一種核輻射環(huán)境下機器人作業(yè)仿真系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明設及虛擬仿真領域，特別設及一種核福射環(huán)境下機器人作業(yè)仿真系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在核設施退役工程或核事故應急處理中，需要在核福射環(huán)境下進行作業(yè)。目前， 由于個人防護用品的防護能力的有限性，為減小高能射線對人體的傷害，要求現(xiàn)場作業(yè)人 員盡量遠離核福射環(huán)境或減少暴露在核福射環(huán)境中的時間。機器人技術(shù)的快速發(fā)展，機器 人代替人在危險環(huán)境下作業(yè)成為可能。由于機器人在本質(zhì)上抗福射的能力大大優(yōu)于人，而 且可W采取多種抗核加固的方法來提高機器人的抗核福射能力。因此，應用耐福照機器人 到核福射環(huán)境下進行作業(yè)，已經(jīng)成為核設施退役工程或核事故應急處理中的有效的作業(yè)方 式。由于核福射環(huán)境下作業(yè)的特殊性，要求機器人作業(yè)過程必須快速、可靠、有效、可控，因 此在正式將機器人投入到核福射環(huán)境進行工作之前，需要對其工作環(huán)境和工作狀況進行準 確的預估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服核福射環(huán)境下通過人力工作過于危險，而機器人工作又缺 少快速性、可靠性、有效性及可控性的問題，提供一種可提高在核福射環(huán)境下工作的機器人 快速性、可靠性、有效性及可控性的一種核福射環(huán)境下機器人作業(yè)仿真系統(tǒng)，包括， 建模單元，用于采集機器人及其作業(yè)環(huán)境的數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)建立機器人及其作業(yè) 環(huán)境的模型； 虛擬仿真單元，用于根據(jù)所述建模單元建立的機器人及其作業(yè)環(huán)境的模型結(jié)合機器人 的作業(yè)任務進行機器人動態(tài)作業(yè)仿真； 顯示單元，用于將所述虛擬仿真單元仿真的機器人動態(tài)作業(yè)過程及相關(guān)參數(shù)顯示； 決策優(yōu)化單元，用于根據(jù)作業(yè)機器人的作業(yè)環(huán)境和任務對所述機器人抗核加固方案的 優(yōu)化及所述機器人的作業(yè)過程進行優(yōu)化。
[0004] 進一步的，所述機器人及所述機器人作業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)包括基礎環(huán)境數(shù)據(jù)、福射環(huán) 境數(shù)據(jù)、射線衰減模型數(shù)據(jù)庫、聯(lián)動控制模塊數(shù)據(jù)庫、機器人模型數(shù)據(jù)庫、機器人輔助工具 模型數(shù)據(jù)庫、遙控手柄接口模塊數(shù)據(jù)庫、抗核加固模塊數(shù)據(jù)庫、作業(yè)過程顯示和控制模塊數(shù) 據(jù)庫和作業(yè)任務設置與優(yōu)化模型數(shù)據(jù)庫。
[0005] 所述射線衰減模型數(shù)據(jù)庫中包含射線衰減模型數(shù)據(jù)，所述聯(lián)動控制模塊數(shù)據(jù)庫中 包含聯(lián)動控制模塊數(shù)據(jù)，所述機器人模型數(shù)據(jù)庫中包含機器人模型數(shù)據(jù)，所述機器人輔助 工具模型數(shù)據(jù)庫包含機器人輔助工具模型數(shù)據(jù)，所述遙控手柄接口模塊數(shù)據(jù)庫中包含控手 柄接口模塊數(shù)據(jù)，抗核加固模塊數(shù)據(jù)庫包含抗核加固模塊數(shù)據(jù)，所述作業(yè)過程顯示和控制 模塊數(shù)據(jù)庫包含作業(yè)過程顯示和控制模塊數(shù)據(jù)，所述作業(yè)任務設置與優(yōu)化模型數(shù)據(jù)庫包含 作業(yè)任務設置與優(yōu)化模型數(shù)據(jù)。
[0006]進一步的，所述虛擬仿真單元除對所述建模單元采集到的數(shù)據(jù)進行模擬仿真外， 還包括對福射值衰減情況、機器人運動情況、機器人作業(yè)情況、機器人漫游狀態(tài)、多人稱多 視角控制等進行虛擬仿真。
[0007] 進一步的，所述顯示單元顯示內(nèi)容還包括機器人作業(yè)過程、機器人動態(tài)作業(yè)路徑、 機器人作業(yè)時間、福照劑量等內(nèi)容。
[0008] 進一步的，所述建模單元采集機器人及其作業(yè)環(huán)境的數(shù)據(jù)的方式包括： (1) W數(shù)據(jù)輸入文件導入，數(shù)據(jù)文件來自前期數(shù)據(jù)或?qū)崟r數(shù)據(jù)； (2) 選擇已有模型庫中的模型； (3) 修改已有模型庫中的模型； (4) 根據(jù)需求實時采集數(shù)據(jù)建立全新模型四種方式。
[0009] 本發(fā)明同時提供一種核福射環(huán)境下機器人作業(yè)仿真方法，包括采集機器人及所述 機器人作業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)的步驟； 包括采集和/或直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的機器人及其作業(yè)環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)將 機器人及機器人作業(yè)環(huán)境進行建模的步驟； 包括根據(jù)機器人的作業(yè)任務在建立好的模型中進行機器人任務虛擬仿真的步驟； 包括根據(jù)作業(yè)機器人的作業(yè)環(huán)境和任務對所述機器人抗核加固方案的優(yōu)化及所述機 器人的作業(yè)過程進行優(yōu)化的步驟； 包括對機器人作業(yè)過程及相關(guān)參數(shù)進行顯示的步驟。
