六足系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人学领域，特别地，涉及包括六足系统的机器人的领域。本发明非限定但特别有利的应用是对核反应堆的检测和修理领域。
【背景技术】
[0002]在诸如以核领域为例的某些领域中，更精确和更具鲁棒性的机器人的使用越来越重要。这是因为，在日益增加的提高核反应堆的安全性的需求中，依赖机器人用于核反应堆运行的同时执行检查和/或修理任务(这些任务通常被称为ISIR，表示“运行中的检测与修理”)似乎具有特别的吸引力。这些机器人也可以工作在安装-拆解(以核武器拆解为主)场所，还可以在核事故期间，更普遍的是在工业事故期间进入除了那些为操作员带来高风险以外的工作必要的地区。
[0003]通常，这些机器人必须能够将传感器和用于在核电机组中测量和修理的工具一体化，更准确地说，是浸入在带纳冷却剂的快中子反应堆的容器的钠中。
[0004]目前使用的机器人一般安装在由反应堆的主要容器的外部操纵的杆(pole)上。通向该容器内部的主要通道位于地板上。可以通过这些通道引入检测或修理机械。当待检测的地区易于进入时，这些解决方案总体上是令人满意的。至今没有进入这种类型反应堆的最深的浸入部分(i_ersed part)的需求。由于法规的变化，核安全管理局现在要求能对这些地区的全部或局部进行检测。至今为止使用的装置达不到该要求。
[0005]因此，日益增加的安全方面的需求要求在ISIR任务期间机器人必须进入反应堆机组中难以进入的地区。此外，这些难以进入的地区有时位于距离机器人进入反应堆的地点相对较远的位置。
[0006]已知的包括杆的解决方案无法在难以进入的地区将机器人定位，因此不能适应ISIR方面的严格要求。
[0007]此外，一些反应堆给机器人施加了特别约束的环境。带有第4代冷却剂的反应堆就是这种情况。特别是在这种类型的反应堆中，通常将钠作为冷却剂。该金属具有较高的化学活性。另外，如同水一般，钠会对任何将要浸入的机器人施加显著的液体静压力。此外，为了维持液态并满足关于主要容器内部结构的热疲劳的限制的需求，冷却剂仍保持相对较高的温度。ASTRID(先进钠技术工业示范反应堆)反应堆构成了这种类型的反应堆的一个例子。
[0008]这些严格的约束并不能使基于按顺序安装的枢轴关节的解决方案令人满意。这种类型的解决方案实际上没有被证明在诸如钠冷却剂反应堆的约束环境下具有充分的鲁棒性或具有极低的负载能力。
[0009]此外，当连接方式，通常是设置在六足设备的顶板上的可动体的移动，所产生的力与该板不垂直时，基于六足设备的关节无法提供有效的负载能力。这是由于该力必然导致剪力的生成。该剪力必须由线性致动器承受，该线性致动器在最好的情况下能减小它们的负载能力，最坏的情况下会导致关节的断裂。这种类型的解决方案因此也不能令人满意。
[0010]因此，需要一种用于机器人的，能精确的、鲁棒的、无论负载定向如何都具有良好负载能力的关节。本发明的目的在于提出解决方案来满足该需求。
[0011]本发明的其他目的、特征和优点将从以下说明和附图的查阅中显现。当然还可以包括其他优点。
【发明内容】
[0012]为实现该目的，根据一实施例，本发明提出了一种用于机器人的六足系统，包括第一支撑件和第二支撑件以及六个线性致动器，每个线性致动器具有通过回转接头分别铰接在第一支撑件和第二支撑件上的两端。六足系统包括:一方面嵌入在所述第一支撑件上另一方面通过回转接头联结至第二支撑件的力吸收结构。优选地且特别有利地，该回转接头的转动中心位于第二支撑件的厚度层处。
[0013]因此该系统在保持第二支撑件相对于第一支撑件的至少两个转动的自由度的移动性的同时，有效承受了作用在第二支撑件上的剪力。转环的转动中心的放置也使得消除转环和第二支撑件间的杠杆臂从而能够减少施加在线性致动器上的不必要的力。通过本发明，所述致动器因此仅开始生成对所需移动必要的力。在垂直于第二支撑件的力的展开的相同能力下，通过力吸收结构对剪力的吸收能够减少根据本发明的与现有技术的六足设备相比较的六足设备的重量和尺寸。通过本发明的六足设备形成的关节因此在精确和鲁棒且具有限制的尺寸时提供了改进的负载能力。
