本發明屬于機器人探測技術領域，具體涉及一種履帶式輻射監測機器人及其使用方法。

背景技術：

核能對軍事、經濟、社會、政治等都有廣泛而重大的影響，核能可作為核武器，并用于航空母艦、核潛艇等的動力源；核能可以替代化石燃料，用于發電；可以作為放射源應用于醫療；還可以為城市供熱等，受到了世界各國的重視。但是放射性元素產生的核輻射會對人體造成巨大的傷害，甚至會直接威脅到相關工作人員的生命安全。因此，輻射監測機器人的使用有著極為重要的意義。輻射監測機器人是在核電站中廣泛使用的機器人。目前大多數輻射監測機器人采用的是車輪或履帶，或車輪和履帶相結合的行走方式，只有少數的機器人采用多足或兩足行走方式。由于輻射的原因，近距離的監測輻射劑量率有一定的危險性，為了實現對輻射探測機器人的遠距離控制，輻射監測機器人通常裝備有多種傳感器，輻射監測機器人具有各種各樣的傳感器設備。現有輻射監測機器人一般都攜帶有照明燈，攝像機和導航設備，輻射監測機器人是應用在輻射環境下的特種機器人，機器人的任務不是在生產線的規定位置完成已經安排好的任務，它要完成的是位置不定的多種多樣變化的工作，且現有涉核區往往由于多年荒廢，地勢復雜，機器人在行駛過程中會遇到各種情況的地勢，適應復雜多變的環境，能做各種姿態操作機械臂且對危險環境有著極好的應變能力，自適應核輻射的惡劣環境是現有輻射監測機器人所要克服的困難。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種履帶式輻射監測機器人，其設計新穎合理，采用上下兩層的機身結構配備減震裝置保證機器人行進平穩，通過遠程控制機器人實現輻射劑量率的采集功能，并根據實際現場環境，通過機器人自身感應做出實際的判斷，適應復雜多變的環境，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種履帶式輻射監測機器人，其特征在于：包括機身、設置在機身底部的輻射探測器和兩個分別設置在機身兩側的履帶式行走機構，以及分別設置在機身前后兩端的工控機和機械臂，機身包括下底盤和兩個分別安裝在下底盤兩側的側板，下底盤上位于兩側板之間的位置且沿側板長度方向設置有多個隔板，多個所述隔板與下底盤和側板分別構成蓄電池艙、試樣艙和用于放置控制主板的主板艙，以及兩個分別位于下底盤兩端的主動電機艙，蓄電池艙和下底盤一端的主動電機艙相鄰，主板艙和下底盤另一端的主動電機艙相鄰，蓄電池艙、主板艙和主動電機艙均通過上底盤封裝；輻射探測器通過提升裝置設置在下底盤底部，機械臂安裝在位于機身前端的上底盤上，機械臂的旁側安裝有云臺和天線，所述云臺上安裝有高清圖像探測器和紅外圖像探測器；

所述履帶式行走機構包括履帶以及用于傳動履帶運行的兩個主動輪和多個帶輪，兩個主動輪分別通過兩個主動電機驅動模塊設置在側板頂部兩端，兩個主動電機驅動模塊分別伸入到兩個分別位于下底盤兩端的主動電機艙內，帶輪通過減震裝置設置在側板的底部，所述減震裝置包括支撐連接件、供支撐連接件的一端滑動的滑槽和與所述支撐連接件的一端固定連接且套裝在滑槽一端的彈簧，滑槽設置在側板上，所述支撐連接件的中部通過轉軸固定安裝在側板上，帶輪通過帶輪轉軸連接在所述支撐連接件的另一端，帶輪和主動輪均與履帶的內表面相接觸；

所述控制主板上集成有均與工控機連接的環境探測器、定位系統、存儲器、定時器、超聲波避障模塊和用于與遠程控制終端無線通信的無線傳輸模塊，高清圖像探測器、紅外圖像探測器、輻射探測器的輸出端均與工控機的輸入端相接，主動電機驅動模塊的輸入端與工控機的輸出端相接，提升裝置通過提升電機驅動模塊與工控機的輸出端相接。

