核电厂的应急机器人.pdf

《核电厂的应急机器人.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核电厂的应急机器人.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010447841.2 (22)申请日 2020.05.25 (71)申请人 上海交通大学 地址 200240 上海市闵行区东川路800号 (72)发明人 涂卓高晓辉 (74)专利代理机构 上海伯瑞杰知识产权代理有 限公司 31227 代理人 王一琦 (51)Int.Cl. B25J 11/00(2006.01) B25J 19/02(2006.01) B25J 19/00(2006.01) (54)发明名称 一种核电厂的应急机器人 (57)摘要 本发明揭示了一种核电厂的应。

2、急机器人， 包 括运动部件和探测组件， 探测元件设在运动部件 的上部； 其中， 运动部件包括驱动单元、 履带单 元、 驱动轮、 承重轮和导向轮， 驱动轮设在履带单 元横向的第一端， 导向轮设在履带单元横向的第 二端， 在履带单元上的驱动轮和导向轮之间设有 横向布置的若干个承重轮， 驱动单元驱动驱动轮 转动。 本发明的主要有益效果是： 本装置小巧灵 活、 操作方便且功能强大， 能应用于核电厂一般 运行事故的先期探测， 与目前电站应用的单一型 辐射探测机器人相比， 本发明具备更多的探测功 能， 灵活性和便利性大大增强， 方便电站工作人 员在事故后快速响应， 提高效率， 为进一步的事 故处置和决策提。

3、供支持。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 111660304 A 2020.09.15 CN 111660304 A 1.一种核电厂的应急机器人， 其特征在于： 包括运动部件和探测组件， 探测元件设在运 动部件的上部； 其中， 运动部件包括驱动单元、 履带单元、 驱动轮、 承重轮和导向轮， 驱动轮设在履带单 元横向的第一端， 导向轮设在履带单元横向的第二端， 在履带单元上的驱动轮和导向轮之 间设有横向布置的若干个承重轮， 驱动单元驱动驱动轮转动； 应急机器人还包括箱体， 所述 探测组件包括摄像头、 温湿度传感器和辐射探测器， 辐射探测器和温湿度传感器在箱体外 壁； 其中， 摄像头可。

4、伸出箱体后对环境进行拍摄， 温湿度传感器采用实时监控， 湿度范围 0100， 误差2； 辐射探测器可以实现环境辐射量的实时探测并无线传输给手机端 接收。 2.根据权利要求1所述的一种核电厂的应急机器人， 其特征在于： 所述温湿度传感器采 用LKD-RMU-4437温湿度监测计， 采用锂电池长时间待机， 数据远程传输至终端PC， 测温范 围40100误差0.3； 湿度范围0100， 误差2。 3.根据权利要求1所述的一种核电厂的应急机器人， 其特征在于： 所述探测器采用盖格 管， 可探测 粒子、 粒子、 射线和X射线的电离辐射强度。 4.根据权利要求3所述的一种核电厂的应急机器人， 其特征在于：。

5、 所述盖格管由充气的 管或小室作探头， 当向探头施加的电压达到一定范围时， 射线在管内每电离产生一对离子， 就能放大产生一个相同大小的电脉冲并经电路处理成电平信号， 电平信号经处理后成为辐 射剂量， 并经由蓝牙模块发送至所述手机端接收。 5.根据权利要求1所述的一种核电厂的应急机器人， 其特征在于： 所述箱体提供防护功 能， 最内层板为铝板， 铝板外设有隔热板， 隔热板外设有屏蔽涂层。 6.根据权利要求5所述的一种核电厂的应急机器人， 其特征在于： 所述隔热板的材质为 STP复合聚氨酯， 所述屏蔽涂层材料选择无机富锌涂层及环氧涂层， 密度分别大于3000kg/ m3和1500kg/m3。 7.。

