RU82871U1

RU82871U1 - REMOTE CONTROLLED ROBOT OF RADIATION EXPLORATION

Info

Publication number: RU82871U1
Application number: RU2008143946/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Баранов; Иван Анатольевич Васильев; Юрий Михайлович Васейко; Андрей Николаевич Власенко; Владимир Павлович Демченков; Олег Евгеньевич Лапин; Виталий Александрович Лопота; Анатолий Васильевич Полин; Сергей Анатольевич Половко; Екатерина Юрьевна Смирнова; Роман Александрович Чижевский; Виктор Иванович Юдин
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2009-05-10

Abstract

1. Дистанционно управляемый робот радиационной разведки, содержащий опорную раму, на которой жестко закреплен антропоморфный многозвенный манипулятор с механическим захватом, приборный контейнер, систему видеоконтроля, состоящую из трех телекамер, пульт оператора, а рама связана с транспортным средством, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен коллимированным детектором с двумя каналами, установленным на захвате манипулятора, многоэлементным детектором, установленным с возможностью вращения на опорной раме, в качестве транспортного средства выполнено в виде многоколесного шасси со встроенным в каждое колесо мотор-редуктором, передние колеса закреплены на жестком рычаге, качающемся вокруг продольной оси шасси, а задние колеса каждого борта закреплены на двух качающихся поперечных рычагах шасси, в корме шасси установлена аккумуляторная батарея, манипулятор робота выполнен в виде шести последовательно соединенных шарниров, кроме того, на раме расположены радиомодем и телевизионный передатчик, а одна из телекамер установлена с возможностью вращения, пульт оператора содержит соединенные между собой кабелями модуль управления, блок питания, аккумуляторную батарею, микроЭВМ, видеомонитор, радиомодем и телевизионный приемник. ! 2. Робот по п.1, отличающийся тем, что на переднем рычаге шасси закреплен контейнер для отбора проб.1. A remotely controlled radiation reconnaissance robot containing a support frame on which an anthropomorphic multi-link manipulator with a mechanical grip is rigidly fixed, an instrument container, a video monitoring system consisting of three television cameras, an operator console, and the frame is connected to a vehicle, characterized in that it is additionally equipped with a collimated detector with two channels mounted on the grip of the manipulator, a multi-element detector mounted rotatably on the supporting frame, as a trans The merchandise is made in the form of a multi-wheeled chassis with a gear motor integrated in each wheel, the front wheels are fixed on a rigid lever swinging around the longitudinal axis of the chassis, and the rear wheels of each side are fixed on two swinging wishbones of the chassis, a battery is mounted in the rear of the chassis, a manipulator the robot is made in the form of six series-connected hinges, in addition, a radio modem and a television transmitter are located on the frame, and one of the cameras is mounted for rotation, the remote control Rathore comprises interconnected cables, a control unit power supply, battery, a microcomputer, a video monitor, radio, and television receiver. ! 2. The robot according to claim 1, characterized in that a container for sampling is fixed on the front lever of the chassis.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к мобильным роботам, предназначенным для дистанционного поиска и эвакуации локальных источников излучения (ЛИИ).The utility model relates to mechanical engineering, namely to mobile robots designed for remote search and evacuation of local radiation sources (LII).

