基于模糊PID的核电厂多关节机械臂运动自适应控制方法

采用常规运动控制方法时机械臂关节角度误差较大,控制效果不佳,为此,设计一种基于模糊PID的核电厂多关节机械臂运动自适应控制方法。该方法先预处理机械臂的运动图像,然后以此为基础,获取多关节机械臂关节角度,以进一步了解机械臂的运动状态,最后建立机械臂运动隶属度函数,基于模糊PID调整自适应控制器的参数,优化核电厂多关节机械臂运动控制性能。结果表明,设计的多关节机械臂运动自适应控制方法对5种参数组合检测的机械臂关节角度误差均小于标准,其误差最高仅为0.16°,证明该方法对核电厂多关节机械臂运动自适应控制效果更好,具有一定应用价值。

堆内构件导向筒开口销应急处理机器人

针对核电厂大修期间上部堆内构件控制棒导向筒更换时出现的导向筒开口销断裂、卡涩或咬死等突发情况,设计了一种用于开口销应急处理的机器人系统。该系统的主要功能包括对卡涩开口销的辅助顶出、对断裂开口销的独立顶出与拾取、对咬合卡死销的蚀除,以及开口销蚀除后的残留薄壁瓣取出和拉伤销孔抛光等。

应用于核电厂的高精度可见光定位技术的研究

无线通信技术可以有效地促进核电站更高效、更便捷的建设和运营。然而,传统的无线通信技术存在一些潜在的风险,如射频电火花与电磁干扰,这会危及核电站的运行。近年来,被誉为“绿色照明”的LED照明技术快速发展,基于可见光通信(Visible Light Communication, VLC)技术的可见光定位(Visible Light Positioning, VLP)技术因其无电磁干扰且安全性高而引起广泛的关注。考虑到某些极端环境要求机器人配备精确的、抗辐射的室内定位系统来完成艰巨的工作,本文提出了一种新型的高精度VLP系统,以实现在辐射环境下的鲁棒的高精度室内定位,进而满足核电厂中工业智能化应用需求。另外,本文设计了具有VLC功能的智能LED灯具,并结合基于色散校准优化方法的高精度VLP算法,提供同时照明与高精度的室内定位。实验测试表明:所提出的VLP系统可以实现0.82 cm的平均定位精度,并确保90%的定位误差小于1.41 cm。通过在核电站的关键位置安装该智能LED灯具,可以创建室内定位与跟踪系统,进而加强核电厂内移动机器人的安全性。

基于机器人运载平台的蒸汽发生器一次侧水室视频检验技术

针对核电厂蒸汽发生器一次侧水室视频检验的要求和特点,结合影响视频检验的因素,开发出基于机器人运载平台的蒸汽发生器一次侧水室视频检验技术。通过共享管板爬行机器人运载平台、优化照明装置和观察角度、采用双摄像头检验等设计,可以有效提高图像质量、大幅缩短检验时间并降低设备安装和拆卸期间操作人员的工作强度,具备良好的实用性能。

核电站通风系统风管清理机器人功能设计要点分析研究

目前,电站电气厂房通风系统通风管道积灰严重,因此研发专用机器人以便对通风管道进行有效清理。该清理机器人要求小巧轻便,在受限空间和人不可达的位置可自由活动,且不对外围造成影响;不会造成风管变形、内部设备损伤;具备清扫和吸灰功能,多组件套装,可适应不同风管尺寸、造型和工况;具有高效的清理效果;免风管拆卸,免人工擦拭,从而降低人工成本。为使机器人可适应现场工况,对清理机器人进行功能设计分析。

基于UR5机器人的水下清洗装置工作空间分析及优化

清洗核电站海水格栅上附着杂物是一项危险、繁重和复杂的工作,文中提出一款水下清洗装置可以实现安全高效地完成清洗工作,该装置基于UR5串联机器人,并配备基座导轨、支承机构和机械抓手等。首先利用D-H参数法建立机器人的运动学正逆解模型,并采用蒙特卡洛法得到机器人的工作空间,然后结合清洗装置本体对机器人运动的干涉,优化机器人关节变量约束空间,并采用蒙特卡洛法得到清洗装置的工作空间。最后研究确定基座在基座导轨上滑动的行程设计值为3.92 m、支承机构支撑腿的行程设计值为4.03 m,能够满足整个清洗装置的工作空间覆盖核电站中直径约5.5 m的海水格栅,同时也满足设备轻量化和小型化设计原则。