上述的一種履帶式輻射監測機器人，其特征在于：所述控制主板上還集成有音頻采集單元以及為高清圖像探測器和紅外圖像探測器提供穩定供電的直流電源轉換電路，直流電源轉換電路為高清圖像探測器和紅外圖像探測器供電的回路中串聯有用于切換高清圖像探測器或紅外圖像探測器工作的繼電器，繼電器為單刀雙擲繼電器，所述單刀雙擲繼電器的線圈控制端由工控機控制，蓄電池艙內設置有為所述控制主板供電的蓄電池，所述蓄電池與直流電源轉換電路相接，音頻采集單元的輸出端與工控機的輸入端相接，上底盤上設置有用于驅動機械臂升降、伸縮、旋轉及開合的機械臂驅動模塊，下底盤上設置有用于驅動提升裝置升降輻射探測器的提升電機驅動模塊，機械臂驅動模塊和提升電機驅動模塊均與工控機的輸出端相接，輻射探測器為流氣式正比計數器，所述流氣式正比計數器的后端設置有探測器進氣端，所述流氣式正比計數器的前端設置有探測器出氣端。

上述的一種履帶式輻射監測機器人，其特征在于：所述試樣艙上設置有可拆卸的試樣盒，所述試樣盒內設置有相互隔開的樣品艙、用于存放未取樣脫脂棉的第一儲物艙和用于存放取樣后脫脂棉的第二儲物艙。

上述的一種履帶式輻射監測機器人，其特征在于：所述無線傳輸模塊通過天線與遠程控制終端進行無線通信。

上述的一種履帶式輻射監測機器人，其特征在于：所述機械臂包括依次連接的機械臂部件一、機械臂部件二、機械臂部件三和機械臂部件四，機械臂部件四上安裝有機械爪，機械臂驅動模塊包括用于控制機械臂部件一伸縮的第一機械臂驅動模塊、用于控制機械臂部件二旋轉的第一機械臂驅動模塊、用于控制機械臂部件三升降的第三機械臂驅動模塊和用于控制所述機械爪開合的第四機械臂驅動模塊，所述第一機械臂驅動模塊、第二機械臂驅動模塊、第三機械臂驅動模塊和第四機械臂驅動模塊均為步進電機控制模塊。

上述的一種履帶式輻射監測機器人，其特征在于：所述環境探測器包括用于探測輻射區域能量溫度的溫度傳感器、用于探測輻射區域能見度的煙霧粉塵濃度傳感器和用于探測輻射區域人體生命體征參數的紅外熱釋傳感器。

上述的一種履帶式輻射監測機器人，其特征在于：所述上底盤和側板均為透明板，滑槽為弧形滑槽，所述定位系統包括GPS定位器和北斗定位系統。

同時，本發明還公開了一種方法步驟簡單、設計合理、可監測待測輻射區域輻射情況的履帶式輻射監測機器人的使用方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、機器人初始化：機器人工作前將待測輻射區域探測起點和探測終點提前輸入至工控機，工控機為機器人規劃探測路徑，將機器人放置在探測起點開始工作；

步驟二、待測輻射區域環境探測：采用環境探測器實時探測待測輻射區域能量溫度和能見度，當待測輻射區域能量溫度過高時，采用無線傳輸模塊通過天線向遠程控制終端發出預警信號；當待測輻射區域能見度低時，工控機控制繼電器接通直流電源轉換電路為紅外圖像探測器供電的線路，獲取現場紅外圖像；當待測輻射區域能見度高時，工控機控制繼電器接通直流電源轉換電路為高清圖像探測器供電的線路，獲取現場高清圖像，同時配合音頻采集單元同步采集現場音頻信息；定位系統實時記錄機器人位置信息；

步驟三、判斷機器人前方是否有障礙物：采用超聲波避障模塊探測機器人前方是否遇到障礙物，當超聲波避障模塊探測到障礙物時，執行步驟四；當超聲波避障模塊未探測到障礙物時，執行步驟七；

