一种核辐射环境下机器人作业仿真系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及虚拟仿真领域，特别涉及一种核辐射环境下机器人作业仿真系统及方法。所述仿真系统包括建模单元、虚拟仿真单元、显示单元、决策优化单元。本发明专利技术提供的辐射环境下机器人作业系统及方法，通过采用计算机虚拟仿真和模型库技术快速地对核辐射环境下机器人作业过程进行虚拟仿真，以达到在将机器人正式投入核辐射环境使用前，使其能够接受实时训练、优化、决策支持，从而保证机器人正式使用时的快速性、可靠性、有效性以及可控性，同时本发明专利技术采用三维建模技术、模型库技术和积木构建的方式建立核辐射环境下的虚拟机器人作业的仿真系统，具有模拟环境建立快速、准确的特点，对应对核事故应急处理处置非常有效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及虚拟仿真领域，特别设及一种核福射环境下机器人作业仿真系统及方 法。
技术介绍
在核设施退役工程或核事故应急处理中，需要在核福射环境下进行作业。目前， 由于个人防护用品的防护能力的有限性，为减小高能射线对人体的伤害，要求现场作业人 员尽量远离核福射环境或减少暴露在核福射环境中的时间。机器人技术的快速发展，机器 人代替人在危险环境下作业成为可能。由于机器人在本质上抗福射的能力大大优于人，而 且可W采取多种抗核加固的方法来提高机器人的抗核福射能力。因此，应用耐福照机器人 到核福射环境下进行作业，已经成为核设施退役工程或核事故应急处理中的有效的作业方 式。由于核福射环境下作业的特殊性，要求机器人作业过程必须快速、可靠、有效、可控，因 此在正式将机器人投入到核福射环境进行工作之前，需要对其工作环境和工作状况进行准 确的预估。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服核福射环境下通过人力工作过于危险，而机器人工作又缺 少快速性、可靠性、有效性及可控性的问题，提供一种可提高在核福射环境下工作的机器人 快速性、可靠性、有效性及可控性的一种核福射环境下机器人作业仿真系统，包括， 建模单元，用于采集机器人及其作业环境的数据，并根据该数据建立机器人及其作业 环境的模型； 虚拟仿真单元，用于根据所述建模单元建立的机器人及其作业环境的模型结合机器人 的作业任务进行机器人动态作业仿真； 显示单元，用于将所述虚拟仿真单元仿真的机器人动态作业过程及相关参数显示； 决策优化单元，用于根据作业机器人的作业环境和任务对所述机器人抗核加固方案的 优化及所述机器人的作业过程进行优化。 进一步的，所述机器人及所述机器人作业的相关数据包括基础环境数据、福射环 境数据、射线衰减模型数据库、联动控制模块数据库、机器人模型数据库、机器人辅助工具 模型数据库、遥控手柄接口模块数据库、抗核加固模块数据库、作业过程显示和控制模块数 据库和作业任务设置与优化模型数据库。 所述射线衰减模型数据库中包含射线衰减模型数据，所述联动控制模块数据库中 包含联动控制模块数据，所述机器人模型数据库中包含机器人模型数据，所述机器人辅助 工具模型数据库包含机器人辅助工具模型数据，所述遥控手柄接口模块数据库中包含控手 柄接口模块数据，抗核加固模块数据库包含抗核加固模块数据，所述作业过程显示和控制 模块数据库包含作业过程显示和控制模块数据，所述作业任务设置与优化模型数据库包含 作业任务设置与优化模型数据。进一步的，所述虚拟仿真单元除对所述建模单元采集到的数据进行模拟仿真外， 还包括对福射值衰减情况、机器人运动情况、机器人作业情况、机器人漫游状态、多人称多 视角控制等进行虚拟仿真。 进一步的，所述显示单元显示内容还包括机器人作业过程、机器人动态作业路径、 机器人作业时间、福照剂量等内容。 进一步的，所述建模单元采集机器人及其作业环境的数据的方式包括： (1) W数据输入文件导入，数据文件来自前期数据或实时数据； (2) 选择已有模型库中的模型； (3) 修改已有模型库中的模型； (4) 根据需求实时采集数据建立全新模型四种方式。 本专利技术同时提供一种核福射环境下机器人作业仿真方法，包括采集机器人及所述 机器人作业的相关数据的步骤； 包括采集和/或直接调用数据库中的机器人及其作业环境相关数据，并根据该数据将 机器人及机器人作业环境进行建模的步骤； 包括根据机器人的作业任务在建立好的模型中进行机器人任务虚拟仿真的步骤； 包括根据作业机器人的作业环境和任务对所述机器人抗核加固方案的优化及所述机 器人的作业过程进行优化的步骤； 包括对机器人作业过程及相关参数进行显示的步骤。 