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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 危險環(huán)境作業(yè)機(jī)器人
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品是在項(xiàng)目組汲取2009年利用機(jī)器人處置河南杞縣鈷-60卡源事件及廣州番禺“國際罕見”鈷-60卡源事故的成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對強(qiáng)輻射、高溫、劇毒、易爆等高危環(huán)境進(jìn)施工作業(yè)任務(wù)的特殊需求，以突發(fā)核事故應(yīng)急保障能力建設(shè)對輻射環(huán)境下智能機(jī)器人系統(tǒng)的迫切需求為背景，綜合應(yīng)用智能機(jī)械，控制，通信，電子，輻射防護(hù)等多方面的技術(shù)，使該作品能在輻射、有毒、高溫等危險環(huán)境下代替人實(shí)施環(huán)境監(jiān)測與事故應(yīng)急處理任務(wù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 2009年8月，項(xiàng)目組應(yīng)用特制的抗核加固機(jī)器人系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)利用國內(nèi)自主研制的機(jī)器人系統(tǒng)解決卡源難題。機(jī)器人系統(tǒng)在14萬居里活度的鈷60現(xiàn)場，成功排除被卡的美國機(jī)器人，系統(tǒng)累積受輻照劑量達(dá)到300kGY。 2009年11月，在已有的國內(nèi)外機(jī)器人系統(tǒng)均無法有效解決問題的情況下，項(xiàng)目組在40天內(nèi)，利用現(xiàn)場研制的耐輻照機(jī)器人-危險環(huán)境作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，順利完成輻射監(jiān)測、視頻監(jiān)控、障礙物清除、遠(yuǎn)程切割、遠(yuǎn)程掛鉤等復(fù)雜操作，圓滿解決了98萬居里活度的鈷60板源嚴(yán)重被卡的罕見故障。機(jī)器人系統(tǒng)累積受輻照劑量高達(dá)700kGY。 危險環(huán)境作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，能在強(qiáng)輻射、高溫、高壓、有毒、易爆等復(fù)雜的工作環(huán)境下代替人完成環(huán)境監(jiān)測與事故應(yīng)急處理處置作業(yè)任務(wù)。同時，該作品具有廣泛的用途和重大的社會意義，積極有效地開展危險環(huán)境作業(yè)機(jī)器人的研究對于保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全、保障大型國內(nèi)或者國際性活動的安全具有重要的意義，對于應(yīng)對核處理突發(fā)事件、加快事故處理速度、降低事故造成的財(cái)產(chǎn)損失和縮小事故影響具有重要的作用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路 本作品是在項(xiàng)目組汲取2009年利用機(jī)器人處置河南杞縣鈷-60卡源事件及廣州番禺“國際罕見”鈷-60卡源事故的成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用“人-機(jī)（機(jī)器人）-環(huán)境（核環(huán)境）”系統(tǒng)工程中的科學(xué)、技術(shù)工程方法，綜合應(yīng)用智能機(jī)械、控制、通信、電子等多方面的技術(shù)，開展了以系統(tǒng)集成為主的創(chuàng)新研究，著重研究了機(jī)器人系統(tǒng)的適應(yīng)性、可靠性、可維護(hù)性等關(guān)鍵問題。 2.作品的創(chuàng)新點(diǎn) （1）實(shí)現(xiàn)高危環(huán)境作業(yè)無人化或少人化，形成適合在強(qiáng)輻射復(fù)雜環(huán)境工作的危險環(huán)境移動機(jī)器人系統(tǒng)自主集成技術(shù)。 （2）作品結(jié)合了履帶、輪式等功能；采用電液驅(qū)動相結(jié)合，遠(yuǎn)距離電動遙操作與近 （3）距機(jī)械遙操作相結(jié)合的方式以及多種末端執(zhí)行工具相結(jié)合的方法，形成了核環(huán)境下智能機(jī)器人模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。 （4）應(yīng)用潛望鏡原理使強(qiáng)輻照環(huán)境下工作的攝像機(jī)系統(tǒng)耐輻照劑量十的六次方戈瑞即十的八次方拉德。 （5）成功處置高活度（14萬居里與98萬居里）、難度國際罕見的鈷-60輻射源被卡事件。 3.作品的技術(shù)關(guān)鍵 （1）強(qiáng)輻射環(huán)境下電子電氣設(shè)備抗輻射加固技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。 （2）危險環(huán)境作業(yè)下機(jī)器人本體設(shè)計(jì)與優(yōu)化。 （3）危險環(huán)境作業(yè)機(jī)器人及末端執(zhí)行工具的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。 （4）強(qiáng)輻射環(huán)境可靠通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1）2009年河南杞縣卡源處置工作中，項(xiàng)目組的I號機(jī)器人采用輪式行走機(jī)構(gòu)，有效地提高了機(jī)器人系統(tǒng)在泥濘、易被纏繞的作業(yè)環(huán)境中的可靠性，不僅成功解救了卡蒂諾機(jī)器人，而且成功完成了處置任務(wù) 2)2009年廣州番禺卡源處置工作中，項(xiàng)目組II號機(jī)器人采用六輪行走機(jī)構(gòu)，有效地提高了機(jī)器人系統(tǒng)越障性能，不僅成功解救了“靈蜥”機(jī)器人，而且成功完成了處置任務(wù)。 3）作品采用多種工程手段的組合優(yōu)化方法，有效地提高了機(jī)器人系統(tǒng)執(zhí)行單元的現(xiàn)場適應(yīng)性。而同類產(chǎn)品在河南和廣州現(xiàn)場作業(yè)時，因工具單一，均無法完成任務(wù)。 4)應(yīng)用潛望鏡原理有效地解決了強(qiáng)輻射現(xiàn)場監(jiān)測中攝像機(jī)壽命、圖像品質(zhì)、及對輻照強(qiáng)度的間接測量等關(guān)鍵問題,比同類產(chǎn)品耐輻照劑量提高兩個數(shù)量級。 5)作品將工作系統(tǒng)調(diào)整為液壓控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)不僅很好地避開了電機(jī)高負(fù)載運(yùn)行產(chǎn)熱高的問題，而且液壓系統(tǒng)還有如下特點(diǎn)：穩(wěn)定性高，額定功率大。作品的機(jī)械臂通過液壓控制，有效載荷大，作業(yè)范圍廣，較同類機(jī)器人優(yōu)勢明顯。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1.本作品于2009年8月成功處置河南省開封市杞縣利民輻照廠鈷60卡源事件，中華人名共和國環(huán)境保護(hù)部發(fā)函感謝；2.于2009年11月成功處置廣州番禹廣州輻照技術(shù)研究開發(fā)中心鈷60卡源事故，中共廣州市委發(fā)函感謝；3.于2010年10月成功參展成都第十一屆中國西部國際博覽會；4.于2010年12月在北京舉辦的第二屆全國高等學(xué)校自制教學(xué)設(shè)備成果展示會上獲優(yōu)秀成果獎。
作品所處階段
- 樣機(jī)及工程應(yīng)用
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作孵化，產(chǎn)品定制
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 現(xiàn)場展示 圖片 錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 1.作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢 系統(tǒng)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)抗輻射加固技術(shù)和可維護(hù)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)耐輻射性能強(qiáng)，可以滿足國家國防科研對放射性核素強(qiáng)輻射場下的日常監(jiān)督性監(jiān)測、管理和事故應(yīng)急處置的需求，在輻射環(huán)境中代替人完成輻射環(huán)境監(jiān)測及應(yīng)急處置作業(yè)，減少人員的職業(yè)照射劑量和作業(yè)的輻射防護(hù)費(fèi)用并可以增加安全性。 