6、根据权利要求1所述的一种核电厂的应急机器人， 其特征在于： 还包括两个间隔设置 的所述的履带单元， 在两个间隔设置的所述的履带单元上面安装所述箱体。 8.根据权利要求1所述的一种核电厂的应急机器人， 其特征在于： 还包括机器人运动主 控制板和运动传感器； 主控制板具有PS2手柄接口， 支持PS2无线手柄操控， 工作人员利用手 机可以远程操控机器人移动， 对厂房环境进行探测。 9.根据权利要求1所述的一种核电厂的应急机器人， 其特征在于： 还包括推杆， 推杆的 驱动端推动所述摄像头伸出所述箱体外对环境进行拍摄， 所述摄像头可以通过WIFI信号无 线传输视频/照片， 同时配置内存卡实现存储功能， 。

7、所述摄像头配置二颗850nm的红外补光 灯， 具备夜视功能同时支持声音双向传输， 可以获取环境声源； 所述履带单元上设有若干个 减震弹簧， 每个所述负重轮在运动过程中都可以跟随起伏的地形进行上下位置的调整。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111660304 A 2 一种核电厂的应急机器人 技术领域： 0001 本发明属于一种核电厂应用机器人的技术领域， 更具体地， 涉及一种具体应用于 核电厂环境参数(辐射剂量、 温度、 湿度)探测的应急机器人。 背景技术： 0002 在核工业应用领域， 由于设备本身或其运行环境具有放射性， 人员操作时存在安 全风险或操作受限的情况。 因此很多情况下， 核电。

8、厂会使用机器人进行设备检修、 放射性废 物处理、 事故情况下应急处理等工作、 这样一方面可以降低人工防护设备的成本及管理成 本， 另一方面可在人员操作前对厂房环境做出准确判断， 降低工作人员受辐照剂量和劳动 强度。 随着核电站装机容量的不断扩大， 核电站对机器人的需求也将日益迫切。 发明内容： 0003 本发明需解决的问题是专门针对核电厂环境， 研发电厂事故情况下的应急机器 人。 0004 主要功能为当核电站发生设计基准事故时， 应急机器人能先期进入厂房并对厂房 内的环境进行探测， 为人工干预提供数据支持。 0005 该机器人为人工远程操作， 装有升降式摄像头， 可实时传回厂房画面， 工作人员。

9、可 对事故情况作出初步判断。 机器人上装有盖格计数器， 可探测环境中的辐射剂量， 数据经处 理后实时传回移动终端。 与此同时， 厂房环境的温湿度也可以实时传回终端设备。 经过应急 机器人的先期探测， 工作人员可以对事故情况作出判断， 为人为干预提供支持， 提高人员的 安全保障。 0006 本发明的目的在于提供一种核电厂的应急机器人， 以解决上述背景技术中提出的 问题。 0007 为实现上述目的本发明解决其技术问题所采用的方案是1.一种核电厂的应急机 器人， 其特征在于： 包括运动部件和探测组件， 探测元件设在运动部件的上部； 其中， 运动部 件包括驱动单元、 履带单元、 驱动轮、 承重轮和导向。

10、轮， 驱动轮设在履带单元横向的第一端， 导向轮设在履带单元横向的第二端， 在履带单元上的驱动轮和导向轮之间设有横向布置的 若干个承重轮， 驱动单元驱动驱动轮转动； 应急机器人还包括箱体， 所述探测组件包括摄像 头、 温湿度传感器和辐射探测器， 辐射探测器和温湿度传感器在箱体外壁； 0008 其中， 摄像头可伸出箱体后对环境进行拍摄， 温湿度传感器采用实时监控， 湿度范 围0100， 误差2； 辐射探测器可以实现环境辐射量的实时探测并无线传输给手机 端接收。 0009 在一个实施例中， 所述温湿度传感器采用LKD-RMU-4437温湿度监测计， 采用锂电 池长时间待机， 数据远程传输至终端PC，。