[0014]根据另一实施例，本发明涉及例如用于检测和/或维修的机器人，其特征在于该机器人包括装配有至少一个优选为多个的以串联方式安装的多关节臂，且每个关节包括第一和第二支撑件和至少三个优选为六个的线性致动器。每个线性致动器具有具有通过回转接头分别铰接在第一支撑件和第二支撑件上的两端。每个关节还包括一方面嵌入在所述第一支撑件上另一方面通过回转接头联结至第二支撑件的力吸收结构。优选地且特别有利地，该回转接头的转动中心位于第二支撑件的厚度层处。
[0015]本发明因此能够生产包括多关节臂的机器人，其中由多个六足系统的重量导致的剪力主要被力吸收结构吸收。装配有根据本发明的关节的机器人因此在提供良好的灵活性的同时具有增加的负载能力。机械臂因此可以在具有减小的尺寸的同时具有相对较长的长度。因此它可以用于进入难以进入的地区和用于需要高负载能力的操作。
[0016]有利地，该机器人是配置为进行核电站的检测的检测和/或维修机器人。它还能用于在恶劣环境中拆除或工作运行。
[0017]根据有利的但非限制的实施例，该机器人包括装配有多个以串联方式设置的关节的臂。有利地，每个关节形成设有力吸收结构的六足设备。有利地，两个并列的六足系统共用同一个支撑件。
【附图说明】
[0018]本发明的目标、目的、特征和优点将通过以下附图示出的实施例的详细描述变得更为清楚，其中:
[0019]图1是根据现有技术的受到基本垂直于板的力的六足系统的示意图。该图还示出了在该负载情况下致动器上的受力平衡。
[0020]图2是根据现有技术的受到基本平行于板的力的六足系统的示意图。该图还示出了在该负载情况下致动器上的受力平衡。
[0021]图3是根据现有技术的受到基本平行于板并应用在偏离顶板的一点的力的六足系统的不意图。
[0022]图4是本发明的第一实施例的横截面的示意图。
[0023]图5示出了本发明的从侧面看到的第二实施例。
[0024]图6是图4示出的第二实施例的横截面。
[0025]图7示出了力吸收结构是中空的实施例。
[0026]图8示意性地示出了根据本发明的配备有外壳的多关节臂的示例。
[0027]附图通过实施例的方式给出，且并不是对本发明的限制。这些附图构成了旨在便于理解本发明的轮廓示意图，并非一定是按实际应用的比例绘制的。特别地，各个元件的相关尺寸并不代表实际尺寸。
【具体实施方式】
[0028]在开始本发明的实施例的详细描述之前，可选为关联或替换使用的可选特征将描述如下:
[0029]有利地，铰接(articulate)于第二支撑件上的应力吸收结构的回转接头(swivelconnect1n)的转动中心位于两个与第二支撑件相交的平面之间，所述两平面彼此平行且平行于两个相互垂直的转轴Rx、Ry所限定的平面，第一支撑件被固定的同时第二支撑件相对于第一支撑件绕转动中心旋转。轴Rz是第二支撑件的任何固有转轴，即第二支撑件绕自身的旋转。应力吸收结构沿主方向延伸。通常，Rz方向是应力吸收结构沿着的主方向。Rz方向定义为穿过嵌入连接件和与第二支撑件上的应力吸收结构耦合的回转接头的转动中心的直线。因此，不论线性致动器如何布置，该方向都是固定的。
[0030]有利地，通过线性致动器铰接在第一支撑件上的多个回转接头的中心是共面的。通过线性致动器铰接在第一支撑件的多个回转接头的中心限定的平面与穿过第二支撑件的互相平行的两个平面平行，且联结于第二支撑件上的应力吸收结构的回转接头的转动中心位于两个平面之间。
[0031]第二支撑件的外围限定外部覆盖物，由第二支撑件和应力吸收结构形成的所述回转接头的转动中心位于该覆盖物内。
[0032]回转接头的转动中心理论上位于第二支撑件的中间平面内。
[0033]优选地，第二支撑件具有朝向应力吸收结构的内表面和在内表面对面的外表面，其中，转动中心位于内外表面之间，理论上是这两个平面中间的平面。
[0034]优选地，联结于第二支撑件上的应力吸收结构的回转接头的转动中心位于与第二支撑件的外表面和内表面距离相等的位置，即第二支撑件的中间厚度层处。
[0035]根据一非限制性实施例，内表面和外表面是平面。
[0036]优选地，线性致动器和承受结构通过它们自身在第一和第二支撑件之间设置了机械铰接。因此，没有设置其他用于移动或保持相对于彼此的两个支撑件的零件(element)。
[0037]根据一非限制性实施例，应力吸收结构是连接臂，该连接臂的第一端嵌入在第一支撑件上，第二端通过回转接头联结至第二支撑件。优选地，应力吸收结构是管体。
[0038]根据一实施例，本发明提供了基于Stewart平台类型的铰接和将其他诸如吸收剪力结构的特征的