本實用新型屬于機器人核輻射探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種履帶式核輻射監(jiān)測機器人控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

核能對軍事、經(jīng)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(fā)電；可以作為放射源應(yīng)用于醫(yī)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(chǎn)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(guān)工作人員的生命安全。因此，輻射監(jiān)測機器人的使用有著極為重要的意義。輻射監(jiān)測機器人是在核電站中廣泛使用的機器人。目前大多數(shù)輻射監(jiān)測機器人采用的是車輪或履帶，或車輪和履帶相結(jié)合的行走方式，只有少數(shù)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(jiān)測輻射劑量率有一定的危險性，為了實現(xiàn)對輻射探測機器人的遠距離控制，輻射監(jiān)測機器人通常裝備有多種傳感器，輻射監(jiān)測機器人具有各種各樣的傳感器設(shè)備?，F(xiàn)有輻射監(jiān)測機器人一般都攜帶有照明燈，攝像機和導航設(shè)備，并且通過一根很柔軟的電線連接到它的機械手上，達到目的地。輻射監(jiān)測機器人是應(yīng)用在輻射環(huán)境下的特種機器人，機器人的任務(wù)不是在生產(chǎn)線的規(guī)定位置完成已經(jīng)安排好的任務(wù)，它要完成的是位置不定的多種多樣變化的工作，能做各種姿態(tài)操作機械臂且對危險環(huán)境有著極好的應(yīng)變能力，自適應(yīng)核輻射的惡劣環(huán)境是現(xiàn)有輻射監(jiān)測機器人所要克服的困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種履帶式核輻射監(jiān)測機器人控制系統(tǒng)，其設(shè)計新穎合理，可實現(xiàn)遠程控制機器人完成輻射劑量率的采集功能，并根據(jù)實際現(xiàn)場環(huán)境，通過機器人自身感應(yīng)做出實際的判斷，適應(yīng)復雜多變的環(huán)境，功能完備。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：履帶式核輻射監(jiān)測機器人控制系統(tǒng)，其特征在于：包括設(shè)置在監(jiān)控室內(nèi)的遠程控制終端和安裝在履帶式機器人上且與所述遠程控制終端無線通信的輻射監(jiān)測前端，所述輻射監(jiān)測前端包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相接的存儲器、定時器、定位系統(tǒng)和超聲波避障模塊，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸入端接有用于探測履帶式機器人行進區(qū)域信息的環(huán)境探測器、輻射探測器、音頻采集單元和視頻采集單元，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸出端接有用于驅(qū)動履帶式機器人的機械臂采集實驗試樣的驅(qū)動模塊，所述視頻采集單元包括高清圖像探測器和紅外圖像探測器，以及分別為高清圖像探測器和紅外圖像探測器供電的直流電源，直流電源為高清圖像探測器和紅外圖像探測器供電的回路中串聯(lián)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數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制，輻射探測器包括α/β探測器、γ探測器和中子探測器。

上述的履帶式核輻射監(jiān)測機器人控制系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過無線傳輸模塊與遠程控制終端進行無線通信，無線傳輸模塊為WIFI模塊或2.4GHz無線射頻模塊，遠程控制終端為手機終端或計算機終端。

上述的履帶式核輻射監(jiān)測機器人控制系統(tǒng)，其特征在于：所述環(huán)境探測器包括用于探測輻射區(qū)域能量溫度的溫度傳感器、用于探測輻射區(qū)域能見度的煙霧粉塵濃度傳感器和用于探測輻射區(qū)域人體生命體征參數(shù)的紅外熱釋傳感器。

上述的履帶式核輻射監(jiān)測機器人控制系統(tǒng)，其特征在于：所述定位系統(tǒng)包括GPS定位器和北斗定位系統(tǒng)。

上述的履帶式核輻射監(jiān)測機器人控制系統(tǒng)，其特征在于：所述α探測器、β探測器為流氣式正比計數(shù)器，γ探測器為NaI閃爍體探測器，中子探測器為長中子計數(shù)器。

上述的履帶式核輻射監(jiān)測機器人控制系統(tǒng)，其特征在于：所述機械臂為四自由度機械臂。

上述的履帶式核輻射監(jiān)測機器人控制系統(tǒng)，其特征在于：所述驅(qū)動模塊為控制所述四自由度機械臂升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)及開合的步進電機控制模塊。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型通過環(huán)境探測器探測現(xiàn)場實際環(huán)境參數(shù)為輻射探測器采集的現(xiàn)場α輻射劑量率、β輻射劑量率、γ輻射劑量率和中子輻射劑量率提供參考，了解影響輻射劑量率的因素，同時通過定位系統(tǒng)獲取履帶式機器人實時位置，通過定時器采集時間，建立α輻射劑量率、β輻射劑量率、γ輻射劑量率和中子輻射劑量率隨時間和地點變化的曲線，為后續(xù)參考建立參考基礎(chǔ)材料。

2、本實用新型采用超聲波避障模塊使履帶式機器人避免碰撞現(xiàn)場物品，自適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境，通過遠程控制終端接收履帶式機器人無線信號，實時跟蹤記錄履帶式機器人行進路徑。

3、本實用新型可通過環(huán)境探測器探測環(huán)境能見度，當環(huán)境能見度較好時，采用高清圖像探測器采集現(xiàn)場圖像信息；當環(huán)境能見度較差時，采用紅外圖像探測器采集現(xiàn)場圖像信息，減少使用照明燈對環(huán)境造成的影響，節(jié)省能源，自適應(yīng)性強。

