專利名稱：核電站作業(yè)多功能執(zhí)行器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核電站用機器人設(shè)備，特別涉及ー種核電站作業(yè)多功能執(zhí)行器及其控制方法。
背景技術(shù)：
核能發(fā)電由于其燃料費用低，大氣污染少，產(chǎn)生能量大，受到了世界各國的重視和積極的研發(fā)。當(dāng)前，全世界正在運行的核動カ堆已超過440座，總裝機容量超過387千兆瓦，核能發(fā)電量占總發(fā)電量的17%。在我國，黨中央、國務(wù)院一直高度重視核電事業(yè)發(fā)展。黨的十六大以來，為推進(jìn)核電事業(yè)發(fā)展，中央確定了“積極推進(jìn)核電建設(shè)”的方針，國務(wù)院成立了核電自主化工作領(lǐng)導(dǎo)小組，審議并通過了《核電中長期發(fā)展規(guī)劃》，提出了到2020年建成核電裝機容量4000萬千瓦，在建1800萬千瓦的目標(biāo)。這是科學(xué)發(fā)展觀在我國核電建設(shè)上的具體體現(xiàn)，也是黨中央、國務(wù)院為推進(jìn)節(jié)能減排工作，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會作出的重要部署。然而，核電站中很多操作都帶有放射性，核輻射對人體的傷害也是致命的。在核エ業(yè)早期，由于維修、保養(yǎng)等認(rèn)為操作不當(dāng)，或者由于輻射量過大而無法對設(shè)備進(jìn)行定期檢修導(dǎo)致的人員傷亡比比皆是。人們認(rèn)識到對核設(shè)備的遠(yuǎn)距離操作來代替人為操作的重要性，全世界也掀起了研制核電站機器人的熱潮。從四十年代末開始，由美國發(fā)明的機械手Ml型可實現(xiàn)對放射性物質(zhì)的操作，避免了人體直接接觸；發(fā)展到后來的隨動機械臂、Odex,0dex2,0dex3型歩行機器人，可以實現(xiàn)機械手對設(shè)備的大多數(shù)操作。近些年來，隨著核エ業(yè)及其他可學(xué)技術(shù)尤其是自動化與計算機技術(shù)的發(fā)展，核エ業(yè)機器人開始朝著自主、智能化發(fā)展。ニ零一一年三月發(fā)生的福島核電站泄漏事故再一次敲響了人們對核電安全意識的警鐘，修建核電站到底該注意什么；定時檢修、保養(yǎng)工作是否落實；特別是當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至到泄漏等安全問題時候，我們該怎樣去做來彌補。這次福島核事故發(fā)生以后，日本政府采取的是用留守的工作人員來關(guān)閉機組，主要原因是因為機器人操作可靠性差以及需要采取多臺高端機器人同時工作控制穩(wěn)定性差。當(dāng)下，針對核設(shè)備泄漏進(jìn)行檢修操作的機器人勢在必行，其特殊環(huán)境特殊操作要求著檢修機器人應(yīng)具有可靠性大、抗干擾能力強、可針對多項任務(wù)進(jìn)行操作的多功能自主智能機器人。核電站作業(yè)多功能執(zhí)行器可實現(xiàn)在核輻射環(huán)境下對物體的搜尋、排污、回收、設(shè)備檢修等多項高危險任務(wù)進(jìn)行一體式操作，若搭載移動平臺，便能實現(xiàn)多臺移動機器人完成的工作量，具有很高的應(yīng)用前景

發(fā)明內(nèi)容
為了解決核電站檢修機械手單一操作，多機械手無法根據(jù)任務(wù)自主智能切換和定位檢修等問題，本發(fā)明設(shè)計了ー種搭載4個機械手的核電站作業(yè)多功能執(zhí)行器及其控制方法，可在核輻射環(huán)境下自主對物體的搜尋、排污、回收、設(shè)備檢修等多項高危險任務(wù)進(jìn)行ー體式操作。
