CN111590576A - 一种核辐射环境的救灾机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种核辐射环境的救灾机器人，包括一机器人本体，若干辐射传感器，一环境感知系统、一路径规划系统和一控制系统，其中机器人本体采用针对核辐射环境进行了对应的特殊工程方法设计，辐射传感器设于所述机器人本体的头部，用于检测机器人本体的周边的辐射信号的强弱，环境感知系统分别设于机器人本体的外侧，用于获取机器人本体的周边的环境信息，路径规划系统用于接收辐射信号和环境信号并分析规划出机器人本体在辐射环境下的最优行进路线。本技术方案提供的救灾机器人能够在核辐射环境下自主规划完成救灾任务的最优行进路线，实现有效的救灾工作。

Description

一种核辐射环境的救灾机器人

技术领域

本发明涉及机器人的应用技术领域，尤其涉及一种核辐射环境的救灾机器人。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人的任务是协助或取代人类进行工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。由此也可知，智能机器人至少要具备三个要素：感觉要素，反应要素和思考要素。

我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，它们已经成了我们自己能够制造的东西了。

现有技术上，通过机器人去关闭核辐射设备的阀门，辐射信号较强的区域可能对机器人信号传输和控制造成影响，从而导致机器人无法关闭核辐射设备的阀门。

发明内容

针对现有的机器人处于核辐射信号较强的区域时存在信号无法传输或无法控制机器人行进、工作的上述问题，现旨在提供一种核辐射环境的救灾机器人，在机器人本体上设置辐射传感器，通过辐射传感器将核辐射信号传输给机器人本体，由机器人本体进行判断后重新规划行进路线继续前进。

具体技术方案如下：

一种核辐射环境的救灾机器人，用于关闭核辐射设备上的阀门，包括：

所述救灾机器人包括：

一机器人本体，所述机器人本体的表面涂覆有防辐射涂层，所述机器人本体的内部各控制组件间均设置有防辐射隔层；

若干辐射传感器，若干所述辐射传感器设于所述机器人本体的头部，若干所述辐射传感器用于检测所述机器人本体的周边的辐射信号的强弱；

若干环境感知系统，若干所述环境感知系统分别设于所述机器人本体的外侧，若干所述环境感知系统用于获取所述机器人本体的周边的环境信息；

一路径规划系统，所述路径规划系统设于所述机器人本体内，所述路径规划系统用于接收若干所述辐射传感器所发出的辐射信号和若干所述环境感知系统所发出的环境信号，通过对所述辐射信号和环境信号的分析规划出所述机器人本体的行进路线；

一控制系统，所述控制系统设于所述机器人本体内，所述控制系统分别与若干所述辐射传感器、若干所述环境感知系统、所述路径规划系统信号连接，所述控制系统用于接收所述路径规划系统所发出的路线规划信号，并控制所述机器人本体按照规划完成的所述行进路线前进，且控制所述机器人本体对所述核辐射设备上的阀门进行关闭；

所述控制方法包括：自运行控制方法；

所述自运行控制方法包括：

步骤A1：若干所述环境感知系统自动获取所述机器人本体的周边的环境信息，若干所述辐射传感器主动检测所述机器人本体的周边的辐射信号的强弱；

步骤A2：所述环境信息包括所述核辐射设备的图像信息、所述机器人本体与所述阀门之间的目标距离和所述机器人本体与所述阀门之间的障碍信息，根据所述图像信息、所述目标距离、所述障碍信息以及所述辐射信号的强弱进行路径规划，得到路径规划结果；

步骤A3：所述控制系统控制所述机器人本体根据所述路径规划结果前进，并控制所述机器人本体根据所述图像信息关闭所述核辐射设备上的阀门。

所述控制方法还包括：遥控控制方法；

所述遥控控制方法包括：

步骤B1：所述机器人本体的遥控端获取并且转发由用户输入的控制指令，所述控制指令为用于执行预设控制流程的控制指令，所述控制指令通过位于所述机器人本体的遥控端的用户界面获取；

