CN112937513A - 耐辐照核应急机器人及其移动底盘 - Google Patents

Abstract

本申请涉及耐辐照核应急机器人技术领域，尤其涉及一种耐辐照核应急机器人及其移动底盘，包括有移动平台、履带行走装置、调平支腿、第一激光雷达、第二激光雷达和核心控制部件，各个所述调平支腿的下端设置有用于感应支撑压力的调平传感器，所述调平支腿与所述调平传感器可通信地连接、并根据所述调平支腿的感应值调节所述调平支腿的支撑长度。如此设置，通过调平支腿对移动平台的自适应支撑，并通过构建环境地图自动导航行进路线，可以使耐辐照核应急机器人在各种不平整的路况能够准确高效地进行远程应急处置工作，进而提升救援的效率，同时行进过程中附着性好，稳定性强。

Description

耐辐照核应急机器人及其移动底盘

技术领域

本申请涉及耐辐照核应急机器人技术领域，更具体地说，涉及一种耐辐照核应急机器人及其移动底盘。

背景技术

核事故灾害环境具有强辐射、通讯受阻、作业任务复杂、作业对象不明确等特点，人工救援难以开展。涉核装置事故应急处置机器人在核事故复杂危险辐射环境下采用人机交互远程操作和自律协同方式完成进入核心区、环境探测和拆解搬运处置作业等任务。当重大核事故发生时，应急救援人员会第一时间使用耐辐照核应急机器人进入事故现场应急救援，可几次核事故应急救援过程却表明，耐辐照核应急机器人的使用并不理想。最主要的原因就是由于核事故后现场情况复杂，导致耐辐照机器人对核事故现场的适应性不强。

核事故现场失控的放射性物质会产生大量的α、β、γ和中子射线，同时事故现场还可能伴随严重的放射性气溶胶污染。应急工作人员受放射性影响，往往在较远的距离进行应急工作。其次，核事故现场，可能会因爆炸、火灾、洪水等原因造成现场路况复杂，如碎石堆积、积水坑、建筑结构倒塌等情况，使得机器人的行进路线和工作环境不平稳，当机器人目标对象进行铣削、锯切等作业时，会影响作业精度和效率，减缓应急救援效率。

因此，如何解决核事故现场路况复杂不平稳，传统的机器人无法准确高效地进行远程应急处置工作的问题，是本领域技术人员所要解决的关键技术问题。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种耐辐照核应急机器人及其移动底盘，其能够解决核事故现场路况复杂不平稳，传统的机器人无法准确高效地进行远程应急处置工作的问题。本申请提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

本申请提供了一种耐辐照核应急机器人及其移动底盘，包括有移动平台、位于所述移动平台左右两侧的履带行走装置、分布在所述移动平台的外周用于支撑所述移动平台的至少三个调平支腿、分布在所述移动平台的外周用于获取避障信息的第一激光雷达、位于所述移动平台的前侧用于获取环境信息的第二激光雷达和核心控制部件，各个所述调平支腿的下端设置有用于感应支撑压力的调平传感器，所述调平支腿与所述调平传感器可通信地连接、并根据所述调平支腿的感应值调节所述调平支腿的支撑长度；所述第一激光雷达、所述第二激光雷达和所述履带行走装置均与所述核心控制部件通信连接，所述核心控制部件根据所述第一激光雷达获取的避障信息控制所述履带行走装置执行避障动作，所述核心控制部件根据所述第二激光雷达获取的环境信息构建环境地图、并根据所述履带行走装置的里程信息确定自身处于所述环境地图中的坐标。

优选地，所述移动平台中部设置有用于容纳所述核心控制部件的耐辐照空腔。

优选地，所述履带行走装置的前端向上倾斜、并与水平方向构成25-32度倾角。

优选地，所述移动平台设置为轻量化支架结构。

优选地，所述调平支腿设置有两组、并分别设置在所述移动平台的前后两侧。

优选地，各组所述调平支腿均包括有两个、且间隔设置。

优选地，所述履带行走装置包括有与所述移动平台连接的行走架、设置在所述行走架两端的驱动轮和导向轮、以及环绕在所述驱动轮和所述导向轮外侧的履带，所述导向轮高于所述行走架和所述驱动轮。

