用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法.docx

用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法本发明公开了一种用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，所述爬壁机器人吸附于核电站蒸汽发生器二次侧的筒体内壁上，包括以下步骤：(1)建立所述爬壁机器人位置在所述筒体内壁上的坐标系；(2)确认至少一个所述爬壁机器人在所述筒体内壁上的目标位置，并获得所述爬壁机器人在所述筒体内壁上的当前位置；(3)计算所述目标位置和当前位置之间的所述爬壁机器人的运动路径，具体包括：假设所述筒体外壁展平，确定所述当前位置和目标位置之间的直线，将该直线在所述蒸汽发生器所述筒体内壁上的投影作为测地线，所述测地线形成所述运动路径与现有技术相比，本发明可快速规划出最短路径，且可对特定位置进行针对性规划专利说明】用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法【技术领域】[0001]本发明涉及一种核电站控制，尤其涉及一种用于在核电站蒸汽发生器二次侧的筒体内壁上爬行的爬壁机器人的路径规划方法背景技术】[0002]核电站的定期安全检查是保障核电站正常运行的重要措施，随着科技水平的不断提高，自动化、智能化的爬壁机器人可以代替检测人员进入危险、狭小的空间进行检测，检测人员可以远程遥控操作爬壁机器人，从而保证了操作人员的安全，提高了检测效率。

[0003]核电站用蒸汽发生器是核动力装置中一、二回路之间的连接枢纽，也是核动力装置运行中发生故障最多的设备之一；其中，核反应堆产生的热量被冷却剂带到蒸汽发生器，蒸汽发生器降温后回到反应堆继续冷却，这是一回路；给蒸汽发生器供水，蒸汽发生器产生蒸汽推动汽轮机工作，降温冷凝水回到蒸汽发生器继续产生蒸汽，这个循环回路叫做二回路，以蒸汽发生器为界冷却剂进入蒸汽发生器的一侧回路，就是蒸汽发生器一次侧；以蒸汽发生器为界产生蒸汽的一侧回路，就是蒸汽发生器二次侧故蒸汽发生器是核电站中用于将一回路冷却剂与二回路给水进行热交换的重要设备，是产生饱和蒸汽供给二回路的动力装置，若蒸汽发生器长期不清洁，往往会形成一定厚度的泥渣堆积层，从而导致堆积层内传热管的多种形式的破损因此，通过蒸汽发生器爬壁机器人对管板二次侧进行全面和实时的清洁度检查、以维持蒸汽发生器的正常运行是十分必要的，在此过程中必须对所述爬壁机器人进行路径规划，然而现有的路径规划方法不但规划出来的路径复杂，且无法针对特定位置进行重要检测，检测结果不准确发明内容】[0004]本发明的目的是提供一种可快速规划处最短路径，且可对特定位置进行针对性规划的路径规划方法。

[0005]为了实现上有目的，本发明公开了一种用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，所述爬壁机器人吸附于核电站蒸汽发生器二次侧的筒体内壁上，包括以下步骤:(1)建立所述爬壁机器人位置在所述筒体内壁上的坐标系；(2)确认至少一个所述爬壁机器人在所述筒体内壁上的目标位置，并获得所述爬壁机器人在所述筒体内壁上的当前位置；(3)计算所述目标位置和当前位置之间的所述爬壁机器人的运动路径，具体包括:假设所述筒体外壁展平，确定所述当前位置和目标位置之间的直线，将该直线在所述蒸汽发生器所述筒体内壁上的投影形成的测地线作为所述运动路径；其中，若所述目标位置为多个则按照确认的时间顺序或预设顺序排列所述目标位置，依据所述步骤(3)中的运动路径计算方法依次计算所述目标位置和当前位置之间的运动路径、或依据所述步骤(3)中的运动路径计算方法计算第一个所述目标位置和当前位置之间的运动路径以及依次计算下一个所述目前地址与前一个所述目标位置之间的运动路径并将上述运动路径汇总以获得总运动路径、或依据所述步骤(3)中的运动路径计算方法确认第一个所述目标位置和当前位置之间的直线以及依次确认下一个所述目前地址与前一个所述目标位置之间的直线并将上述直线汇总后生成总规划线，将所述总规划线在所述蒸汽发生器所述筒体内壁上的投影形成的测地线作为总运动路径。