步骤B2：所述机器人本体的控制端通过无线连接方式或有线连接方式获取由所述机器人本体的遥控端转发的所述控制指令；

步骤B3：所述机器人本体的控制端根据所述控制指令控制所述机器人本体的各个执行终端执行对应的具体流程；

步骤B4：所述机器人本体的控制端实时向所述机器人本体的遥控端上传所述机器人本体的实时工作状态。

上述的核辐射环境的救灾机器人，其中，所述救灾机器人还包括：速度调节系统，所述速度调节系统设于所述机器人本体内，所述速度调节系统与所述控制系统信号连接，所述速度调节系统用于调节所述机器人本体的行进速度。

上述的核辐射环境的救灾机器人，其中，所述路径规划系统包括：

障碍识别系统，所述障碍识别系统设于所述机器人本体上，所述障碍识别系统与所述控制系统信号连接，所述障碍识别系统用于识别所述障碍物的位置以及所述障碍物与所述机器人本体之间的障碍距离；

避障系统，所述避障系统设于所述机器人本体上，所述避障系统与所述控制系统信号连接，所述避障系统用于根据所述图像信息、所述目标距离、所述障碍物的位置以及所述障碍距离进行路径规划，得到所述路径规划结果。

上述的核辐射环境的救灾机器人，其中，所述自运行控制方法还包括：

获取周边的环境图像，并根据所述环境图像确定障碍物密集度；

获取所述机器人本体的移动速度；

根据所述障碍物密集度以及所述机器人本体的移动速度，通过所述速度调节系统调整所述机器人本体的前进速度。

上述的核辐射环境的救灾机器人，其中，所述自运行控制方法还包括：

获取所述辐射信号的强弱；

若所述辐射信号的值小于预设第一阈值时，所述机器人本体继续行进；

若所述辐射信号的值大于预设第一阈值时，所述路径规划系统重新规划所述机器人本体的所述行进路线，所述机器人本体根据调整后的所述行进路线前进。

上述的核辐射环境的救灾机器人，其中，所述自运行控制方法还包括：

在所述目标距离大于预设的第二阈值、或所述机器人本体与所述障碍物之间的距离小于预设的第三阈值，所述路径规划系统重新规划所述机器人本体的所述行进路线。

上述的核辐射环境的救灾机器人，其中，每一所述环境感知系统均包括：

摄像头和超声传感器、激光器或红外传感器，通过所述摄像头与所述超声传感器、或所述摄像头与所述激光器、或所述摄像头与所述红外传感器获取所述机器人本体的周围的环境信息。

上述的核辐射环境的救灾机器人，其中，所述有线连接方式为同轴电缆连接方式、光纤连接方式中的一种连接方式。

上述的核辐射环境的救灾机器人，其中，所述无线连接方式为ZigBee连接方式、蓝牙连接方式、WiFi连接方式、移动蜂窝数据网络连接中的一种连接方式。

上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：

(1)本发明在机器人本体的头部设置若干辐射传感器，通过辐射传感器将核辐射信号传输给机器人本体，由机器人本体进行判断后重新规划行进路线继续前进；

(2)本发明通过遥控控制方法控制机器人本体运行至目标区域内，切换成自运行控制方式，由自运行控制方法控制机器人本体自动行进并实现核辐射设备的阀门的关闭。

附图说明

图1为本发明一种核辐射环境的救灾机器人的自运行控制方法的运行图；

图2为本发明一种核辐射环境的救灾机器人的遥控控制方法的运行图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1为本发明一种核辐射环境的救灾机器人的自运行控制方法的运行图，图2为本发明一种核辐射环境的救灾机器人的遥控控制方法的运行图，如图1和图2所示，示出了一种较佳实施例的核辐射环境的救灾机器人，包括：救灾机器人包括：一机器人本体，机器人本体用于自行行进并行进至核辐射设备处关闭核辐射设备上的阀门。