优选地，所述履带设置为橡胶履带，所述驱动轮设置为链轮。

优选地，所述第一激光雷达设置为固态激光雷达，所述第二激光雷达设置为多线激光雷达。

本申请还提供一种耐辐照核应急机器人，包括有如上任意一项所述的移动底盘。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过履带行走装置带动着移动平台移动，以使得移动底盘牵引附着性能好,牵引力大、稳定性好,在坡地、粘重、潮湿地及沙土地的使用具有更好的性能。而且，各个调平支腿的下端设置有调平传感器，用于感应调平支腿与支撑地面之间的支撑压力，调平支腿与调平传感器可通信地连接、并根据调平支腿的感应值调节调平支腿的伸缩长度，当调平支腿感应的压力较小时，适当地增大调平支撑腿的支撑长度，当调平支腿感应的压力较大时，适当地减小调平支撑腿的支撑长度，这样，本移动底座可以通过自适应地调节而适用于各种不平整的路面，保证耐辐照核应急机器人在工作时保持平稳。

在移动底盘行进过程中，核心控制部件根据第一激光雷达获取的避障信息控制履带行走装置执行避障动作，可以防止移动底盘与障碍物发生碰撞，避免设备损耗和时间耽搁；而且，核心控制部件根据第二激光雷达获取的环境信息构建环境地图，以便于移动底盘根据环境地图的路况行进和支撑，同时核心控制部件根据履带行走装置的里程信息确定自身处于环境地图中的坐标，进而实现对实时路况的激光定位导航，有利于工作人员远程获取环境信息并制定应急路线和措施。需要说明的是，通过构建环境地图来获取实时路况，可以确定移动底盘停靠的位置，以保证移动底盘停靠的位置平稳，同时配合自适应支撑的调节支腿保持进一步地平稳可靠。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一些示例性实施例示出的本耐辐照核应急机器人的移动底盘的立体图；

图2是根据一些示例性实施例示出的本耐辐照核应急机器人的移动底盘的主视图；

图3是根据一些示例性实施例示出的调平支腿的结构示意图；

图4是根据一些示例性实施例示出的移动平台的立体结构图。

图中：11、移动平台；12、履带行走装置；13、调平支腿；14、调平传感器；15、耐辐照空腔；16、第一激光雷达；17、第二激光雷达；121、行走架；122、驱动轮；123、导向轮。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本申请的一些方面相一致的装置或方法的例子。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

参考图1-图4，本具体实施方式提供了一种耐辐照核应急机器人的移动底盘，包括有移动平台11、履带行走装置12和调平支腿13，其中，移动平台11用于对耐辐照核应急机器人的其他结构进行承载支撑，比如动力组件和机械臂；履带行走装置12设置有两个、并分别连接在移动平台11的左右两侧，通过履带行走装置12带动着移动平台11移动，以使得移动底盘牵引附着性能好,牵引力大、稳定性好,在坡地、粘重、潮湿地及沙土地的使用具有更好的性能。

调平支腿13设置有至少三个、并分布在移动平台11的外周，在行进时，调平支腿13收起，履带行走装置12对移动平台11进行支撑，当耐辐照核应急机器人需要作业时，调平支腿13放下并支撑底座，进而在移动平台11的四周形成稳定的支撑，防止移动平台受力倾斜翻倒。

而且，各个调平支腿13的下端设置有调平传感器14，用于感应调平支腿13与支撑地面之间的支撑压力，调平支腿13与调平传感器14可通信地连接、并根据调平支腿13的感应值调节调平支腿13的伸缩长度，这里，调平支腿13与调平传感器14可以通过核心控制部件来实现连接控制。当调平支腿13感应的压力较小时，适当地增大调平支腿13的支撑长度，当调平支腿13感应的压力较大时，适当地减小调平支腿13的支撑长度，这样，本移动底座可以通过自适应地调节支腿13而适用于各种不平整的路面，保证耐辐照核应急机器人在工作时保持平稳。

