耐辐照水下监测机器人制造技术

本实用新型专利技术属于一种水下机器人，具体公开一种耐辐照水下监测机器人，远程控制器通过ＣＡＮ总线传输控制指令给主控制器，再由主控制器分别传输给监视与录像机、机器人本体、俯仰云台、水下照明、水下摄像头、机械手；监视与录像机是水下摄像头视频数据采集的后处理部分，显示和录制水下摄像头的视频信息；传感器采集机器人本体的姿态和压力信息传输给主控制器。本实用新型专利技术的机器人能够在环境剂量为１０↑［５］ｒａｄ辐照环境下连续运行１０个小时，体积小、结构紧凑，运行平稳，自动与手动控制相结合，满足不同运动要求控制。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种水下机器人，具体涉及一种应用于高放射性核环境 的水下设备维修监测、堆内构件及核电站关键设备目视检查和水下作业的耐 辐照水下监测机器人。
技术介绍
核电厂在长期运行后，可能导致堆内构件尤其是吊篮筒体外侧辐照监督 管的损坏。为保证核电厂安全、稳定运行，必须确保堆内构件的完好，必要 时需要对其进行检测、维修和零部件更换。由于堆内构件处于高放射性环境， 检测人员和维修人员辐照风险大，难度高，因此必须开发一套自动检测和维 修系统对堆内构件等核辐射环境下的设备进行检测、维修和零部件更换。水下机器人是一种浮游于水中的自动机械系统，通过搭载不同的传感部 件，如摄像头、传感器等，在操作人员的遥控下或者计算机自动控制下完成 水下视频检测、水下作业的机电仪一体化系统。运行于河道或者海洋领域的 民用水下机器人已经在国内外有广泛的应用，比如河道堤坝检测机器人和海 洋深水机器人。然而民用水下机器人系统一般体积较大，重量较重，运动灵 活性差，不具备狭小空间设备检测的机动灵活性，不具备耐辐照特性，无法 应用于核环境，同时该类水下机器人一般只具备观察机的功能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种耐辐照水下监测机器人，该机器人能够 深入到换料水池，对反应堆内构件的完好性进行视频检查，能够悬停在换料 水池中的任何位置，监控堆内构件维修和零部件更换的全过程，确保堆内构 件维修和零部件更换的顺利进行，能够拾取水池内的异物，完成换料水池的 清洁工作。实现本技术目的的技术方案 一种耐辐照水下监测机器人，它包括 主控制器、远程控制器、监视与录像机、机器人本体、俯仰云台、水下照明装置、水下摄像头、机械手以及姿态传感器，其中，主控制器采用CAN总 线分布式控制方式，主控制器的所有控制指令以及信号数据通过CAN总线 与远程控制器进行交互，实现系统功能；远程控制器通过CAN总线传输控制指令给主控制器，再由主控制器分别传输给监视与录像机、机器人本体、 俯仰云台、水下照明、水下摄像头、机械手；监视与录像机是水下摄像头视 频数据采集的后处理部分，显示和录制水下摄像头的视频信息；姿态传感器 采集机器人本体、俯仰云台、水下照明、水下摄像头和机械手的信息传输给 主控制器。所述的机器人本体包括后下舱、后上舱、前左舱、前右舱、水平面左推 进器、水平面右推进器、竖直面右推进器、竖直面左推进器、底座、基础框 架；底座上固定有两个间隔竖直放置的基础框架，后下舱和位于后下舱上部 的后上舱外部沿其周向均分别间隔设有两周凸缘，前左舱和与前左舱在同一 水平面上的前右舱外部沿其周向均分别设有一周凸缘，后下舱、后上舱、前 左舱、前右舱上的凸缘与基础框架的侧壁固定连接；水平面左推进器和水平 面右推进器位于在后下舱和后上舱、且两者位于同一个水平面上，水平面左 推进器、水平面右推进器分别与两个基础框架之间固定连接；竖直面左推进 器位于前左舱与后上舱之间，竖直面右推进器位于前右舱与后上舱之间，且 竖直面右推进器和竖直面左推进器在同一个竖直平面上，竖直面右推进器、 竖直面左推进器分别与两个基础框架之间固定连接。所述的前左舱内设有具有一个旋转自由度的俯仰云台，俯仰云台的俯仰 云台变速机构和驱动变速机构的俯仰云台驱动电机位于前左舱内，俯仰云台 的自由端位于前左舱外部；俯仰云台的自由端上固定有水下摄像头和机械 手，水下摄像头壳体两侧壁上分别固定有一个水下照明装置，机械手由伸縮 手臂控制电机、手指开合控制电机、机械手指依次连接组成；后下舱内设有 姿态传感器，姿态传感器包括压力传感器和罗盘，压力传感器和罗盘分别固 定在后下舱内壁上；机械手上的伸縮手臂控制电机、手指开合控制电机和机 械手指、俯仰云台上的俯仰云台变速机构和俯仰云台驱动电机、水下照明装 置通过控制线缆均与固定在底座上的集线器连接，连接集线器的另一端通过 控制线缆与主控制器连接，姿态传感器的压力传感器、罗盘的传感信号传输 线通过水密接插件与主控制器连接。