ISO 17874-1:2004

Remote handling devices for radioactive materials — Part 1: General requirements

ISO 17874-1:2004 describes requirements concerning devices for remote handling of radioactive materials.

Dispositifs de manipulation à distance pour matériaux radioactifs — Partie 1: Exigences générales

L'ISO 17874-1:2004 décrit les exigences concernant les dispositifs de manipulation à distance pour matériaux radioactifs.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 11-Mar-2004
• Withdrawal Date: 11-Mar-2004
• ICS: 13.280 - Radiation protection
• Technical Committee: ISO/TC 85/SC 2 - Radiological protection
• Drafting Committee: ISO/TC 85/SC 2 - Radiological protection
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 04-Jan-2010

Relations

• Revised: ISO 17874-1:2010 - Remote handling devices for radioactive materials — Part 1: General requirements
• Effective Date: 28-Feb-2009

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17874-1
First edition
2004-04-01

Remote-handling devices for radioactive
materials —
Part 1:
General requirements
Dispositifs de manipulation à distance pour matériaux radioactifs —
Partie 1: Exigences générales




Reference number
ISO 17874-1:2004(E)
©
ISO 2004

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ISO 17874-1:2004(E)
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Published in Switzerland

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ISO 17874-1:2004(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Classification of multipurpose remote-handling devices. 2
5 Application of multipurpose remote-handling devices. 3
5.1 Introduction . 3
5.2 Mechanical master-slave manipulators. 3
5.3 Electrical master-slave manipulators . 3
5.4 Power manipulators. 3
5.5 Remote-handling tongs. 3
6 Kinematic systems for multipurpose remote-handling devices . 4
7 General requirements concerning the different categories of multipurpose remote-
handling devices . 4
7.1 Mechanical master-slave manipulators (for more details see ISO 17874-2) . 4
7.2 Electrical master-slave manipulators (for more details see ISO 17874-3). 7
7.3 Power manipulators (for more details see ISO 17874-4). 8
7.4 Remote-handling tongs (for more details see ISO 17874-5) . 10
8 Principal criteria for the selection of multipurpose remote-handling devices. 14
8.1 General. 14
8.2 Load capacities of remote-handling devices . 15
8.3 Dexterity of remote-handling devices. 16
8.4 Reliability of remote-handling devices . 17
9 Other criteria. 17
9.1 General. 17
9.2 Working zone. 18
9.3 Peripheral and auxiliary provisions . 19
10 Design summary . 20
Annex A (normative) Kinematic systems for remote-handling devices . 21
Bibliography . 25

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ISO 17874-1:2004(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 17874-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 2,
Radiation protection.
ISO 17874 consists of the following parts, under the general title Remote handling devices for radioactive
materials:
 Part 1: General requirements
 Part 2: Mechanical master-slave maipulators
 Part 3: Electrical master-slave manipulators
 Part 4: Power manipulators
 Part 5: Remote-handling tongs
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ISO 17874-1:2004(E)
Introduction
ISO 17874 deals mainly with multipurpose remote-handling devices for nuclear applications.
These devices replace hands and arms in areas inaccessible to personnel (mostly behind shielding walls).
It should be noted that there are special remote-handling devices designed for narrow fields of application or
for special purposes only, but these are beyond the scope of ISO 17874.
Multipurpose remote-handling devices have five to ten, or even more, possibilities of movement in order to
cope with the planned range of tasks.
Four categories of such remote-handling devices are used worldwide for the handling of radioactive materials.
These categories are as follows:
— mechanical master-slave manipulators;
— electrical master-slave manipulators;
— power manipulators;
—  remote-handling tongs.
Various special designs, prototypes, experimental devices and obsolete types cannot be assigned to any
category or do not correspond to all the requirements of ISO 17874. These devices are not covered by
ISO 17874.
The main applications of the different categories are explained in clause 5.
Remote-handling devices were originally developed for hot cells designed for research and development in
nuclear-power reactor-fuel elements. They are now also in widespread use in other nuclear installations, such
as plants for fabrication or reprocessing of fuel elements, waste treatment stations and decommissioning of
nuclear facilities.
Remote-handling devices are sometimes used for non-nuclear applications. ISO 17874 does not address the
special requirements of any of these fields, although designers may be able to take advantage of standardized
components from the nuclear sector to achieve cost-effective designs for other purposes, where appropriate.
ISO 17874 is intended to provide assistance to designers of nuclear process plants, as well as manufacturers,
users and licensing authorities.
The overall content is divided into five parts. This part of ISO 17874 is concerned with general requirements;
the other parts concern, respectively, the four categories of remote-handling devices defined above.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17874-1:2004(E)