Известен «Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения», [патент РФ №2195005]. Способ реализован с помощью устройства, которое содержит блок детектирования для определения направления на источник излучения, блок детектирования для определения точного местоположения источника излучения и контроля за изменением мощности дозы, манипулятор, видеокамеру, три световых индикатора, экран. Устройство позволяет регистрировать излучение тремя детекторами, размещенными на платформе мобильного робота (МР). Один из блоков детектирования является поисковым и состоит из двух детекторов, разделенных экраном. Блок детектирования располагается на платформе МР таким образом, чтобы ось разделительного экрана совпадала с продольной осью МР. При поиске источника излучения МР двигается в направлении, определенном равноинтенсивными сигналами с обоих детекторов. Второй блок детектирования обнаружительный. Он представляет собой детектор, размещенный на манипуляторе МР. С его помощью регистрируется изменение мощности дозы и определяется точное местоположение источника гамма-излучения. Недостатком устройства является невозможность вращения платформы мобильного робота в процессе поиска направления на локальный источник излучения (ЛИИ), что ведет к достаточно низкой точности поиска. Кроме того, отсутствие коллиматора не позволяет различить два и более расположенных рядом ЛИИ.The well-known "Method for the search and detection of gamma radiation sources in conditions of uneven radioactive contamination", [RF patent No. 2195005]. The method is implemented using a device that contains a detecting unit for determining the direction of the radiation source, a detecting unit for determining the exact location of the radiation source and monitoring the change in dose rate, a manipulator, a video camera, three light indicators, a screen. The device allows you to register radiation with three detectors located on the platform of a mobile robot (MR). One of the detection units is a search one and consists of two detectors separated by a screen. The detection unit is located on the MP platform in such a way that the axis of the dividing screen coincides with the longitudinal axis of the MP. When searching for a radiation source, the MR moves in the direction determined by the equally intense signals from both detectors. The second detection unit is detectable. It is a detector located on the manipulator MP. With its help, a change in dose rate is recorded and the exact location of the gamma radiation source is determined. The disadvantage of this device is the inability to rotate the platform of the mobile robot in the process of searching for directions to a local radiation source (LII), which leads to a rather low search accuracy. In addition, the absence of a collimator does not allow to distinguish between two or more adjacent LII.

Известен «Гамма-локатор», [Патент на ПМ РФ №27716]. Гамма-локатор содержит соединенные между собой исполнительное устройство и пост управления. Исполнительное устройство включает коллимированный детектор, связанный с блоком управления, телевизионную камеру и блок питания, а также модуль дискриминаторов, модуль формирователей, модуль интенсиметров, микроконтроллер, дозиметр, дальномер, привод заслонок коллимированного детектора. Пост управления включает блок контроля обработки информации и индикации с пультом управления, видеомонитор и блок питания поста. Блок контроля выполнен в виде, связанных между собой, монитора персональной электронно-вычислительной машины, процессорного блока. Особенности конструкции установки «Гамма-локатора» препятствуют его одновременной работе с манипулятором, и он обладает достаточно низким качеством определения ЛИИ.The well-known "Gamma locator", [Patent on PM of the Russian Federation No. 27716]. Gamma-locator contains interconnected actuator and control station. The actuator includes a collimated detector connected to the control unit, a television camera and a power supply unit, as well as a discriminator module, a shaper module, an intensimeter module, a microcontroller, a dosimeter, a range finder, and a collimated detector damper actuator. The control station includes an information processing and display control unit with a control panel, a video monitor and a power unit for the station. The control unit is made in the form of interconnected monitor of a personal electronic computer, processor unit. The design features of the Gamma-Locator installation impede its simultaneous operation with the manipulator, and it has a rather low quality for determining LII.

Известен мобильный робототехнический комплекс «Богомол ЗМ», выбранный за прототип [Патент на ПМ РФ №56996]. Комплекс предназначен для визуальной разведки, поиска и первичной диагностики опасных предметов. Комплекс содержит: пульт оператора, подвижный аппарат, соединенный с пультом оператора посредством информационной кабельной линии связи и оснащен системой технического зрения и четырьмя гусеничными движителями, манипулятором, имеющим пять степеней подвижности с активным радиальным двупалым охватом. В пульте оператора установлен дисплей, на который выводится визуальная информация о текущем положении подвижного аппарата.Known mobile robotic system "Mantis ZM", selected for the prototype [Patent on PM of the Russian Federation No. 56996]. The complex is intended for visual reconnaissance, search and primary diagnosis of dangerous objects. The complex includes: an operator panel, a mobile unit connected to the operator panel via an information cable communication line and equipped with a technical vision system and four caterpillar tracks, a manipulator having five degrees of mobility with active radial two-fingered coverage. The operator’s console has a display on which visual information about the current position of the mobile device is displayed.

