托卡馬克是一種進(jìn)行受控核聚實(shí)驗(yàn)研究的裝置,其內(nèi)部的環(huán)形真空室利用磁約束方法聚集高溫等離子體用以進(jìn)行極端環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)工作。該環(huán)形真空室內(nèi)壁由使用特殊耐受材料制成的磚塊全面覆蓋而形成與實(shí)驗(yàn)用高溫等離子體直接接觸的第一壁結(jié)構(gòu)。第一壁磚塊在實(shí)驗(yàn)中會因高能粒子的不斷沖擊而受到破壞,必須進(jìn)行定期的表面檢測以確保實(shí)驗(yàn)安全。本文針對環(huán)形托卡馬克腔內(nèi)壁維護(hù)工作需求提出了一臺十自由度遙操作內(nèi)窺機(jī)械臂的解決方案。柔性內(nèi)窺機(jī)械臂利用自身特殊設(shè)計(jì)的移動平臺、大臂單元、小臂單元以及末端雙目視覺單元的四部分結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對于環(huán)形托卡馬克腔內(nèi)部復(fù)雜第一壁的掃描工作。內(nèi)窺機(jī)械臂的設(shè)計(jì)從環(huán)形腔內(nèi)部大范圍覆蓋的能力,腔內(nèi)高溫、真空、強(qiáng)輻射工作環(huán)境的適應(yīng)性,以及機(jī)械臂從腔外儲存空間通過環(huán)形腔狹窄操作窗口進(jìn)入腔內(nèi)工作的能力等方面出發(fā),此外兼顧掃描工作的效率與可靠性因素。作為套筒式自鋪軌道的大臂結(jié)構(gòu)是內(nèi)窺臂的核心部分,其剛度性能對于機(jī)械臂最終的掃描工作進(jìn)行有重要影響。套筒式結(jié)構(gòu)中面向高溫、真空條件下潤滑考慮的聚四氟乙烯夾層與大臂剛度表現(xiàn)有直接關(guān)系,研究該夾層的設(shè)計(jì)參數(shù)對于提高大臂剛度表的具體影響方向意義重大。最后,通過原始比例的托卡馬... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題研究背景
    1.3 托卡馬克內(nèi)窺技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 法國Euratom-CEA實(shí)驗(yàn)室Articulated Inspection Arm (AIA)
        1.3.2 歐洲JET項(xiàng)目組遠(yuǎn)程操作機(jī)械臂系統(tǒng)
        1.3.3 日本核能研究所的FSD遠(yuǎn)程維護(hù)機(jī)器人
    1.4 論文的主要內(nèi)容與章節(jié)安排
    1.5 本章小結(jié)
第二章 內(nèi)窺臂整體方案設(shè)計(jì)
    2.1 內(nèi)窺機(jī)械臂設(shè)計(jì)指標(biāo)
    2.2 內(nèi)窺機(jī)械臂設(shè)計(jì)思路
    2.3 內(nèi)窺機(jī)械臂總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 內(nèi)窺臂機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 末端視覺單元的設(shè)計(jì)
        3.1.1 相機(jī)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.1.2 相機(jī)高溫防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.2 D型截面掃描小臂設(shè)計(jì)
        3.2.1 小臂平面連桿臂長的確定
        3.2.2 小臂關(guān)節(jié)驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.3 小臂針對于高溫真空因素的設(shè)計(jì)
    3.3 自鋪軌道式大臂的設(shè)計(jì)
        3.3.1 大臂弧型套筒周向覆蓋方法設(shè)計(jì)
        3.3.2 套筒臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.3.3 高溫真空條件下關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)
        3.3.4 弧形套筒結(jié)構(gòu)驅(qū)動設(shè)計(jì)
    3.4 進(jìn)腔移動平臺設(shè)計(jì)
        3.4.1 內(nèi)窺臂進(jìn)腔平臺旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)
        3.4.2 內(nèi)窺臂進(jìn)腔平臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.4.3 進(jìn)腔平動關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 大臂剛度問題分析
    4.1 套筒式大臂結(jié)構(gòu)剛度因素的重要性
    4.2 套筒臂結(jié)構(gòu)模型分析
    4.3 套筒臂剛度問題的有限元仿真分析
        4.3.1 套筒式大臂剛度有限元分析
        4.3.2 大臂參照模型仿真分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 樣機(jī)測試實(shí)驗(yàn)
    5.1 托卡馬克腔（局部）模型設(shè)計(jì)
    5.2 內(nèi)窺臂進(jìn)腔實(shí)驗(yàn)
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3298163