进一步，作为一种较佳的实施例，救灾机器人包括：若干辐射传感器，若干辐射传感器设于机器人本体的头部，若干辐射传感器用于检测机器人本体的周边的辐射信号的强弱。

进一步，作为一种较佳的实施例，救灾机器人包括：若干环境感知系统，若干环境感知系统分别设于机器人本体的外侧，若干环境感知系统用于获取机器人本体的周边的环境信息。

进一步，作为一种较佳的实施例，救灾机器人包括：一路径规划系统，路径规划系统设于机器人本体内，路径规划系统用于接收若干辐射传感器所发出的辐射信号和若干环境感知系统所发出的环境信号，通过对辐射信号和环境信号的分析规划出机器人本体的行进路线。

进一步，作为一种较佳的实施例，救灾机器人包括：一控制系统，控制系统设于机器人本体内，控制系统分别与若干辐射传感器、若干环境感知系统、路径规划系统信号连接，控制系统用于接收路径规划系统所发出的路线规划信号，并控制机器人本体按照规划完成的行进路线前进，且控制机器人本体对核辐射设备上的阀门进行关闭。

进一步，作为一种较佳的实施例，控制方法包括：自运行控制方法；

自运行控制方法包括：

步骤A1：若干环境感知系统自动获取机器人本体的周边的环境信息，若干辐射传感器主动检测机器人本体的周边的辐射信号的强弱；

步骤A2：环境信息包括核辐射设备的图像信息、机器人本体与阀门之间的目标距离和机器人本体与阀门之间的障碍信息，根据图像信息、目标距离、障碍信息以及辐射信号的强弱进行路径规划，得到路径规划结果；

步骤A3：控制系统控制机器人本体根据路径规划结果前进，并控制机器人本体根据图像信息关闭核辐射设备上的阀门。

进一步，作为一种较佳的实施例，控制方法还包括：遥控控制方法；

遥控控制方法包括：

步骤B1：机器人本体的遥控端获取并且转发由用户输入的控制指令，控制指令为用于执行预设控制流程的控制指令，控制指令通过位于机器人本体的遥控端的用户界面获取；

步骤B2：机器人本体的控制端通过无线连接方式或有线连接方式获取由机器人本体的遥控端转发的控制指令；

步骤B3：机器人本体的控制端根据控制指令控制机器人本体的各个执行终端执行对应的具体流程；

步骤B4：机器人本体的控制端实时向机器人本体的遥控端上传机器人本体的实时工作状态。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。

本发明在上述基础上还具有如下实施方式：

本发明的进一步实施例中，请继续参见图1和图2所示，救灾机器人还包括：速度调节系统，速度调节系统设于机器人本体内，速度调节系统与控制系统信号连接，速度调节系统用于调节机器人本体的行进速度。

本发明的进一步实施例中，路径规划系统包括：障碍识别系统和避障系统。

本发明的进一步实施例中，障碍识别系统设于机器人本体上，障碍识别系统与控制系统信号连接，障碍识别系统用于识别障碍物的位置以及障碍物与机器人本体之间的障碍距离。

本发明的进一步实施例中，避障系统设于机器人本体上，避障系统与控制系统信号连接，避障系统用于根据图像信息、目标距离、障碍物的位置以及障碍距离进行路径规划，得到路径规划结果。