Remote-handling devices for radioactive materials —
Part 1:
General requirements
1 Scope
This part of ISO 17874 describes requirements concerning devices for remote handling of radioactive
materials.
The classification of remote-handling devices (categories and different designs within a category) and the
distribution in the different parts of ISO 17874 are shown in Figure 1.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 7212:1986, Enclosures for protection against ionizing radiation — Lead shielding units for 50 mm and
100 mm thick walls
ISO 9404-1:1991, Enclosures for protection against ionizing radiation — Lead shielding units for 150 mm,
200 mm and 250 mm thick walls — Part 1: Chevron units of 150 mm and 200 mm thickness
ISO 11933-1:1997, Components for containment enclosures — Part 1: Glove/bag ports, bungs for glove/bag
ports, enclosure rings and interchangeable units
ISO 11933-2:1997, Components for containment enclosures — Part 2: Gloves, welded bags, gaiters for
remote-handling tongs and for manipulators
3 Terms and definitions
For the purposes of this part of ISO 17874, the following terms and definitions apply.
3.1
mechanical master-slave manipulator
manipulator reproducing the movements of hand and arm by means of mechanical transmission elements,
installed in a shielding wall
3.2
electrical master-slave manipulator
manipulator reproducing the movements of hand and arm by means of a master arm and of bilateral electrical
position control (force reflection)
NOTE The slave arm is generally mounted on a transporter (mobile).
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ISO 17874-1:2004(E)
3.3
power manipulator
manipulator driven by switch-operated motors (open loop)
3.4
remote handling tongs
mechanical device consisting of a gripper, a handle and a rod between them. It is either installed in a shielding
wall by using a mounting device or hung on a carrying system for use in a water pool, or carried by the
operator
4 Classification of multipurpose remote-handling devices
The classification of remote-handling devices (categories and different designs within a category) and the
distribution in the different parts of ISO 17874 are shown in Figure 1.

Figure 1 — Categories of remote-handling devices and location within parts of ISO 17874
Concerning the working volume, two principle designs are to be considered:
a) Fixed remote-handling devices
These devices are fitted in the shielding wall or sometimes in the ceiling of hot cells and accordingly can
function only in a rather limited volume. Such devices are mechanical master-slave manipulators and
remote-handling tongs.
b) Mobile remote-handling devices
These devices are fitted on a transporter (e.g. a moveable bridge or a vehicle on the ground). The
working volume depends mainly on the possible motion of the transporter. Such devices are electrical
master-slave manipulators and power manipulators.
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ISO 17874-1:2004(E)
5 Application of multipurpose remote-handling devices
5.1 Introduction
The different categories of remote-handling devices are used for various applications as described in 5.2 to
5.5.
5.2 Mechanical master-slave manipulators
5.2.1 Mechanical master-slave manipulators with telescopic arms
These manipulators allow the transmission of forces up to (depending on the type) the maximum magnitude
that an operator would employ in unaided manual activity. They are suitable for complicated tasks, and are
usually installed in pairs on a working station. They are designed for hot cells of all sizes with shielding walls
of concrete or also of lead in some cases. They constitute the main working devices in such kinds of cells.
A version with short arms is available, if higher forces than possible with the manipulators defined in 5.2.2
shall be transmitted. Compact manipulators also exist with a double telescope in the slave arm, available for
hot cells with restricted height.
5.2.2 Mechanical master-slave manipulators with articulated arms
These manipulators allow the transmission of forces up to a medium level, such as an operator would easily
employ repeatedly in unaided manual activity. They are suitable for complicated tasks, and are usually
installed in pairs on a working station. They are designed for hot cells of all sizes with shielding walls typically
of lead, or also of cast iron in some cases. They are also used in containment enclosures. They have small
dimensions and therefore provide a relatively small working volume. They are used instead of remote-
handling tongs as described in clause 5.5.1, if a larger working volume and/or more dexterity are needed.
5.3 Electrical master-slave manipulators
These manipulators allow not only the execution of forces equivalent to those an unaided operator can
achieve, but also (depending on the type) forces up to a much higher level. They are suitable for complicated
tasks, and often they are installed in pairs. They allow the performance of complicated work throughout the
whole volume of large hot cells and not only near the operation walls, by means of the mobility of the slave
arm. As a result of their load capacities, they can be used also in place of light and medium load-capacity
power manipulators. They may be used not only inside facilities but also on vehicles (including in the open
air).
5.4 Power manipulators
These manipulators allow the execution of high forces and therefore the handling of heavy objects, typifying
their application. According to the load capacity of their hoist, they can also be used like a crane of light load
capacity. They are not suitable for complicated tasks. They are used in medium-sized or large hot cells.
Normally they have large dimensions and are used to assist mechanical master-slave manipulators. They are
used for tasks to be performed in areas that cannot be reached by mechanical master-slave manipulators and
for transportation of objects over significant distances. They may also be used on vehicles (including in the
open air).
5.5 Remote-handling tongs
5.5.1 Remote-handling tongs, used horizontally
These tongs allow the transmission of forces of a low level, which any operator working unaided would
consider small. They can be used only if a moderate level of dexterity and a small working volume are
required. In the horizontal mode of use, remote-handling tongs are mostly installed in pairs. They are typically
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used in hot cells with shielding walls made of lead. The installation on the shielding wall is realized using
standardized ball mountings (called sphere units, in accordance with ISO 7212 and ISO 9404-1).
These remote-handling tongs can also be used without any mounting and shielding. In this case, protection is
achieved by the operator maintaining an appropriate distance from the radioactive sources.
5.5.2 Remote-handling tongs, used vertically
These tongs allow the transmission of forces up to a high level (depending on the type), close to the maximum
magnitude that an operator would employ in unaided manual activity. They can be used if dexterity is only
required up to a moderate level. In this mode of use, remote-handling tongs are typically installed above water
pools. They can be handled manually by the operator or fixed in a carrying system, which would typically have
three positioning motions.
NOTE To facilitate understanding in this part of ISO 17874, only the four common categories of remote-handling
devices listed in 5.2 to 5.5 and their usual applications are considered. This does not exclude the development of
equipment with more specialist features.
6 Kinematic systems for multipurpose remote-handling devices
A multipurpose remote-handling device shall have several possibilities of movement (termed motions) so as to
be able to achieve a great variety of remote-handling tasks. The motions are executed mechanically either by
the hands and arms of the operator or by electric motors.
A fully articulate remote-handling device, which should in principle not be limited concerning its motions, shall
have at least seven independent motions. It shall be able to execute three independent translation movements
(and forces) on an object in the directions of the three coordinate axes throughout the working volume. It shall
also be able to execute three independent rotation movements (and torques) on an object around the three
coordinate axes without any special prior adjustment, again throughout the working volume. The seventh
motion corresponds to the gripping movement.
NOTE Specific aspects of kinematic systems for handling are described in Annex A.
7 General requirements concerning the different categories of multipurpose
remote-handling devices
7.1 Mechanical master-slave manipulators (for more details see ISO 17874-2)
7.1.1 General
A mechanical master-slave manipulator shall consist of three main components, a master arm and a slave
arm connected by a connection tube incorporating mechanical transmission elements (see Figures 2 and 3).
The master arm and the slave arm shall have the same number, geometry and arrangement of motions. The
connection shall be made in such a manner that the motions, forces and torques respectively executed by the
hand of the operator on the handle of the master arm are transmitted faithfully to the slave arm.
The manipulator shall have seven motions; three positioning motions, three orientation motions and one
gripping motion, corresponding to the requirements of clause 6. The manipulator shall ensure force reflection
between the slave arm and the master arm. The transmission elements shall communicate motions, forces
and torques reversibly. The connection tube may be unsealed for β -γ hot cells or sealed for α -γ hot cells. The
jaws of the tong and/or the complete tong shall be remotely exchangeable.
The slave arm can be equipped with a gaiter (American: booting). Gaiters are already standardized in
ISO 11933-2. Concerning mechanical master-slave manipulators, two different designs have to be
distinguished: master-slave manipulators with telescopic arms and master-slave manipulators with articulated
arms. Both constructions are typically installed in shielding walls (see Figures 2 and 3).
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ISO 17874-1:2004(E)
For task observation during work carried out inside a hot cell, shielding windows are used and viewing
geometry constraints should be considered in the overall design.

