针对机器人在核电站复杂环境中的地形通过要求,设计了一种具有双摆臂的履带式机器人,通过建立摆臂履带机器人越障性能分析的参数理论模型进行虚拟仿真和理论分析,以低阶梯、高阶梯、楼梯和沟壑等多种障碍物作为分析障碍物,分析了双摆臂履带机器人的系统参数与越障性能的关系。仿真结果表明,设计的双摆臂履带机器人具有较好的越障能力。同时,以机器人模型和理论分析为依据,搭建了双摆臂履带机器人平台及其运动控制系统。

履带机器人具有强越障的结构特点,能够在核电站中代替人进行高频次巡检等任务,而履带机器人的输出特性和越障过程的姿态是决定机器人越障能力的两个关键因素。针对核电站复杂环境的越障需求,设计了一种双摆臂履带机器人,以阶梯和斜坡等障碍物作为分析障碍物,建立了双摆臂履带机器人的输出力矩计算模型,以楼梯作为核电站的关键障碍物,进行了双摆臂履带机器人的越障姿态规划,并在双摆臂履带机器人平台上进行了实验测试,验证了履带机器人的越障能力。

阐述了核应急处置机器人开发所使用的主要电气部件γ、中子辐照前后的性能指标对比。该次试验所获得的直流电动机、位置编码器、锂电池、驱动器等辐照前后的性能指标对比,对于核应急处置机器人的开发具有重要参考意义,可在尽量减轻机器人质量的前提下有效提升核应急处置机器人的抗辐照指标。

针对典型检修任务和作业灵活性的需求,设计了一套移动式双臂协同检修机器人平台。文中对机器人的系统组成、机械臂构型和关节设计、总控平台控制功能设计进行了介绍,同时针对机械臂的耐辐照需求,对机械臂关节进行了器件筛选、辐照测试和抗辐射加固设计。基于轨迹规划和运动学建模,通过虚拟环境的动力学仿真分析了机械臂在运动过程中对于整个机器人系统稳定性的影响。最后,对双摆臂式履带移动平台进行了越障规划,并通过障碍物越障的实验测试验证了双摆臂式履带机器人的越障能力。

AP1000非能动压水堆的蒸汽发生器出水接管与主泵连接焊缝,被列入核安全监管部门要求的强制性检查范围。其壁厚较厚,属于异种对接金属焊缝,只能从接管内部接近被检焊缝实施超声检测。检测实施时工作环境辐照大、存在体内粘污风险、检测设备入口尺寸小、被检接管直径大、安装和检测位置为空间位置关系等客观存在增加了检测系统,特别是检测设备的设计难度。为满足该焊缝的检测需要开发的检测系统包括检测设备、控制系统、超声采集和分析系统、视频监控系统等。检测设备包含10个运动关节和多个部分,各部分通过快速连接结构连接。安装人员人孔外安装检测设备,然后远程控制10个运动关节实现检测设备的运载、定位、固定和扫查过程,完成对该焊缝进行内部超声检测。