基本信息
- 项目名称：
- 具有机械手臂的履带式核辐射探测救援机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 该机器人针对核泄露事故代替救援人员进入现场实施救援工作。 该机器人采用履带式结构，具备三关节六自由度机械手臂。配备有核探测仪，可以得到核污染区辐射分布情况，也可以利用其机械手臂处理核污染废物。
- 详细介绍：
- 具有机械手臂的履带式核辐射探测救援机器人，其轮系结构为倒梯形履带式机械结构，保证了其运动的可靠性和对复杂地形的适应性，该结构动力性能强，对路面的适应性也更高。机械手臂是6自由度机械臂，可以绕过障碍物夹取物体，也可挂载传感器，大大提升了机器人对狭窄地形和有障碍物地形的探测性能。在控制方式上，针对灾害现场复杂多变的环境，我们采用Human-in-loop的控制方式，保证了控制的灵活性和对突发情况的应变能力，无线远程控制无阻隔距离最大2km。核探测传感器应用标准核探测仪模块，可以把数据传给机器人主控系统。该机器人依靠履带式机器人机动性能好，对路面适应能力强的优势，具备了深入污染区进行核探测的能力，同时配备了三关节六自由度机械手臂，大大提升了机器人的探测性能。该机器人可以得到和污染区的辐射信息，并且可以推算出污染区的辐射分布情况。也可以处理核污染废物，先通过核探测仪检测该物体的辐射值，再根据情况用机械手臂夹取核污染废物放入铅盒中或做其它处理。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 近年来，灾害频发，灾后的救援工作显得尤为重要，该机器人的目的就是深入灾害现场进行搜索救援。 该机器人能够深入核污染区进行搜索工作，获得核污染区的辐射分布情况数据。核辐射探测传感器加装在机械手臂前端，可以识别放射源的辐射强度，从而做出处理。 该机器人能够针对核污染区进行探测，一方面可以探测和污染区的辐射分布状况，从而找出核泄漏点。另一方面可以探测受污染的放射源物体，对其进行处理。 创新点在于把核探测设备和履带式机器人结合起来，既应用了履带式移动机器人机动性能好的特点，又利用了机械手臂的灵活性和核探测设备的探测能力。大大提升了机器人救援效率。 该机器人最大载重100kg。最大速度0.8m/s。机器人装备三关节六自由度机械手臂，有效长度1.5m，最大夹取重量15kg。控制方式为Human-in-loop方式。无线通信无阻隔距离2km。
科学性、先进性
- 目前国内外搜索救援机器人针对的都是普通灾害的救援，如自然灾害，地震、海啸等，以及恐怖袭击，楼房倒塌等。几乎没有针对核辐射探测的搜索救援机器人。 我们研发机器人最大的特点就是具备核辐射检测能力，加装在机械手臂前端的核传感器能够检测出空气中核辐射强度，通过机器人控制系统处理，得到核污染区辐射分布情况数据。装备的机械手臂还可以对放射源进行处理，采集放射源样本等。 机械结构方面。该机器人的轮系结构采用倒梯形履带式结构，可以适应灾害现场复杂多变的路面环境，兼顾其爬坡能力，并且该结构稳定可靠。机械手臂采用三关节六自由度，相比工业应用的两关节四自由度机械手臂，它能够绕过障碍物夹取探测后面的物体。 控制系统方面。该机器人的控制策略是Human-in-loop的方式，保证机器人能够应对复杂多变的灾害现场环境。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 目前已完成样机，进行试验和改进
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 样机图片，录像，以及样机现场展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该机器人通过远程操作控制，可以通过PC机或遥控器发送控制指令，PC机显示界面包括视频信息，机器人环境信息，核辐射分布信息。 该机器人载重量大，可以针对具体灾害现场加装传感器。机械手臂关节具有机械自锁功能，提高了其夹取的可靠性。 机器人应用于核泄漏事故检测中，可以代替救援队员进行搜索救援。大大减少了救援队员的伤亡。也可以在特殊场合进入核工厂中，代替工作人员处理放射源，减少了核辐射对工作人员的伤害。该机器人在普通灾害现场可以协助救援队搜索救援，提高救援效率，挽救更多的生命。因此具有广泛的社会意义。
同类课题研究水平概述
- 具有机械手臂的履带式核辐射探测机器人按照应用领域分类属于搜索救援机器人。 从20世纪90年代开始，国外就开展了救援机器人的研究，针对无人陆地救援机器人，研究的主要两个方面就是机械结构和控制方法。陆地机器人的机械结构有很多种，如轮式、履带式、蛇形、腿式以及爬行机器人。控制方法的主要问题就是如何设计一个稳定方便的控制方法，使机器人高效地工作。目前搜索救援领域的机器人都在研发试用阶段，和真正实际应用还有一定距离。最关键的问题是提升动力性能和探测能力。目前该领域中研发的机器人各有特点，国外有代表性的搜索救援机器人是日本的snakebot，该机器人是蛇形结构，可以探测狭窄区域的环境，但是动力性能不足，无法携带更多的传感器。国内有代表性的救援机器人采用履带式结构，但是无夹取物体的设备，无法得到障碍物后面的信息，探测能力又显的不足。 特别是针对核辐射检测任务，该领域中很少有机器人具备核辐射检测功能。日本福岛核电站泄漏后，日本政府向灾区投放核检测专用的Monirobo机器人。国内相关的研究也开始起步，但是目前还没有一款具备核探测功能的搜索救援机器人。因此需要一款具备核探测功能的搜索救援机器人来满足公共安全领域的需要。