Key
1 tong with parallel jaws  8 through-wall tube
2 slave arm  9 shielding window
3 connection tube 10 microphone
4 counter weights 11 sound-signal transmission cable
5 master arm 12 loudspeaker
6 handle 13 hot cell
7 shielding wall 14 operating room
Figure 2 — Mechanical master-slave manipulator with telescopic arms
Key
 1 tong with parallel jaws
 2 slave arm
 3 connection tube
 4 counter weights
 5 master arm
 6 handle
 7 shielding wall
 8 through-wall tube
 9 shielding window
10 upper arm
11 forearm
12 overhang
13 hot cell

14 operating room
Figure 3 — Mechanical master-slave manipulator with articulated arms
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ISO 17874-1:2004(E)
7.1.2 Mechanical master-slave manipulators with telescopic arms
The kinematics of mechanical master-slave manipulators with telescopic arms shall correspond to Figure 4.
Depending on the type of manipulator, the load capacities range from 4,5 kg to 45 kg.
The positioning motions for the x and y directions of the slave arm should be adjustable relative to the master
arm by electrically actuated indexing to enlarge the working volume and minimize operator strain. Extended
reach versions feature a double telescope in the slave arm with an additional electrically actuated positioning
motion in the z direction.
In some types, the slave arm can be disconnected and removed remotely.
For hot cells with restricted height (and/or with a small working volume), compact types are required, with a
manually operated double telescope in the slave arm.
In addition to visual feedback, transmission of sound from the hot cell into the operating room can be helpful.

Figure 4 — Mechanical master-slave manipulators with telescopic arms (kinematic diagram)

7.1.3 Mechanical master-slave manipulators with articulated arms
The kinematics of mechanical master-slave manipulators with articulated arms shall correspond to Figure 5.
Depending on the type of manipulator, the load capacities range from 2,3 kg to 12 kg.
The master arm may have the same length as the slave arm or may be shorter than the slave arm.
A lever at the handle may be provided to lock the gripping motion. Brakes may be provided to lock the
positioning and orientation motions.
Electrically actuated indexing of the inclination of the upper arm of the slave arm may also be provided by a
switch-operated electric motor, to minimize operator strain. The overhang of the slave arm in the hot cell can
be varied in some types to increase the reach by moving the whole manipulator along the axis of the through-
wall tube.
6 © ISO 2004 – All rights reserved

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ISO 17874-1:2004(E)

Figure 5 — Mechanical master-slave manipulator with articulated arm (kinematic diagram)

7.2 Electrical master-slave manipulators (for more details see ISO 17874-3)
An electrical master-slave manipulator shall consist of a master arm and a slave arm connected by an
electrical system including electric motors and a control computer (see Figure 6).

