核電站救災(zāi)機械臂控制系統(tǒng)設(shè)計與關(guān)節(jié)故障后應(yīng)對策略的研究.pdf

1、核事故救援過程中，機器人可代替人靈活、高效地完成基本的救災(zāi)作業(yè)任務(wù)，使人們認識到機器人在抑制核輻射擴散、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，移動機械臂在惡劣環(huán)境中長期執(zhí)行任務(wù)時發(fā)生故障在所難免，每個關(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器人性能的可靠性，提高機器人在核事故中的適應(yīng)能力，成為了一個必須解決的問題。為滿足核事故中對救災(zāi)機器人的迫切需求，本文設(shè)計了一套移動救災(zāi)機械臂控制系統(tǒng)，并針對機器人關(guān)節(jié)發(fā)

2、生故障問題，基于模型重構(gòu)的應(yīng)對策略對移動機械臂進行了容錯性設(shè)計。
　　本文設(shè)計的移動救災(zāi)機器人控制系統(tǒng)以研華ARK5260嵌入式工控機作為核心，利用高性能的固高GTS-400-PV(S)-PCI多軸運動控制器對兩個驅(qū)動輪進行協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)對機器人移動的高精度控制；通過對SCHUNK公司LWA4D機械臂的控制完成各種作業(yè)任務(wù)；利用?？低暩咔寰W(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操縱桿對機器人遙

3、控指揮和操作機器人。機器人通過視覺反饋信息，采用遠程遙控的方式移動到事故現(xiàn)場，根據(jù)作業(yè)對象的不同更換相應(yīng)的執(zhí)行末端，并且自動生成作業(yè)軌跡，完成救災(zāi)作業(yè)動作（如“開門”、“擰閥門”等）。當(dāng)機械臂一個或多個關(guān)節(jié)發(fā)生故障時，系統(tǒng)根據(jù)實際故障情況對機械臂的D-H運動學(xué)模型進行重新構(gòu)建，并利用重構(gòu)后的欠自由度的機械臂對作業(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)計的機器人進行了“開門”實驗，結(jié)果表明：機器人能夠高效、準確的完成