一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人的制作方法

本发明属于乏燃料水池无损检查技术领域，具体涉及一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人。

背景技术：

乏燃料水池是核电厂的一个重要组成部分，主要作为储存和冷却乏燃料组件和破损燃料组件，以及对燃料组件进行检查、修复、运输等水下操作。乏燃料水池的池壁采用较薄(3～6mm)的不锈钢蒙皮与钢衬底搭接后的氩弧焊焊接而成。由于乏燃料产生大量的余热，以及水质中含有大量的硼酸，对于材料尤其是焊缝区域的腐蚀会加速，使得其产生裂纹以及泄漏的可能性很大。现阶段核电站乏燃料水池的不锈钢覆面焊缝的无损检测方法主要分为役前的射线、目视和渗透检查以及在役运行期间打压后的泄漏检查，业界还未实施在役阶段的缺陷检查，因此亟待开发可靠的在役自动检查方法。

目前，国内外有不少爬壁机器人，但大多是磁吸附式的，而乏燃料水池的覆板为非磁性材料，不具备磁吸附性，不能采用磁吸附式的爬行机器人。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人，能够解决非磁性材料覆板形成的乏燃料水池的无损检查问题。

本发明的技术方案如下：一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人，该机器人包括机架组件、驱动轮组件、从动轮组件、涡吸组件横向驱动组件以及探头组件，其中，机架组件为密封壳体结构，并在其前后两端分别设有驱动轮组件和从动轮组件；在机架组件底部设有涡吸组件，为所述机器人提供正压力；在机架组件前端设有横向驱动组件，并在其上设有探头组件，利用横向组件可带动探头组件横向移动进行焊缝检查。

所述的机架组件左右两侧还设有浮块，所述的浮块能够平衡机器人在水下的重力，使整个机器人在水下的接近零重力。

所述的涡吸组件包括两个旋向相反的涡吸轮，两个涡吸轮沿机架组件底部中间面对称分布。

所述的驱动力组件可驱动所述的机器人前进、后退或转向。

所述的驱动力组件包括驱动轮组件安装板、驱动轮组件电机和驱动轮，其中，驱动轮组件安装板固定在机架组件两侧前端，2个驱动轮通过轴承安装在驱动轮组件安装板上，使驱动轮能在驱动轮组件安装板上转动；驱动轮组件电机定子固定安装在驱动轮组件安装板内侧，其转子与驱动轮的轴固定连接，利用驱动轮电机可分别带动2个驱动轮正向或反向转动。

所述的从动轮组件上设有终端编码器，其可以检测从动轮的转速。

所述的从动轮组件包括从动轮组件安装板、终端编码器和从动轮，其中，从动轮组件安装板安装在机架组件两侧后端，2个从动轮通过轴承安装在从动轮组件安装板上，并能在从动轮组件安装板上转动；终端编码器定子固定在从动轮组件安装板上，其转子与从动轮的轴固定连接，利用终端编码器可检测从动轮的转速。

所述的横向组件包括横向组件安装座a、横向组件安装座b、横向组件电机、横向组件导轨、横向组件丝杠以及横向组件滑块，其中，横向组件安装座a、横向组件安装座b分别固定安装机架组件1前端两侧，并在两者之间固定有横向组件导轨，并在横向组件导轨上套有横向组件滑块；横向组件丝杠通过一对轴承固定支撑在横向组件安装座a和横向组件安装座b之间；横向组件电机固定在横向组件安装座a上，其转子通过齿轮转动或同步带传动，与横向组件丝杠连接，利用横向组件电机转动可驱动横向组件丝杠转动，从而驱动与横向组件丝杆相匹配的横向组件滑块沿着横向组件导轨滑动。所述的横向组件滑块上设有探头组件。

本发明的显著效果在于：本发明所述的一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人，采用涡吸组件能为机器人提供足够的正压力，保证机器人爬行时不打滑，也不从水池的壁面掉下，双涡轮叶片采用不同的旋向，可抵消各自产生的附加反力矩；驱动轮组件可驱动机器人完成前进、后退和转向运动，从动轮能精确第检测机器人两侧的速度，保证焊缝检查的准确性；横向驱动组件能够驱动探头组件横向移动，当焊缝位置不对时，能高效地完成探头组件的位置调整；检查过程中，机器人能够驱动探头组件直线运动，且定位精度高。