本发明的进一步实施例中，自运行控制方法还包括：

获取周边的环境图像，并根据环境图像确定障碍物密集度；

获取机器人本体的移动速度；

根据障碍物密集度以及机器人本体的移动速度，通过速度调节系统调整机器人本体的前进速度。

本发明的进一步实施例中，自运行控制方法还包括：

获取辐射信号的强弱；

若辐射信号的值小于预设第一阈值时，机器人本体继续行进；

若辐射信号的值大于预设第一阈值时，路径规划系统重新规划机器人本体的行进路线，机器人本体根据调整后的行进路线前进。

本发明的进一步实施例中，自运行控制方法还包括：

在目标距离大于预设的第二阈值、或机器人本体与障碍物之间的距离小于预设的第三阈值，路径规划系统重新规划机器人本体的行进路线。

本发明的进一步实施例中，每一环境感知系统均包括：

摄像头和超声传感器、激光器或红外传感器，通过摄像头与超声传感器、或摄像头与激光器、或摄像头与红外传感器获取机器人本体的周围的环境信息。

本发明的进一步实施例中，有线连接方式为同轴电缆连接方式、光纤连接方式中的一种连接方式。

本发明的进一步实施例中，无线连接方式为ZigBee连接方式、蓝牙连接方式、WiFi连接方式、移动蜂窝数据网络连接中的一种连接方式。

本发明在机器人本体的头部设置若干辐射传感器，通过辐射传感器将核辐射信号传输给机器人本体，由机器人本体进行判断后重新规划行进路线继续前进。

本发明通过遥控控制方法，由用户控制机器人本体运行至目标区域内，可由用户遥控切换成机器人本体的自运行控制方式，由自运行控制方法控制机器人本体自动行进并实现核辐射设备的阀门的关闭，完成阀门关闭后返回至目标区域内，再由用于遥控切换成遥控控制方式，控制机器人本体返回。

其中目标区域为与核辐射设备具有一段距离的位置，可由用户遥控设定具体距离。

本发明的自运行控制方式为机器人本体通过若干辐射传感器去检测机器人本体的周边的辐射信号的强弱，以及通过环境感知系统去识别核辐射设备的图像信息、机器人本体与阀门之间的目标距离和机器人本体与阀门之间的障碍信息，图像信息为核辐射设备的具体位置以及核辐射设备上阀门的具体位置，根据图像信息、目标距离、障碍信息以及辐射信号的强弱进行路径规划，得到路径规划结果，机器人本体根据路径规划结果行进至核辐射设备上的阀门的周边，由控制系统控制机器人本体关闭阀门。

本发明通过遥控控制方法和自运行控制方法的切换，能够较好地完成机器人关闭核辐射设备上阀门的整个工作过程。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种核辐射环境的救灾机器人，用于关闭核辐射设备上的阀门，其特征在于，所述救灾机器人包括：

一机器人本体，所述机器人本体的表面涂覆有防辐射涂层，所述机器人本体的内部各控制组件间均设置有防辐射隔层；

若干辐射传感器，若干所述辐射传感器设于所述机器人本体的头部，若干所述辐射传感器用于检测所述机器人本体的周边的辐射信号的强弱，所述辐射传感器包括盖革计数器；

一环境感知系统，所述环境感知系统分别设于所述机器人本体的外侧，用于获取所述机器人本体的周边的环境信息；

一路径规划系统，所述路径规划系统设于所述机器人本体内，所述路径规划系统用于接收若干所述辐射传感器所发出的辐射信号和若干所述环境感知系统所发出的环境信号，通过对所述辐射信号和环境信号的分析规划出所述机器人本体的行进路线；

一控制系统，所述控制系统设于所述机器人本体内，所述控制系统分别与若干所述辐射传感器、若干所述环境感知系统、所述路径规划系统信号连接，所述控制系统用于接收所述路径规划系统所发出的路线规划信号，并控制所述机器人本体按照规划完成的所述行进路线前进，且控制所述机器人本体对所述核辐射设备上的阀门进行关闭；

