基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法及系统，应用于多旋翼飞行器，包括：S1：根据控制指令抓取多个球形机器人；S2：判断各所述球形机器人为正常状态，若是，根据所述控制指令进行飞行并进入步骤S3；否则，返回步骤S1；S3：若当前飞行位置为放射物污染区的安全边缘区域上空，则进入步骤S4；S4：降低飞行高度并采集当前飞行位置的相关环境信息；S5：判断所述相关环境信息是否安全，若是，进入步骤S6，否则，重新确定当前飞行位置并返回步骤S3；S6：逐个抛撒投放多个所述球形机器人并利用多个所述球形机器人进行放射物搜寻。本发明专利技术能解决现有机器人在复杂的放射性污染环境中信息获取能力弱的问题。射性污染环境中信息获取能力弱的问题。射性污染环境中信息获取能力弱的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法及系统


[0001]本专利技术涉及放射物搜寻
，具体涉及一种基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法及系统。

技术介绍

[0002][0003]核能的快速发展背后存在核材料运输、存储和核电站等潜在威胁，一旦核材料、核燃料、放射性废物泄露，放射源丢失、被盗、失控，或者放射性同位素和射线装置失控已成危及社会公共安全的重要因素。因此，如何通过快速检测空间中放射源的放射性分布情况，快速捜索散落区域内的核放射性物质是核技术运用中重要的安全保障问题。
[0004]传统方法由技术人员携带放射性监测仪器进行“拉网式”搜寻丢失或被盗的放射物，该方式作业时间长且作业人员健康风险较大。随着智能机器人技术快速发展，以机器人代替人类搜寻放射物，可有效避免搜寻人员遭受射线的辐射损伤，如陆地机器人或飞行器搭载核辐射探测设备进行辐射检测与定位，其操作方便、作业效率高，是事故处置的首选手段。但是现有的涉核环境复杂，对涉核事件处理造成了极大的障碍。现有的单一侦察机器人环境信息获取不足，机器人沾染放射物难以洗消等诸多问题极大降低了事件处理效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法及系统，以解决现有机器人在复杂的放射性污染环境中的信息获取能力弱，信息不全面等诸多问题。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法，应用于多旋翼飞行器，包括：
[0008]S1：根据控制指令抓取多个球形机器人；
[0009]S2：判断各所述球形机器人为正常状态，若是，根据所述控制指令进行飞行并进入步骤S3；否则，返回步骤S1；
[0010]S3：判断当前飞行位置是否为放射物污染区的安全边缘区域上空，若是，进入步骤S4；
[0011]S4：降低飞行高度并采集当前飞行位置的相关环境信息；
[0012]S5：判断所述相关环境信息是否安全，若是，进入步骤S6，否则，重新确定当前飞行位置并返回步骤S3；
[0013]S6：逐个抛撒投放多个所述球形机器人并利用多个所述球形机器人进行放射物搜寻。
[0014]可选择地，所述步骤S4中，所述当前飞行位置的环境信息包括：
[0015]放射物信息及其强度，以及地面环境。
[0016]可选择地，所述基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法还包括：
[0017]S7：接收回收指令；
[0018]S8：根据所述回收指令前往安全聚拢坐标点回收多个所述球形机器人。
[0019]本专利技术所提供的基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法，应用于多个球形机器人，包括：
[0020]A1：获取编队控制指令和探测控制指令；
[0021]A2：根据所述编队控制指令形成领航
‑
跟随的编队队形并向目标放射物污染区域前进；
[0022]A3：判断是否到达目标放射物污染区域，若是，进入步骤A4，否则，返回步骤A2；
[0023]A4：采集所述目标放射物污染区域的放射物信息并进行环境探测；
[0024]A5：将所述放射物信息和环境探测结果上传至上位机；
[0025]A6：根据移动控制指令，不断调整自身位置以缩小与放射源的距离，并在此过程中重复步骤A4
‑
A5。
[0026]可选择地，在所述步骤A2和所述步骤A3之间，所述基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法还包括：
[0027]若前进过程中遇到障碍，则进行队形变换后继续前进。
[0028]可选择地，所述基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法还包括：
[0029]A7：接收撤离指令；
[0030]A8：根据所述撤离指令，生成安全聚拢坐标点并向所述安全聚拢坐标点聚拢。
[0031]本专利技术所提供的基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法，应用于上位机，包括：
[0032]B1：获取所述放射物信息和环境探测结果；