11、 测温范围40100误差0.3； 湿度范围 0100， 误差2。 0010 在一个实施例中， 所述探测器采用盖格管， 可探测 粒子、 粒子、 射线和X射线的 说明书 1/4 页 3 CN 111660304 A 3 电离辐射强度。 0011 在一个实施例中， 所述盖格管由充气的管或小室作探头， 当向探头施加的电压达 到一定范围时， 射线在管内每电离产生一对离子， 就能放大产生一个相同大小的电脉冲并 经电路处理成电平信号， 电平信号经处理后成为辐射剂量， 并经由蓝牙模块发送至手机端 接收。 0012 在一个实施例中， 所述箱体提供防护功能， 最内层板为铝板， 铝板外设有隔热板， 隔热板外设有屏蔽。

12、涂层。 0013 在一个实施例中， 所述隔热板的材质为STP复合聚氨酯， 所述屏蔽涂层材料选择无 机富锌涂层及环氧涂层， 密度分别大于3000kg/m3和1500kg/m3。 0014 在一个实施例中， 还包括两个间隔设置的所述的履带单元， 在两个间隔设置的所 述的履带单元上面安装所述箱体。 0015 在一个实施例中， 还包括机器人运动主控制板和运动传感器； 主控制板具有PS2手 柄接口， 支持PS2无线手柄操控， 工作人员利用手机可以远程操控机器人移动， 对厂房环境 进行探测。 0016 在一个实施例中， 还包括推杆， 推杆的驱动端推动所述摄像头伸出所述箱体外对 环境进行拍摄， 所述摄像头可。

13、以通过WIFI信号无线传输视频/照片， 同时配置内存卡实现存 储功能， 所述摄像头配置二颗850nm的红外补光灯， 具备夜视功能同时支持声音双向传输， 可以获取环境声源； 所述履带单元上设有若干个减震弹簧， 每个所述负重轮在运动过程中 都可以跟随起伏的地形进行上下位置的调整。 0017 与现有技术相比， 本发明的主要有益效果是： 本发明小巧灵活、 操作方便且功能强 大， 能应用于核电厂一般运行事故的先期探测， 与目前电站应用的单一型辐射探测机器人 相比， 本发明具备更多的探测功能， 并且能用手机APP进行远程操作和监测数据， 灵活性和 便利性大大增强， 方便电站工作人员在事故后快速响应， 提高。

14、效率， 为进一步的事故处置和 决策提供支持。 同时作为一款小型便携化设备， 本发明成本较低， 可以很好弥补目前核电站 小型事故探测机器人的空白。 附图说明： 0018 本发明上述的以及其他的特征、 性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述 而变的更加明显， 在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征， 其中： 0019 图1揭示了本发明一实施例中， 一种核电厂的应急机器人的立体结构示意图。 0020 在图中， 1-驱动轮； 2-负重轮； 3-导轮； 4-履带； 5-箱体； 6-机器人控制和电源系统； 7-直流驱动电机； 8-推杆； 9-摄像头； 10-电源； 11-盖格计数器电路板； 12-J。

15、305盖格管； 13- arduino nano开发板； 14-HC-06蓝牙模块； 15-温湿度传感器。 具体实施方式： 0021 为让本发明的上述目的、 特征和优点能更明显易懂， 以下结合附图对本发明的具 体实施方式作详细说明。 0022 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明， 但是本发明还可以 采用其它不同于在此描述的其它方式来实施， 因此本发明不受下面公开的具体实施例的限 说明书 2/4 页 4 CN 111660304 A 4 制。 0023 如本申请和权利要求书中所示， 除非上下文明确提示例外情形，“一” 、“一个” 、“一 种” 和/或 “该” 等词并非特指单数，。

16、 也可包括复数。 一般说来， 术语 “包括” 与 “包含” 仅提示包 括已明确标识的步骤和元素， 而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列， 方法或者设备 也可能包含其他的步骤或元素。 0024 在本申请的描述中， 需要理解的是， 方位词如 “前、 后、 上、 下、 左、 右” 、“横向、 竖向、 垂直、 水平” 和 “顶、 底” 等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关 系， 仅是为了便于描述本申请和简化描述， 在未作相反说明的情况下， 这些方位词并不指示 和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作， 因此不能理 解为对本申请保护范围的限制； 方位词 “。