4、本實用新型采用流氣式正比計數(shù)器，實現(xiàn)了一種探測器對α、β兩種射線的測量，結(jié)構(gòu)簡單，重量變小。

綜上所述，本實用新型設(shè)計新穎合理，可實現(xiàn)遠程控制機器人完成輻射劑量率的采集功能，并根據(jù)實際現(xiàn)場環(huán)境，通過機器人自身感應(yīng)做出實際的判斷，適應(yīng)復雜多變的環(huán)境，功能完備，便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理框圖。

附圖標記說明:

1—環(huán)境探測器； 2—輻射探測器； 3—音頻采集單元；

4—直流電源； 5—繼電器； 6—高清圖像探測器；

7—紅外圖像探測器； 8—數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)； 9—驅(qū)動模塊；

10—機械臂； 11—存儲器； 12—定時器；

13—定位系統(tǒng)； 14—超聲波避障模塊； 15—無線傳輸模塊；

16—遠程控制終端。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括設(shè)置在監(jiān)控室內(nèi)的遠程控制終端16和安裝在履帶式機器人上且與所述遠程控制終端16無線通信的輻射監(jiān)測前端，所述輻射監(jiān)測前端包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8以及與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8相接的存儲器11、定時器12、定位系統(tǒng)13和超聲波避障模塊14，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8的輸入端接有用于探測履帶式機器人行進區(qū)域信息的環(huán)境探測器1、輻射探測器2、音頻采集單元3和視頻采集單元，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8的輸出端接有用于驅(qū)動履帶式機器人的機械臂10采集實驗試樣的驅(qū)動模塊9，所述視頻采集單元包括高清圖像探測器6和紅外圖像探測器7，以及分別為高清圖像探測器6和紅外圖像探測器7供電的直流電源4，直流電源4為高清圖像探測器6和紅外圖像探測器7供電的回路中串聯(lián)有用于切換高清圖像探測器6或紅外圖像探測器7工作的繼電器5，繼電器5為單刀雙擲繼電器，所述單刀雙擲繼電器的線圈控制端由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8控制，輻射探測器2包括α/β探測器、γ探測器和中子探測器。

實際使用中，所述單刀雙擲繼電器的線圈控制端由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8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4，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6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7與所述單刀雙擲繼電器的常閉觸點或常開觸點相接，實現(xiàn)高清圖像探測器6或紅外圖像探測器7切換式工作，適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境，使用效果好。

本實施例中，所述定位系統(tǒng)13包括GPS定位器和北斗定位系統(tǒng)。

采用超聲波避障模塊14使履帶式機器人避免碰撞現(xiàn)場物品，自適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境，通過遠程控制終端16接收履帶式機器人無線信號，采用GPS定位器或北斗定位系統(tǒng)實時跟蹤記錄履帶式機器人行進路徑。

本實施例中，所述α/β探測器為流氣式正比計數(shù)器，γ探測器為NaI閃爍體探測器，中子探測器為長中子計數(shù)器。

本實施例中，所述α/β探測器采用單絲回繞的流氣式正比計數(shù)器，單絲回繞的流氣式正比計數(shù)器對不同種類射線甄別測量，流氣式正比計數(shù)器測量的數(shù)據(jù)均送入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8數(shù)據(jù)處理并存儲在存儲器11中。

本實施例中，所述環(huán)境探測器1包括用于探測輻射區(qū)域能量溫度的溫度傳感器、用于探測輻射區(qū)域能見度的煙霧粉塵濃度傳感器和用于探測輻射區(qū)域人體生命體征參數(shù)的紅外熱釋傳感器。

實際操作中，履帶式機器人攜帶溫度傳感器用于探測輻射區(qū)域能量溫度，當溫度持續(xù)升高時，及時向遠程控制終端16發(fā)送信號，并可通過定時器12獲取現(xiàn)場環(huán)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(qū)域人體生命體征參數(shù)，搜尋輻射區(qū)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(qū)域能見度，便于履帶式機器人選擇高清圖像探測器6或紅外圖像探測器7工作，當煙霧粉塵濃度傳感器探測的輻射區(qū)域能見度低時，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8控制繼電器5接通直流電源4為紅外圖像探測器7供電的線路，獲取現(xiàn)場紅外圖像，當煙霧粉塵濃度傳感器探測的輻射區(qū)域能見度高時，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8控制繼電器5接通直流電源4為高清圖像探測器6供電的線路，獲取現(xiàn)場高清圖像，同時配合音頻采集單元3同步采集現(xiàn)場音頻信息，實現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)的全面獲取。

本實施例中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8通過無線傳輸模塊15與遠程控制終端16進行無線通信，無線傳輸模塊15為WIFI模塊或2.4GHz無線射頻模塊，遠程控制終端16為手機終端或計算機終端。

實際使用中，履帶式機器人上的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8通過無線傳輸模塊15與遠程控制終端16進行無線通信，遠程控制終端16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數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8傳輸?shù)男盘柅@取履帶式機器人采集的現(xiàn)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15控制履帶式機器人行走路徑。

本實施例中，所述機械臂10為四自由度機械臂。

本實施例中，所述驅(qū)動模塊9為控制所述四自由度機械臂升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)及開合的步進電機控制模塊。

實際使用中，履帶式機器人前進的過程中，隨著履帶式機器人探測過程，當發(fā)現(xiàn)疑似沾染區(qū)時，履帶式機器人將對沾染區(qū)進行簡單取樣或清理，在此過程中，履帶式機器人會將測量數(shù)據(jù)、自身位置信息和周圍環(huán)境的音視頻信息實時同步上傳到遠程控制終端16，控制者可以隨時對履帶式機器人進行遠程遙控，工作完成后，履帶式機器人回到出發(fā)點，手機終端或計算機終端將保存生成履帶式機器人路徑得到待測區(qū)域的放射性分布圖，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樣品進行進一步分析，以便進一步研究和處理，監(jiān)測功能完備。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。