[0033]B2：利用高斯回归模型对所述放射物信息和环境探测结果进行处理，得到区域内的辐射分布图；
[0034]B3：根据所述辐射分布图，下发移动控制指令以控制球型机器人在高辐射计数值区域内移动；
[0035]B4：若所述辐射分布图中存在最小近距离测量值，则同时向多旋翼飞行器下发回收指令和多个球形机器人下发撤离指令。
[0036]本专利技术还提供一种利用上述的基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法的系统，所述系统包括：
[0037]多旋翼飞行器，所述多旋翼飞行器用于根据控制指令抓取球形机器人并携带所述球形机器人前往目标区域；
[0038]多个球形机器人，多个所述球形机器人用于搜寻放射物；
[0039]上位机，所述上位机用于控制所述多旋翼飞行器和球形机器人、处理搜寻信息并根据处理结果确定放射物。
[0040]可选择地，各所述球形机器人包括壳体和由所述壳体包裹的内部集成电路，所述壳体表面光滑且为抗辐射材料。
[0041]本专利技术具有以下有益效果：
[0042](1)本专利技术通过多个机器人进行分布式辐射探测，能够弥补传统由单个机器人进
行辐射测量的缺点，适用于大范围区域内的辐射分布图、能量分布图的构建，高效并精确的构建辐射区域内的辐射分布图，进而定位辐射源或气味源的位置，避免对辐射或有毒气体对操作人员的伤害；
[0043](2)本专利技术采用机器人移动探测构建辐射分布图，通过插值方法将采集到的离散辐射数据进行数值拟合构建辐射分布图，避免了传统地毯式测量搜寻，节省了宝贵的时间，为我国的核能发展与应用提供了良好的技术支撑；
[0044](3)传统机器人在辐射环境下完成搜寻测量后，往往需要进行回收，便于下次使用，但机器人在搜寻测量中往往沾染了放射性核素，不便于清理。而本专利技术使用的球形机器人由于表面较为光滑且封闭，不仅解决了沾染的放射性核素清理问题，同时球形机器人的回收处理也较为容易；
[0045](4)本专利技术不仅可以应用与未知环境下放射源搜寻及辐射建图，还能够应用与对气味源的搜寻，以及能够用于对停用或退役的核设施进行辐射地图构建和在战场环境下如脏弹爆炸完成对辐射源的搜寻；
[0046](5)由于球形机器人内部集成电路由圆形外壳包裹，球形机器人外壳材料可以选用抗辐射材料，避免高能射线穿透外壳对内部电子元器件造成器件损伤进而使机器人瘫痪，同时球形机器人能够重复回收利用，大大缩减了成本开销。
附图说明
[0047]图1为本专利技术基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法的流程图；
[0048]图2为球型机器人探测搜寻区域内存在的放射源的一个实施例的工作示意图；
[0049]图3为本专利技术采集离散辐射数据构建辐射分布效果示意图；
[0050]图4为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法，其特征在于，应用于多旋翼飞行器，包括：S1：根据控制指令抓取多个球形机器人；S2：判断各所述球形机器人为正常状态，若是，根据所述控制指令进行飞行并进入步骤S3；否则，返回步骤S1；S3：若当前飞行位置为放射物污染区的安全边缘区域上空，则进入步骤S4；S4：降低飞行高度并采集当前飞行位置的相关环境信息；S5：判断所述相关环境信息是否安全，若是，进入步骤S6，否则，重新确定当前飞行位置并返回步骤S3；S6：逐个抛撒投放多个所述球形机器人并利用多个所述球形机器人进行放射物搜寻。2.根据权利要求1所述的基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述当前飞行位置的环境信息包括：放射物信息及其强度，以及地面环境。3.根据权利要求1所述的基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法，其特征在于，所述基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法还包括：S7：接收回收指令；S8：根据所述回收指令前往安全聚拢坐标点回收多个所述球形机器人。4.一种基于陆空异构多机器人协同系统的放射物搜寻方法，其特征在于，应用于多个球形机器人，包括：A1：获取编队控制指令和探测控制指令；A2：根据所述编队控制指令形成领航
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跟随的编队队形并向目标放射物污染区域前进；A3：判断是否到达目标放射物污染区域，若是，进入步骤A4，否则，返回步骤A2；A4：采集所述目标放射物污染区域的放射物信息并进行环境探测；A5：将所述放射物信息和环境探测结果上传至上位机；A6：根据移动控制指令，不断调整自身位置以缩小与放射源的距离，并在此过程中重复步骤A4
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【专利技术属性】
技术研发人员：霍建文，林锐，胡旭林，卢豪杰，李瑞麟，杨茂桃，孙俊，黎晓璐，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：