[0010] 進一步的，所述采集機器人及其作業(yè)環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)的步驟中，所述數(shù)據(jù)包括基礎 環(huán)境數(shù)據(jù)、福射環(huán)境數(shù)據(jù)、射線衰減模型數(shù)據(jù)庫、聯(lián)動控制模塊數(shù)據(jù)庫、機器人模型數(shù)據(jù)庫、 機器人輔助工具模型數(shù)據(jù)庫、遙控手柄接口模塊數(shù)據(jù)庫、抗核加固模塊數(shù)據(jù)庫、作業(yè)過程顯 示和控制模塊數(shù)據(jù)庫和作業(yè)任務設置與優(yōu)化模型數(shù)據(jù)庫等進行采集匯總的步驟。
[0011] 所述射線衰減模型數(shù)據(jù)庫中包含射線衰減模型數(shù)據(jù)，所述聯(lián)動控制模塊數(shù)據(jù)庫中 包含聯(lián)動控制模塊數(shù)據(jù)，所述機器人模型數(shù)據(jù)庫中包含機器人模型數(shù)據(jù)，所述機器人輔助 工具模型數(shù)據(jù)庫包含機器人輔助工具模型數(shù)據(jù)，所述遙控手柄接口模塊數(shù)據(jù)庫中包含控手 柄接口模塊數(shù)據(jù)，抗核加固模塊數(shù)據(jù)庫包含抗核加固模塊數(shù)據(jù)，所述作業(yè)過程顯示和控制 模塊數(shù)據(jù)庫包含作業(yè)過程顯示和控制模塊數(shù)據(jù)，所述作業(yè)任務設置與優(yōu)化模型數(shù)據(jù)庫包含 作業(yè)任務設置與優(yōu)化模型數(shù)據(jù)。
[0012] 進一步的，所述采集機器人及其作業(yè)環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)的步驟中，采集數(shù)據(jù)的方式包 含： (1) W數(shù)據(jù)輸入文件導入，數(shù)據(jù)文件來自前期數(shù)據(jù)或?qū)崟r數(shù)據(jù)； (2) 選擇已有模型庫中的模型； (3) 修改已有模型庫中的模型； (4) 根據(jù)需求實時采集數(shù)據(jù)建立全新模型等四種方式。
[0013] 進一步的，所述根據(jù)機器人的作業(yè)任務在建立好的模型中進行機器人任務虛擬仿 真的步驟中，還包括對福射值衰減情況、機器人運動情況、機器人作業(yè)情況、機器人漫游狀 態(tài)、多人稱多視角控制等進行虛擬仿真的步驟。
[0014] 進一步的，所述對機器人作業(yè)過程虛擬仿真及相關(guān)參數(shù)進行顯示的步驟中，還包 括對機器人作業(yè)過程、機器人動態(tài)作業(yè)路徑、機器人作業(yè)時間、福照劑量等內(nèi)容進行顯示的 步驟。
[0015] 進一步的，所述根據(jù)作業(yè)機器人的作業(yè)環(huán)境和任務對所述機器人抗核加固方案的 優(yōu)化及所述機器人的作業(yè)過程進行優(yōu)化步驟中，還包括機器人作業(yè)路徑、任務分解、福射防 護等內(nèi)容的優(yōu)化。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的福射環(huán)境下機器人作業(yè)系統(tǒng) 及方法通過采用計算機虛擬仿真和模型庫技術(shù)快速地對核福射環(huán)境下機器人作業(yè)過程進 行虛擬仿真，W達到在將機器人正式投入核福射環(huán)境使用前，使其能夠接受實時訓練、優(yōu) 化、決策支持，從而保證機器人正式使用時的快速性、可靠性、有效性W及可控性，同時本發(fā) 明采用=維建模技術(shù)、模型庫技術(shù)和積木構(gòu)建的方式建立核福射環(huán)境下的虛擬機器人作業(yè) 的仿真系統(tǒng)，具有模擬環(huán)境建立快速、準確的特點，對應對核事故應急處理處置非常有效。
【附圖說明】： 圖1為本發(fā)明提供的核福射環(huán)境下機器人作業(yè)仿真系統(tǒng)框圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明提供的核福射環(huán)境下機器人作業(yè)仿真方法流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本 發(fā)明上述主題的范圍僅限于W下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明 的范圍。
[0020] 實施例1 :本發(fā)明的目的在于克服核福射環(huán)境下通過人力工作過于危險，而機器 人工作又缺少快速性、可靠性、有效性及可控性的問題，提供一種可提高在核福射環(huán)境下工 作的機器人快速性、可靠性、有效性及可控性的一種核福射環(huán)境下機器人作業(yè)仿真系統(tǒng)，包 括， 建模單元1，用于采集機器人及其作業(yè)環(huán)境的數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)建立機器人及其作業(yè) 環(huán)境的模型； 虛擬仿真單元2,用于根據(jù)所述建模單元1建立的機器人及其作業(yè)環(huán)境的模型結(jié)合機 器人的作業(yè)任務進行機器人動態(tài)作業(yè)仿真； 顯示單元3,用于將所述虛擬仿真