Комплекс не обладает детекторами ионизирующего излучения и поэтому не может быть применен для ведения радиационной разведки. Кабельная линия связи между пультом оператора и подвижным аппаратом ограничивает расстояние между оператором и опасным объектом. Дезактивация комплекса существенно затруднена кабельной линией и большого количества труднодоступных поверхностей на элементах The complex does not have ionizing radiation detectors and therefore cannot be used for radiation reconnaissance. A cable line between the operator’s console and the mobile unit limits the distance between the operator and the hazardous object. The decontamination of the complex is significantly complicated by the cable line and a large number of hard-to-reach surfaces on the elements

гусеничного движителя. Манипулятор с пятью степенями подвижности обладает недостаточной маневренностью для обследования полостей в зданиях, в которые не может проехать подвижный аппарат.caterpillar mover. A manipulator with five degrees of mobility has insufficient maneuverability for examining cavities in buildings into which a mobile device cannot pass.

Задачами являются осуществление радиационной разведки включающее поиск первоначального направления на ЛИИ и последующее точное указание его расположения, повышение безопасности поиска ЛИИ, упрощение дезактивации комплекса, увеличение подвижности манипулятора.The tasks are the implementation of radiation reconnaissance including the search for the initial direction to the LII and the subsequent precise indication of its location, increasing the security of the LII search, simplifying the deactivation of the complex, increasing the mobility of the manipulator.

Предложен дистанционно управляемый робот радиационной разведки, содержащий опорную раму, на которой жестко закреплен антропоморфный шарнирный манипулятор с механическим захватом, на котором установлен коллимированный детектор с двумя каналами. Многоэлементный детектор установлен с возможностью вращения на опорной раме. Рама связана с транспортным средством - многоколесным шасси, со встроенным в каждое колесо мотор-редуктором, передние колеса закреплены на жестком рычаге качающемся вокруг продольной оси шасси, а задние колеса каждого борта закреплены на двух качающихся поперечных рычагах шасси, в корме шасси установлена аккумуляторная батарея. Манипулятор робота выполнен в виде шести последовательно соединенных шарниров. На опорной раме расположены радиомодем и телевизионный передатчик. Робот оснащен системой видеоконтроля, состоящей из трех телекамер, а одна из телекамер установлена с возможностью вращения. Приборный контейнер жестко закреплен на опорной раме.A remote-controlled radiation reconnaissance robot is proposed, comprising a support frame on which an anthropomorphic articulated manipulator with a mechanical grip is rigidly mounted, on which a collimated detector with two channels is mounted. A multi-element detector is mounted rotatably on a support frame. The frame is connected to the vehicle - a multi-wheeled chassis, with a gear motor built into each wheel, the front wheels are mounted on a rigid lever swinging around the longitudinal axis of the chassis, and the rear wheels of each side are mounted on two swinging wishbones of the chassis, a battery is installed in the rear of the chassis. The robot manipulator is made in the form of six series-connected hinges. On the base frame are a radio modem and a television transmitter. The robot is equipped with a video monitoring system consisting of three cameras, and one of the cameras is installed with the possibility of rotation. The instrument container is rigidly fixed to the support frame.

Пульт оператора содержит соединенные между собой кабелями модуль управления, блок питания, аккумуляторную батарею, микроЭВМ, видеомонитор, радиомодем и телевизионный приемник.The operator’s console contains a control module connected by cables, a power supply unit, a rechargeable battery, a microcomputer, a video monitor, a radio modem, and a television receiver.

На переднем рычаге шасси может быть закреплен контейнер для отбора проб.A container for sampling can be mounted on the front arm of the chassis.

Дистанционно управляемый робот радиационной разведки состоит из транспортного средства включающего манипулятор и пульта оператора The remotely controlled radiation reconnaissance robot consists of a vehicle including a manipulator and an operator console

(Фиг.1,2).(Figure 1.2).