本發(fā)明提供的核電站作業(yè)多功能執(zhí)行器采用的技術(shù)方案為該執(zhí)行器由固定式底座搭載三關(guān)節(jié)五自由度機械臂和四個機械手組成。具體為在底座的前方和尾部分別安裝攝像頭，底座上表面中部靠前位置安裝可旋轉(zhuǎn)的三關(guān)節(jié)五自由度機械臂；底座上表面的后部安裝輻射量測量儀器、濕度及溫度傳感器、云臺攝像機和內(nèi)置有控制系統(tǒng)的封裝盒。所述三關(guān)節(jié)五自由度機械臂由腰部、大臂、小臂和腕部組成，腰部與大臂之間由腰關(guān)節(jié)連接，大臂和小臂之間由肘關(guān)節(jié)連接，小臂和腕部之間由腕關(guān)節(jié)連接；腰關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)以及腕關(guān)節(jié)上分別設(shè)置陀螺儀，用以分別測量三個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度，并在腰關(guān)節(jié)安裝水平儀檢測腰部回轉(zhuǎn)角度；在腕關(guān)節(jié)前端安裝超聲測距傳感器，在腕部側(cè)面安裝方形爪盤，由腕部舵機驅(qū)動方形爪盤旋轉(zhuǎn)，方形爪盤的軸心位置固定安裝雙目視覺傳感器。所述方形爪盤的對角線方向安裝四個機械手，分別為移動式平動手爪、斜楔式V型手爪、滑塊杠桿式三指手爪和扭矩電動扳手；各機械手上分別安裝接近覺傳感器和觸覺及滑覺傳感器。所述的控制系統(tǒng)為由ARMv6架構(gòu)的ARMll作為主處理器、DSP微處理器作為協(xié)同處理器組成的嵌入式系統(tǒng)，協(xié)同處理器采用分布式控制方法對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，處理，分析和計算；主處理器采用模糊邏輯算法用于實現(xiàn)對機械臂和手腕的避障、動作規(guī)劃。所述云臺攝像機采用8-10倍光學(xué)變焦、3-5倍數(shù)字變焦，且?guī)Ъt外感知能力的攝像頭，具有旋轉(zhuǎn)、俯仰兩個自由度，攝像頭旋轉(zhuǎn)的范圍是-160° 160°，攝像頭俯仰的范圍是在-45° 45。。所述雙目視覺傳感器采用800萬像素、分辨率為1280*1024、5 8倍光學(xué)變焦、帶紅外感知能力攝像頭。所述移動式平動手爪、斜楔式V型手爪以及滑塊杠桿式三指手爪各具有旋轉(zhuǎn)和夾持兩個自由度，扭矩電動扳手具有一個旋轉(zhuǎn)自由度。所述移動式平動手爪、斜楔式V型手爪以及滑塊杠桿式三指手爪的手指上安裝橡膠模和反膠包封表皮，在扭矩電動扳手上安裝導(dǎo)向套，并在扭矩電動扳手的外側(cè)安裝水平支架，在水平支架上安裝電子羅盤。所述封裝盒的表面涂鉛。本發(fā)明提供的一種所述核電站多功能作業(yè)執(zhí)行器的控制方法，包含以下四個過程:(a)數(shù)據(jù)采集與存儲首先通過底座前后的攝像頭、雙目視覺傳感器以及云臺攝像機獲得圖像數(shù)據(jù)、紅外熱像數(shù)據(jù)，建立起目標(biāo)物體在視覺坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)；然后通過各個陀螺儀、電子羅盤確定腰部、大臂、小臂、腕部、方形爪盤以及方形爪盤上各個機械手的方位和形態(tài)；最后將數(shù)據(jù)存儲在協(xié)同處理器中；(b)故障分析主處理器利用協(xié)同處理器計算出來的數(shù)據(jù)，依據(jù)目標(biāo)物體的形狀、狀態(tài)，進(jìn)行三維重建，對比故障分析模塊中的故障庫，確定下ー步的操作方案；(C)動作規(guī)劃及執(zhí)行由主處理器根據(jù)故障分析過程進(jìn)行動作規(guī)劃，并給三關(guān)節(jié)五自由度機械臂、方形爪盤以及方形爪盤上各個機械手的驅(qū)動電機發(fā)送指令，控制其完成 相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)；(d)反饋實時調(diào)整分為動作速度調(diào)整和校準(zhǔn)調(diào)整兩個過程；
所述動作速度調(diào)整過程為根據(jù)超聲測距傳感器、雙目視覺傳感器測得的數(shù)據(jù)對運動過程進(jìn)行反饋，計算出機械手的手指距離目標(biāo)物體的距離，并快速接近物體，到達(dá)預(yù)定的距離后停止運動，根據(jù)雙目視覺傳感器進(jìn)行再次定位，并緩慢逼近物體進(jìn)行操作；所述校準(zhǔn)調(diào)整過程為根據(jù)各機械手上的接近覺傳感器得到的數(shù)據(jù)反饋來判斷機械手是否運動到位，再利用觸覺及滑覺傳感器得到的數(shù)據(jù)來對手爪操作進(jìn)行精校準(zhǔn)定位，主處理器再進(jìn)行分析得到新的姿態(tài)、方位進(jìn)行實時調(diào)整。