本发明涉及防辐射领域，具体是一种应用于辐射环境下的四自由度平台。
背景技术：
目前，现有设备在对工件进行装卡并进行定点的高精度移动操作时，普遍采用光栅尺配合电机做位置的闭环控制，如图1所示，利用普通的光电开关做起始点限位，在存在电离辐射的环境下，光栅尺及光电开关比较容易损坏，从而影响设备的正常运行。
且现有设备针对不同尺寸规格的工件需准备多种规格的装卡工装，这样造成成本的增加，工作效率下降。
技术实现要素：
本发明针对上述问题，设计了一种通用的可自适应不同规格尺寸工件的装卡机构，且选用LVDT(差动变压位移传感器)替代光栅尺配合电机做闭环控制，利用机械式限位开关替代光电开关进行行程限位从而减少设备电子元器件数量，增加其抗辐照能力，具体是一种应用于辐射环境下的四自由度平台。
所述的四自由度平台包括：X轴位移轴，Y轴位移轴，Z轴位移轴，R轴旋转机构以及自适应夹持机构。
所述的X轴位移轴，Y轴位移轴和Z轴位移轴结构相同，分别位于不同的水平层上，是三个直线位移轴；X轴位移轴位于最下方，通过移动滑块垂直连接Y轴位移轴；Y轴位移轴通过移动滑块连接Z轴位移轴；同时Z轴位移轴通过滑块固定连接R轴旋转机构；R轴旋转机构跟随Z向滑块在垂直方向上进行移动。
X轴位移轴，Y轴位移轴和Z轴位移轴构采用全密闭式结构，端部及侧面分别固定安装有步进电机和LVDT，其中LVDT的测杆跟随移动滑块移动，从而测量各位移轴移动滑块的实际坐标参数，并通过控制器与步进电机形成位置的闭环控制。
每个步进电机驱动各自的直线位移轴，通过精密丝杠传动使移动滑块沿交叉滚子导轨进行直线运动；各向直线位移轴内行程开始及结束位置均安装有限位开关，起到行程限位保护的作用。
R轴旋转机构的前端固定连接自适应夹持机构；自适应夹持机构与R轴旋转机构的输出轴通过联轴器进行连接，在步进电机驱动下自适应夹持机构进行周向旋转运动。
自适应夹持机构包括气动夹持装置，进/排气管路和夹持手指；气动夹持装置由压缩气体进行驱动，压缩气体通过进/排气管路进入到气动夹持装置内部，驱动内部活塞杆运动，最终使夹持手指开启或闭合，完成对被夹持工件的松开或夹持功能。
同时，在R轴旋转机构的前面板固定安装原点开关及限位开关，对自适应夹持机构的旋转角度进行限位。
本发明的优点及其有益效果在于：
1)、一种应用于辐射环境下的四自由度平台，采用LVDT实现对各位移轴的位置坐标监测，相比于现有的光栅尺结构更为简单，且无光敏元件、电子芯片等元件，耐辐照能力更强。
2)、一种应用于辐射环境下的四自由度平台，相比于传统的位移台，该设备X向、Y向、Z向直线位移轴及R向旋转轴均采用全密闭式结构，可防止辐射粉尘的沾染，便于清理。
3)、一种应用于辐射环境下的四自由度平台，三个直线位移轴及R轴旋转机构的限位开关均采用纯机械式限位开关，相比于光电开关，其耐辐照能力更强，且各位移轴及旋转轴均采用步进电机做为驱动，其耐辐照能力更优与伺服电机。
4)、一种应用于辐射环境下的四自由度平台，通过压缩气体驱动夹持手指的开启或闭合，能适应于不同尺寸和不同外形工件的装卡，且通过控制压缩气体的压力来调节夹持力，防止夹持力过大对工件造成损坏。
5)、一种应用于辐射环境下的四自由度平台，在实践应用中经过验证，可满足耐辐照要求，且在精度及多适应性方面均达到要求，可适应于不同外形、不同尺寸规格工件的夹持，且夹持力矩可调。
附图说明
图1是现有设备采用光栅尺原理图；
图2是本发明四自由度平台的整体结构示意图；
图3是本发明每个直线位移轴的示意图；
图4是本发明采用的LVDT的原理剖面示意图；
图5是本发明的自适应夹持机构的示意图；
图6是本发明R轴旋转机构的爆炸示意图；
图7是本发明夹持手指对不同直径尺寸的工件的夹持示意图。