Key
1 slave arm  8 microphone
2 transporter for slave arm  9 sound-signal transmission cable
3 TV camera 10 loudspeaker
4 transmission cables for manipulator and transporter 11 shielding wall
5 control cabinet for manipulator and transporter 12 shielding window
6 master arm 13 hot cell
7 TV monitor 14 operating room
Figure 6 — Example of electrical master-slave manipulator
The motions of the operator's hand on the handle of the master arm shall be transmitted to the slave arm. The
electrical system shall feature feedback of the load as force reflection felt by the operator at the master arm
and this shall be reversible. Depending on the type of manipulator, the load capacities range from 10 kg to
100 kg.
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ISO 17874-1:2004(E)
The forces executed on the master arm can be amplified on the slave arm. In order to achieve a wide range of
positions inside the working volume, the slave arm is generally installed on a transporter. The operating room
can be located at some distance from the hot cell.
Like mechanical master-slave manipulators, electrical master-slave manipulators shall each have seven
motions accommodated by the master arm and the slave arm, corresponding to the requirements of clause 6.
The master arm and the slave arm shall be connected by bilateral position controls.
The kinematics of the electrical master-slave manipulators shall correspond to Figure 7. The difference
between versions a) and b) is the exchange of the motions z and x . The transporter typically has four

α β
additional electrical switch-operated motions, (x, y, z and γ).
The parallel jaws of the tong or the complete tong shall be remotely exchangeable.
The gripping motion shall be capable of being locked by a switch at the handle. The positioning and
orientation motions shall be able to be locked by brakes. A pair of slave arms is often installed on each
transporter in order to increase the dexterity.
In addition to visual and tactile feedback, there should be a system for transmitting sounds from the hot cell to
the operating room.


a) b)
Figure 7 — Electrical master-slave manipulator (kinematic diagram)
NOTE 1 The motions of the transporter are only used for positioning the slave arm.
NOTE 2 For task observation during work carried out inside the hot cell, TV cameras or, in some cases, shielding
windows are generally used.
7.3 Power manipulators (for more details see ISO 17874-4)
A power manipulator consists of a mechanical arm combined with a transporter. The manipulator is driven by
electric motors and operated by switches or potentiometers and speed control. Different designs of operating
devices are in use: press buttons, single switches for one motion each, joysticks for two to four motions and,
in a few cases, one device for six motions. In contrast to the electrical master-slave manipulators, power
manipulators have no master arm to transmit force reflection.
8 © ISO 2004 – All rights reserved

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ISO 17874-1:2004(E)
For hot-cell applications, the operating console and the control cabinet are located in an operating room
(Figure 8). A transmission cable passing through the shielding wall connects the power manipulator in the hot
cell and the control console.
The mechanical arm including the transporter typically has seven to ten motions for designs appropriate to hot
cells (see Figures 9 and 10).

Key
1 mechanical arm  7 sound-signal transmission cable
2 transporter  8 loudspeaker
3 transmission cable  9 shielding wall
4 control cabinet 10 shielding window
5 operating console 11 hot cell
6 microphone 12 operating room
Figure 8 — Power manipulator (designed for hot cells)


Figure 9 — Power manipulator Figure 10 — Power manipulator
with preferred design with additional motions
(kinematic diagram) (kinematic diagram)
© ISO 2004 – All rights reserved 9

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ISO 17874-1:2004(E)
The preferred design (Figure 9) with eight motions (the arm supporting five motions and the bridge transporter
three) is available in a number of types. The most common design of the transporter consists of a moveable
bridge, a cross-travel carriage and a vertical multiple telescope that provides a hoist action.
There are many different designs addressing the specific kinematics of the required system, some with more
than eight motions, depending on need. The mechanical arm shown in Figure 10 fulfils the requirements of
clause 6. The load capacities of the different types have a wide range (5 kg to 500 kg, generally only 50 kg to
200 kg), as do the various physical dimensions.
The standard tong (with parallel jaws) should be remotely exchangeable, typically by means of an in-cell
fixture. For several types of power manipulators, the gripping force can be controlled. In addition to visual
feedback, there should be a system transmitting sounds from the hot cell to the operating room.
NOTE 1 With power manipulators, the motions of the transporter are also used for positioning
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 17874-1
Première édition
2004-04-01

Dispositifs de manipulation à distance
pour matériaux radioactifs —
Partie 1:
Exigences générales
Remote-handling devices for radioactive materials —
Part 1: General requirements




Numéro de référence
ISO 17874-1:2004(F)
©
ISO 2004

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ISO 17874-1:2004(F)
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Publié en Suisse

