核電站救災(zāi)機(jī)械臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)節(jié)故障后應(yīng)對(duì)策略的研究.pdf

1、核事故救援過程中，機(jī)器人可代替人靈活、高效地完成基本的救災(zāi)作業(yè)任務(wù)，使人們認(rèn)識(shí)到機(jī)器人在抑制核輻射擴(kuò)散、延緩核事故發(fā)展等方面的重要作用。然而，由于特殊的工作環(huán)境，移動(dòng)機(jī)械臂在惡劣環(huán)境中長期執(zhí)行任務(wù)時(shí)發(fā)生故障在所難免，每個(gè)關(guān)節(jié)都存在出現(xiàn)故障的可能性，在這種情況下怎樣確保機(jī)器人性能的可靠性，提高機(jī)器人在核事故中的適應(yīng)能力，成為了一個(gè)必須解決的問題。為滿足核事故中對(duì)救災(zāi)機(jī)器人的迫切需求，本文設(shè)計(jì)了一套移動(dòng)救災(zāi)機(jī)械臂控制系統(tǒng)，并針對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)發(fā)

2、生故障問題，基于模型重構(gòu)的應(yīng)對(duì)策略對(duì)移動(dòng)機(jī)械臂進(jìn)行了容錯(cuò)性設(shè)計(jì)。
　　本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)救災(zāi)機(jī)器人控制系統(tǒng)以研華ARK5260嵌入式工控機(jī)作為核心，利用高性能的固高GTS-400-PV(S)-PCI多軸運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人移動(dòng)的高精度控制；通過對(duì)SCHUNK公司LWA4D機(jī)械臂的控制完成各種作業(yè)任務(wù)；利用海康威視高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭獲取視覺反饋信息；選用羅技公司的多自由度Extreme3D Pro操縱桿對(duì)機(jī)器人遙

3、控指揮和操作機(jī)器人。機(jī)器人通過視覺反饋信息，采用遠(yuǎn)程遙控的方式移動(dòng)到事故現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)作業(yè)對(duì)象的不同更換相應(yīng)的執(zhí)行末端，并且自動(dòng)生成作業(yè)軌跡，完成救災(zāi)作業(yè)動(dòng)作（如“開門”、“擰閥門”等）。當(dāng)機(jī)械臂一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際故障情況對(duì)機(jī)械臂的D-H運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行重新構(gòu)建，并利用重構(gòu)后的欠自由度的機(jī)械臂對(duì)作業(yè)軌跡重新規(guī)劃，繼續(xù)完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)。
　　本文利用設(shè)計(jì)的機(jī)器人進(jìn)行了“開門”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：機(jī)器人能夠高效、準(zhǔn)確的完成