[发明专利]基于机械臂的远程监控及维护系统

说明书

技术领域

本发明涉及远程监控及维护技术领域，尤其是涉及一种通用的适合于核电站危险环境下远程监控及智能维护系统。

背景技术

众所周知，保证核电站安全运营的决定性条件之一是具备配套完善的设备监测和维护系统。区别于常规电站，规模特性、设备复杂性、核安全及公众健康等因素均对核电站监测和维修工作提出更高的要求。核电站监控和维修有两层含义：监控维护系统及设备使其按设计正常运行；修复失效系统及设备使其恢复设计运行能力。与之相对应的维修类型是预防性维修和纠正性维修，前者包括计划、实施、试验三步骤，是在系统及设备失效前采取措施避免设备失效，后者维修流程通常有故障诊断、临时处理、计划准备、最终修复和再鉴定实验，属于被动维修范畴。核电站的预防性维修通常分为周期性维修和预见性维修两种类型。其中预见性维修因具有安全预测、失效预先处理等功能而成为核电站复杂设备维护的最有效监督方法；其通过设备检测，在采集、积累数据并判断故障发生可能性的基础上提出设备维修最佳时机。

目前全世界核能发电量占总发电量的17％，但相当部分核电站在建造阶段没有建立完善的远程监控及维护系统。中国国家高技术研究发展计划(863计划)中已列入恶劣环境智能机器人研究项目，并自1987年开始确定把移动式机器人和壁面爬行机器式检查机器人这两种型号的核工业机器人作为开发目标，已取得了可喜成果。但不足之处在于，核工业区域空间有限，导致目前开发的机器人进入及作业受空间条件制约性较大，增加了机器作业的复杂性、可靠性及经济性；专业机器人作业功能比较少，没有形成模块化作业，使维护系统操作繁琐。随着核电站对预见性维修需求的日益剧增，随着机器人技术及智能技术的发展，具有更高自主能力及可靠性的智能监控及维护作业系统，既可避免核电站操作人员接近危险放射区，又可增强核设施运转的安全性。基于此，在核反应器狭窄有限的空间以及恶劣的环境中，设计一种独立灵活的基于机械臂的远程监控及维护系统，用于控制众多不同的检测和维护工具，供核能源发电使用，具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种基于机械臂的远程监控及维护系统，使其能够在核反应器狭窄有限空间以及恶劣环境中，独立灵活的实现远程监控及维护作业，用于控制众多不同的检测和维护工具。本发明既为核电站实行预防性维修提供了有力的系统保障，又增加了核电站监控及维护作业的模块化程度，减少了核危险区远程监控及作业的复杂性和繁琐性，增加了检测维护操作的可靠性和经济型。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括柔性弯曲机械臂、末端维护机械臂、远程操作系统。柔性弯曲机械臂用于在狭窄回转空间内柔性弯曲行走，在行走过程中将空间信息反馈给远程操作系统使其对信息进行处理；末端维护机械臂安装于所述柔性弯曲机械臂末端，用于对被维护设备进行远程监控及维护作业，并通过网络将监控及维护信息传送给远程操作系统使其对信息进行处理；远程操作系统分别与所述柔性弯曲机械臂和所述末端维护机械臂进行操作信息交流，用于接受和处理所述柔性弯曲机械臂的行走作业信息，并对所述末端维护机械臂的维护作业状态进行实时操纵。

所述柔性弯曲机械臂包括机座、伺服电机，高精度减速机、弯曲关节，伺服电机与高精度减速机相连带动弯曲关节组成关节模块，首个关节模块安装于机座上，后续关节模块依次衔接，每个关节模块均可以绕前一个关节模块进行正转、反转、制动三个状态。

所述末端维护机械臂包括360度匀速旋转机构、90度匀速摆动机构；旋转和摆动的合成实现了半三维空间的无线回转，能够使所述末端维护机械臂任意角度变换达到对正作业的效果。

所述远程操作系统是所述柔性弯曲机械臂和所述末端维护机械臂中伺服电机控制的唯一系统。

所述360度匀速旋转机构包括伺服电机、高精度减速机、旋转轴，其安装于所述柔性弯曲机械臂最后一个关节末端。

所述90度匀速摆动机构包括伺服电机、高精度减速机、摆动机构，其安装于所述360度匀速旋转机构旋转轴上，在摆动的同时随之进行相应的旋转。

所述90度匀速摆动机构包括输入齿轮轴、传动齿轮轴、摆动齿轮轴，通过所述90度匀速摆动机构中所述伺服电机及所述高精度减速机传递动力，实现四分之一圆周内匀速摆动。

所述柔性弯曲机械臂中各个所述弯曲关节上增加的摄像装置均会对核电站内部环境及其所处位置进行图像反馈。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：