ii © ISO 2004 – Tous droits réservés

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ISO 17874-1:2004(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d’application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions. 1
4 Classification des dispositifs polyvalents de manipulation à distance . 2
5 Application des différents dispositifs de manipulation à distance . 3
5.1 Introduction . 3
5.2 Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques . 3
5.3 Télémanipulateurs maître-esclave électriques . 3
5.4 Télémanipulateurs télécommandés . 3
5.5 Pinces pour manipulation à distance . 4
6 Éléments de cinématiques pour les différents dispositifs de manipulation à distance. 4
7 Exigences générales concernant les différentes catégories de dispositifs de manipulation
à distance. 5
7.1 Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques (pour plus de détails, voir l’ISO 17874-2) . 5
7.2 Télémanipulateurs maître-esclave électriques (pour plus de détails, voir l’ISO 17874-3) . 8
7.3 Télémanipulateurs télécommandés (pour plus de détails, voir l’ISO 17874-4) . 10
7.4 Pinces pour manipulation à distance (pour plus de détails, voir l’ISO 17874-5) . 11
8 Critères principaux pour le choix des différents dispositifs de manipulation à distance . 16
8.1 Généralités. 16
8.2 Capacités en charge des dispositifs de manipulation à distance . 17
8.3 Dextérité des dispositifs de manipulation à distance . 17
8.4 Fiabilité des dispositifs de manipulation à distance. 18
9 Autres critères. 19
9.1 Généralités. 19
9.2 Zone de travail. 19
9.3 Dispositions périphériques et auxiliaires. 21
10 Résumé de la conception. 22
Annexe A (normative) Systèmes cinématiques de manipulation . 23
Bibliographie . 28

© ISO 2004 – Tous droits réservés iii

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ISO 17874-1:2004(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 17874-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 2,
Radioprotection.
L'ISO 17874 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Dispositifs de manipulation à
distance pour matériaux radioactifs:
 Partie 1: Exigences générales
 Partie 2: Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques
 Partie 3: Télémanipulateurs maître-esclave électriques
 Partie 4: Télémanipulateurs télécommandés
 Partie 5: Pinces pour manipulation à distance
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ISO 17874-1:2004(F)
Introduction
L’ISO 17874 concerne les différents dispositifs de manipulation à distance utilisés pour les applications
nucléaires.
Ces dispositifs remplacent les mains et les bras dans des zones inaccessibles au personnel (en grande partie
à l’abri derrière des parois blindées).
Il existe par ailleurs des dispositifs de manipulation à distance conçus pour des champs d'application
particuliers ou des domaines spécifiques. Ces dispositifs de manipulation ne sont pas traités dans
l’ISO 17874.
Les dispositifs de manipulation à distance sont capables de faire entre cinq et dix mouvements, voire plus,
pour réaliser l'étendue des tâches planifiées.
Quatre catégories de dispositifs de manipulation à distance sont utilisées universellement pour la
manipulation de matériaux radioactifs. Ces catégories sont les suivantes:
 télémanipulateurs maître-esclave mécaniques;
 télémanipulateurs maître-esclave électriques;
 télémanipulateurs télécommandés;
 pinces pour manipulation à distance.
Certains autres modèles, prototypes, dispositifs expérimentaux spécifiques, ainsi que des types obsolètes, ne
peuvent être classés dans aucune de ces catégories, ou ne sont pas totalement conformes aux exigences de
l’ISO 17874. Ces dispositifs spécifiques sont exclus de l’objet de l’ISO 17874.
Les principales applications des différentes catégories sont traitées dans l’Article 5.
Les dispositifs de manipulation à distance ont été initialement développés pour les cellules de haute activité
dans un but de recherche et de développement sur les éléments combustibles des réacteurs nucléaires. A
l'heure actuelle, ils sont également utilisés dans d'autres installations nucléaires, telles que les usines de
fabrication ou de retraitement d'éléments combustibles, les stations de traitement des déchets radioactifs et le
déclassement des installations nucléaires.
Les dispositifs de manipulation à distance sont parfois utilisés dans le cadre d'applications hors nucléaires.
L’ISO 17874 ne traite aucune des exigences spécifiques à ces domaines, même si les concepteurs peuvent
tirer partie de certains composants normalisés développés dans le secteur nucléaire afin de réduire leur coût
de conception en vue d'autres applications, le cas échéant.
L’ISO 17874 est conçue comme une aide aux concepteurs d'installations mettant en œuvre des procédés
nucléaires, ainsi qu'aux fabricants, aux utilisateurs et aux organismes habilités à délivrer des licences.
L’ISO 17874 complète se compose de cinq parties. La présente partie de l’ISO 17874 traite des exigences
générales; les autres parties concernent, respectivement, les quatre catégories de dispositifs de manipulation
à distance définies ci-dessus.
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NORME INTERNATIONALE ISO 17874-1:2004(F)