步驟四、判斷障礙物高度是否超過閾值：設置障礙物的高度閾值，當超聲波避障模塊探測到的障礙物的高度超過該閾值時，執行步驟五；當超聲波避障模塊探測到的障礙物的高度未超過該閾值時，執行步驟六；

步驟五、繞過障礙物行進：通過工控機分別控制機器人的四個主動輪的轉速，調節機器人前進方向繞過障礙物并繼續行進；

步驟六、越過障礙物行進：通過工控機同時控制機器人的四個主動輪前進，安裝在履帶上的多個帶輪依次遇到障礙物，帶輪越過障礙物時，帶輪帶動支撐連接件繞轉軸順時針或逆時針旋轉，帶動與帶輪接觸位置處的履帶凹陷或凸出，支撐連接件沿滑槽的弧形槽壓縮或拉伸彈簧減震，維持機器人機身平穩；

步驟七、識別待測輻射區域是否有沾染物：設置輻射強度閾值，采用輻射探測器探測待測輻射區域沾染物的輻射強度，工控機控制提升電機驅動模塊驅動提升裝置工作調節輻射探測器距離地面高度提高輻射探測器探測精度，當輻射探測器探測待測輻射區域沾染物的輻射強度超過輻射強度閾值時，執行步驟八；當輻射探測器探測待測輻射區域沾染物的輻射強度未超過輻射強度閾值時，執行步驟二；

步驟八、沾染物取樣：通過高清圖像探測器或紅外圖像探測器探測沾染物形態，當沾染物體積滿足抓握要求時，工控機控制機械臂的機械爪抓握沾染物至樣品艙；當沾染物體積不滿足抓握要求時，工控機控制機械臂的機械爪先從第一儲物艙中取出未取樣脫脂棉，通過未取樣脫脂棉與地面摩擦的方式取樣，并將取樣后脫脂棉放入第二儲物艙，完成沾染物取樣，同時機器人將待測輻射區域位置信息、音視頻信息和環境信息實時上傳至遠程控制終端；

步驟九、判斷機器人是否行進至終點：通過工控機判斷機器人是否行進至待測輻射區域探測終點，當機器人行進至待測輻射區域探測終點時，機器人結束探測任務返回待測輻射區域探測起點，同時通過工控機生成待測輻射區域輻射分布圖；否則，執行步驟二。

上述的使用方法，其特征在于：步驟五中當機器人左轉時，通過工控機控制四個主動輪中的兩個右輪轉速高于四個主動輪中的兩個左輪轉速；當機器人右轉時，通過工控機控制四個主動輪中的兩個左輪轉速高于四個主動輪中的兩個右輪轉速，調節機器人前進方向繞過障礙物行進。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明相比大型輻射監測機器人來說體積小，可以對狹小區域進行探測，同時采用履帶式機器人監測環境輻射狀態，為多個安裝在履帶式機器人側板的底部帶輪分別安裝設置有減震裝置，使每個帶輪獨立工作，起到依次減震的效果，機身實時保持平穩，增強了履帶式機器人的地形適應能力，使用效果好，便于推廣使用。

2、本發明可通過環境探測器探測環境能見度，當環境能見度較好時，采用高清圖像探測器采集現場圖像信息；當環境能見度較差時，采用紅外圖像探測器采集現場圖像信息，減少使用照明燈對環境造成的影響，節省能源，自適應性強，可靠穩定。

3、本發明機身采用上下兩層的結構，上底盤上部設置有多個隔板將機身上層分割成多個功能區，節省了空間，而且避免了外界電磁信號對控制主板的干擾；上底盤下部安裝有可上下運動的輻射探測器精確快速的探測待測輻射區域的輻射劑量率，輻射探測器效率與其下表面距地面的高度有關，輻射探測器下表面距地表越近探測效率越大，反之越小，為增強機器人的地形適應能力，采用了離地高度可調的輻射探測器設計方案，機器人可根據地表的實際情況進行調節，靈活便捷。

