一种核工业检测机器人的任务规划方法技术

一种核工业检测机器人的任务规划方法，属于核工业机器人任务规划技术领域。为了解决现有的检查方式都会导致检查大量重复或不在任务范围内的传热管问题，以及导致机器人的运动时间长的问题。本发明专利技术首先根据机器人与工具的结构及参数在机器人工具的工作空间内求解工具的工作区域；然后对给定的任务区域按照矩形区域进行补全、合并；针对所有补全、合并后的矩形区域，确定最优工作宽度；然后进一步划分成实际工作的子区域；基于搜索方向，根据最优工作方向、次优工作方向和沿长度方向的工作方向整体求解机器人工作位置点；利用蚁群算法规划工作位置点全局遍历路径和各个任务的作业顺序。主要用于核工业检测机器人的任务规划。序。主要用于核工业检测机器人的任务规划。序。主要用于核工业检测机器人的任务规划。

【技术实现步骤摘要】
一种核工业检测机器人的任务规划方法


[0001]本专利技术属于核工业机器人任务规划


技术介绍

[0002]核电因其环保、清洁和相对安全的特点被广泛应用，目前核电年发电量已经占世界发电总量的10％以上。连接核电站一回路和二回路之间的热交换器是蒸汽发生器，一回路的水在蒸汽发生器的传热管中加热至沸腾，水蒸气送到汽轮机，为涡轮发电机提供动力。每个蒸汽发生器包含数千根管道，这些管道固定在半圆形管板上，为了保证热传递效率，传热管的管壁厚度只有1mm～1.2mm，是蒸汽发生器内部工作最薄弱的环节，因此需要定期对传热管进行检修。蒸汽发生器内部的放射性极高，需要操纵机器人在管板上运动并定位至对应传热管，将检修工具送至传热管内部进行检修。目前对蒸汽发生器内的检查机器人研究多集中于机器人结构，对检查算法的研究较少。由于管板尺寸较大，传热管数量较多，检修任务可能会包含大量分布在管板上不同位置的传热管，而每根传热管的检修时间长达2分钟，为提高检修效率，移动机器人一般在作业臂末端携带两个工具同时进行检修。检修时机器人沿着管板的分布方向遍历运动，目前所采用的主要算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核工业检测机器人的任务规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据机器人与工具的结构及参数，在机器人工具的工作空间内求解工具的工作区域；步骤2、首先对给定的任务区域按照矩形区域进行补全，并对任务区域进行合并；针对所有补全、合并后的矩形区域，确定最优工作宽度；根据各矩形区域的最优工作方向及其对应的工作宽度将矩形区域进一步划分成实际工作的子区域；步骤3、基于搜索方向，根据最优工作方向、次优工作方向和沿长度方向的工作方向整体求解机器人工作位置点；步骤4、利用蚁群算法规划工作位置点全局遍历路径和各个任务的作业顺序。2.根据权利要求1所述的一种核工业检测机器人的任务规划方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程包括以下步骤：机器人是一个三自由度的平面运动机器人，根据机器人的移动自由度和两个旋转自由度确定机器人末端设置的两个工具所能到达的所有空间，即末端工具的工作空间；如果机器人在某个位置上能使末端工具扫查到工作空间中给定的任务管孔，则称该位置为该给定任务管孔对应的机器人工作位置点；将工具的工作空间内不同长度、宽度的矩形记为工具工作区域，将工具工作区域的宽度称为工具的工作宽度；将两个工具间隔的k个管孔，工具的最优检查方式是两个工具均能扫查，即某个矩形区域的宽度能保证工具以间隔k个管孔的方式沿着该宽度扫查完一列，满足上述条件的工作宽度作为最小最优工作宽度，即最小最优工作宽度为2k；最优工作宽度{{2k},{2*2k},{3*2k},
…
}；次优工作宽度{k+1,k+2,
…
2k
‑
1}}；当某个矩形宽度为1时，工具只能沿着对应矩形的长度方向进行单排的扫查，这时工具的工作性能取决于矩形的长度，这种工作方式称为沿着长度方向的扫查，且工作宽度为1；根据最优工作宽度、次优工作宽度和长度方向对应的工作宽度对应的工作宽度所在方向分别记为最优工作方向、次优工作方向和沿长度方向的工作方向；根据最优工作宽度、次优工作宽度和长度方向对应的工作宽度，在工具的工作空间内找到宽度为工作宽度，长度为使某区域在工作空间内部且最长的矩形区域，则该矩形区域的长度称为工作长度；在工具的工具空间内部搜索满足相应工作宽度的区域，记录所有矩形区域的工作长度和工作宽度。3.根据权利要求2所述的一种核工业检测机器人的任务规划方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程包括以下步骤：2.1、对给定的任务区域进行补全和合并处理：首先，对给定的任务区域按照矩形区域进行补全；然后，根据三种检查方式，确定沿着检查任务区域宽度w方向进行检查的单位任务数量：
其中，为向下取整函数；w
2k
对应的区域沿着最优宽度工作，w
remain
对应的区域沿着长度方向工作，w
k+1
‑
w
2k
‑1对应的区域是沿着次优宽度方向工作；机器人对应的检查任务区域宽度为w，区域长度为l的工作区域所需检查任务的总数量就是Num(w)
×
l；三种检查方式分别是沿着最优或次优工作宽度的方向、沿着长度的方向、最优或次优工作宽度与长度组合的方向对应的检查任务；基于评价函数评价对任务区域进行合并；沿着检查任务区域宽度w方向进行检查的评价函数为：其中，α
2k
为沿宽度方向的工作因子，α
2k
＞0，α
remain
为沿长度方向的工作因子，α
remain
＜0，α
2k
‑1，α
2k
‑2，
…
α
k+1
为沿着宽度和长度组合方向的工作因子，所有的工作因子均在[0，1]之间取值，利用工作因子为权重即可计算评价函数的值；2.2、完成区域的补全和合并之后，针对所有补全、合并后的矩形区域，根据评价函数求解方式，计算各矩形区域沿着长度和宽度工作的评价函数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学贺，徐碧莹，欧越，赵杰，樊继壮，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：