【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核电厂路径规划的，更具体地说，涉及一种核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法和系统、机器人。
技术介绍
1、与其它类型的事故相比，核事故有许多的不同点，由此决定了其事故现场的特殊性。其中最大的一个不同点就是核事故现场具有高放射性，人员是无法到达事故中心现场区域的。以某核事故现场为例，现场设备受损严重，需要大负载救援设备对倒塌的混凝土、倒伏的管道等进行破拆及搬运，以便其它的救援设备或人员可第一时间到达作业区域。救援机器人的机械臂在执行任务时，一方面要避免碰撞障碍物，损坏设备；另一方面在高辐射环境下，为了保证机械臂性能，延长使用寿命，也要在规划路径时远离高辐射强度区域。
2、然而，现有的救援机器人的机械臂路径规划方法中，障碍物为相机测量出来或者提前已知的实体障碍物，其并没有考虑空间某区域有一个超过阈值的辐射热点，该辐射热点存在的空间时，虽然机械臂不会发生实际碰撞，但是会损伤机械臂，进而降低机械臂性能，缩短机械臂的使用寿命。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的问题，提供一种核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法和系统、机器人。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，包括以下步骤：
3、对核事故现场空间中的动态环境进行跟踪检测，获得核事故现场的动态环境信息；所述动态环境信息包括：核事故现场的图像信息、核事故现场的三维环境信息、核事故现场的障碍物
4、根据所述动态环境信息生成三维复合地图；
5、基于所述三维复合地图和应急救援机器人的机械臂的位姿信息和所述机械臂的采样信息，采用预设方法进行路径规划，获得所述应急救援机器人的机械臂的目标路径。
6、在本专利技术所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法中，所述对核事故现场空间中的动态环境进行跟踪检测，获得核事故现场的动态环境信息包括：
7、对核事故现场空间进行图像采集，获得所述核事故现场的图像信息；
8、对核事故现场空间进行三维图像采集，获得所述核事故现场的三维环境信息；
9、对核事故现场的障碍物进行图像采集，获得所述核事故现场的障碍物信息；
10、对核事故现场的辐射剂量信息进行检测，获得所述核事故现场的三维辐射信息。
11、在本专利技术所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法中，所述根据所述动态环境信息生成三维复合地图包括：
12、根据所述三维环境信息和所述障碍物信息生成三维环境地图；
13、根据所述三维辐射信息生成三维辐射地图；
14、将所述三维环境地图和所述三维辐射地图进行叠加，获得所述三维复合地图。
15、在本专利技术所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法中，所述根据所述三维环境信息和所述障碍物信息生成三维环境地图包括：
16、将所述障碍物信息和所述图像信息进行障碍物识别，获得待清除障碍物及对应的通行难度；
17、基于所述三维环境信息、所述待清除障碍物及对应的通行难度，生成所述三维环境地图。
18、在本专利技术所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法中，所述将所述三维环境地图和所述三维辐射地图进行叠加，获得所述三维复合地图包括：
19、根据所述三维环境地图确定待清除障碍物的位置及对应的通行难度；
20、根据所述三维辐射地图确定辐射热点的位置及对应的辐射信息；
21、将所述三维环境地图和所述三维辐射地图叠加，获得初始三维复合地图；
22、对所述初始三维复合地图进行栅格化，获得栅格地图；
23、根据所述待清除障碍物的位置及对应的通行难度、所述辐射热点的位置及对应的辐射信息，确定所述栅格地图中的每一个栅格的综合代价值；所述综合代价值包括：通行代价值和辐射代价值；
24、根据每一个栅格的综合代价值对所述栅格地图进行赋值，获得所述三维复合地图。
25、在本专利技术所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法中，所述确定栅格地图中的每一个栅格的综合代价值包括：
26、获取栅格地图中每一个栅格的初始代价值；
27、根据每一个栅格的初始代价值和待清除障碍物的位置，确定每一个栅格的通行代价值；
28、根据每一个栅格的初始代价值和辐射热点的位置，确定每一个栅格的辐射代价值；
29、根据每一个栅格的通行代价值、第一权重、辐射代价值及第二权重，确定每一个栅格的综合代价值；所述第一权重为预设障碍物代价权重，所述第二权重为预设辐射代价权重。
30、在本专利技术所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法中，所述根据每一个栅格的初始代价值和待清除障碍物的位置，确定每一个栅格的通行代价值包括：