4、本發明方法步驟簡單，新穎合理，可實現探測任務，實時記錄探測過程中環境參數以及環境音視頻信息，生成輻射分布圖，同時采集回輻射試樣，完成輻射監測，便于推廣使用。

綜上所述，本發明設計新穎合理，可通過機器人采集沾染物完成輻射監測，生成輻射分布圖，獲取環境音視頻信息，便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明履帶式輻射監測機器人的結構示意圖。

圖2為本發明機身的結構示意圖。

圖3為本發明帶輪在平坦地面上的使用狀態圖。

圖4為本發明帶輪在凸起可越過障礙物上的使用狀態圖。

圖5為本發明帶輪在凹陷可越過障礙物上的使用狀態圖。

圖6為本發明履帶式輻射監測機器人的電路原理框圖。

圖7為本發明方法的流程框圖。

附圖標記說明:

1—工控機； 2—機械臂； 2-1—機械臂部件一；

2-2—機械臂部件二； 2-3—機械臂部件三； 2-4—機械臂部件四；

3—機身； 3-1—上底盤； 3-2—下底盤；

3-3—側板； 3-4—主動電機艙； 3-5—蓄電池艙；

3-6—樣品艙； 3-7—主板艙； 3-8—第一儲物艙；

3-9—第二儲物艙； 4—高清圖像探測器； 5—紅外圖像探測器；

6—探測器出氣端； 7—履帶； 8—帶輪；

9—支撐連接件； 10—彈簧； 11—滑槽；

12—輻射探測器； 13—提升裝置； 14—主動輪；

15—天線； 16—轉軸； 17—地面；

18—障礙物； 19—環境探測器； 20—音頻采集單元；

21—直流電源轉換電路； 22—繼電器；

23—定位系統； 24—機械臂驅動模塊；

25—主動電機驅動模塊； 26—提升電機驅動模塊；

27—存儲器； 28—定時器； 29—超聲波避障模塊；

30—無線傳輸模塊； 31—遠程控制終端。

具體實施方式

如圖1、圖2和圖6所示，本發明所述的一種履帶式輻射監測機器人，包括機身3、設置在機身3底部的輻射探測器12和兩個分別設置在機身3兩側的履帶式行走機構，以及分別設置在機身3前后兩端的工控機1和機械臂2，機身3包括下底盤3-2和兩個分別安裝在下底盤3-2兩側的側板3-3，下底盤3-2上位于兩側板3-3之間的位置且沿側板3-3長度方向設置有多個隔板，多個所述隔板與下底盤3-2和側板3-3分別構成蓄電池艙3-5、試樣艙和用于放置控制主板的主板艙3-7，以及兩個分別位于下底盤3-2兩端的主動電機艙3-4，蓄電池艙3-5和下底盤3-2一端的主動電機艙3-4相鄰，主板艙3-7和下底盤3-2另一端的主動電機艙3-4相鄰，蓄電池艙3-5、主板艙3-7和主動電機艙3-4均通過上底盤3-1封裝；輻射探測器12通過提升裝置13設置在下底盤3-2底部，機械臂2安裝在位于機身3前端的上底盤3-1上，機械臂2的旁側安裝有云臺和天線15，所述云臺上安裝有高清圖像探測器4和紅外圖像探測器5；

所述履帶式行走機構包括履帶7以及用于傳動履帶7運行的兩個主動輪14和多個帶輪8，兩個主動輪14分別通過兩個主動電機驅動模塊25設置在側板3-3頂部兩端，兩個主動電機驅動模塊25分別伸入到兩個分別位于下底盤3-2兩端的主動電機艙3-4內，帶輪8通過減震裝置設置在側板3-3的底部，所述減震裝置包括支撐連接件9、供支撐連接件9的一端滑動的滑槽11和與所述支撐連接件9的一端固定連接且套裝在滑槽11一端的彈簧10，滑槽11設置在側板3-3上，所述支撐連接件9的中部通過轉軸16固定安裝在側板3-3上，帶輪8通過帶輪轉軸連接在所述支撐連接件9的另一端，帶輪8和主動輪14均與履帶7的內表面相接觸；