进一步的，所述采集机器人及其作业环境相关数据的步骤中，所述数据包括基础 环境数据、福射环境数据、射线衰减模型数据库、联动控制模块数据库、机器人模型数据库、 机器人辅助工具模型数据库、遥控手柄接口模块数据库、抗核加固模块数据库、作业过程显 示和控制模块数据库和作业任务设置与优化模型数据库等进行采集汇总的步骤。 所述射线衰减模型数据库中包含射线衰减模型数据，所述联动控制模块数据库中 包含联动控制模块数据，所述机器人模型数据库中包含机器人模型数据，所述机器人辅助 工具模型数据库包含机器人辅助工具模型数据，所述遥控手柄接口模块数据库中包含控手 柄接口模块数据，抗核加固模块数据库包含抗核加固模块数据，所述作业过程显示和控制 模块数据库包含作业过程显示和控制模块数据，所述作业任务设置与优化模型数据库包含 作业任务设置与优化模型数据。 进一步的，所述采集机器人及其作业环境相关数据的步骤中，采集数据的方式包 含： (1) W数据输入文件导入，数据文件来自前期数据或实时数据； (2) 选择已有模型库中的模型； (3) 修改已有模型库中的模型； (4) 根据需求实时采集数据建立全新模型等四种方式。 进一步的，所述根据机器人的作业任务在建立好的模型中进行机器人任务虚拟仿 真的步骤中，还包括对福射值衰减情况、机器人运动情况、机器人作业情况、机器人漫游状 态、多人称多视角控制等进行虚拟仿真的步骤。 进一步的，所述对机器人作业过程虚拟仿真及相关参数进行显示的步骤中，还包 括对机器人作业过程、机器人动态作业路径、机器人作业时间、福照剂量等内容进行显示的 步骤。 进一步的，所述根据作业机器人的作业环境和任务对所述机器人抗核加固方案的 优化及所述机器人的作业过程进行优化步骤中，还包括机器人作业路径、任务分解、福射防 护等内容的优化。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术提供的福射环境下机器人作业系统 及方法通过采用计算机虚拟仿真和模型库技术快速地对核福射环境下机器人作业过程进 行虚拟仿真，W达到在将机器人正式投入核福射环境使用前，使其能够接受实时训练、优 化、决策支持，从而保证机器人正式使用时的快速性、可靠性、有效性W及可控性，同时本发 明采用=维建模技术、模型库技术和积木构建的方式建立核福射环境下的虚拟机器人作业 的仿真系统，具有模拟环境建立快速、准确的特点，对应对核事故应急处理处置非常有效。【附图说明】： 图1为本专利技术提供的核福射环境下机器人作业仿真系统框图。 图2为本专利技术提供的核福射环境下机器人作业仿真方法流程图。【具体实施方式】 下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本 专利技术上述主题的范围仅限于W下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术 的范围。 实施例1 :本专利技术的目的在于克服核福射环境下通过人力工作过于危险，而机器 人工作又缺少快速性、可靠性、有效性及可控性的问题，提供一种可提高在核福射环境下工 作的机器人快速性、可靠性、有效性及可控性的一种核福射环境下机器人作业仿真系统，包 括， 建模单元1，用于采集机器人及其作业环境的数据，并根据该数据建立机器人及其作业 环境的模型； 虚拟仿真单元2,用于根据所述建模单元1建立的机器人及其作业环境的模型结合机 器人的作业任务进行机器人动态作业仿真； 显示单元3,用于将所述虚拟仿真当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核辐射环境下机器人作业仿真系统，其特征在于，包括，建模单元，用于采集机器人及其作业环境的数据，并根据该数据建立机器人及其作业环境的模型；虚拟仿真单元，用于根据所述建模单元建立的机器人及其作业环境的模型结合机器人的作业任务进行机器人动态作业仿真；显示单元，用于将所述虚拟仿真单元仿真的机器人动态作业过程及相关参数显示；决策优化单元，用于根据作业机器人的作业环境和任务对所述机器人抗核加固方案的优化及所述机器人的作业过程进行优化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，李磊民，闫文珠，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51