基于人機合作的核運維機器人軸孔裝配研究

宋 宇，胡 莉，劉滿祿,2*，張 華，徐冬苓

（1.西南科技大學 信息工程學院，綿陽 621000；2.中國科技大學 信息科學技術學院，合肥 230026；3.上海核工程研究設計院有限公司，上海 200233）

0 引言

隨著我國核能發電、軍用核動力裝置、輻照產業的廣泛開展[1,2],在放射性環境下采用機器人代替人進入核電廠等涉核設施內部對設備進行維修、檢查等操作具有廣闊的應用前景[3,4]。機器人在核電廠等涉核設施內部工作時,需要完成大量諸如軸孔裝配這類的高精度裝配任務。軸孔裝配是一個復雜的裝配過程,由于零件普遍存在加工誤差,使得軸孔裝配在孔內只能使用較小的位姿進行調整,在裝配精度上有較高的要求。傳統的軸孔裝配任務中,機器人與環境的接觸環境較為穩定,一旦在未知環境中面臨不確定因素,機器人的適應性就會變得很差,機器人處理核電廠這類未構造的復雜環境的能力受限。因此,研究如何讓機器人在核電廠這類未構造的環境中完成高精度軸孔裝配任務具有深刻的現實意義。

在CAP1400示范工程項目中,核電廠部分系統采用了特殊的布置和設備設計,堆腔底部的堆外核測探測器安裝作業空間狹小,需要利用專用工具把探測器安裝在儀器井內部,并通過銷釘固定,涉及的軸孔裝配操作步驟比較繁瑣,直接依靠人工的工作強度很大,且堆腔底部輻照劑量非常高。本文重點考慮核電廠堆外核測探測器安裝過程中,探測器與儀器井的軸孔柔順裝配問題,研究利用主從遙操作機械臂進行軸孔裝配的關鍵策略。……