所述控制主板上集成有均與工控機1連接的環境探測器19、定位系統23、存儲器27、定時器28、超聲波避障模塊29和用于與遠程控制終端31無線通信的無線傳輸模塊30，高清圖像探測器4、紅外圖像探測器5、輻射探測器12的輸出端均與工控機1的輸入端相接，主動電機驅動模塊25的輸入端與工控機1的輸出端相接，提升裝置13通過提升電機驅動模塊26與工控機1的輸出端相接。

如圖2所示，本實施例中，所述試樣艙上設置有可拆卸的試樣盒，所述試樣盒內設置有相互隔開的樣品艙3-6、用于存放未取樣脫脂棉的第一儲物艙3-8和用于存放取樣后脫脂棉的第二儲物艙3-9。

本實施例中，機身采用上下兩層的結構，上底盤3-1上部設置有多個隔板將機身上層分割成多個功能區，實際功能區包括用于存放蓄電池的蓄電池艙3-5、用于存放試樣的試樣艙、用于放置控制主板的主板艙3-7以及兩個分別位于下底盤3-2兩端的主動電機艙3-4五部分，下底盤3-2上位于兩側板3-3之間的位置且沿側板3-3長度方向設置有六個隔板將下底盤3-2沿沿側板3-3長度方向分割成五個艙，其中，兩個隔板分別位于下底盤3-2的兩端用于封堵下底盤3-2兩端部，其余四個隔板根據實際放置物的大小設定隔板之間的間距，蓄電池艙3-5、主板艙3-7和主動電機艙3-4均通過上底盤3-1封裝，試樣艙上部不封口，是為了便于試樣盒的放置和取出，實際試樣盒的高度可高出機身的上底盤3-1，方便拆卸，所述試樣盒內設置有相互隔開的樣品艙3-6、用于存放未取樣脫脂棉的第一儲物艙3-8和用于存放取樣后脫脂棉的第二儲物艙3-9，由于取樣均為帶有輻射的物品，將該帶有輻射的物品放置在試樣盒內會給試樣盒本身沾染輻射物質，因此，試樣盒可組成一次性試樣盒或是多次重復使用的試樣盒，當試樣盒為一次性試樣盒時，機器人執行一次探測任務均更換一次試樣盒，該一次性試樣盒更換方便；當試樣盒為多次重復使用的試樣盒時，機器人執行一次探測任務清理一次試樣盒只需將試樣盒拿出清理，無需挪動整個機身3，提高機器人的使用效率；

本實施例中，所述上底盤3-1和側板3-3均為透明板，滑槽11為弧形滑槽，所述定位系統23包括GPS定位器和北斗定位系統。

上底盤3-1和側板3-3均為透明板，便于實驗人員觀察機器人部件使用狀態，履帶式機器人采用GPS定位器和北斗定位系統對其行進路徑進行實時行為追蹤。

本實施例中，為履帶7配備多個設置在側板3-3的底部的帶輪8，多個帶輪8等間距且對稱的安裝在側板3-3的底部，每個帶輪8均設置有一個減震裝置用于穩定履帶式機器人前進過程中遇到的顛簸，避免試樣盒內試樣振蕩而掉落在機身外部，如圖3、圖4和圖5所示，滑槽11設置在側板3-3上，將彈簧10沿弧形滑槽的弧形方向套裝在滑槽11上，彈簧10的一端固定在滑槽11的一端，彈簧10的一端固定在位于滑槽11上的支撐連接件9的一端上，當行進的底面17平坦時，各個減震裝置中的彈簧10處于自然伸長狀態，多個帶輪8配合兩個主動輪14帶動履帶7傳動；當行進的底面17上有凸起的障礙物18時，多個帶輪8中沿履帶式機器人前進方向上的首個帶輪8首先遇到障礙物18，首個帶輪8通過其對應的減震裝置中的支撐連接件9繞轉軸16順時針抬起，該減震裝置中的支撐連接件9拉伸彈簧10，弧形滑槽為支撐連接件9的拉伸提供了拉伸路徑，與首個帶輪8接觸的履帶7部分凸起，此時，首個帶輪8之后的帶輪8均保持原有行進狀態保持機身3平穩，當首個帶輪8越過障礙物18后，首個帶輪8恢復彈簧拉伸狀態，下一個帶輪8重復首個帶輪8的越障過程，此時，位于該帶輪8前后的帶輪8處于同一行進狀態保持機身3平穩，以此類推，多個帶輪8依次越障且均獨立工作，多個帶輪8之間互不影響，實時保持機身3平穩狀態；當行進的底面17上有凹陷的障礙物18時，多個帶輪8中沿履帶式機器人前進方向上的首個帶輪8首先遇到障礙物18，首個帶輪8通過其對應的減震裝置中的支撐連接件9繞轉軸16逆時針下滑，該減震裝置中的支撐連接件9壓縮彈簧10，弧形滑槽為支撐連接件9的壓縮提供了壓縮路徑，與首個帶輪8接觸的履帶7部分下沉，此時，首個帶輪8之后的帶輪8均保持原有行進狀態保持機身3平穩，當首個帶輪8越過障礙物18后，首個帶輪8恢復彈簧拉伸狀態，下一個帶輪8重復首個帶輪8的越障過程，此時，位于該帶輪8前后的帶輪8處于同一行進狀態保持機身3平穩，以此類推，實時保持機身3平穩狀態；增強了履帶式機器人的地形適應能力，使用效果好。