附图说明

图1为本发明所述的一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人主视图；

图2为本发明所述的一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人后视图；

图3为本发明所述的一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人侧视图；

图4为本发明所述的一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人中驱动轮组件结构示意图；

图5为本发明所述的一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人中从动轮组件结构示意图；

图6为本发明所述的一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人中横向驱动组件结构示意图；

图中：1、机架组件；2、驱动轮组件；3、从动轮组件；4、涡吸组件；5、横向驱动组件；6、浮块；7、探头组件；8、驱动轮组件安装板；9、驱动轮组件电机；10、驱动轮；11、从动轮组件安装板；12、终端编码器；13、从动轮；14、横向组件安装座a；15、横向组件安装座b；16、横向组件电机；17、横向组件导轨；18、横向组件丝杠；19、横向组件滑块。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1～3所示，一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人，包括机架组件1、驱动轮组件2、从动轮组件3、涡吸组件4、横向驱动组件5、浮块6以及探头组件7，其中，机架组件1为密封壳体结构，在其前后两端分别安装有驱动轮组件2和从动轮组件3，其中，驱动轮组件2为机器人的前进、后退和转向提供驱动力，在从动轮组件3上安装终端编码器12，其可以检测从动轮的转速；在机架组件1底部安装有涡吸组件4，为机器人提供正压力，保证机器人爬行时不打滑，其中，涡吸组件4包括2个沿中间面对称分布的涡吸轮，涡吸轮的叶片采用不同的旋向，工作时转向相反，以抵消各自产生的附加反力矩；在机架组件1的正前部安装有横向驱动组件5，在其上安装有探头组件7，其可以横向移动进行焊缝检查；在机架组件1两侧安装有浮块6，利用浮块6平衡机器人在水下的重力，使整个机器人在水中的重量接近零重力。

如图4所示，驱动轮组件2包括驱动轮组件安装板8、驱动轮组件电机9和驱动轮10，其中，驱动轮组件安装板8固定在机架组件1两侧前端，2个驱动轮10通过轴承安装在驱动轮组件安装板8上，使驱动轮10能在驱动轮组件安装板8上转动；驱动轮组件电机9定子固定安装在驱动轮组件安装板8内侧，其转子与驱动轮10的轴固定连接，利用驱动轮电机9可分别带动2个驱动轮10正向或反向转动；

如图5所示，从动轮组件3包括从动轮组件安装板11、终端编码器12和从动轮13，其中，从动轮组件安装板11安装在机架组件1两侧后端，2个从动轮13通过轴承安装在从动轮组件安装板11上，并能在从动轮组件安装板11上转动；终端编码器12定子固定在从动轮组件安装板11上，其转子与从动轮13的轴固定连接，利用终端编码器12可检测从动轮13的转速；

如图6所示，横向驱动组件5包括横向组件安装座a14、横向组件安装座b15、横向组件电机16、横向组件导轨17、横向组件丝杠18以及横向组件滑块19，其中，横向组件安装座a14、横向组件安装座b15分别固定安装机架组件1前端两侧，并在两者之间固定有横向组件导轨17，并在横向组件导轨17上套有横向组件滑块19；横向组件丝杠18通过一对轴承固定支撑在横向组件安装座a14和横向组件安装座b15之间；横向组件电机16固定在横向组件安装座a14上，其转子通过齿轮转动或同步带传动，与横向组件丝杠18连接，利用横向组件电机16转动可驱动横向组件丝杠18转动，从而驱动与横向组件丝杆18相匹配的横向组件滑块19沿着横向组件导轨17滑动；在横向组件滑块19上固定安装有探头组件7，从而可带动探头组件7进行横向移动。

本发明所述的一种涡吸式核电厂乏燃料水池爬壁机器人具体工作过程为：先通过吊装工具将机器人吊到乏燃料水池的壁面上。然后，开启涡吸组件4，使机器人吸附在壁面上，吊装工具脱开。控制驱动轮组件2使机器人的前进方向对准被检焊缝，同时使探头组件7在焊缝附件。控制横向驱动组件5，使探头组件7准确地对准被检焊缝。对机器人的位置进行标定。控制驱动轮组件2使机器人沿着被检焊缝运动，控制系统可以将探头组件7的检查数据与位置对应起来。该焊缝检查完毕后，按照上述方法对下一条焊缝进行检查。直至该面的所有焊缝检查完毕，用吊装工具将机器人吊出，然后按照上述对下一个壁面的焊缝进行检查。所有壁面的焊缝都完毕，用用吊装工具将机器人吊出，完成检查。