發(fā)布時(shí)間：2021-10-31 16:43

　　核能作為一種清潔能源,在世界各國(guó)得到廣泛利用,然而引發(fā)的多起核電站事故使社會(huì)遭受了重大損失。核電站一旦發(fā)生事故造成放射性物質(zhì)泄露,人工救援作業(yè)面臨高輻射環(huán)境,亟需智能設(shè)備代替救急人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)和應(yīng)急處理,因此,對(duì)核電站應(yīng)急處置機(jī)器人進(jìn)行樣機(jī)開(kāi)發(fā)及其相關(guān)技術(shù)研究,具有重要的意義。首先,本文基于核電站應(yīng)急處置機(jī)器人的功能需求,設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)機(jī)器人整機(jī)系統(tǒng);采用履帶式移動(dòng)平臺(tái),研究了底盤(pán)運(yùn)動(dòng)策略;開(kāi)發(fā)了主從操作機(jī)構(gòu),包括操縱端主手和執(zhí)行端的液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂;開(kāi)發(fā)配套的電控與反饋系統(tǒng),包括數(shù)傳與圖傳系統(tǒng),傳感器及探測(cè)裝置等。其次,為完成核輻射環(huán)境下的檢測(cè)以及放射源搜尋,開(kāi)發(fā)了針對(duì)強(qiáng)輻射環(huán)境下的大劑量率探測(cè)器和放射源定位裝置。借助于應(yīng)急處置機(jī)器人的移動(dòng)平臺(tái),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)事故發(fā)生后輻射環(huán)境的偵察,快速定位泄露的放射源,為后續(xù)制定核事故處理方案提供依據(jù)。然后,為解決機(jī)器人自由度過(guò)多帶來(lái)的操縱復(fù)雜問(wèn)題,引入主從控制的方法,對(duì)操作主手和機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)展開(kāi)了研究,并借助蒙特卡羅方法,分析了兩者的運(yùn)動(dòng)范圍,根據(jù)末端空間點(diǎn)集確定機(jī)械臂和主手的運(yùn)動(dòng)變換關(guān)系,引入差異化最小范數(shù)優(yōu)化機(jī)械臂的逆解,進(jìn)行主從運(yùn)動(dòng)仿真與實(shí)... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：110 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?Ｐｉｎｏｎｅｅｒ核事故處置機(jī)器人??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??支生力軍［３］。切爾諾貝利核電站事故發(fā)生以后，德國(guó)研制的特種機(jī)器人馬上進(jìn)入??核電站內(nèi)救急，然而機(jī)器人的工作能力很快便喪失，其中一個(gè)關(guān)鍵因素是機(jī)器人??的電子器件因放射性射線照射受損［３１。日本原子能研究所ＵＡＥＡ）研發(fā)過(guò)多款??能夠抵抗核輻射的遙操作機(jī)器人［４，５］，其中比較典型的機(jī)器人是ＲａＢＯＴｌ６］，如圖??１－１所示，該機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，具有四個(gè)可獨(dú)立控制的履帶，爬坡和越障??能力強(qiáng)，攜帶兩只機(jī)械臂，７個(gè)可觀測(cè)不同角度的ＣＣＤ相機(jī)，可以在Ｙ射線劑??量率為１０Ｓｖ／ｈ的情況下作業(yè)數(shù)個(gè)小時(shí)，能夠完成開(kāi)關(guān)閥門(mén)、樣品采集等操作。??ｍｍ??ｉｌｌ??圖１－１核應(yīng)急機(jī)器人ＲａＢＯＴ??美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)的ＲｅｄＺｏｎｅ機(jī)器人公司設(shè)計(jì)了?Ｐｉｎｏｎｅｅｒ機(jī)器人［７］。??Ｐｉｎｏｎｅｅｒ機(jī)器人搭載六自由度機(jī)械臂，最大作業(yè)距離為１．７ｍ，載重可達(dá)到４５ｋｇ。??機(jī)器人中心有升降桿，裝有遠(yuǎn)距離視頻系統(tǒng)、取樣機(jī)構(gòu)、環(huán)境傳感器（中子劑量??傳感器、溫濕度傳感器），在攝像頭和重要電控系統(tǒng)上作了核防護(hù)措施，可承受??ｌＯｋＳｖ的總輻射劑量。??圖１－２?Ｐｉｎｏｎｅｅｒ核事故處置機(jī)器人??美國(guó)國(guó)防部和機(jī)器人公司ｉＲｏｂｏｔ開(kāi)發(fā)了應(yīng)對(duì)核戰(zhàn)爭(zhēng)和核事故應(yīng)急的機(jī)器人??ＰａｃｋＢｏｔＷ，如圖１＿３所示。ＰａｃｋＢｏｔ是一款輕量級(jí)機(jī)器人，能在廢墟殘骸中穿行，??２??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??能將核電廠里面的圖像和探測(cè)信息通過(guò)有線方式傳回。ＰａｃｋＢｏｔ機(jī)器人在福島核??事故中成功開(kāi)門(mén)進(jìn)入核電站控制室，進(jìn)行輻射測(cè)量。但這個(gè)機(jī)器人因輻射高溫影??響最后在核事故現(xiàn)場(chǎng)停止了工作。圖１－４是ＰａｃｋＢｏｔ機(jī)器人在事故核電組應(yīng)急??處置時(shí)的圖像。??ｆｔ?ｉ??身?Ｉ??圖１－３?ＰａｃｋＢｏｔ機(jī)器人?圖１－４福島核電站救援作業(yè)??日本千葉工業(yè)大學(xué)研制的Ｑｕｉｎｃｅ機(jī)器人將多自由度機(jī)械臂加裝在履帶移動(dòng)??平臺(tái)上，操作人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)，夾起物品等操作，如圖??１－５所示［１（）］。由于福島核事故現(xiàn)場(chǎng)的輻射劑量超出了?Ｑｕｉｎｃｅ的承受范圍，這款機(jī)??器人在輻射強(qiáng)度減輕后才進(jìn)入事故環(huán)境，對(duì)放射性廢水做了取樣，進(jìn)行了熱度和??劑量率測(cè)量，救援人員根據(jù)機(jī)器人返回的數(shù)據(jù)得到各核電站機(jī)組的輻射濃度信??息，為后續(xù)制定事故處理方案提供了依據(jù)。??圖１－５核電站應(yīng)急機(jī)器人Ｑｕｉｎｃｅ??基于Ｑｕｉｎｃｅ機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)，千葉工業(yè)大學(xué)聯(lián)合日本三菱重工又研發(fā)了機(jī)器??人“櫻花２號(hào)”，可在１〇〇米到１〇〇〇米的范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，續(xù)航可達(dá)??２．５小時(shí)，搭載了?ＰＴＺ攝像機(jī)、氣體檢測(cè)儀等，可用于研宄易燃?xì)怏w區(qū)域，執(zhí)行??３??


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