如圖6所示，本實施例中，所述控制主板上還集成有音頻采集單元20以及為高清圖像探測器4和紅外圖像探測器5提供穩定供電的直流電源轉換電路21，直流電源轉換電路21為高清圖像探測器4和紅外圖像探測器5供電的回路中串聯有用于切換高清圖像探測器4或紅外圖像探測器5工作的繼電器22，繼電器22為單刀雙擲繼電器，所述單刀雙擲繼電器的線圈控制端由工控機1控制，蓄電池艙3-5內設置有為所述控制主板供電的蓄電池，所述蓄電池與直流電源轉換電路21相接，音頻采集單元20的輸出端與工控機1的輸入端相接，上底盤3-1上設置有用于驅動機械臂2升降、伸縮、旋轉及開合的機械臂驅動模塊24，下底盤3-2上設置有用于驅動提升裝置13升降輻射探測器12的提升電機驅動模塊26，機械臂驅動模塊24和提升電機驅動模塊26均與工控機1的輸出端相接，輻射探測器12為流氣式正比計數器，所述流氣式正比計數器的后端設置有探測器進氣端，所述流氣式正比計數器的前端設置有探測器出氣端6。

上底盤3-1下部安裝輻射探測器12，通過提升裝置13帶動輻射探測器12上下運動，輻射探測器12采用流氣式正比計數器，所述流氣式正比計數器的后端設置有探測器進氣端，所述流氣式正比計數器的前端設置有探測器出氣端6，流氣式正比計數器精確快速的探測待測輻射區域的輻射劑量率，流氣式正比計數器效率與其下表面距地面的高度有關，流氣式正比計數器下表面距地表越近探測效率越大，反之越小，為增強機器人的地形適應能力，采用了離地高度可調的流氣式正比計數器設計，機器人可根據地表的實際情況進行調節。

實際使用中，直流電源轉換電路21連接蓄電池，將蓄電池輸出電壓轉換為高清圖像探測器4和紅外圖像探測器5所需電壓值，所述單刀雙擲繼電器的線圈控制端由工控機1控制，所述單刀雙擲繼電器接入電路的一個固定端接直流電源轉換電路21，所述單刀雙擲繼電器的常開觸點和常閉觸點選擇式接入電路，高清圖像探測器4與所述單刀雙擲繼電器的常開觸點或常閉觸點相接，紅外圖像探測器5與所述單刀雙擲繼電器的常閉觸點或常開觸點相接，實現高清圖像探測器4或紅外圖像探測器5切換式工作，適應現場環境，使用效果好。

本實施例中，所述無線傳輸模塊30通過天線15與遠程控制終端31進行無線通信。

本實施例中，所述環境探測器19包括用于探測輻射區域能量溫度的溫度傳感器、用于探測輻射區域能見度的煙霧粉塵濃度傳感器和用于探測輻射區域人體生命體征參數的紅外熱釋傳感器。

