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复杂环境下远程巡检机器人关键技术及应用
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TP242
  • 关键词:
  • 成果简介:
    随着中国电力系统特别是核电的快速发展,智能电站与电网建设进入了信息化、智能化、远程化的新阶段,中国政府从“十二五”开始已将电力系统智能巡检机器人作为电网智能化和电力系统精准管理的核心技术装备。2011年3月日本福岛核电站的核泄漏灾难给核电安全敲响了警钟。为保障核电站的运营安全,也迫切需要研制适应各种复杂环境、机动灵活、探测能力强、可远程控制的智能巡检运维机器人。而这种适应各种复杂环境的巡检机器人一直是机器人研究面临的难题。该项目针对中国核电安全与电网检测领域复杂环境巡检运维任务的急需,在国家863项目、国家自然科学基金项目、江苏省科技计划项目的支持下,经过十年系统深入的研究,突破了巡检机器人的机构设计、环境感知、共享控制和多任务检测等关键技术,研制成功五类12个型号的远程巡检机器人,填补了国内空白。 技术创新点: 1.针对核电站、变电站、配电站等电站和输电环节存在的管道、楼梯、障碍物、狭小空间等复杂环境对巡检机器人运动的限制难题,提出了履带式、挂轨式两类移动机器人的机构设计方法,以及基于视觉、力觉、惯性测量单元等的自适应运动姿态控制和阻抗控制方法,实现了巡检机器人在多种复杂环境中的高机动运行与平稳运动。 2.提出了基于视觉、超声、激光、红外等多传感器信息融合的环境感知与地图重建方法,以及基于地面可通过度计算的自主导航方法,解决了移动机器人在复杂环境中的自适应避障、路径规划与安全巡检难题。 3.针对机器人工作环境的复杂性和任务的不确定性,提出了自主+遥操作的机器人共享控制方法,设计了具有力触觉和视觉多通道交互的控制界面和控制器,解决了远程巡检运维机器人在复杂环境中处置突发性事故的难题。 4.提出了远程巡检机器人基于任务接口的传感与控制模块化体系结构和基于多代理机制的软件实现方法,解决了巡检机器人软件的实时性、可靠性和可扩展性难题,实现了检测仪器和设备的在线即插即用,满足电站巡检与运维任务多样性的要求。 该项目获授权发明专利33项、计算机软件著作权15项;编写国家标准2项;发表论文126篇,其中SCI收录62篇,他引1500余次,其中SCI他引655次。相关成果获2017年南京市科技进步一等奖、2017年江苏省工业设计产品金奖、2017年南京市优秀发明专利奖等。 该项目研制的核电站管道巡检机器人在阳江核电站、大亚湾核电站及宁德核电站投入运维使用;研制的挂轨式巡检机器人在国内16个省市2000多个配电站广泛使用,并应用于2017年天津十三届全运会全部34个场馆配电站的巡检运维。核化探测机器人装备南京军区防化部队,并执行了2010年上海世博会、2013年南京亚青会等重大活动的安保任务。该成果还在南水北调工程大型泵站监控、无人消防车、智能工程机械等领域得到应用,取得了重大的社会效益和经济效益,近两年新增销售额14.70亿元,新增利润5.72亿元,间接经济效益30多亿元。
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