核電站巡檢履帶機器人力學(xué)分析與運動規(guī)劃

李彰，吳學(xué)洲，朱性利

（1.中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司，武漢 430200；2.核動力運行研究所，武漢 430200）

0 引言

核電站日常運行中需要有安全人員對儀表讀數(shù)、環(huán)境溫度和儀器運行狀態(tài)等進行定時定點的巡查，這對于人員來說是一項重復(fù)性高、勞動強度大和面臨輻射危險的工作，而針對核電站的應(yīng)急處置任務(wù)，強輻照的惡劣環(huán)境更是會對人員的身體健康產(chǎn)生嚴重損害，具備耐輻照性能的機器人代替人進入危險區(qū)域開展巡檢和應(yīng)急等任務(wù)顯得越發(fā)重要。

核電站內(nèi)部具有非結(jié)構(gòu)化和地形復(fù)雜的特點，各平臺間采用了斜度較大的柵格板階梯組成的樓梯，各平臺中也存在著各類階梯和管線，這對于機器人的通行和越障能力提出了較高的要求。履帶式機器人相比于輪式機器人具備更強的越障能力，具有擺臂的履帶機器人則可以通過變換姿態(tài)以適應(yīng)地形和實現(xiàn)強越障通行，因此履帶式機器人在特種機器人領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2011年，日本福島核電站發(fā)生重大安全事故，各國派出的探查、清障和應(yīng)急處置機器人均采用了履帶式行走機構(gòu)，如iRobot的Packbot和Warrior履帶移動機器人、日本千葉工業(yè)大學(xué)的Quince機器人[1]、法國的RICA履帶機器人[2]等。

針對核電站的特殊環(huán)境，為實現(xiàn)履帶機器人高效率的地面通行和障礙物越障，在設(shè)計階段對機器人的動力輸出計算及在集成測試階段對機器人的越障姿態(tài)規(guī)劃則是保證機器人性能的兩項重要措施。許多學(xué)者對履帶機器人的越障性能和姿態(tài)規(guī)劃都做了相關(guān)的研究[3-9]?！?br>