Dispositifs de manipulation à distance pour matériaux
radioactifs —
Partie 1:
Exigences générales
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 17874 décrit les exigences concernant les dispositifs de manipulation à distance
pour matériaux radioactifs. La classification des dispositifs de manipulation à distance (catégorisation et
répartition des différents types de conception dans une même catégorie) et les parties de l’ISO 17874 où ces
dispositifs sont traités sont illustrées à la Figure 1.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 7212:1986, Enceintes pour la protection contre les rayonnements ionisants — Éléments de blindage en
plomb pour murs de 50 mm et 100 mm d'épaisseur
ISO 9404-1:1991, Enceintes pour la protection contre les rayonnements ionisants — Éléments de blindage en
plomb pour murs de 150 mm, 200 mm et 250 mm d'épaisseur — Partie 1: Éléments à chevrons de 150 mm et
200 mm d'épaisseur
ISO 11933-1:1997, Composants pour enceintes de confinement — Partie 1: Ronds de gant et de sac,
obturateurs de ronds de gant et de sac, bagues d'enceintes et éléments interchangeables à distance
ISO 11933-2:1997, Composants pour enceintes de confinement — Partie 2: Gants, sacs à souder, manches
de protection pour pinces à distance et télémanipulateurs
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 17874, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
télémanipulateur maître-esclave mécanique
télémanipulateur installé sur une paroi blindée reproduisant les mouvements de la main et du bras au moyen
d’éléments de transmission mécaniques
3.2
télémanipulateur maître-esclave électrique
télémanipulateur reproduisant les mouvements de la main et du bras au moyen d’un bras maître et d’un
système d'asservissement fonctionnant en boucle fermée et permettant la transmission d'effort
NOTE Le bras esclave est généralement installé sur un porteur (mobile).
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3.3
télémanipulateur télécommandé
télémanipulateur entraîné par des moteurs commandés en séquentiel par boîte à boutons ou joysticks
fonctionnant en boucle ouverte
3.4
pinces pour manipulation à distance
dispositif mécanique composé d’une pince et d’une poignée reliées entre elles par une tige. Il est installé sur
une paroi blindée au moyen d’un dispositif de fixation, ou suspendu à un système mobile pour être utilisé
dans une piscine, ou encore porté par l’opérateur
4 Classification des dispositifs polyvalents de manipulation à distance
La Figure 1 montre le schéma de classification des dispositifs polyvalents de manipulation à distance et
indique les parties de l’ISO 17874 où ces dispositifs sont traités.

