核电站作业多功能执行器及其控制方法

摘要

本发明属于核电站用机器人设备，特别涉及一种核电站作业多功能执行器及其控制方法。该执行机构由底座、三关节五自由度机械臂、方形爪盘和爪盘上四个可切换的机械手组成，且设置多个摄像机、传感器；通过传感器和控制系统，实现了四个机械手的切换、锁紧、定位操作以及机械臂的避障、动作规划。本机构可实现在核辐射环境下对物体的搜寻、排污、回收、设备检修等多项高危险任务进行一体式操作，实现了在核环境下的智能自主操作。

主权项

核电站多功能作业执行器，由固定式底座(1)搭载三关节五自由度机械臂和四个机械手组成，其特征在于，在底座(1)的前方和尾部分别安装摄像头(2)，底座(1)上表面中部靠前位置安装可旋转的三关节五自由度机械臂(3)；底座(1)上表面的后部安装辐射量测量仪器、湿度及温度传感器、云台摄像机(6)和内置有控制系统的封装盒；所述三关节五自由度机械臂(3)由腰部(31)、大臂(32)、小臂(33)和腕部(34)组成，腰部(31)与大臂(32)之间由腰关节连接，大臂(32)和小臂(33)之间由肘关节连接，小臂(33)和腕部(34)之间由腕关节连接；腰关节、肘关节以及腕关节上分别设置陀螺仪，用以分别测量三个关节的旋转角度，并在腰关节安装水平仪检测腰部回转角度；在腕关节前端安装超声测距传感器，在腕部(34)侧面安装方形爪盘(4)，由腕部舵机驱动方形爪盘(4)旋转，方形爪盘(4)的轴心位置固定安装双目视觉传感器(5)；所述方形爪盘(4)的对角线方向安装四个机械手，分别为移动式平动手爪(41)、斜楔式V型手爪(42)、滑块杠杆式三指手爪(43)和扭矩电动扳手(44)；各机械手上分别安装接近觉传感器和触觉及滑觉传感器；所述的控制系统为由ARMv6架构的ARM11作为主处理器、DSP微处理器作为协同处理器组成的嵌入式系统，协同处理器采用分布式控制方法对传感器数据进行采集，处理，分析和计算；主处理器采用模糊逻辑算法用于实现对机械臂和手腕的避障、动作规划。