實際使用中，履帶式機器人攜帶溫度傳感器用于探測輻射區域能量溫度，當溫度持續升高時，及時向遠程控制終端31發送信號，并可通過定時器28獲取現場環境溫度隨時間變化的曲線；履帶式機器人攜帶紅外熱釋傳感器用于探測輻射區域人體生命體征參數，搜尋輻射區域是否存在生命體，便于搜救工作的進行；履帶式機器人攜帶煙霧粉塵濃度傳感器用于探測輻射區域能見度，便于履帶式機器人選擇高清圖像探測器4或紅外圖像探測器5工作，當煙霧粉塵濃度傳感器探測的輻射區域能見度低時，工控機1控制繼電器22接通直流電源轉換電路21為紅外圖像探測器5供電的線路，獲取現場紅外圖像，當煙霧粉塵濃度傳感器探測的輻射區域能見度高時，工控機1控制繼電器22接通直流電源轉換電路21為高清圖像探測器4供電的線路，獲取現場高清圖像，同時配合音頻采集單元20同步采集現場音頻信息，實現音視頻數據的全面獲取。

如圖1所示，本實施例中，所述機械臂2包括依次連接的機械臂部件一2-1、機械臂部件二2-2、機械臂部件三2-3和機械臂部件四2-4，機械臂部件四2-4上安裝有機械爪，機械臂驅動模塊24包括用于控制機械臂部件一2-1伸縮的第一機械臂驅動模塊、用于控制機械臂部件二2-2旋轉的第一機械臂驅動模塊、用于控制機械臂部件三2-3升降的第三機械臂驅動模塊和用于控制所述機械爪開合的第四機械臂驅動模塊，所述第一機械臂驅動模塊、第二機械臂驅動模塊、第三機械臂驅動模塊和第四機械臂驅動模塊均為步進電機控制模塊。

實際使用中，履帶式機器人探測到輻射物后，工控機1控制第一機械臂驅動模塊使機械臂部件一2-1伸縮調節機械臂2距離輻射物遠近，工控機1控制第二機械臂驅動模塊使機械臂部件二2-2旋轉調節機械臂2工作方位，工控機1控制第三機械臂驅動模塊使機械臂部件三2-3升降調節機械臂2距離輻射物高度，工控機1控制第四機械臂驅動模塊使機械臂部件四2-4開合調節機械臂2中機械爪寬度，通過機械臂部件一2-1、機械臂部件二2-2、機械臂部件三2-3和機械臂部件四2-4的配合實現輻射物的采集。

如圖7所示的一種履帶式輻射監測機器人的使用方法，包括以下步驟：

步驟一、機器人初始化：機器人工作前將待測輻射區域探測起點和探測終點提前輸入至工控機1，工控機1為機器人規劃探測路徑，將機器人放置在探測起點開始工作；

步驟二、待測輻射區域環境探測：采用環境探測器19實時探測待測輻射區域能量溫度和能見度，當待測輻射區域能量溫度過高時，采用無線傳輸模塊30通過天線15向遠程控制終端31發出預警信號；當待測輻射區域能見度低時，工控機1控制繼電器22接通直流電源轉換電路21為紅外圖像探測器5供電的線路，獲取現場紅外圖像；當待測輻射區域能見度高時，工控機1控制繼電器22接通直流電源轉換電路21為高清圖像探測器4供電的線路，獲取現場高清圖像，同時配合音頻采集單元20同步采集現場音頻信息；定位系統23實時記錄機器人位置信息；

步驟三、判斷機器人前方是否有障礙物：采用超聲波避障模塊29探測機器人前方是否遇到障礙物，當超聲波避障模塊29探測到障礙物18時，執行步驟四；當超聲波避障模塊29未探測到障礙物18時，執行步驟七；

步驟四、判斷障礙物高度是否超過閾值：設置障礙物18的高度閾值，當超聲波避障模塊29探測到的障礙物18的高度超過該閾值時，執行步驟五；當超聲波避障模塊29探測到的障礙物18的高度未超過該閾值時，執行步驟六；