2.適用范圍、推廣前景分析 在河南杞縣廣州番禺卡源處理事故中，引起的社會效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了經(jīng)濟(jì)效益；就廣州番禺卡源事故，直接挽回的經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)到5000萬。由于番禺緊鄰廣州亞運(yùn)村，引起的社會效益就不可估量了。該機(jī)器人系統(tǒng)如果批量投入市場，其中強(qiáng)輻射環(huán)境應(yīng)急處置機(jī)器人單臺投資預(yù)計(jì)為25～40萬；輻射環(huán)境視頻監(jiān)控及放射源管理系統(tǒng)預(yù)計(jì)單臺投資為8～15萬。誠然該機(jī)器人系統(tǒng)和一些高精密的其他的機(jī)器人系統(tǒng)是不能比擬的，但是它是工程應(yīng)用實(shí)踐的產(chǎn)物， 其帶來的社會和經(jīng)濟(jì)效益不可估量，市場前景廣闊。作品中核心技術(shù)的突破對反恐機(jī)器人、巡邏機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人的研究和推廣應(yīng)用也有很強(qiáng)的推動意義。
同類課題研究水平概述
- 近年來，我國一些高校和研究機(jī)構(gòu)研制出了一系列的危險環(huán)境作業(yè)機(jī)器人，包括上海交通大學(xué)等單位研制了國內(nèi)首臺ZXPJ01型消防機(jī)器人，北京航空航天大學(xué)開發(fā)了RT3-EOD、RAPTOR 排爆機(jī)器人，北京金吾高科技有限公司研制出JW901B型排爆機(jī)器人，中科院沈陽自動化所研制出“靈蜥”危險作業(yè)機(jī)器人，哈爾濱工業(yè)大學(xué)面向未來戰(zhàn)場需求和反恐作戰(zhàn)需要，研制了模塊化、多功能的地面無人作戰(zhàn)平臺，中科院沈陽自動化所研制了輪、腿和履帶復(fù)合型自主式移動機(jī)器人Climber等等。 上海交通大學(xué)機(jī)器人研究所和上海消防所根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要設(shè)了ZXPJ01型消防機(jī)器人，主要用于核工業(yè)檢測，消防，火場探測，有毒，易燃，易爆氣體場所探測，森林探測，采礦，星球探測及無人戰(zhàn)場等。 由中科院沈陽自動化所研制出“靈蜥”危險作業(yè)機(jī)器人系列可以代替人進(jìn)行一定的工作，在大多數(shù)非結(jié)構(gòu)環(huán)境或危險、惡劣環(huán)境（環(huán)境狀況復(fù)雜多變，地面高低不平，存在坡、溝和障礙物）條件下實(shí)施反恐防暴作業(yè)。同時，該作業(yè)型機(jī)器人使用便捷的機(jī)械手（含工具）也是拓展其應(yīng)用范圍的重要因素。 JW-901B排爆機(jī)器人可廣泛應(yīng)用于搜索、排爆、放射性物質(zhì)的排除，代替人去完成有危險的工作。JW-901機(jī)器人的主要功能—抓取，優(yōu)于國內(nèi)外同類的各種機(jī)器人。 國外的危險環(huán)境作業(yè)機(jī)器人的發(fā)展較迅速，美國華盛頓州南部原子能研究中心根據(jù)核應(yīng)急環(huán)境的需求，設(shè)計(jì)了具有攀爬、去污、搬運(yùn)功能的機(jī)器人組。該組機(jī)器人既可單獨(dú)工作，也可組網(wǎng)配合、協(xié)同工作。這套機(jī)器人具有磁性吸盤、高壓水槍、運(yùn)動履帶等配套部件，有效地?cái)U(kuò)展了輻射中心區(qū)的施工作業(yè)范圍。 另外，美國還設(shè)計(jì)了一種機(jī)器人，可配合各種扳手部件，擰螺紋元件，倒推進(jìn)劑，清理不能自由倒入的推進(jìn)劑，最終完成強(qiáng)輻射環(huán)境中的自動拆卸任務(wù)。 三里島、切爾諾貝利及福島核事件使得在核能開發(fā)及利用快速發(fā)展的今天對以遙操作機(jī)器人技術(shù)為主的核處置技術(shù)提出了更為迫切的需要。從原料開采、提取、封裝、使用、退役、乏燃料的利用及三廢處置等全過程，都離不開核輻射監(jiān)測、預(yù)警、處置與應(yīng)急設(shè)備的可靠支支撐，這既是核能事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保證，也是公共危機(jī)管理的重要組成部分，已成為國際社會普遍關(guān)注的重要問題。一直以來，以傳統(tǒng)核大國為代表的諸多國家均投入巨資進(jìn)行該領(lǐng)域的研究，并取得了一定的成績。