17、内、 外” 是指相对于各部件本身的轮廓的内外。 0025 参考图1， 图1揭示了本发明一实施例中， 一种核电厂的应急机器人的立体结构示 意图。 应急机器人主体可以分为为运动部件和探测组件。 运动部件可以为履带式车辆， 底部 有五对承重轮2， 一对驱动轮1和一对导轮3， 可以采用单片式履带单元4穿插连接而成， 车身 每侧各有五条304不锈钢减震弹簧， 共计十条减震弹簧， 每个负重轮2都可以跟随地形起伏， 可以有效应对事故情况下厂房地面的不确定性。 箱体5可以为2毫米厚的工业铝合金， 长宽 高270*220*75毫米， 具备一定的抗冲击强度。 机器人的运动主控制板可以选STM32F103RCT6 。

18、的单片机， 运动传感器有MPU9250， 三轴陀螺仪， 三轴加速度， 三轴电子罗盘。 主板可以具有 PS2手柄接口支持PS2无线手柄操控。 工作人员可以通过手机APP远程操控机器人移动， 对厂 房环境进行探测。 0026 应急机器人的探测部分包括摄像头9、 温湿度传感器15和辐射探测器。 摄像头9可 以实现应急机器人外部行驶环境可视化， 以及实现拍摄功能， 镜头分辨率1280720， 可视 角度水平340 ， 垂直105 ， 摄像头工作温度-20-60， 由于事故情况下局部环境温度可能 超过摄像头9工作温度(如汽轮机厂房蒸汽泄漏)， 故摄像头9连接在推杆8上， 工作前位于箱 体内部， 工作时，。

19、 直流驱动电机7驱动推杆8， 通过升长推杆8将摄像头9顶出箱体5， 然后对环 境进行拍摄。 摄像头9可以通过WIFI信号无线传输视频/照片， 同时配置内存卡实现存储功 能， 摄像头9配置二颗850nm红外补光灯， 具备夜视功能同时支持声音双向传输， 可以获取环 境声源。 0027 温湿度传感器15采用LKD-RMU-4437温湿度监测计， 采用锂电池长时间待机， 数据 远程传输至终端PC， 工作人员可以实时监控， 测温范围40100误差0.3； 湿度范 围0100， 误差2。 0028 辐射探测器可以实现环境辐射量的实时探测并无线传输。 探测器采用J305盖格计 数管12， 可专门探测电离辐射。

20、( 粒子、 粒子、 射线和X射线)强度。 计数管12可以由充气的 管或小室作探头， 当向探头施加的电压达到一定范围时， 射线在管内每电离产生一对离子， 就能放大产生一个相同大小的电脉冲并经电路处理成电平信号， 电平信号经arduino处理 后成为辐射剂量， 并经由蓝牙发送至手机端接收。 这样工作人员可以实时了解厂房内的环 境辐射剂量。 0029 机器人的箱体5主要提供防护功能。 最内层为6061T6铝板， 铝板外为隔热板， 材质 为STP复合聚氨酯能有效隔热， 隔热板外有屏蔽涂层， 涂层材料可以提高机器人表面在正常 大气或腐蚀性介质环境下的耐腐蚀性能和耐磨损性能同时降低表面被放射性物质污染的 。

21、说明书 3/4 页 5 CN 111660304 A 5 可能性及提高去除放射性物质的能力。 涂层材料选择无机富锌涂层及环氧涂层， 密度分别 大于3000kg/m3和1500kg/m3， 可以抵抗1109的辐照剂量。 0030 在本发明中， 辐射探测器和温湿度传感器在箱体外壁。 0031 在本发明中， 盖格计数器电路板11是集成的电子器件， J305盖革管12是电路板上 的辐射探测原件， 电路板将辐射信号处理成电平信号， arduino nano开发板13处理电平信 号转换成辐射剂量值， 辐射值通过HC-06蓝牙模块14发送到手机端接收。 0032 上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的， 熟悉本领域的 人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下， 对上述实施例做出种种修改或变化， 因而本 发明的保护范围并不被上述实施例所限， 而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最 大范围。 说明书 4/4 页 6 CN 111660304 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 111660304 A 7 。