所述的后下舱与后上舱之间通过中空机构固定连接；推进器分别固定在 一个卡式联结件上，卡式联结件通过防松螺栓与基础框架上连接；底座上固 定有配重块；防撞架为弧形架，防撞架的底端固定在底座上，防撞架的另一端固定在基础框架的侧壁上，且水下摄像头、水下照明装置和机械手位于防 撞架的弧形内，防撞架是水下摄像头、水下照明装置和机械手的保护架，避 免由于人为误操作导致水下摄像头、水下照明装置和机械手的碰撞损坏。所述的基础框架顶部设有吊装孔；舱体的凸缘与基础框架之间通过防松 螺栓连接；配重块通过角铁及防松螺栓联结在底座上，基础框架通过防松螺栓固定在底座上，防撞架的两端均通过防松螺栓分别固定底座和基础框架上；水下摄像头为耐辐照摄像头，具有变焦和自动对焦作用；水下照明装置 采用低功率高亮度LED封装而成，通过螺栓联结分别安装在水下摄像头壳 体两侧；伸縮手臂控制电机、手指开合控制电机与机械手指之间通过防松螺 栓组合在一起；推进器均采用15W电机，其工作电压为0—20V，转速为O —650rpm，可产生最大推力为1.1Kg。所述的机器人本体、俯仰云台、水下照明装置、水下摄像头和机械手均 为耐辐照材料。本技术的有益效果在于本技术的耐辐照水下监测机器人的特 点是整个系统采用耐辐照设计，可以运行在高剂量核辐射环境下，可以在最 高环境剂量率达到10'Vad的环境下连续运行10个小时；同时本技术所述 的耐辐照水下监测机器人是一个水中浮游机器人，可以悬停在40米水深的任 何深度位置；本技术所述的耐辐照水下机器人采用手动/自动切换运动 控制，当自动运行控制时，利用多传感器融合技术，通过反馈控制，实现机 器人的定向定深自动运行，定向精确，定深悬停稳定。体积小、结构紧凑， 运行平稳，自动与手动控制相结合，满足不同运动要求控制。该机器人能够 深入到换料水池，对反应堆内构件的完好性进行视频检査，能够悬停在换料 水池中的任何位置监控堆内构件维修和零部件更换全过程，确保堆内构件维 修和零部件更换的顺利进行，能够拾取水池内的异物，完成换料水池的清洁 工作。具备水下电视、水下照明、水下异物抓取功能，该机器人能够作为核 电厂停堆检修时堆内构件的检查机器人，在进行堆内构件维修与部件更换时 可以作为堆内构件维修的监控机器人，同时可以对核电厂换料水池内异物进 行清理。该机器人也可以作为其他非核领域水下设备的监测、监控以及清理 工作。附图说明7图1为耐辐照水下机器人系统框架图2和图3为机器人本体的三维立体图； 图4为机器人本体及功能部件的二维结构示意图5为图4的A-A向剖视图； 图6为图5的B-B向剖视图； 图7为图4的C-C向剖视图； 图8为舱体与基础框架联结的结构示意图。图中l.底座；2.配重块；3.水密接插件；4.后下舱；5.水密接插件；6. 基础框架；7.后上舱；8.吊装孔；9.集线器；IO.水下摄像头；ll.水下照明装 置；12.伸縮手臂控制电机；13.机械手指；14.手指开合控制电机；15.防撞架; 16.水平面左推进器；17.水平面右推进器；18.卡式联结件；19.竖直面右推进器；20.竖直面左推进器；21.俯仰云台变速机构；22.水密接插件；23.俯仰云 台驱动电机；24.前左舱；25.前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐辐照水下监测机器人，它包括主控制器（３２）、远程控制器（３０）、监视与录像机（３１）、机器人本体（３３）、俯仰云台（３４）、水下照明装置（１１）、水下摄像头（１０）、机械手（３５）以及姿态传感器（３７），其特征在于：主控制器（３２）采用ＣＡＮ总线分布式控制方式，主控制器（３２）的所有控制指令以及信号数据通过ＣＡＮ总线与远程控制器（３０）进行交互，实现系统功能；远程控制器（３０）通过ＣＡＮ总线传输控制指令给主控制器（３２），再由主控制器（３２）分别传输给监视与录像机（３１）、机器人本体（３３）、俯仰云台（３４）、水下照明（１１）、水下摄像头（１０）、机械手（３５）；监视与录像机（３１）是水下摄像头（１０）视频数据采集的后处理部分，显示和录制水下摄像头（１０）的视频信息；姿态传感器（３７）采集机器人本体（３３）、俯仰云台（３４）、水下照明（１１）、水下摄像头（１０）和机械手（３５）的信息传输给主控制器（３２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝军，沈秋平，钟志民，陈志清，严智，陈煜，叶琛，李劲松，于岗，吴超，
申请(专利权)人：国核电站运行服务技术有限公司，上海核工程研究设计院，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]