核电站多功能水下打捞机器人系统研究

在核电站中,存在辐照剂量高、结构环境复杂等问题,操作人员作业时不可避免地会受到核辐射照射,对操作人员生命安全带来极大威胁。针对上述问题,研制出作业于核环境下的核电站多功能水下打捞机器人。首先,对机器人进行运动学分析,分别求解出机械手的正逆运动学方程及奇异位形;在此基础上,考虑水阻力、附加质量力以及浮力的影响,建立了机器人的水动力学模型,对机器人复杂水下动力学问题进行描述;最后,根据理论分析研制出该机器人第3代工程样机,并通过核电站现场实验对该机器人进行实验验证。实验结果表明,核电站多功能水下打捞机器人能够快速准确的完成异物抓取作业,实现核环境下的水下异物搜索与异物打捞的设计目标。

核电站机器人研究现状与发展趋势

核机器人在核电站安全中起着极重要的作用.本文首先介绍了核电站的运行原理,并对其关键设施的安全性级别进行分类.然后从三个主要应用——关键设施维护、核辐射监测与预警、核事故处理与救援等方面,分析了各国核电站机器人的研究现状.最后,归纳了其中的关键技术,并对未来的发展趋势进行了展望.

核电站多功能水下机器人结构设计与分析

研制了一种集监控、打捞功能于一体,可在高辐射、空间狭小、水体呈弱酸性的核电站反应堆水池底部进行作业的核电站多功能水下机器人。结合机器人功能需求,简述了机器人的结构及其特点。针对机械手的工作空间、水作用力分析等设计过程中的关键问题进行了详细分析,并通过仿真对分析结果进行了验证。样机试验结果表明机器人结构设计合理,能够满足设计要求。

核电厂用机器人应用现状与性能分析

核工业主要应用的机器人包括应急响应机器人、去污清理机器人、在役检查机器人、特定作业机器人等,本文对各国核工业机器人的研究现状进行了介绍,并分析核电厂机器人涉及的耐辐射性能、系统可靠性能等。

新型核电站救援维护机器人运动学分析

核电站维护机器人是提升核电站安全性能的重要装备,随着核电站领域的大力发展,对核电站维护机器人的需求日益增大。提出了一种新型的轮履复合驱动核电站维护机器人,在ADAMS环境中对机器人在核电站安全壳冷却塔通道内攀爬450 mm×80 mm台阶路面进行运动学分析。分析结果表明:轮履复合式机器人能完成连续450 mm×80 mm台阶攀爬动作,其结合了轮式、履带式、足式驱动机器人的优势。

核电站法兰盖开盖机器人控制系统的设计

针对核电站厂房中RCV过滤器滤芯更换时,操作人员面临高辐射风险的问题,设计了法兰盖开盖机器人控制系统。该系统采用STM32F407单片机为主控芯片,经CAN总线与机械臂伺服电机通信以完成机械臂的运动控制;通过串口通信电路和A/D采样等模块来完成三维力传感器和激光测距传感器的数据采集。提出了基于双传感器的螺栓柔顺对中控制方法,实现机器人对法兰盖螺栓的柔顺装配和拆卸。同时设计了上位机监测与控制界面。实验表明机器人能够较好地完成法兰盖开盖任务。

核电站用机器人技术的发展

由于遥控和自动化技术的迅速发展，一些发达国家在核电站的检修、保养和事故处理等方面，广泛地使用了机器人技术，从而大大减少了从业人员的工作强度和受放射性辐照的剂量。本文介绍了国外核电站中机器人应用的现状和发展动向，同时提出了我国核电站用机器人的发展设想。