所述的安裝在爪盤上的四個機械手，可在其工作空間內(nèi)完成如下所有動作，包括對柱體、長方體、球體等基本形態(tài) 物體的夾持、抬升、旋轉(zhuǎn)、拆卸處理與回收；對復(fù)雜形態(tài)且四周有空腔(可使機械手插進(jìn)去)的箱體進(jìn)行拾取、移位操作；對截止閥、安全閥、分相閥等核設(shè)備中的閥門類元件(包含環(huán)狀、手柄式閥門)進(jìn)行旋擰操作；檢驗已知規(guī)格的螺母的扭矩是否松動并可對其擰紫。本發(fā)明具有如下幾個優(yōu)點(I)可實現(xiàn)多種操作。當(dāng)前核電站檢修機器人大多數(shù)采用單一式夾持手爪，完成任務(wù)的種類有限；若采用多臺機器人同時工作，涉及到幾臺機器人的運動過程中的干涉及動作規(guī)劃，復(fù)雜且不好控制。本執(zhí)行器的爪盤上安裝有4個機械手爪，能夠完成多臺檢修機器人維修的任務(wù)。(2)可靠性強，準(zhǔn)確度高。傳統(tǒng)坐標(biāo)定位方法手指運動到指定位置后無法進(jìn)行校驗是否精準(zhǔn)在物體兩側(cè)，本執(zhí)行器根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)對手爪位置進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)整，保證機械手精準(zhǔn)的定位和安全可靠的執(zhí)行。(3)智能化、自主化程度高。依據(jù)視覺傳感器獲得目標(biāo)物體對于視覺坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)，建立模型，根據(jù)其狀態(tài)與故障庫中的故障狀態(tài)進(jìn)行比對，智能選擇操作機械手類型并對其動作規(guī)劃，進(jìn)而發(fā)送指令給各關(guān)節(jié)電機。控制系統(tǒng)采用雙處理器同時處理不同的任務(wù)，減少了分析計算時間，(4)執(zhí)行效率高。通過快速移動到位-慢速逼近目標(biāo)-位置校準(zhǔn)-位置調(diào)整這樣一個高效的安全的精準(zhǔn)操作，從而減少了操作時間，尤其是在故障發(fā)生時，操作時間的長短與泄漏量成正比，縮短操作時間就顯得尤為重要。


圖I為本執(zhí)行器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為方形爪盤及4個機械手的結(jié)構(gòu)及位置關(guān)系圖；圖3為移動式平動手爪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為斜楔式V型手爪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為滑塊杠桿式三指手爪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為扭矩電動扳手的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本執(zhí)行器進(jìn)行維修操作時的具體流程圖。圖中標(biāo)號ト底座；2_攝像頭；3_三關(guān)節(jié)五自由度機械臂；3ト腰部；32_大臂；33_小臂；34-腕部；4_方形爪盤；41_移動式平動手爪；42_斜楔式V型手爪；43_滑塊杠桿式三指手爪；44_扭矩電動板手；441_水平支架；442_電子羅盤；5_雙目視覺傳感器；6_ z 臺攝像機。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種核電站作業(yè)多功能執(zhí)行器及其控制方法，下面通過附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)ー步說明。該執(zhí)行器的整體結(jié)構(gòu)如圖I所示，由固定式底座I搭載三關(guān)節(jié)五自由度機械臂3和四個機械手組成。具體為在底座I的前方和尾部分別安裝攝像頭2，底座I上表面中部靠前位置安裝可旋轉(zhuǎn)的三關(guān)節(jié)五自由度機械臂3 ;底座I上表面的后部安裝輻射量測量儀器、濕度及溫度傳感器、云臺攝像機6和表面涂鉛、內(nèi)置有控制系統(tǒng)的封裝盒。云臺攝像機6采用8-10倍光學(xué)變焦、3-5倍數(shù)字變焦，且?guī)Ъt外感知能力的攝像頭，具有旋轉(zhuǎn)、俯仰兩個自由度，攝像頭旋轉(zhuǎn)的范圍是-160° 160°，攝像頭俯仰的范圍是在-45° 45°。