[發(fā)明專(zhuān)利]一種核電站爬壁機(jī)器人三維視景仿真模擬運(yùn)動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410214064.1
• 申請(qǐng)日: 2014-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104007664B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢(qián)建華;劉青松;吳新宇;董亞超;王國(guó)河;孫健銓;傅睿卿;侯碩;陳嘉杰;沈黎;鄧志燕;張洪海;正端
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中廣核研究院有限公司;中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院;中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05B17/02
• 分類(lèi)號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 廣州三環(huán)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司44202
• 代理人: 張艷美,郝傳鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真，尤其涉及一種用于在核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的筒體內(nèi)壁上爬行的爬壁機(jī)器人的視景仿真模擬運(yùn)動(dòng)方法。

背景技術(shù)

核電站的定期安全檢查是保障核電站正常運(yùn)行的重要措施，隨著科技水平的不斷提高，自動(dòng)化、智能化的爬壁機(jī)器人可以代替檢測(cè)人員進(jìn)入危險(xiǎn)、狹小的空間進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)人員可以遠(yuǎn)程遙控操作爬壁機(jī)器人，從而保證了操作人員的安全，提高了檢測(cè)效率。

核電站用蒸汽發(fā)生器是核動(dòng)力裝置中一、二回路之間的連接樞紐，也是核動(dòng)力裝置運(yùn)行中發(fā)生故障最多的設(shè)備之一；其中，核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量被冷卻劑帶到蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器降溫后回到反應(yīng)堆繼續(xù)冷卻，這是一回路；給蒸汽發(fā)生器供水，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)工作，降溫冷凝水回到蒸汽發(fā)生器繼續(xù)產(chǎn)生蒸汽，這個(gè)循環(huán)回路叫做二回路，以蒸汽發(fā)生器為界冷卻劑進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的一側(cè)回路，就是蒸汽發(fā)生器一次側(cè)；以蒸汽發(fā)生器為界產(chǎn)生蒸汽的一側(cè)回路，就是蒸汽發(fā)生器二次側(cè)。故蒸汽發(fā)生器是核電站中用于將一回路冷卻劑與二回路給水進(jìn)行熱交換的重要設(shè)備，是產(chǎn)生飽和蒸汽供給二回路的動(dòng)力裝置，若蒸汽發(fā)生器長(zhǎng)期不清潔，往往會(huì)形成一定厚度的泥渣堆積層，從而導(dǎo)致堆積層內(nèi)傳熱管的多種形式的破損。因此，通過(guò)蒸汽發(fā)生器爬壁機(jī)器人對(duì)管板二次側(cè)進(jìn)行全面和實(shí)時(shí)的清潔度檢查、以維持蒸汽發(fā)生器的正常運(yùn)行是十分必要的，然而現(xiàn)有技術(shù)中的蒸汽發(fā)生器爬壁機(jī)器人以小車(chē)為載體，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)部豎直壁面上吸附和行走時(shí)無(wú)法自動(dòng)定位、自動(dòng)導(dǎo)航，也無(wú)法使得操作人員了解爬壁機(jī)器人在蒸汽發(fā)生器內(nèi)的狀態(tài)，不能夠在蒸汽發(fā)生器內(nèi)部實(shí)施高效、精確的檢測(cè)和維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可對(duì)爬壁機(jī)器人自動(dòng)進(jìn)行位置跟蹤，準(zhǔn)確了解所述爬壁機(jī)器人的狀態(tài)的核電站爬壁機(jī)器人三維視景仿真模擬運(yùn)動(dòng)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上有目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種核電站爬壁機(jī)器人三維視景仿真模擬運(yùn)動(dòng)方法，所述爬壁機(jī)器人吸附于核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的筒體內(nèi)壁上，且其上安裝有加速度傳感器、測(cè)距傳感器、陀螺儀和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)編碼器，所述核電站爬壁機(jī)器人三維視景仿真模擬運(yùn)動(dòng)方法包括：(1)建立所述核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的筒體的桶壁、管板、傳熱管束的三維模型，以生成所述蒸汽發(fā)生器的三維場(chǎng)景，建立所述爬壁機(jī)器人的模型；(2)建立所述爬壁機(jī)器人在所述筒體內(nèi)壁上的位置坐標(biāo)；(3)實(shí)時(shí)獲得所述爬壁機(jī)器人在所述筒體內(nèi)壁上的當(dāng)前位置的坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及各關(guān)節(jié)位姿信息；(4)依據(jù)所述當(dāng)前位置的坐標(biāo)在所述蒸汽發(fā)生器的三維場(chǎng)景中實(shí)時(shí)顯示所述爬壁機(jī)器人，依據(jù)所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息對(duì)應(yīng)調(diào)整所述爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，依據(jù)所述各關(guān)節(jié)位姿信息對(duì)應(yīng)調(diào)整所述爬壁機(jī)器人各關(guān)節(jié)的姿態(tài)。對(duì)所述核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)進(jìn)行檢測(cè)、維護(hù)時(shí)，操作人員無(wú)需進(jìn)入蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的筒體內(nèi)，可通過(guò)三維場(chǎng)景間接地、直觀地了解所述爬壁機(jī)器人在所述核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的筒體內(nèi)的實(shí)際情況，并依據(jù)需要輸入相關(guān)的命令控制所述爬壁機(jī)器人動(dòng)作，當(dāng)所述爬壁機(jī)器人動(dòng)作時(shí)，可通過(guò)三維場(chǎng)景實(shí)時(shí)顯示所述爬壁機(jī)器人的具體狀況，實(shí)時(shí)監(jiān)控所述爬壁機(jī)器人的位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和各關(guān)節(jié)位姿信息，便于精準(zhǔn)的檢測(cè)和操控，減少操控難度，實(shí)現(xiàn)操作人員的離線培訓(xùn)。

較佳地，所述步驟(1)具體包括：建立所述筒體的桶壁模型，建立所述管板模型、筒體的傳熱管束模型，將所述桶壁模型、管板模型與所述傳熱管束模型組成，生成所述蒸汽發(fā)生器的三維場(chǎng)景。

較佳地，所述步驟(3)中獲取所述爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方法包括：依據(jù)所述加速度傳感器和陀螺儀測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算所述爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括所述爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，以及所述爬壁機(jī)器人與水平方向的夾角θ。

較佳地，所述步驟(3)中獲取所述爬壁機(jī)器人的各關(guān)節(jié)位姿信息的方法包括：依據(jù)所述爬壁機(jī)器人內(nèi)各關(guān)節(jié)電機(jī)編碼器記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算所述爬壁機(jī)器人中各關(guān)節(jié)相對(duì)于所述爬壁機(jī)器人之車(chē)體的相對(duì)位置，以獲得所述各關(guān)節(jié)位姿信息。

較佳地，所述爬壁機(jī)器人上還安裝有攝像機(jī)，所述步驟(4)中還包括：實(shí)時(shí)顯示所述攝像機(jī)獲得的視頻數(shù)據(jù)。操作人員通過(guò)視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)了解所述蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的筒體內(nèi)部的狀況，配合三維場(chǎng)景了解所述爬壁機(jī)器人的位置、運(yùn)行狀態(tài)和各關(guān)節(jié)姿態(tài)后，依據(jù)實(shí)際情況輸入相關(guān)命令控制所述爬壁機(jī)器人動(dòng)作，控制精準(zhǔn)，檢測(cè)方便。