Транспортное средство содержит опорную раму 1, шарнирный антропоморфный манипулятор 2 с механическим захватом 3, приборный контейнер 4 установленный на опорной раме, установлена система видео контроля 5 состоящая из трех телекамер. На механическом захвате установлен коллимированный детектор с двумя каналами 6. На опорной раме закреплен с возможностью вращения многоэлементный детектор 7. В каждое колесо встроен мотор-редуктор 8. Передние колеса закреплены на жестком качающемся вокруг продольной оси шасси рычаге 9. Задние колеса каждого борта закреплены на двух качающихся поперечных рычагах 10. В корме шасси установлена аккумуляторная батарея 11. На раме установлен радиомодем 12 и телевизионный передатчик 13. Одна из телекамер 14 установлена с возможностью вращения. На переднем рычаге может устанавливаться контейнер для проб 15. Манипулятор состоит из последовательно соединенных шарниров и имеет шесть степеней подвижности. Пульт оператора содержит соединенные между собой кабелями модуль управления 16, блок питания 17, аккумуляторную батарею 18, микроЭВМ 19, видеомонитор 20, радиомодем 21 и телевизионный приемник 22 (Фиг.2).The vehicle contains a support frame 1, an articulated anthropomorphic manipulator 2 with a mechanical gripper 3, an instrument container 4 mounted on a support frame, a video monitoring system 5 consisting of three television cameras is installed. A collimated detector with two channels is installed on the mechanical grip. A multi-element detector 7. is mounted rotatably on the support frame. A gear motor is built into each wheel 8. The front wheels are mounted on a rigid lever 9. The rear wheels of each side are fixed to two swinging wishbones 10. A battery 11 is installed in the rear of the chassis. A radio modem 12 and a television transmitter 13 are mounted on the frame. One of the cameras 14 is rotatably mounted. A sample container 15 can be mounted on the front lever. The manipulator consists of series-connected hinges and has six degrees of mobility. The operator panel contains interconnected cables control module 16, a power supply 17, a battery 18, a microcomputer 19, a video monitor 20, a radio modem 21 and a television receiver 22 (Figure 2).

Поиск роботом ЛИИ производится следующим образом. Транспортное средство по командам с пульта оператора передвигают по загрязненному участку местности, при этом по информации от многоэлементного детектора, переданной через приборный контейнер и радиомодемы транспортного средства и пульта оператора, в микроЭВМ пульта оператора непрерывно строится вектор, определяющий направление на ЛИИ с максимальной интенсивностью из всех имеющихся в данном пространстве. Для более точного определения расположения ЛИИ транспортное средство передвигают в направлении полученного вектора. При этом точку пересечения рабочей оси коллимированного детектора и поверхности грунта Search robot LII is as follows. According to information from a multi-element detector transmitted through the instrument container and radio modems of the vehicle and the operator’s panel, the vehicle is continuously moving a vector to determine the direction of the LII with the maximum intensity from all available in a given space. To more accurately determine the location of LII, the vehicle is moved in the direction of the resulting vector. In this case, the point of intersection of the working axis of the collimated detector and the soil surface