[0006]与现有技术相比，本发明将筒体外壁展平，将所述当前位置和目标位置之间的直线在所述蒸汽发生器所述筒体内壁上的投影作为运动路径，从而快速规划出最短路径另一方面，本发明使得检测人员可依据实际需要和经验将会出现沉积物、异物等等有问题的地方作为目标位置，绘制出路径规划图以规划出对应的运动路径，在检测蒸汽发生器二次侧的清洁度时，可控制爬壁机器人依据该总运动路径移动，使得检测人员通过摄像头有针对性的了解异物或者淤积物的位置，便于测试人员精准判断该位置的清洁度，测试方便[0007]较佳地，建立所述爬壁机器人位置的坐标系的方法为:以所述筒体底面圆心为原点，以平行于所述筒体底面上的某一朝向为X轴，以垂直于所述筒体底面的某一朝向为Y轴，建立所述爬壁机器人位置的坐标系(1、《、1!)，1等于所述筒体半径，《为所述爬壁机器人至原点的连线与所述X轴之间的夹角，h为所述爬壁机器人在所述Y轴上的坐标值其中，由于所述爬壁机器人一直吸附于所述蒸汽发生器二次侧的筒体内壁上该方案只需计算所述爬壁机器人的 高度h和相对于X轴的夹角ω，即可确定所述爬壁机器人的三维位置，计算方便[0008]较佳地，获得所述当前位置的方法包括:依据加速度传感器、测距传感器、陀螺仪和电机编码器获取所述爬壁机器人的位置检测信号，依据摄像机获取所述爬壁机器人的视频数据，依据所述位置检测信号和视频数据计算所述爬壁机器人的当前位置。

[0009]具体地，建立所述爬壁机器人位置的坐标系的方法为:(21)依据加速度传感器和陀螺仪测得的数据计算所述爬壁机器人与水平方向的夹角Θ，依据电机编码器信息推算所述爬壁机器人的里程数据，依据所述夹角Θ和里程数据计算所述当前位置的ω值，以获得第一组数据；(22)依据所述测距传感器测得的数据和Θ值计算所述当前位置的h值，以获得第二组数据；(23)依据所述摄像机测得的视频数据计算所述当前位置的ω值，以获得第三组数据；(24)将所述第一组数据、第二组数据、第三组数据进行处理以获得所述当前位置的ω值和h值，从而得到所述爬壁机器人的当前位置坐标(x、《、h)，所述爬壁机器人的当前位置的X值等于所述筒体的半径R一方面，本发明通过加速度传感器和陀螺仪共同测量夹角Θ，有效减小了夹角Θ的误差；另一方面，本发明将通过电机编码器、加速度传感器和陀螺仪获得的ω值信息(第一数据)和通过视频数据获得的ω值信息(第三数据)进行处理(比对融合)，进一步缩小了 ω值的范围，计算得到的ω值更为准确[0010]更具体地，所述步骤(21)中计算所述ω值的具体步骤为:依据加速度传感器和陀螺仪测得的数据计算所述爬壁机器人与水平方向的夹角Θ，以获得夹角Θ的角度值Θ (t)，依据所述第一电机编码器的检测到的数据计算所述爬壁机器人的速度V (t)，依据公【权利要求】1.一种用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，所述爬壁机器人吸附于核电站蒸汽发生器二次侧的筒体内壁上，其特征在于，包括: (1)建立所述爬壁机器人位置在所述筒体内壁上的坐标系； (2)确认至少一个所述爬壁机器人在所述筒体内壁上的目标位置，获得所述爬壁机器人在所述筒体内壁上的当前位置； (3)计算所述目标位置和当前位置之间的所述爬壁机器人的运动路径，具体包括:假设所述筒体外壁展平，确定所述当前位置和目标位置之间的直线，将该直线在所述蒸汽发生器所述筒体内壁上的投影形成的测地线作为所述运动路径；其中， 若所述目标位置为多个则按照确认的时间顺序或预设顺序排列所述目标位置，依据所述步骤(3)中的运动路径计算方法依次计算每一所述目标位置和当前位置之间的运动路径、或依据所述步骤(3)中的运动路径计算方法计算第一个所述目标位置和当前位置之间的运动路径以及依次计算下一个所述目前地址与前一个所述目标位置之间的运动路径并将上述运动路径汇总以获得总运动路径、或依据所述步骤(3)中的运动路径计算方法确认第一个所述目标位置和当前位置之间的直线以及依次确认下一个所述目前地址与前一个所述目标位置之间的直线并将上述直线汇总后生成总规划线，将所述总规划线在所述蒸汽发生器所述筒体内壁上的投影形成的测地线作为总运动路径。