三關(guān)節(jié)五自由度機械臂3由腰部31、大臂32、小臂33和腕部34組成，腰部31與大臂32之間由腰關(guān)節(jié)連接，大臂32和小臂33之間由肘關(guān)節(jié)連接，小臂33和腕部34之間由腕關(guān)節(jié)連接；腰關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)以及腕關(guān)節(jié)上分別設(shè)置陀螺儀，用以分別測量三個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度，并在腰關(guān)節(jié)安裝水平儀檢測腰部回轉(zhuǎn)角度；在腕關(guān)節(jié)前端安裝超聲測距傳感器，在腕部34側(cè)面安裝方形爪盤4，由腕部舵機驅(qū)動方形爪盤4旋轉(zhuǎn)，方形爪盤4的軸心位置固定安裝雙目視覺傳感器5。雙目視覺傳感器5采用800萬像素、分辨率為1280*1024、5 8倍光學(xué)變焦、帶紅外感知能力攝像頭。方形爪盤的結(jié)構(gòu)如圖2所示，方形爪盤4的對角線方向安裝四個機械手，分別為移動式平動手爪41、斜楔式V型手爪42、滑塊杠桿式三指手爪43和扭矩電動扳手44 ;各機械手上分別安裝接近覺傳感器和觸覺及滑覺傳感器。所述移動式平動手爪41、斜楔式V型手爪42以及滑塊杠桿式三指手爪43各具有旋轉(zhuǎn)和夾持兩個自由度，其手指上分別安裝橡膠模和反膠包封表皮；扭矩電動扳手44具有一個旋轉(zhuǎn)自由度。在扭矩電動扳手44的外側(cè)安裝水平支架441，在水平支架441上安裝電子羅盤442。4個機械手的結(jié)構(gòu)分別如圖3-圖6所示。控制系統(tǒng)為由ARMv6架構(gòu)的ARMll作為主處理器、DSP微處理器作為協(xié)同處理器組成的嵌入式系統(tǒng)，協(xié)同處理器采用分布式控制方法對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，處理，分析和計算；主處理器采用模糊邏輯算法用于實現(xiàn)對機械臂和手腕的避障、動作規(guī)劃。該執(zhí)行器的具體工作步驟如下(a)數(shù)據(jù)采集與存儲首先通過輻射量測量儀器、濕度及溫度傳感器獲取外部環(huán)境信息，通過底座I前后的攝像頭2、雙目視覺傳感器5以及云臺攝像機6獲得外部環(huán)境的彩色圖像數(shù)據(jù)，在光線不足時可自動切換到紅外模式，可得到黑白色圖像，建立起目標(biāo)物體在視覺坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)；而后通過變焦獲取目標(biāo)物體具體形狀結(jié)構(gòu)，通過腕部前端的超聲測距傳感器得到目標(biāo)物體與攝像頭的距離。然后通過各個陀螺儀、電子羅盤確定腰部31、大臂32、小臂33、腕部34、方形爪盤4以及方形爪盤上各個機械手的方位和形態(tài)，獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)；最后將數(shù)據(jù)存儲在協(xié)同處理器中； (b)故障分析主處理器利用協(xié)同處理器計算出來的數(shù)據(jù)，依據(jù)目標(biāo)物體的形狀、狀態(tài)，進(jìn)行三維重建，對比故障分析模塊中的故障庫，分析并確認(rèn)目標(biāo)物體屬于哪種類別的物體、故障類型屬于哪種類型、該采取哪種操作來執(zhí)行、該采用哪種機械手來完成；
(c)動作規(guī)劃及執(zhí)行由主處理器根據(jù)故障分析過程進(jìn)行動作規(guī)劃，并給三關(guān)節(jié)五自由度機械臂、方形爪盤以及方形爪盤上各個機械手的驅(qū)動電機發(fā)送指令，控制其完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)；