Figure 1 — Catégorisation des dispositifs de manipulation à distance et répartition
dans les différentes parties de l’ISO 17874
En ce qui concerne l'espace de travail, deux types de conception doivent être considérés.
a) Dispositifs fixes de manipulation à distance
Les dispositifs sont fixés sur les parois blindées ou parfois sur le plafond des cellules de haute activité, et
par conséquent, ne peuvent fonctionner que dans un espace relativement limité. Il s'agit des
télémanipulateurs maître-esclave mécaniques et des pinces de manipulation à distance.
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b) Dispositifs mobiles de manipulation à distance
Ces dispositifs sont installés sur un dispositif porteur (par exemple pont mobile ou véhicule au sol). Dans ce
cas, l'espace de travail dépend essentiellement du degré de mobilité du porteur. Il s'agit des télémani-
pulateurs maître-esclave électriques et des télémanipulateurs télécommandés.
5 Application des différents dispositifs de manipulation à distance
5.1 Introduction
Les différentes catégories de dispositifs de manipulation à distance sont utilisées pour de multiples
applications, telles que décrites de 5.2 à 5.5.
5.2 Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques
5.2.1 Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques à bras télescopiques
Ces manipulateurs permettent la transmission d'efforts (selon le type utilisé) de l'ordre des efforts maximum
pouvant être réalisés par un opérateur qui effectuerait une activité manuelle sans aucune aide. Ils
conviennent pour des tâches complexes, et sont généralement installés par paires à un poste de travail. Ils
sont conçus pour les cellules de haute activité de toute dimension ayant des parois blindées en béton ou
parfois en plomb. Ils constituent les principaux dispositifs de travail dans ce type de cellules.
Une version à bras courts peut être utilisée, si des tâches requérant des efforts plus importants que ceux
pouvant être réalisés avec les télémanipulateurs définis en 5.2.2 doivent être transmis. Il existe également
des télémanipulateurs compacts avec bras esclave à double télescope, utilisables dans les cellules de haute
activité à hauteur limitée.
5.2.2 Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques à bras articulés
Ces manipulateurs permettent la transmission d'efforts moyens, tels que ceux effectués de façon répétée par
un opérateur qui effectuerait une activité manuelle sans aucune aide. Ils sont appropriés pour des tâches
complexes, et sont généralement installés par paires au poste de travail. Ils sont conçus pour les cellules de
haute activité de toute dimension ayant des parois blindées composées généralement de plomb ou
éventuellement de fonte dans certains cas. Ils sont également utilisés dans des enceintes de confinement.
Étant donné leurs petites dimensions, ils sont destinés à opérer dans un volume relativement restreint. Ils sont
utilisés à la place des pinces pour manipulation à distance, définis en 5.5.1, si un espace de travail supérieur
et/ou une plus grande dextérité sont requis.
5.3 Télémanipulateurs maître-esclave électriques
Ces manipulateurs permettent non seulement d'exécuter des travaux nécessitant des efforts tels que ceux
pouvant être effectués par un opérateur sans aucune aide, mais également (selon le type utilisé) des travaux
requérant des efforts beaucoup plus important. Ils sont appropriés pour des tâches complexes, et sont
souvent installés par paires. Ils permettent de réaliser des opérations compliquées dans tout l'espace des
grandes cellules de haute activité, et pas uniquement près des parois de manipulation, grâce à la mobilité du
bras esclave. Compte tenu de leur capacité en charge, ils peuvent être utilisés à la place des
télémanipulateurs télécommandés de faible capacité ou de capacité moyenne. Ils sont exploités à l’intérieur
des installations et également à bord de véhicules (y compris à l’air libre).
5.4 Télémanipulateurs télécommandés
Ces manipulateurs permettent d’exécuter des tâches nécessitant des efforts importants, et donc de déplacer
des objets lourds, selon leur usage. En fonction de la capacité en charge en pince et sous crochet (au niveau
du bras télescopique) ils peuvent également être utilisés comme unité de levage de faible capacité. Ils ne
conviennent pas pour des tâches complexes, et sont utilisés dans des cellules de haute activité de dimension
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moyenne ou grande. Ils sont généralement de dimension importante, et sont utilisés pour assister les
télémanipulateurs maître-esclave mécaniques. Ils permettent d'effectuer des opérations dans des zones
inaccessibles aux télémanipulateurs maître-esclave mécaniques, et de déplacer des objets sur des distances
significatives. Ils peuvent également être utilisés sur des véhicules (y compris à l’air libre).
5.5 Pinces pour manipulation à distance
5.5.1 Pinces pour manipulation à distance, utilisées à l’horizontale
Ces pinces permettent la transmission d'efforts peu importants, qu'un homme effectuant un travail sans
aucune aide qualifierait de faibles. Elles ne peuvent être utilisées que si un niveau moyen de dextérité et un
faible volume de travail sont requis. En mode d'utilisation horizontale, les pinces pour manipulation à distance
sont généralement installées par paires. Elles sont utilisées dans des cellules de haute activité ayant des
parois blindées en plomb. L’installation sur la paroi blindée s'effectue au moyen de sphères normalisées
(appelées rotules, conformément à l’ISO 7212 et l’ISO 9404-1).
Ces pinces de manipulation à distance peuvent également être utilisées sans rotule ni blindage. Dans ce cas,
l'opérateur devra se tenir à distance des sources radioactives afin de disposer d'une protection suffisante.
5.5.2 Pinces pour manipulation à distance, utilisées à la verticale
Ces pinces permettent la transmission d'efforts importants (selon le type utilisé), proches des efforts
maximum réalisés par un opérateur lors d'une activité manuelle sans aucune aide. Elles peuvent être utilisées
si une dextérité faible à moyenne est requise. Dans ce mode d'utilisation, les pinces pour manipulation à
distance sont généralement installées au-dessus des piscines. Elles peuvent être actionnées par l’opérateur
ou fixées sur un système porteur qui comporte normalement trois axes de déplacement.
NOTE Pour une meilleure compréhension de la présente partie de l’ISO 17874, seules les quatre catégories
communes de dispositifs de manipulation à distance citées de 5.2 à 5.5, et leurs applications courantes sont considérées.
Cela n’exclut pas le développement d'équipements ayant des caractéristiques spécifiques.
6 Éléments de cinématiques pour les différents dispositifs de manipulation à
distance
Un dispositif de manipulation à distance doit disposer de plusieurs possibilités de mouvement (dénommées
également degrés de liberté) de façon à pouvoir réaliser de nombreuses tâches de manipulation à distance.
Les déplacements sont effectués mécaniquement par les mains et les bras de l’opérateur ou par des moteurs
électriques.
Un dispositif de manipulation à distance entièrement articulé, dont les mouvements ne doivent pas être limités
en principe, doit pouvoir effectuer au moins sept mouvements indépendants. Il doit être en mesure de réaliser
trois mouvements indépendants de translation (et des efforts) sur un objet dans les trois axes de coordonnée
et à n'importe quel point de l'espace de travail. Il doit également être capable de réaliser trois mouvements
indépendants de rotation (et des couples) sur un objet autour des trois axes de coordonnée sans aucun
réglage spécifique préalable, à n'importe quel point de l'espace de travail. Le septième mouvement
correspond au mouvement de la pince.
NOTE Les aspects spécifiques des systèmes cinématiques pour la manipulation sont décrits à l’Annexe A.
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7 Exigences générales concernant les différentes catégories de dispositifs de
manipulation à distance
7.1 Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques (pour plus de détails, voir l’ISO 17874-2)
7.1.1 Généralités
Un télémanipulateur maître-esclave mécanique doit être constitué de trois principaux composants: un bras
maître et un bras esclave reliés par un tube de connexion comportant des éléments de transmission
mécaniques (voir Figures 2 et 3). Le bras maître et le bras esclave doivent avoir une quantité, une géométrie
et une possibilité de mouvements identiques. La connexion doit être conçue de telle façon que les
mouvements, les efforts et les couples de serrage respectivement effectués par la main de l’opérateur sur la
poignée du bras maître soient transmis fidèlement au bras esclave.
Le télémanipulateur doit avoir sept degrés de liberté, trois en translation, trois en orientation et un serrage
pince, ce qui correspond aux exigences de l’Article 6. Le télémanipulateur doit assurer une transmission
d'effort entre le bras esclave et le bras maître. Les éléments de transmission doivent être réversibles pour les
déplacements, les efforts et les couples de serrage. Le tube de connexion peut être non étanche pour les
cellules de haute activité β-γ ou étanche pour les cellules de haute activité α-γ. Les mâchoires de la pince
et/ou la pince complète doivent être échangeables à distance.
Le bras esclave peut être équipé d’une manche de protection. Les manches de protection normalisées sont
décrites dans l’ISO 11933-2. En ce qui concerne les télémanipulateurs maîtres-esclaves mécaniques, deux
conceptions distinctes doivent être considérées: les télémanipulateurs maître-esclave à bras télescopiques et
les télémanipulateurs maître-esclave à bras articulés. Les deux types sont généralement installés sur des
parois blindées (voir Figures 2 et 3).
Pour l’observation du travail réalisé dans une cellule de haute activité, des fenêtres blindées sont utilisées.
Les contraintes liées à la vision doivent être prises en compte lors de la conception générale.
7.1.2 Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques à bras télescopiques
La cinématique des télémanipulateurs maître-esclave mécaniques à bras télescopiques doit correspondre à la
Figure 4. Selon le type de télémanipulateur, les capacités en charge vont de 4,5 kg à 45 kg.
Les mouvements dans les directions x et y peuvent être complétés d’une motorisation permettant d’effectuer
un décalage de la position du bras esclave par rapport au bras maître. Ceci dans le but d’augmenter l’espace
de travail et de réduire l'effort de l'opérateur. Certaines versions extensibles disposent d'un double télescope
sur le bras esclave permettant d’augmenter électriquement le mouvement dans la direction z.
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Légende
1 pinces avec mâchoires parallèles  8 fourreau
2 bras esclave  9 fenêtre blindée
3 tube de connexion 10 microphone
4 contrepoids 11 câble de transmission audio
5 bras maître 12 haut-parleur
6 poignée 13 cellule chaude
7 paroi blindée 14 zone avant
Figure 2 — Télémanipulateur maître-esclave mécanique à bras télescopiques
Légende
 1 pinces avec mâchoires parallèles
 2 bras esclave
 3 tube de connexion
 4 contrepoids
 5 bras maître
 6 poignée
 7 paroi blindée
 8 fourreau
 9 fenêtre blindée
10 bras supérieur
11 avant-bras
12 porte-à-faux
13 cellule chaude
14 zone avant
Figure 3 — Télémanipulateur maître-esclave mécanique à bras articulés
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ISO 17874-1:2004(F)
Sur certains modèles, le bras esclave peut être déconnecté et évacué à distance.
Pour les cellules de haute activité de hauteur réduite (et/ou avec un espace de travail plus petit), des modèles
compacts avec double télescope actionné manuellement sont requis.
Outre le contrôle visuel, la transmission audio de la cellule de haute activité vers la zone avant peut s’avérer
utile.

