適用于表面污染檢測(cè)的機(jī)械臂軌跡生成研究.pdf

1、核退役是核工業(yè)機(jī)器人重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景之一，其中的智能化核退役工程是重中之重。在核退役工程中涉及到繁雜的核工業(yè)退役工藝流程，其中很重要的一項(xiàng)是表面污染檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果將影響被退役核設(shè)施的處置方案實(shí)施。本課題以當(dāng)前國(guó)內(nèi)外核退役技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)以及表面污染檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀為背景，主要圍繞機(jī)器人進(jìn)行表面污染檢測(cè)時(shí)，如何使機(jī)械臂末端的檢測(cè)儀器，在滿足表面污染相關(guān)檢測(cè)特性的前提下，可以順利完成表面污染檢測(cè)任務(wù)展開研究。課題研究目的是設(shè)計(jì)一套可行的方案。

2、在本方案中使用線結(jié)構(gòu)光掃描系統(tǒng)完成待測(cè)物表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)過(guò)法向估計(jì)和適于表面污染檢測(cè)特性的點(diǎn)云法向偏置處理，得到檢測(cè)軌跡所在曲面的點(diǎn)云。通過(guò)點(diǎn)云切片等方法規(guī)劃出機(jī)械臂任務(wù)空間的檢測(cè)軌跡，機(jī)器人根據(jù)生成的軌跡自主完成檢測(cè)目標(biāo)的表面污染檢測(cè)任務(wù)。
　　本課題針對(duì)表面污染檢測(cè)，主要研究了α、β這兩種核退役表面污染檢測(cè)中重點(diǎn)關(guān)注的放射性污染源輻射特性及常用的檢測(cè)方法，結(jié)合對(duì)中核821廠的待退役核反應(yīng)堆及其周邊輔助設(shè)施的實(shí)地考察，對(duì)待

3、檢測(cè)對(duì)象和表面污染檢測(cè)工程的具體條件和需求進(jìn)行了深入地分析和總結(jié)。
　　課題使用 D-H方法對(duì) MOTOMAN-MH6S機(jī)械臂建立連桿模型，求解其正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，針對(duì)使用傳統(tǒng)方法求解機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)存在計(jì)算量比較大、且傳統(tǒng) BP（Back Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在被用來(lái)求解機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)會(huì)出現(xiàn)輸出誤差偏大的問(wèn)題，這主要因其易陷入局部極值導(dǎo)致，論文對(duì)一種基于PSO優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在求解機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行較深入地研究

4、。
　　在滿足表面污染檢測(cè)任務(wù)的相關(guān)需求下，為了能夠獲取任務(wù)空間的檢測(cè)軌跡，在研究過(guò)程中，對(duì)待檢測(cè)物進(jìn)行表面深度信息掃描，獲取其點(diǎn)云數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)獲取到點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到更加有利于生成任務(wù)空間檢測(cè)軌跡的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。再通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)表面法線估計(jì)以及法向偏置算法，得到分別適用于α、β這兩種放射源檢測(cè)距離下檢測(cè)軌跡所在曲面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)云切片等算法處理，最終完成任務(wù)空間的軌跡生成，并對(duì)生成的軌跡進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本課題

5、完成了表面污染檢測(cè)特性及核輻射探測(cè)方法研究、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)研究、任務(wù)空間中相關(guān)任務(wù)需求下的軌跡生成研究，并基于C++語(yǔ)言結(jié)合PCL開源庫(kù)在 VS2010平臺(tái)下對(duì)各算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，同時(shí)對(duì)本文研究結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文方案生成的檢測(cè)軌跡在進(jìn)行模擬表面污染檢測(cè)任務(wù)過(guò)程中，針對(duì)直徑60cm、70cm、80cm、90cm、100cm管道上切割下來(lái)的待檢測(cè)曲面，進(jìn)行α和β表面污染模擬檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)距離平均有效率分別達(dá)70.25％和8