(d)反饋實時調(diào)整分為動作速度調(diào)整和校準(zhǔn)調(diào)整兩個過程；所述動作速度調(diào)整過程為根據(jù)超聲測距傳感器、雙目視覺傳感器測得的數(shù)據(jù)對運動過程進(jìn)行反饋，計算出機械手的手指距離目標(biāo)物體的距離，并快速接近物體，到達(dá)預(yù)定的距離后停止運動，根據(jù)雙目視覺傳感器進(jìn)行再次定位，并緩慢逼近物體進(jìn)行操作；所述校準(zhǔn)調(diào)整過程為根據(jù)各機械手上的接近覺傳感器得到的數(shù)據(jù)反饋來判斷機械手是否運動到位，再利用觸覺及滑覺傳感器得到的數(shù)據(jù)來對手爪操作進(jìn)行精校準(zhǔn)定位，主處理器再進(jìn)行分析得到新的姿態(tài)、方位進(jìn)行實時調(diào)整。該執(zhí)行器采取自主執(zhí)行和人工控制兩種模式，可根據(jù)目標(biāo)物的狀態(tài)智能、快速地切換到所需的機械手并執(zhí)行相應(yīng)的操作任務(wù)，并在操作過程中實時對手爪位姿進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)出現(xiàn)不可判斷的故障情形報警通知工作人員，工作人員通過視頻圖像對執(zhí)行器進(jìn)行人工操作。整套設(shè)備由蓄電池供電。安裝在爪盤上的四個機械手，可在其工作空間內(nèi)完成如下所有動作，包括對柱體、長方體、球體等基本形態(tài)物體的夾持、抬升、旋轉(zhuǎn)、拆卸處理與回收；對復(fù)雜形態(tài)且四周有空腔(可使機械手插進(jìn)去)的箱體進(jìn)行拾取、移位操作；對截止閥、安全閥、分相閥等核設(shè)備中的閥門類元件(包含環(huán)狀、手柄式閥門)進(jìn)行旋擰操作；檢驗已知規(guī)格的螺母的扭矩是否松動并可對其擰紫。
權(quán)利要求
1.核電站多功能作業(yè)執(zhí)行器，由固定式底座(I)搭載三關(guān)節(jié)五自由度機械臂和四個機械手組成，其特征在干， 在底座(I)的前方和尾部分別安裝攝像頭(2)，底座(I)上表面中部靠前位置安裝可旋轉(zhuǎn)的三關(guān)節(jié)五自由度機械臂(3);底座(I)上表面的后部安裝輻射量測量儀器、濕度及溫度傳感器、云臺攝像機(6)和內(nèi)置有控制系統(tǒng)的封裝盒； 所述三關(guān)節(jié)五自由度機械臂(3)由腰部(31)、大臂(32)、小臂(33)和腕部(34)組成，腰部(31)與大臂(32)之間由腰關(guān)節(jié)連接，大臂(32)和小臂(33)之間由肘關(guān)節(jié)連接，小臂 (33)和腕部(34)之間由腕關(guān)節(jié)連接；腰關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)以及腕關(guān)節(jié)上分別設(shè)置陀螺儀，用以分別測量三個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度，并在腰關(guān)節(jié)安裝水平儀檢測腰部回轉(zhuǎn)角度；在腕關(guān)節(jié)前端安裝超聲測距傳感器，在腕部(34)側(cè)面安裝方形爪盤(4)，由腕部舵機驅(qū)動方形爪盤(4)旋轉(zhuǎn)，方形爪盤(4)的軸心位置固定安裝雙目視覺傳感器(5)； 所述方形爪盤(4)的對角線方向安裝四個機械手，分別為移動式平動手爪(41)、斜楔式V型手爪(42)、滑塊杠桿式三指手爪(43)和扭矩電動扳手(44);各機械手上分別安裝接近覺傳感器和觸覺及滑覺傳感器； 所述的控制系統(tǒng)為由ARMv6架構(gòu)的ARMll作為主處理器、DSP微處理器作為協(xié)同處理器組成的嵌入式系統(tǒng)，協(xié)同處理器采用分布式控制方法對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，處理，分析和計算；主處理器采用模糊邏輯算法用于實現(xiàn)對機械臂和手腕的避障、動作規(guī)劃。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站多功能作業(yè)執(zhí)行器，其特征在于，所述云臺攝像機(6)采用8-10倍光學(xué)變焦、3-5倍數(shù)字變焦，且?guī)Ъt外感知能力的攝像頭，具有旋轉(zhuǎn)、俯仰兩個自由度，攝像頭旋轉(zhuǎn)的范圍是-160° 160°，攝像頭俯仰的范圍是在-45° 45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站多功能作業(yè)執(zhí)行器，其特征在于，所述雙目視覺傳感器(5)采用800萬像素、分辨率為1280*1024、5 