Figure 4 — Schéma cinématique du télémanipulateur maître-esclave mécanique à bras télescopiques

7.1.3 Télémanipulateurs maître-esclave mécaniques à bras articulés
La cinématique des télémanipulateurs maître-esclave mécaniques à bras articulés doit correspondre à la
Figure 5. Selon le type de télémanipulateur, les capacités en charge vont de 2,3 kg à 12 kg.
Le bras maître peut avoir la même longueur que le bras esclave ou peut être plus court que le bras esclave.
Un levier à la poignée peut être prévu pour bloquer le mouvement de préhension. Des freins peuvent
également être disponibles pour bloquer les déplacements de positionnement et d’orientation.
L’inclinaison du bras esclave peut aussi être modifiée par rapport au bras maître par l’intermédiaire d’un
moteur électrique actionné du bras maître afin de minimiser l’effort de l’opérateur. Le porte-à-faux du bras
esclave dans la cellule de haute activité peut être réglé sur certains modèles pour accroître la portée de
l’ensemble télémanipulateur en déplaçant celui-ci sur l’axe du tube de connexion.
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Figure 5 — Schéma cinématique du télémanipulateur maître-esclave mécanique à bras articulé

7.2 Télémanipulateurs maître-esclave électriques (pour plus de détails, voir l’ISO 17874-3)
Un télémanipulateur maître-esclave électrique doit se composer d’un bras maître et d’un bras esclave
connecté par un système électrique muni de moteurs électriques et d’un contrôle commande associé (voir
Figure 6).

Légende
1 bras esclave  8 microphone
2 dispositif porteur pour bras esclave  9 câble de transmission audio
3 caméra TV 10 haut-parleur
4 câble de transmission pour télémanipulateur et porteur 11 paroi blindée
5 armoire de contrôle commande pour télémanipulateur et 12 fenêtre blindée
porteur bras maître
13 cellule chaude
6 bras maître
14 salle de commande
7 moniteur TV
Figure 6 — Exemple de télémanipulateur maître-esclave électrique
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Les déplacements de la main de l’opérateur sur la poignée du bras maître doivent être transmis au bras
esclave. Le système électrique doit permettre le retour de l’effort, c'est-à-dire la transmission de l'effort
ressenti par l'opérateur au niveau du bras maître, et doit être réversible. En fonction du type télémanipulateur,
les capacités en charge vont de 10 kg à 100 kg.
Les forces exercées sur le bras maître peuvent être amplifiées sur le bras esclave. Afin de pouvoir obtenir une
grande variété de positions dans l'espace de travail, le bras esclave est généralement installé sur un dispositif
porteur. La salle de commande peut être située à distance de la cellule de haute activité.
Comme les télémanipulateurs maître-esclave mécaniques, les télémanipulateurs maître-esclave électriques
doivent pouvoir effectuer sept mouvements avec le bras maître et avec le bras esclave, conformément aux
exigences de l’Article 6. Le bras maître et le bras esclave doivent être reliés pa
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