图中：1-X轴位移轴；2-Y轴位移轴；3-Z轴位移轴；4-R轴旋转机构；5-自适应夹持机构；6-步进电机；7-旋转手柄；8-LVDT；9-移动滑块；10-精密丝杠；11-交叉滚子导轨；
401-防尘罩；402-联轴器；403-轴承套；404-原点开关；405-滚动轴承；406-限位开关；407-步进电机；501-气动夹持装置；502-进/排气管路；503-夹持手指；801-线圈骨架；802-一次线圈；803-二次线圈；804-铁芯；805-测杆；806-屏蔽外壳。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种应用于辐射环境下的四自由度平台，如图2所示，包括X轴位移轴1、Y轴位移轴2、Z轴位移轴3、R轴旋转机构4和自适应夹持机构5；
所述的X轴位移轴1，Y轴位移轴2和Z轴位移轴3分别位于不同的水平层上，是三个直线位移轴，三个直线位移轴通过螺栓拼接可满足被夹持工件在X、Y、Z三个坐标轴方向上的移动；X轴位移轴1位于最下方，通过移动滑块9垂直连接Y轴位移轴2；Y轴位移轴2通过移动滑块9连接Z轴位移轴3，并跟随移动滑块9一起移动；同时Z轴位移轴3通过滑块固定连接R轴旋转机构4；R轴旋转机构4跟随Z向滑块在垂直方向上进行移动。
如图3所示，X轴位移轴1，Y轴位移轴2和Z轴位移轴3结构相同，采用全密闭式结构，端部各自固定安装有步进电机6和旋转手柄7；可通过旋转手柄7对步进电机6进行旋转操作；同时在每个位移轴一侧固定安装有LVDT8，每个步进电机6驱动各自的直线位移轴，通过精密丝杠10传动使移动滑块9沿交叉滚子导轨11进行直线运动；各直线位移轴内行程的开始及末尾端，分别安装有高精度原点开关和限位开关，起到行程限位保护的作用。其中限位开关及原点开关均为纯机械式限位开关。
如图4所示，LVDT8包括线圈骨架801，一次线圈802，二次线圈803，铁芯804，测杆805和屏蔽外壳806；
屏蔽外壳806位于LVDT8的最外侧；内部通过线圈骨架801以及一次线圈802和两个二次线圈803缠绕在铁芯804上，铁芯804内部为测杆805，通过跟随各直线位移轴的移动滑块9的移动，从而测量各移动滑块9的实际坐标参数，并通过控制器与步进电机6形成位置的闭环控制。
R轴旋转机构4的前端固定连接自适应夹持机构5；如图6所示，R轴旋转机构4包括防尘罩401；联轴器402；轴承套403；原点开关404；滚动轴承405；限位开关406和步进电机407；
防尘罩401罩在步进电机407的外围，通过联轴器402连接轴承405；同时轴承405套在轴承套403内；在R轴旋转机构4的前面板固定安装原点开关404及限位开关406，对自适应夹持机构5的旋转角度进行限位；限制自适应夹持机构5旋转的起始位置，且原点开关的高重复定位精度，保证自适应夹持机构5每次归零位置的一致性。
自适应夹持机构5的输入轴与R轴旋转机构4的输出轴通过联轴器402进行连接，在步进电机407驱动下自适应夹持机构5进行周向旋转运动。
如图5所示，自适应夹持机构包括气动夹持装置501，进/排气管路502和一对夹持手指503；主要作用为对工件进行夹持；气动夹持装置501由压缩气体进行驱动，压缩气体通过进/排气管路502进入到气动夹持装置501内部，驱动内部活塞杆运动，最终使夹持手指503开启或闭合，完成对被夹持工件的松开或夹持功能。
如图7所示，该自适应夹持机构5可满足不同规格、不同形状工件的夹持；工件被自适应夹持机构5牢固夹持后，经过R轴旋转机构4的周向旋转，达到要求的方向，然后分别经过X、Y、Z三坐标位移轴的直线运动，到达工件指定的地点，能满足被夹持工件四自由度的精确运动。
本发明在存在电离辐射的环境下，对工件进行装卡并进行定点的高精度移动操作，该工艺动作要求设备能满足不同规格尺寸工件的装卡，移动过程可控、平稳、可靠且移动位置坐标可知，并且在具有电离辐射的环境下能长期平稳运行。