失控放射源搜尋機(jī)器人設(shè)計(jì)與尋源算法研究.pdf

1、近年來(lái)，世界范圍內(nèi)核工業(yè)大力發(fā)展，與此同時(shí)，放射源丟失事件也頻繁發(fā)生。目前，對(duì)于放射源的搜尋大多采用人工搜尋，搜尋的效率低，且搜尋人員容易受到輻射傷害。將機(jī)器人送入失控放射源可能的所在區(qū)域進(jìn)行搜尋則與此不同，不僅效率可以得到提高同時(shí)還能避免人員受到輻射，因此設(shè)計(jì)一款放射源搜尋機(jī)器人具有極大的實(shí)用意義。本文圍繞放射源搜尋任務(wù)，設(shè)計(jì)了放射源搜尋機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了放射源抓取機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，提出了基于高斯過(guò)程回歸的放射

2、源搜尋算法，并且進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)。
　　本文首先在分析國(guó)內(nèi)外輻射檢測(cè)機(jī)器人和尋源算法的研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，根據(jù)放射源搜尋任務(wù)，提出了尋源機(jī)器人的設(shè)計(jì)指標(biāo)。針對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)，從一些常見(jiàn)的行走機(jī)構(gòu)中選定了機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式為雙履帶式結(jié)構(gòu)，分析了雙履帶式行走機(jī)構(gòu)的地面力學(xué)性能以選定驅(qū)動(dòng)裝置。完成了雙履帶式移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其次，通過(guò)分析放射源抓取任務(wù)需求，確定了移動(dòng)平臺(tái)上裝放射源抓取機(jī)械臂為4自由度，選定了該機(jī)械臂的構(gòu)型為

3、RRR型，完成了機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上建立了機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行了正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得出了機(jī)械臂的工作空間，根據(jù)所需的工作空間，確定了機(jī)械臂的各桿件尺寸。再次，提出了基于高斯過(guò)程回歸的放射源搜尋算法。算法分為兩部分，第一部分為空間輻射強(qiáng)度分布估計(jì)算法，即以已知點(diǎn)的位置坐標(biāo)和輻射強(qiáng)度為訓(xùn)練集，采用高斯過(guò)程回歸對(duì)環(huán)境平面中未知點(diǎn)的輻射強(qiáng)度進(jìn)行估計(jì)；第二部分為尋源機(jī)器人軌跡規(guī)劃算法，即建立基于高斯過(guò)程回歸的最優(yōu)化函數(shù)，通過(guò)解