感部件相连。进一步的，所述夹具系统包括夹具本体、转动装置、定量取液装置以及气动三爪卡盘装置；所述夹具本体分为对称两半，对称面与水平面成45°夹角；所述转动装置位于夹具本体内，用于实现夹具本体对称两半之间的相对转动；所述夹具本体水平方向与气动三爪卡盘装置连接，垂直方向与定量取液装置连接。进一步的，所述视觉超声波检测系统包括数据采集处理单元、视觉模块及超声波模块；所述视觉模块与超声波模块分别通过数据采集处理单元与总控制台通信连接。进一步的，所述危化溶液存储系统包括存储本体、取液量杯及重量传感器；所述取液量杯位于容腔本体中；所述重量传感器置于取液量杯底部；所述重量传感器与移动小车系统相连。进一步的，还包括电源系统，所述电源系统包括蓄电池组、无线充电模块以及电源管理模块；所述电源系统与移动机器人相连；所述电源系统通过通讯网络实现与总控制台系统通信连接。进一步的，所述总控制台系统包括显示器、安装有监控软件的主控计算机、实时通讯服务器、安装有后台数据库的数据服务器、视频服务器以及网络通讯模块；所述总控制台与移动机器人通信连接；所述主控计算机通过网络通讯模块与实时通讯服务器、数据服务器及视频服务器通信连接；视频服务器用于存储视频信息和超声波高度检测信息。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：本技术能够实现危化溶液的精确提取、多余危化溶液自动处理，减少了中间环节，降低了时间成本、人力成本和管理成本；本技术代替人工进行危化溶液提取操作，其危化溶液提取周期缩短1/3，使危化溶液检测效率得到显著提高；本技术引入了先进的自动化技术和信息技术，提升了装置的智能化水平，利于危化溶液提取操作过程的自动化和标准化，也提高了危化溶液处理单位的信息化水平，使之对危化溶液的处理能力得到较大提升；本技术是面向多品种危化溶液的自动化提取过程的，为今后特殊行业的危化溶液提取与检测管理提供了典范。本技术综合移动小车系统的移动灵活性和机械臂的操作灵活性，结合两者优势设计可在不同环境中灵活移动、快速操作的危化溶液提取系统，通过无线通讯技术进行实时指令派发和数据交换，达到危化溶液高效提取和灵活处理的目的；危化溶液提取系统采用外室控制与内室执行部件隔离的模式，其执行部件表面经特殊防辐射耐腐蚀处理，能够在高危环境等特殊环境下稳定工作，减少人接触辐射的剂量，降低人的劳动强度和安全风险；设计基于四个麦克拉姆独立驱动的危化溶液提取系统中的移动小车，实现移动小车在不同环境中的全方位快速移动，无障碍高效完成危化溶液提取和处理的整个过程。其内部采用三层全封闭结构设计，合理布置系统各个关键部件，最大程度利用内部空间，减轻整车质量，提高移动效率；采用3个回转轴和一个线性轴的结构设计危化溶液提取系统中的四关节机械臂，相比传统多关节机械臂，其机械结构更简单、制造成本低、控制容易实现、性能稳定，同时兼顾大的工作范围、较高的定位精度以及快速移动操作；采用90度夹角结构设计危化溶液提取系统中的机械臂末端夹具，夹具集成自动抓取和定量取液功能，功能集成度高，能与机械臂无缝连接，可根据操作指令随时快速转换功能部件，减少危化溶液提取过程中夹具换装时间，提高整个过程的效率；利用真空发生器组件产生的正压和负压来设计危化溶液提取系统中的定量提取装置，装置通过主要由固态电容组件组成的液面位置检测传感器精确检测危化溶液提取量，在PLC控制器的实时控制下快速完成危化溶液定量提取。该装置结构简单，制造和维护成本低，可重复进行危化溶液提取操作。附图说明图1为本技术的系统工作原理图。图2为本技术的系统组成框图。图3为本技术的移动机器人结构图。图4为本技术的移动机器人系统控制结构图。图5为本技术的控制指令及传递过程网状图。图6为本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于危化溶液提取的移动机器人，其特征在于：所述移动机器人包括移动小车系统、多关节机械臂系统、夹具系统、视觉超声波检测系统及危化溶液存储系统，且多关节机械臂系统、夹具系统、视觉超声波检测系统、危化溶液存储系统均布置于移动小车系统上，所述移动小车系统分别与多关节机械臂系统和危化溶液存储系统相连，所述多关节机械臂系统与夹具系统相连，所述移动小车系统和视频超声波检测系统均与总控制台系统通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于危化溶液提取的移动机器人，其特征在于：所述移动机器人包括移动小车系统、多关节机械臂系统、夹具系统、视觉超声波检测系统及危化溶液存储系统，且多关节机械臂系统、夹具系统、视觉超声波检测系统、危化溶液存储系统均布置于移动小车系统上，所述移动小车系统分别与多关节机械臂系统和危化溶液存储系统相连，所述多关节机械臂系统与夹具系统相连，所述移动小车系统和视频超声波检测系统均与总控制台系统通信连接。2.根据权利要求1所述的一种用于危化溶液提取的移动机器人，其特征在于：所述移动小车系统包括机械本体、控制模块、驱动模块、导航模块及通讯模块；所述机械本体用于提供移动机器人运动的物理结构；所述控制模块通过通信模块和总控制台系统通信连接，所述控制模块通过驱动模块与机械本体相连；所述导航模块与控制模块相连；所述控制模块与多关节机械臂系统相连。3.根据权利要求2所述的一种用于危化溶液提取的移动机器人，其特征在于：所述多关节机械臂系统包括机械臂本体、伺服驱动模块及控制模块；所述机械本体包括执行单元、机械臂本体及传感部件；所述控制模块包括多关节机械臂PLC控制器和运动控制模块；所述运动控制模块通过伺服驱动模块与执行单元相连；所述多关节机械臂PLC控制器一端与移动小车相连，另一端与传感部件相连。4.根据权利要求1所述的一种用于危化溶液提取的移动机器人，其特征在于：所述夹具系统包括夹具本体、转动装置、定量取液装置以及气动三...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兵，吴文亮，董娜，李晋航，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51