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案例 | 核工业机器人协助复杂环境下的清洗和装配

2019-11-04

导读:核能作为一种清洁、安全、经济的新型能源近几十年迅猛发展,随之而来需要开展的核设施退役与核废处置工作也越来越多。在核工业科研、生产、放射性废物处置、核设施退役和拆除中,由于工作环境恶劣,若人员直接进去进行操作会受到大量辐射,同时设备繁多、作业环境复杂会增加人工操作的任务量,甚至提高人因事故的发生概率。因此,能通过远程操控,完成对设备的维修、检测、清洗、处理等,同时还需要具备可靠性和灵活性的核工业机器人尤为关键。

10月16日,在北京举办的核工业机器人与智能装备协同创新联盟(以下简称“联盟”)2019年年会暨产品发布会上,原子能院辐射安全研究所机器人及智能装备创新研发团队联合库柏特科技团队研制的拧螺丝机器人、去污机器人在年会的主展台进行展出,吸引了与会人员驻足观看与讨论。其中,基于3D视觉识别的拧螺丝及去污机器人引起了热烈的反响。

中核集团副总经理、党组成员曹述栋参观拧螺丝机器人

中国科学院院士、华中科技大学丁汉教授参观去污机器人

 

拧螺丝机器人

由于核电设备结构复杂,设备本身或其运行环境具有放射性,同时还兼具水下、高温、高压、强辐照等特点,很多工作不适合工作人员直接操作,而简单的机械手往往不能完成相关操作利用机器人进行设备检修、乏燃料转运、放射性废物处置和核事故应急处理等工作。

装配和拆卸是核电领域常见的工作,实现机器人代替人完成装配和拆卸作业对提升核电的安全性和经济性具有重要意义。

机器人技术的应用,能够提高工作效率,降低工作人员受照射剂量和劳动强度,还能够避免人工误差和特殊情况下的人工事故,保障了工作人员安全。

拧螺丝机器人

适用场景:核工业场景下拆装螺丝

主要功能及特点:集安全、灵巧、自然交互为一体的人机协作拆螺丝机器人系统,可完成竖直平面内的螺丝定位与螺丝拆装应用,突破了系统设计、自主视觉与力感知、柔性行为控制等关键技术。

拧螺丝机器人操作流程

通过远程遥控AGV运动到制定工作区域,结合库柏特自研3D相机COMATRIX和视频监控深度相,实时视频画面搜索寻找目标螺钉。在3D识别定位后,锁定螺钉,在视频画面中选择螺钉并选择任务类型:拧紧/拧松,通过智能机器人操作系统COBOTSYS 3.0完成系统自主规划机器人运动轨迹,并在运动过程可视化仿真,确认运动轨迹。在六维力传感器和末端工具的配合下,最后实现拧螺丝任务执行。

 

去污机器人

使工作人员受到尽量小的放射性辐射,环境受到尽量小的放射性污染,产生尽量少的污染物是核设施退役作业的三原则。结合远程操作技术,机器视觉技术,智能规划技术,以及机器人力控技术,实现去污机器人自主作业能力。这将有效降低去污作业对操作人员的依赖程度,保证作业质量和作业效率。

去污机器人

适用场景:核工业待清洗区域

主要功能及特点:基于移动机器人系统,可实现获取环境图像,去污,越障等操作。由人工指定待清洗区域后,可自主对墙面、地面残留的液体或粉末污渍进行视觉识别并采用合适方法进行去污作业。

去污机器人操作流程

通过远程遥控AGV运动到制定工作区域,结合库柏特自研3D相机COMATRIX和视频监控深度相,实时视频画面搜索寻找目标核污染区域。视频画面中框选核污染区域,通过智能机器人操作系统COBOTSYS 3.0完成系统自主规划机器人运动轨迹,并在运动过程可视化仿真,确认运动轨迹。在六维力传感器和打磨头的配合下,最后实现核清洗任务执行。

 

原子能院辐射安全研究所机器人及智能装备创新研发团队与库柏特科技团队(左二为中国原子能科学研究院副院长刘森林)