核电站应急机器人研究现状与关键技术分析

随着核电产业的快速发展和核安全要求的日益提高,日益显现出对核电站应急响应机器人研发的迫切需求。本文首先结合现场环境条件对核电站应急机器人进行了设计需求和主要挑战的分析,总结了切尔诺贝利、日本JCO和福岛历次核事故之后国际上应急机器人技术的研发进展,并就在核电站特定应用需求下对普通商用移动机器人的改进性研究做了总结。最后就核电站应急机器人涉及的电气部件耐辐射技术、机器人系统耐辐射技术和系统可靠性技术等关键技术进行了具体分析。

核电站环境监测机器人控制系统设计与实现

为减少核电现场工作人员的辐射剂量,实现机器人的高可靠控制以及提高其操作性能,本文设计并实现了核电站监测机器人控制系统,使操作者可远程无线控制机器人进入核电站现场复杂环境,并实时获取机器人本身姿态以及核电站现场信息。本文详细阐述了移动机器人的控制系统架构和软硬件设计过程,实验结果表明此控制系统具有较好的开放性,在实际运动中工作平稳、安全可靠,并且具有高扩展性能。

核电厂退役机器人的技术研究

核电是目前世界上最清洁高效的能源之一,但核电站的退役由于其周期长、风险大、费用高的特点,成为制约核电快速发展的重要环节。智能机器人快速发展,将其代替人进入高辐射的复杂环境作业,减少核电站退役周期,提高经济效益已成为世界各国的研究热点。文中首先提出了机器人在核退役过程中的技术需求,分析了机器人在核退役的研究现状。在此基础上,对未来机器人在核电站退役过程中的技术及研究方向进行展望,为我国核电站退役的技术研究提供参考。

“华龙一号”蒸汽发生器堵板机器人研究

为了降低大修集体剂量,减少放射性污染,提高检修工作质量,国内外专家对蒸汽发生器全自动堵板机器人进行了研究,目前主流的有三种:管板固定式堵板机器人、水室全自动堵板机器人和水室外全自动堵板机器人。然而目前堵板机器人的研究存在定位难、工作时间长等不足,开发难度较高。本文结合目前现状,提出一种新型堵板方案,对“华龙一号”蒸汽发生器承压堵板固定方式进行优化,采用类似卡扣式的固定结构,实现快速安装承压堵板的功能。研究一种全自动卡扣式堵板机器人,解决工作人员需要进入蒸汽发生器水室内部,承受工作剂量的问题,降低发生人因失误的风险,提高设备维修效率。大大降低了机器人的开发难度,提高了机器人工作可靠性。

核电厂操纵员辅助机器人系统

本文讨论了核电厂操纵员在控制核电厂运行操作时可能出现的问题。提出了运用人工智能方法的相关解决方案,分析了在采用辅助机器人系统帮助核电厂操纵员进行核电厂运行当中的相关技术及解决问题方法,该辅助系统的应用可以推广到其他行业操纵员的辅助操控。

水下用机器人遥操作模式下主从端设备空间映射控制算法研究

为了安全高效地完成水下清洗工作,提出了一种核电厂水下用机器人清洗装置,该装置基于UR5水下用串联机器人实现。通过介绍该机器人的控制系统组成,分析了主从端的关节空间和工作空间。同时在遥操作模式下,分析主从端关节空间映射算法和工作空间映射算法,并基于两种映射控制算法进行遥操作试验,综合对比试验结果。最后根据核电厂水下清洗任务需要,主要采取响应速度较快的关节空间映射算法用于遥操作模式下的主从端控制。

核电站检修机器人运动学仿真研究

从核电站检修机器人的需求出发,阐述了核电站检修机器人的运动机构,并对机器人运动学正问题和逆问题进行分析;用虚拟现实建模语言结合3D MAX建立核电站检修机器人及核反应堆3D空间模型.利用虚拟现实建模语言和JAVA语言设计了一个3D机器人仿真系统,实现了对核电站检修机器人运动学的仿真,给出了控制算法,验证了扩展算法的正确性.