这里，调平支腿13可以设置为伸缩结构，具体地，可以通过电机带动丝杠螺母的结构，也可以是液压缸或者气压缸的形式；调平传感器14设置为压力传感器，当然，也可以在调平支腿13的下端设置支撑座，以增大与地面的接触面积，压力传感器设置在调平支腿13和支撑座之间、并感应两者之间压力。

本耐辐照核应急机器人的移动底盘还包括有第一激光雷达16、第二激光雷达17和核心控制部件，第一激光雷达16设置有多个、并分布在移动平台11的外周，用于获取避障信息，这里的避障信息为移动平台的周围的障碍信息，以便于移动底盘在行进时躲避障碍；第二激光雷达17设置在移动平台11的前侧，用于获取环境信息，这里的环境信息为移动底盘前侧行进路线的环境信息，以便于移动底盘根据实际环境行进。

具体地，第一激光雷达16设置为固态激光雷达，固态激光雷达设置有五个、并分布在移动平台11的后侧和左右两侧，固态激光雷达具有高灵敏度的特点，可以及时获取避障信息，做出避障动作。第二激光雷达17设置为多线激光雷达，其能够同时发射及接收多束激光，进而快速获取周围环境的3D扫描图。

第一激光雷达16、第二激光雷达17和履带行走装置12均与核心控制部件通信连接，在移动底盘行进过程中，核心控制部件根据第一激光雷达16获取的避障信息控制履带行走装置12执行避障动作，可以防止移动底盘与障碍物发生碰撞，避免设备损坏和时间耽搁；而且，核心控制部件根据第二激光雷达17获取的环境信息构建环境地图，以便于移动底盘根据环境地图的路况行进和支撑，同时核心控制部件根据履带行走装置12的里程信息确定自身处于环境地图中的坐标，进而实现对实时路况的激光定位导航，有利于工作人员远程获取环境信息并制定应急路线和措施。

需要说明的是，通过构建环境地图来获取实时路况，可以确定移动底盘停靠的位置，以保证移动底盘停靠的位置平稳，同时配合自适应支撑的调节支腿13保持进一步地平稳可靠。

如此设置，通过调平支腿13对移动平台11的自适应支撑，并通过构建环境地图自动导航行进路线，可以使耐辐照核应急机器人在各种不平整的路况能够准确高效地进行远程应急处置工作，进而提升救援的效率，同时行进过程中附着性好，稳定性强。

本实施例中，移动底座还包括有耐辐照空腔15，其中，耐辐照空腔15设置在移动平台11的中部，且内部具有较好的耐辐照性能，将核心控制部件布置在耐辐照空腔15内，可以防止外界的核辐射对控制系统造成干扰以及损害，进而有利于提升使用寿命和稳定性。

一些实施例中，履带行走装置12的前端向上倾斜、并与水平方向构成25-32度倾角，当移动底盘向前行进，由平面进入斜坡的过渡过程中增大履带的接触面积，可以较好地提升爬坡能力。具体地，履带行走装置12的前端倾斜角度可以设置为30度。

这里，履带行进装置包括有行走架121、驱动轮122、导向轮123和履带，其中，行走架121固定在移动平台11的左右侧面；导向轮123和驱动轮122分别位于行走架121的前后两端，履带包覆在导向轮123、驱动轮122和行走架121的外周，通过驱动轮122转动带动履带沿行走架121的外周环绕，进而实现行进。其中，导向轮123高于行走架121和驱动轮122，以使得位于前端的部分履带向上翘起、并与水平面形成夹角，以保证爬坡能力。

具体地，履带设置为橡胶履带，保证与地面具有较好的接触效果，而且配合前面的倾角设计，增大了履带从平面到斜坡这一过度过程的摩擦力，提升移动底座的整体行进性能。

驱动轮122采用链轮结构，可以使履带销顺利进入和退出,减少接触面的冲击，使齿面接触应力满足要求,减小磨损，使履带节距因磨损而增大时仍能保持工作而不掉链。

一些实施例中，移动平台11设置为轻量化支架结构，由多个横纵相连的支杆构成，这样可以减小移动底座的整体重量，减小行进的能量消耗，最大程度的提升耐辐照核应急机器人的工作时长。