2. 如权利要求1所述的用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，建立所述爬壁机器人位置的坐标系的方法为:以所述筒体底面圆心为原点，以平行于所述筒体底面上的某一朝向为X轴，以垂直于所述筒体底面的某一朝向为Y轴，建立所述爬壁机器人位置的坐标系(X、《、h)，x等于所述筒体半径，ω为所述爬壁机器人至原点的连线与所述X轴之间的夹角，h为所述爬壁机器人在所述Y轴上的坐标值3.如权利要求1所述的用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，所述爬壁机器人包括: 车体，所述车体呈扁平状且其内安装有加速度传感器、陀螺仪； 驱动机构，包括永磁驱动轮及第一电机，所述第一电机呈密封地设置于车体内，所述第一电机的输出轴与所述永磁驱动轮连接，所述永磁驱动轮位于所述车体的底部两侧，且还凸伸出所述车体的底部；及 摄像机，所述摄像机具有补光灯，所述摄像机呈密封地嵌设于所述车体的左右两侧壁及前侧壁中； 测距传感器，呈密封地嵌设于所述车体的左右两侧壁中4.如权利要求1所述的用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，获得所述当前位置的方法包括:依据加速度传感器、测距传感器、陀螺仪和电机编码器获取所述爬壁机器人的位置检测信号，依据摄像机获取所述爬壁机器人的视频数据，依据所述位置检测信号和视频数据计算所述爬壁机器人的当前位置。

5.如权利要求4所述的用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，获得所述当前位置的方法包括:(21)依据加速度传感器和陀螺仪测得的数据计算所述爬壁机器人与水平方向的夹角Θ，依据电机编码器信息推算所述爬壁机器人的里程数据，依据所述夹角Θ和里程数据计算所述当前位置的ω值，以获得第一组数据；(22)依据所述测距传感器测得的数据和Θ值计算所述当前位置的h值，以获得第二组数据；(23)依据所述摄像机测得的视频数据计算所述当前位置的ω值，以获得第三组数据；(24)将所述第一组数据、第二组数据、第三组数据进行处理以获得所述当前位置的ω值和h值，从而得到所述爬壁机器人的当前位置坐标U、ω、h)，所述爬壁机器人的当前位置的X值等于所述筒体的半径R6.如权利要求5所述的用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤(21)中计算所述爬壁机器人与水平方向夹角Θ的步骤为:依据所述加速度传感器计算所述爬壁机器人与水平方向夹角Θ，依据所述陀螺仪测得的数据校正所述爬壁机器人与水平方向夹角Θ7.如权利要求5所述的用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤(21)中计算所述ω值的具体步骤为:依据加速度传感器和陀螺仪测得的数据计算所述爬壁机器人与水平方向的夹角Θ，以获得夹角Θ的角度值Θ (t)，依据所述第一电机编码器的检测到的数据计算所述爬壁机器人的速度V(t)，依据公式8.如权利要求5所述的用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤(22)的具体步骤包括:获得所述测距传感器检测到的距离数据T(t)，通过公式h(t) = T (t) cos Θ计算所述当前位置的h值。

9.如权利要求5所述的用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤(22)包括: 获得所述测距传感器检测到的距离数据T(t)； 依据公式10.如权利要求5所述的用于核电站蒸汽发生器二次侧的爬壁机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤(23)中计算所述ω值的具体步骤为:获得所述摄像机获得的视频数据，使用边缘检测算法和Hough变换计算出蒸汽发生器二次侧的筒体内部管道相对于所述爬壁机器人的位置，对比所述蒸汽发生器二次侧的筒体内部管道分布图纸，获得所述当前位置的ω值。