所述控制方法包括自运行控制方法和遥控控制方法；其中，

所述自运行控制方法包括：

步骤A1：若干所述环境感知系统自动获取所述机器人本体的周边的环境信息，若干所述辐射传感器主动检测所述机器人本体的周边的辐射信号的强弱；

步骤A2：所述环境信息包括所述核辐射设备的图像信息、所述机器人本体与所述阀门之间的目标距离和所述机器人本体与所述阀门之间的障碍信息，根据所述图像信息、所述目标距离、所述障碍信息以及所述辐射信号的强弱进行路径规划，得到路径规划结果；

步骤A3：所述控制系统控制所述机器人本体根据所述路径规划结果前进，并控制所述机器人本体根据所述图像信息关闭所述核辐射设备上的阀门。

所述遥控控制方法包括：

步骤B1：所述机器人本体的遥控端获取并且转发由用户输入的控制指令，所述控制指令为用于执行预设控制流程的控制指令，所述控制指令通过位于所述机器人本体的遥控端的用户界面获取；

步骤B2：所述机器人本体的控制端通过无线连接方式或有线连接方式获取由所述机器人本体的遥控端转发的所述控制指令；

步骤B3：所述机器人本体的控制端根据所述控制指令控制所述机器人本体的各个执行终端执行对应的具体流程；

步骤B4：所述机器人本体的控制端实时向所述机器人本体的遥控端上传所述机器人本体的实时工作状态。

2.根据权利要求1所述核辐射环境的救灾机器人，其特征在于，所述救灾机器人还包括：速度调节系统，所述速度调节系统设于所述机器人本体内，所述速度调节系统与所述控制系统信号连接，所述速度调节系统用于调节所述机器人本体的行进速度。

3.根据权利要求2所述核辐射环境的救灾机器人，其特征在于，所述路径规划系统包括：

障碍识别系统，所述障碍识别系统设于所述机器人本体上，所述障碍识别系统与所述控制系统信号连接，所述障碍识别系统用于识别所述障碍物的位置以及所述障碍物与所述机器人本体之间的障碍距离；

避障系统，所述避障系统设于所述机器人本体上，所述避障系统与所述控制系统信号连接，所述避障系统用于根据所述图像信息、所述目标距离、所述障碍物的位置以及所述障碍距离进行路径规划，得到所述路径规划结果。

4.根据权利要求3所述核辐射环境的救灾机器人，其特征在于，所述自运行控制方法还包括：

获取周边的环境图像，并根据所述环境图像确定障碍物密集度；

获取所述机器人本体的移动速度；

根据所述障碍物密集度以及所述机器人本体的移动速度，通过所述速度调节系统调整所述机器人本体的前进速度。

5.根据权利要求4所述核辐射环境的救灾机器人，其特征在于，所述自运行控制方法还包括：

获取所述辐射信号的强弱；

若所述辐射信号的值小于预设第一阈值时，所述机器人本体继续行进；

若所述辐射信号的值大于预设第一阈值时，所述路径规划系统重新规划所述机器人本体的所述行进路线，所述机器人本体根据调整后的所述行进路线前进。

6.根据权利要求5所述核辐射环境的救灾机器人，其特征在于，所述自运行控制方法还包括：

在所述目标距离大于预设的第二阈值、或所述机器人本体与所述障碍物之间的距离小于预设的第三阈值，所述路径规划系统重新规划所述机器人本体的所述行进路线。

7.根据权利要求6所述核辐射环境的救灾机器人，其特征在于，每一所述环境感知系统均包括：

摄像头和超声传感器、激光器或红外传感器，通过所述摄像头与所述超声传感器、或所述摄像头与所述激光器、或所述摄像头与所述红外传感器获取所述机器人本体的周围的环境信息。

8.根据权利要求1所述核辐射环境的救灾机器人，其特征在于，所述有线连接方式为同轴电缆连接方式、光纤连接方式中的一种连接方式。

根据权利要求1所述核辐射环境的救灾机器人，其特征在于，所述无线连接方式为ZigBee连接方式、蓝牙连接方式、WiFi连接方式、移动蜂窝数据网络连接中的一种连接方式。

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