一種應用于核工業(yè)的自動檢修機器人的制作方法
【專利摘要】一種核工業(yè)自動檢修機器人。核工業(yè)自動檢修機器人是為滿足核電站自動化作業(yè)的需求而設計的。它具有插接焊縫自動檢測、放射性污染物清理、危險災難現(xiàn)場搜救等功能。本課題擬采用嵌入式計算機系統(tǒng)構建檢修機器人硬件平臺，建立搜集任務環(huán)境模型，利用探測傳感器（如紅外傳感器、激光測距儀等）感知目標，采用人工智能方法進行自主運動規(guī)劃并完成相應執(zhí)行機構的運動控制解算，從而保證檢修機器人自主、優(yōu)化地完成目標搜集作業(yè)。
【專利說明】—種應用于核工業(yè)的自動檢修機器人
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動檢修機器人，具體說是一種應用于核工業(yè)中的自動檢修機器人。
【背景技術】
[0002]核電站有很多檢修和維護過程都帶有放射性，操作人員的工作環(huán)境比較惡劣。核電站檢修機器人是應用在輻射環(huán)境下，能夠在大范圍內自主移動并做檢查和維護的特種機器。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明是提供一種自動尋找目標，并能自主導航定位的高度自動化，智能化的核工業(yè)領域內的機器人。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005]它主要包括嵌入式MINI2440開發(fā)板(I)，IXD顯示(2)上位機與下位機的通訊系統(tǒng)(3)，激光測距儀(4)，單片機子系統(tǒng)(5)，驅動電路(6)，PID控制器(7)，機器人執(zhí)行機構
(8)，碼盤測距定位機構(9).[0006]它的工作原理是這樣子的:
[0007]首先通過激光測距儀(4)對工作區(qū)域進行掃描。
[0008]將收集到的數(shù)據(jù)通過上位機與下位機的通訊系統(tǒng)(3 )傳送給嵌入式I MINI2440開發(fā)板(I)進行模式識別和處理.[0009]并將處理后的命令發(fā)給單片機子系統(tǒng)(5)。
[0010]通過碼盤測距定位機構(9)`進行定位和導航到目標區(qū)。
[0011]它的動作過程是這樣的:
[0012]本文采用激光測距儀進行目標物體的探測。依靠光電碼盤計算脈沖數(shù)來推算機器人相對于起始位置的位移；且由于機器人做有轉彎半徑轉彎時兩輪產生差動，為位移計算帶來困難，因此機器人在運動過程中只能原地旋轉而不能進行有轉彎半徑轉向，以此來提高定位精度。碼盤脈沖數(shù)與行進距離關系式為:
[0013]距離(m)=脈沖數(shù)/ 16500 * 0.67(4.1)
[0014]其中，16500為主動輪轉一圈光電編碼器產生的脈沖數(shù)，0.67為主動輪的周長，單位為米。
[0015]機器人在工作空間中以一定方式巡游，直至發(fā)現(xiàn)并定位所有目標物，作業(yè)結束。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017]嵌入式檢修機器人對于核電站等高危場所的自動化作業(yè)有著重要的意義。在核電站核心區(qū)工作的人員很有可能受到核輻射的侵害，它的出現(xiàn)正可以代替人類，通過自主控制或遠程遙控，深入這些區(qū)域，完成相應作業(yè)。本論文的預期標的是使用嵌入式系統(tǒng)控制機器人，實現(xiàn)機器人自主運動；通過采集激光測距儀信息，識別出目標并執(zhí)行相應作業(yè)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0018]圖1是實際工作空間示意圖
[0019]圖2是說明坐標變換
[0020]圖3為系統(tǒng)結構框圖
【具體實施方式】
[0021]結合圖1和圖2，工作空間中有若干目標，目標的數(shù)量為3個，圓柱體，半徑約15cm。為簡化問題，設工作空間中沒有障礙物。X軸和Y軸定義如圖所示。機器人位于起點處，其運動過程中位置的確定都是以起點為基準的相對位移。圖2是說明激光測距儀采集到的都是距離信息，創(chuàng)建局部環(huán)境地圖需要將極坐標轉換為平面直角坐標具體方法為:
[0022]X=Cos (40+0.5 X n) Xd
[0023]y=sin (40+0.5 Xn) Xd
[0024]根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，可以判斷出圖中圈內的距離值都是來自工作空間中的同一物體用激光測距儀測一半徑約為15cm的圓柱體，得到一組數(shù)據(jù)。將距離值轉換為坐標后，使用VC++6.0編寫界面顯示。為使圖像更加清晰，顯示時用線將坐標點連接起來，可以看出圖像中心有一段近似為圓弧。使用三角函數(shù)的方式計算出目標半徑，進而識別出目標。
[0025]結合圖3，通過上位機與激光測距儀之間的通信協(xié)議用于設置激光測距儀的工作模式、采集激光測距儀環(huán)境目標測量數(shù)據(jù)，通過激光測距儀采集到的數(shù)據(jù)，判斷出掃描到的工作空間中有幾個物體，將艏向對準最近的物體，前進。當行進到安全距離時，計算出掃描到的物體的掃描開角，通過掃描開角和設定的安全距離可以計算出被掃描到的物體的半徑，與已知的目標信息進行比較，以確定是否為目標。機器人通過光電編碼器記錄位移來確定在工作空間中的坐標，為了提高定位精度，機器人在運動中只做勻速直線運動，每次的轉向都是原地旋轉90°。
【權利要求】
1.一種應用于核工業(yè)的自動檢修機器人，其組成包括:上位機系統(tǒng)(I)和下位機系統(tǒng)(2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種應用于核工業(yè)的自動檢修機器人，其特征在于所述的上位機系統(tǒng)(I)包括:嵌入式MINI2440開發(fā)板，IXD顯示，上位機與下位機的通訊系統(tǒng)，激光測距儀。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種應用于核工業(yè)的自動檢修機器人，其特征在于所述的下位機系統(tǒng)(2)主要包括單片機子系統(tǒng)，驅動電路，PID控制器，機器人執(zhí)行機構，碼盤測距定位機構。
4.根據(jù)權利要求1所述的核工業(yè)自動檢修機器人，其特征是:通過上位機與激光測距儀之間的通信協(xié)議用于設置激光測距儀的工作模式、采集激光測距儀環(huán)境目標測量數(shù)據(jù)，通過激光測距儀采集到的數(shù)據(jù)(為一個含有201個元素的數(shù)組)判斷出掃描到的工作空間中有幾個物體，將艏向對準最近的物體，前進。當行進到安全距離時，計算出掃描到的物體的掃描開角，通過掃描開角和設定的安全距離可以計算出被掃描到的物體的半徑，與已知的目標信息進行比較，以確定是否為目標。機器人通過光電編碼器記錄位移來確定在工作空間中的坐標，為了提高定位精度，機器人在運動中只做勻速直線運動，每次的轉向都是原地旋轉90°。設計了基于目標特征的目標識別方法。
【文檔編號】B25J9/16GK103862455SQ201210529247
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月10日 優(yōu)先權日:2012年12月10日
【發(fā)明者】汪小君 申請人:哈爾濱網騰科技開發(fā)有限公司