CN103862455A - 一种应用于核工业的自动检修机器人 - Google Patents
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Abstract
一种核工业自动检修机器人。核工业自动检修机器人是为满足核电站自动化作业的需求而设计的。它具有插接焊缝自动检测、放射性污染物清理、危险灾难现场搜救等功能。本课题拟采用嵌入式计算机系统构建检修机器人硬件平台，建立搜集任务环境模型，利用探测传感器（如红外传感器、激光测距仪等）感知目标，采用人工智能方法进行自主运动规划并完成相应执行机构的运动控制解算，从而保证检修机器人自主、优化地完成目标搜集作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动检修机器人，具体说是一种应用于核工业中的自动检修机器人。
背景技术
核电站有很多检修和维护过程都带有放射性，操作人员的工作环境比较恶劣。核电站检修机器人是应用在辐射环境下，能够在大范围内自主移动并做检查和维护的特种机器。
发明内容
本发明是提供一种自动寻找目标，并能自主导航定位的高度自动化，智能化的核工业领域内的机器人。
本发明的目的是这样实现的：
它主要包括嵌入式MINI2440开发板（1）,LCD显示(2)上位机与下位机的通讯系统（3），激光测距仪(4),单片机子系统(5)，驱动电路(6)，PID控制器(7)，机器人执行机构(8)，码盘测距定位机构(9).
它的工作原理是这样子的：
首先通过激光测距仪(4)对工作区域进行扫描。
将收集到的数据通过上位机与下位机的通讯系统（3）传送给嵌入式I MINI2440开发板（1）进行模式识别和处理.
并将处理后的命令发给单片机子系统(5)。
通过码盘测距定位机构(9)进行定位和导航到目标区。
它的动作过程是这样的：
本文采用激光测距仪进行目标物体的探测。依靠光电码盘计算脉冲数来推算机器人相对于起始位置的位移；且由于机器人做有转弯半径转弯时两轮产生差动，为位移计算带来困难，因此机器人在运动过程中只能原地旋转而不能进行有转弯半径转向，以此来提高定位精度。码盘脉冲数与行进距离关系式为：
距离（m）= 脉冲数 / 16500 * 0.67（4.1）
其中，16500为主动轮转一圈光电编码器产生的脉冲数，0.67为主动轮的周长，单位为米。
机器人在工作空间中以一定方式巡游，直至发现并定位所有目标物，作业结束。
本发明的有益效果是：
嵌入式检修机器人对于核电站等高危场所的自动化作业有着重要的意义。在核电站核心区工作的人员很有可能受到核辐射的侵害，它的出现正可以代替人类，通过自主控制或远程遥控，深入这些区域，完成相应作业。本论文的预期标的是使用嵌入式系统控制机器人，实现机器人自主运动；通过采集激光测距仪信息，识别出目标并执行相应作业。
附图说明
图1是实际工作空间示意图
图2是说明坐标变换
图3为系统结构框图
具体实施方式
结合图1和图2，工作空间中有若干目标，目标的数量为3个，圆柱体，半径约15cm。为简化问题，设工作空间中没有障碍物。X轴和Y轴定义如图所示。机器人位于起点处，其运动过程中位置的确定都是以起点为基准的相对位移。图2是说明激光测距仪采集到的都是距离信息，创建局部环境地图需要将极坐标转换为平面直角坐标具体方法为：
x=cos(40+0.5×n)×d
y=sin(40+0.5×n)×d
根据采集到的数据，可以判断出图中圈内的距离值都是来自工作空间中的同一物体用激光测距仪测一半径约为15cm的圆柱体，得到一组数据。将距离值转换为坐标后，使用VC++6.0编写界面显示。为使图像更加清晰，显示时用线将坐标点连接起来，可以看出图像中心有一段近似为圆弧。使用三角函数的方式计算出目标半径，进而识别出目标。
结合图3，通过上位机与激光测距仪之间的通信协议用于设置激光测距仪的工作模式、采集激光测距仪环境目标测量数据，通过激光测距仪采集到的数据，判断出扫描到的工作空间中有几个物体，将艏向对准最近的物体，前进。当行进到安全距离时，计算出扫描到的物体的扫描开角，通过扫描开角和设定的安全距离可以计算出被扫描到的物体的半径，与已知的目标信息进行比较，以确定是否为目标。机器人通过光电编码器记录位移来确定在工作空间中的坐标，为了提高定位精度，机器人在运动中只做匀速直线运动，每次的转向都是原地旋转90°。
Claims (4)
1.一种应用于核工业的自动检修机器人，其组成包括：上位机系统（1）和下位机系统（2）。
2.根据权利要求1所述的一种应用于核工业的自动检修机器人，其特征在于所述的上位机系统（1）包括：嵌入式MINI2440开发板，LCD显示，上位机与下位机的通讯系统，激光测距仪。
3.根据权利要求1所述的一种应用于核工业的自动检修机器人，其特征在于所述的下位机系统（2）主要包括单片机子系统，驱动电路，PID控制器，机器人执行机构，码盘测距定位机构。
4.根据权利要求1所述的核工业自动检修机器人，其特征是：通过上位机与激光测距仪之间的通信协议用于设置激光测距仪的工作模式、采集激光测距仪环境目标测量数据，通过激光测距仪采集到的数据（为一个含有201个元素的数组）判断出扫描到的工作空间中有几个物体，将艏向对准最近的物体，前进。当行进到安全距离时，计算出扫描到的物体的扫描开角，通过扫描开角和设定的安全距离可以计算出被扫描到的物体的半径，与已知的目标信息进行比较，以确定是否为目标。机器人通过光电编码器记录位移来确定在工作空间中的坐标，为了提高定位精度，机器人在运动中只做匀速直线运动，每次的转向都是原地旋转90°。设计了基于目标特征的目标识别方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210529247.3A CN103862455A (zh) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | 一种应用于核工业的自动检修机器人 |
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| CN201210529247.3A CN103862455A (zh) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | 一种应用于核工业的自动检修机器人 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103862455A true CN103862455A (zh) | 2014-06-18 |
Family
ID=50901782
Family Applications (1)
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| CN201210529247.3A Pending CN103862455A (zh) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | 一种应用于核工业的自动检修机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103862455A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104476044A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-04-01 | 安徽省库仑动力自动化科技有限公司 | 一种用于大面积焊接的自动行走焊接机器人 |
| CN104589345A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-05-06 | 嘉兴市德宝威微电子有限公司 | 公共场所可自由行动的机器人和系统 |
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2012
- 2012-12-10 CN CN201210529247.3A patent/CN103862455A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140618 |