8倍光學(xué)變焦、帶紅外感知能力攝像頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站多功能作業(yè)執(zhí)行器，其特征在于，所述移動式平動手爪(41)、斜楔式V型手爪(42)以及滑塊杠桿式三指手爪(43)各具有旋轉(zhuǎn)和夾持兩個自由度，扭矩電動扳手(44)具有一個旋轉(zhuǎn)自由度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站多功能作業(yè)執(zhí)行器，其特征在于，所述移動式平動手爪(41)、斜楔式V型手爪(42)以及滑塊杠桿式三指手爪(43)的手指上安裝橡膠模和反膠包封表皮，在扭矩電動扳手(44)上安裝導(dǎo)向套，并在扭矩電動扳手(44)的外側(cè)安裝水平支架(441)，在水平支架(441)上安裝電子羅盤(442)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站多功能作業(yè)執(zhí)行器，其特征在于，所述封裝盒的表面涂鉛。
7.ー種基于權(quán)利要求I所述核電站多功能作業(yè)執(zhí)行器的控制方法，其特征在于該控制方法包含以下四個過程 (a)數(shù)據(jù)采集與存儲首先通過底座前后的攝像頭(2)、雙目視覺傳感器(5)以及云臺攝像機(6)獲得圖像數(shù)據(jù)、紅外熱像數(shù)據(jù)，建立起目標(biāo)物體在視覺坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)；然后通過各個陀螺儀、電子羅盤確定腰部(31)、大臂(32)、小臂(33)、腕部(34)、方形爪盤(4)以及方形爪盤上各個機械手的方位和形態(tài)；最后將數(shù)據(jù)存儲在協(xié)同處理器中； (b)故障分析主處理器利用協(xié)同處理器計算出來的數(shù)據(jù)，依據(jù)目標(biāo)物體的形狀、狀態(tài)，進(jìn)行三維重建，對比故障分析模塊中的故障庫，確定下ー步的操作方案；(C)動作規(guī)劃及執(zhí)行由主處理器根據(jù)故障分析過程進(jìn)行動作規(guī)劃，并給三關(guān)節(jié)五自由度機械臂(3)、方形爪盤(4)以及方形爪盤上各個機械手的驅(qū)動電機發(fā)送指令，控制其完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)； (d)反饋實時調(diào)整分為動作速度調(diào)整和校準(zhǔn)調(diào)整兩個過程； 所述動作速度調(diào)整過程為根據(jù)超聲測距傳感器、雙目視覺傳感器(5)測得的數(shù)據(jù)對運動過程進(jìn)行反饋，計算出機械手的手指距離目標(biāo)物體的距離，并快速接近物體，到達(dá)預(yù)定的距離后停止運動，根據(jù)雙目視覺傳感器(5)進(jìn)行再次 定位，并緩慢逼近物體進(jìn)行操作；所述校準(zhǔn)調(diào)整過程為根據(jù)各機械手上的接近覺傳感器得到的數(shù)據(jù)反饋來判斷機械手是否運動到位，再利用觸覺及滑覺傳感器得到的數(shù)據(jù)來對手爪操作進(jìn)行精校準(zhǔn)定位，主處理器再進(jìn)行分析得到新的姿態(tài)、方位進(jìn)行實時調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明屬于核電站用機器人設(shè)備，特別涉及一種核電站作業(yè)多功能執(zhí)行器及其控制方法。該執(zhí)行機構(gòu)由底座、三關(guān)節(jié)五自由度機械臂、方形爪盤和爪盤上四個可切換的機械手組成，且設(shè)置多個攝像機、傳感器；通過傳感器和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了四個機械手的切換、鎖緊、定位操作以及機械臂的避障、動作規(guī)劃。本機構(gòu)可實現(xiàn)在核輻射環(huán)境下對物體的搜尋、排污、回收、設(shè)備檢修等多項高危險任務(wù)進(jìn)行一體式操作，實現(xiàn)了在核環(huán)境下的智能自主操作。
文檔編號B25J9/10GK102642207SQ20121010747
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者劉春陽, 吳華, 楊國田, 柳長安, 蘇琦 申請人:華北電力大學(xué)