一些优选方案中，调平支腿13设置有两组、并分别设置在移动平台11的前后两侧，这样将履带行进装置和调平底座相配合，在移动平台11的前后左右进行支撑，进一步地提升了移动底座的平稳性。

进一步地，各组调平底座均设置有两个、且间隔设置，即四个调平底座分别位于移动平台11的四角，四角支撑可以提升移动平台11的高度，进而适应于不同的工作环境。

本申请还提供一种耐辐照核应急机器人，包括有移动底座，该移动底座为如上述任意一项实施例中所表述的移动底座。如此设置，通过调平支腿13对移动平台11的自适应支撑，可以使耐辐照核应急机器人在各种不平整的路面能够准确高效地进行远程应急处置工作，进而提升救援的效率，同时行进过程中附着性好，稳定性强。该有益效果的推导过程与移动底座所带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

需要说明的是，本文所表述的“第一”“第二”等词语，不是对具体顺序的限制，仅仅只是用于区分各个部件或功能。所阐述的“水平”“竖直”“上”“下”“左”“右”是在该耐辐照核应急机器人的移动底盘处于自然摆放状态时之所指。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本申请提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，但可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种耐辐照核应急机器人的移动底盘，其特征在于，包括有移动平台(11)、位于所述移动平台(11)左右两侧的履带行走装置(12)、分布在所述移动平台(11)的外周用于支撑所述移动平台(11)的至少三个调平支腿(13)、分布在所述移动平台(11)的外周用于获取避障信息的第一激光雷达(16)、位于所述移动平台的前侧用于获取环境信息的第二激光雷达(17)和核心控制部件，各个所述调平支腿(13)的下端设置有用于感应支撑压力的调平传感器(14)，所述调平支腿(13)与所述调平传感器(14)可通信地连接、并根据所述调平支腿(13)的感应值调节所述调平支腿(13)的支撑长度；所述第一激光雷达(16)、所述第二激光雷达(17)和所述履带行走装置(12)均与所述核心控制部件通信连接，所述核心控制部件根据所述第一激光雷达(16)获取的避障信息控制所述履带行走装置(12)执行避障动作，所述核心控制部件根据所述第二激光雷达(17)获取的环境信息构建环境地图、并根据所述履带行走装置(12)的里程信息确定自身处于所述环境地图中的坐标。

2.根据权利要求1所述的耐辐照核应急机器人的移动底盘，其特征在于，所述移动平台(11)中部设置有用于容纳所述核心控制部件的耐辐照空腔(15)。

3.根据权利要求1所述的耐辐照核应急机器人的移动底盘，其特征在于，所述履带行走装置(12)的前端向上倾斜、并与水平方向构成25-32度倾角。

4.根据权利要求1所述的耐辐照核应急机器人的移动底盘，其特征在于，所述移动平台(11)设置为轻量化支架结构。

5.根据权利要求1所述的耐辐照核应急机器人的移动底盘，其特征在于，所述调平支腿(13)设置有两组、并分别设置在所述移动平台(11)的前后两侧。

6.根据权利要求5所述的耐辐照核应急机器人的移动底盘，其特征在于，各组所述调平支腿(13)均包括有两个、且间隔设置。

7.根据权利要求3所述的耐辐照核应急机器人的移动底盘，其特征在于，所述履带行走装置(12)包括有与所述移动平台(11)连接的行走架(121)、设置在所述行走架(121)两端的驱动轮(122)和导向轮(123)、以及环绕在所述驱动轮(122)和所述导向轮(123)外侧的履带，所述导向轮(123)高于所述行走架(121)和所述驱动轮(122)。

8.根据权利要求7所述的耐辐照核应急机器人的移动底盘，其特征在于，所述履带设置为橡胶履带，所述驱动轮(122)设置为链轮。

9.根据权利要求7所述的耐辐照核应急机器人的移动底盘，其特征在于，所述第一激光雷达设置为固态激光雷达，所述第二激光雷达设置为多线激光雷达。

10.一种耐辐照核应急机器人，其特征在于，包括有如权利要求1-9任意一项所述的移动底盘。

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