本實施例中，障礙物18的高度閾值設定為機身3高度的一半，當障礙物18的高度超過機身3高度的一半時，認為該障礙物18為不可逾越障礙物，繞過障礙物行進；當障礙物18的高度未超過機身3高度的一半時，認為該障礙物18為可逾越障礙物，越過障礙物行進；

步驟五、繞過障礙物行進：通過工控機1分別控制機器人的四個主動輪14的轉速，調節機器人前進方向繞過障礙物18并繼續行進；

步驟六、越過障礙物行進：通過工控機1同時控制機器人的四個主動輪14前進，安裝在履帶7上的多個帶輪8依次遇到障礙物18，帶輪8越過障礙物18時，帶輪8帶動支撐連接件9繞轉軸16順時針或逆時針旋轉，帶動與帶輪8接觸位置處的履帶7凹陷或凸出，支撐連接件9沿滑槽11的弧形槽壓縮或拉伸彈簧10減震，維持機器人機身3平穩；

步驟七、識別待測輻射區域是否有沾染物：設置輻射強度閾值，采用輻射探測器12探測待測輻射區域沾染物的輻射強度，工控機1控制提升電機驅動模塊26驅動提升裝置13工作調節輻射探測器12距離地面17高度提高輻射探測器12探測精度，當輻射探測器12探測待測輻射區域沾染物的輻射強度超過輻射強度閾值時，執行步驟八；當輻射探測器12探測待測輻射區域沾染物的輻射強度未超過輻射強度閾值時，執行步驟二；

步驟八、沾染物取樣：通過高清圖像探測器4或紅外圖像探測器5探測沾染物形態，當沾染物體積滿足抓握要求時，工控機1控制機械臂2的機械爪抓握沾染物至樣品艙3-6；當沾染物體積不滿足抓握要求時，工控機1控制機械臂2的機械爪先從第一儲物艙3-8中取出未取樣脫脂棉，通過未取樣脫脂棉與地面摩擦的方式取樣，并將取樣后脫脂棉放入第二儲物艙3-9，完成沾染物取樣，同時機器人將待測輻射區域位置信息、音視頻信息和環境信息實時上傳至遠程控制終端31；

需要說明的是，通過高清圖像探測器4或紅外圖像探測器5可探測沾染物形態，所述沾染物形態包括大顆粒沾染物、小顆粒沾染物以及粉末狀沾染物，通過工控機1圖像處理確定所述沾染物的形態，當工控機1圖像處理結果為大顆粒沾染物時，滿足抓握要求，工控機1控制機械臂2的機械爪抓握沾染物至樣品艙3-6；當工控機1圖像處理結果為小顆粒沾染物或粉末狀沾染物時，不滿足抓握要求，采用脫脂棉擦取的方式采集沾染物。

步驟九、判斷機器人是否行進至終點：通過工控機1判斷機器人是否行進至待測輻射區域探測終點，當機器人行進至待測輻射區域探測終點時，機器人結束探測任務返回待測輻射區域探測起點，同時通過工控機1生成待測輻射區域輻射分布圖；否則，執行步驟二。

本實施例中，步驟五中當機器人左轉時，通過工控機1控制四個主動輪14中的兩個右輪轉速高于四個主動輪14中的兩個左輪轉速；當機器人右轉時，通過工控機1控制四個主動輪14中的兩個左輪轉速高于四個主動輪14中的兩個右輪轉速，調節機器人前進方向繞過障礙物18行進。

實際使用中，履帶式機器人上的工控機1通過無線傳輸模塊30與遠程控制終端31進行無線通信，采用天線15信號收發，遠程控制終端31為手機終端或計算機終端，手機終端或計算機終端可無線接收工控機1傳輸的信號獲取履帶式機器人采集的現場輻射信息，同時手機終端或計算機終端可通過無線傳輸模塊30控制履帶式機器人行走路徑，并記錄所有疑似沾染物的位置和履帶式機器人對該點拍攝的圖像，控制者可以對取回的試樣進行進一步分析，以便進一步研究和處理。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。