по командам с пульта оператора устанавливают с помощью манипулятора на расстоянии 1-2 метра от транспортного средства. В процессе движения непрерывно снимают информацию с многоэлементного детектора посредством приборного контейнера, радиомодемов, модуля управления пульта оператора и микроЭВМ. Как только уровень регистрируемого излучения превысит порог обнаружения, определяемый типом счетчиков коллимированного детектора, транспортное средство останавливают. Сканирующими движениями по командам с пульта оператора с помощью манипулятора последовательно перемещают коллимированный детектор вверх-вниз и вправо-влево. Получают информацию о регистрируемом уровне излучения с каждого канала коллимированного детектора через приборный контейнер транспортного средства, радиомодемы, модуль управления и микроЭВМ пульта оператора. Сканирующими движениями добиваются выравнивания регистрируемых уровней ЛИИ. В момент выравнивания уровней рабочая ось детектора, а следовательно, и захватного устройства, будет направлена на искомый ЛИИ. Найденный ЛИИ осматривают телекамерой размещенной на захватном устройстве манипулятора либо перемещают с помощью этого захватного устройства. Поиск ЛИИ в вертикальной плоскости выполняют аналогично поиску в горизонтальной плоскости, вращая многоэлементный детектор относительно опорной рамы таким образом, чтобы ось его экрана лежала в горизонтальной плоскости. Найденный ЛИИ эвакуируют, перемещая его манипулятором в контейнер для отобранных проб.according to commands from the operator’s remote control, they are set using the manipulator at a distance of 1-2 meters from the vehicle. In the process of movement, information is continuously taken from a multi-element detector by means of an instrument container, radio modems, an operator panel control module, and a microcomputer. As soon as the level of the detected radiation exceeds the detection threshold determined by the type of counters of the collimated detector, the vehicle is stopped. The scanning movements of the commands from the operator’s panel using the manipulator sequentially move the collimated detector up and down and left and right. Receive information about the registered radiation level from each channel of the collimated detector through the instrument container of the vehicle, radio modems, a control module and a microcomputer of the operator panel. Scanning movements achieve alignment of the recorded levels of LII. At the time of leveling, the working axis of the detector, and hence the gripping device, will be directed to the desired LII. Found LII inspect the camera placed on the gripper of the manipulator or move using this gripping device. The search for LII in the vertical plane is performed similarly to the search in the horizontal plane, rotating the multi-element detector relative to the support frame so that the axis of its screen lies in the horizontal plane. Found LII evacuate by moving it with a manipulator to the container for selected samples.

Установка многоэлементного детектора на опорной раме с возможностью вращения позволяет комплексу производить поиск первоначального направления на ЛИИ. Коллимированный детектор установленный на захвате манипулятора повышает точность поиска ЛИИ. Повышение безопасности поиска ЛИИ решается увеличением расстояния между транспортным средством и пультом оператора путем введения радиосвязи между ними. Упрощение дезактивации решается устранением The installation of a multi-element detector on a support frame with the possibility of rotation allows the complex to search for the initial direction at the LII. A collimated detector mounted on the grip of the manipulator increases the accuracy of the LII search. Improving the security of the search for LII is solved by increasing the distance between the vehicle and the operator panel by introducing radio communications between them. Simplification of decontamination is solved by eliminating

кабельной линии связи и применением многоколесного шасси вместо гусеничного. Увеличение подвижности манипулятора решается введением дополнительной шестой вращательной степени подвижности манипулятора вдоль оси предплечья.cable communication line and the use of multi-wheeled chassis instead of tracked. An increase in the mobility of the manipulator is decided by introducing an additional sixth rotational degree of mobility of the manipulator along the axis of the forearm.

Claims

1. A remotely controlled radiation reconnaissance robot containing a support frame on which an anthropomorphic multi-link manipulator with a mechanical grip is rigidly fixed, an instrument container, a video monitoring system consisting of three television cameras, an operator console, and the frame is connected to a vehicle, characterized in that it is additionally equipped with a collimated detector with two channels mounted on the grip of the manipulator, a multi-element detector mounted rotatably on the supporting frame, as a trans The merchandise is made in the form of a multi-wheeled chassis with a gear motor integrated in each wheel, the front wheels are fixed on a rigid lever swinging around the longitudinal axis of the chassis, and the rear wheels of each side are fixed on two swinging wishbones of the chassis, a battery is mounted in the rear of the chassis, a manipulator the robot is made in the form of six series-connected hinges, in addition, a radio modem and a television transmitter are located on the frame, and one of the cameras is mounted for rotation, the remote control Rathore comprises interconnected cables, a control unit power supply, battery, a microcomputer, a video monitor, radio, and television receiver.

2. The robot according to claim 1, characterized in that a container for sampling is fixed on the front lever of the chassis.