31、根据所述待清除障碍物的位置，获得栅格与所述待清除障碍物之间的第一距离；
32、获取预设参数；所述预设参数为机器人的物理半径和障碍物的预设障碍物代价阈值；
33、根据所述初始代价值、所述第一距离、所述物理半径以及所述预设障碍物代价阈值，确定所述通行代价值。
34、在本专利技术所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法中，所述预设方法为：rrt*算法与改进人工势场法结合的方法。
35、在本专利技术所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法中，所述基于所述三维复合地图和应急救援机器人的机械臂的位姿信息和所述机械臂的采样信息，采用预设方法进行路径规划，获得所述应急救援机器人的目标路径包括：
36、根据所述三维复合地图，确定每一个栅格的综合代价值；
37、根据每一个栅格的综合代价值将所述三维复合地图中的每一个栅格标记为障碍空间或者自由空间；
38、在完成空间标记后，基于机械臂的位姿信息和所述机械臂的采样信息，采用rrt*算法与改进人工势场法进行路径规划，获得所述应急救援机器人的机械臂的目标路径。
39、在本专利技术所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法中，所述在完成空间标记后，基于机械臂的位姿信息和所述机械臂的采样信息，采用rrt*算法与改进人工势场法进行路径规划，获得所述应急救援机器人的机械臂的目标路径具体包括以下步骤：
40、步骤一.在完成空间标记后，确定起始点和目标点；
41、步骤二.采用约束采样空间策略和目标偏置策略并融合rrt*算法，获得融合算法；
42、步骤三.通过所述融合算法和所述机械臂的位姿信息，利用所述机械臂在所述三维复合地图的自由空间中进行采样，获得所述机械臂的采样信息，并根据所述采样信息确定初始路径；
43、步骤四.基于所述融合算法和所述初始路径进行计算，获得椭圆采样空间，并采用改进人工势场法在所述椭圆采样空间中进行采样，获得第一路径；
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1.一种核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述对核事故现场空间中的动态环境进行跟踪检测，获得核事故现场的动态环境信息包括：
3.根据权利要求2所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述根据所述动态环境信息生成三维复合地图包括：
4.根据权利要求3所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述根据所述三维环境信息和所述障碍物信息生成三维环境地图包括：
5.根据权利要求4所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述将所述三维环境地图和所述三维辐射地图进行叠加，获得所述三维复合地图包括：
6.根据权利要求5所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述确定栅格地图中的每一个栅格的综合代价值包括：
7.根据权利要求6所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述根据每一个栅格的初始代价值和待清除障碍物的位置，确
8.根据权利要求1所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述预设方法为：RRT*算法与改进人工势场法结合的方法。
9.根据权利要求8所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述基于所述三维复合地图和应急救援机器人的机械臂的位姿信息和所述机械臂的采样信息，采用预设方法进行路径规划，获得所述应急救援机器人的目标路径包括：
10.根据权利要求9所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述在完成空间标记后，基于机械臂的位姿信息和所述机械臂的采样信息，采用RRT*算法与改进人工势场法进行路径规划，获得所述应急救援机器人的机械臂的目标路径具体包括以下步骤：
11.根据权利要求9所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述方法还包括：
12.根据权利要求11所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述构建包围盒包括：
13.根据权利要求1-12任一项所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述方法还包括：
14.一种应急救援机器人的机械臂路径规划系统，应用于权利要求1-13任一项所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，包括：
15.根据权利要求14所述的应急救援机器人的机械臂路径规划系统，其特征在于，所述动态环境检测模块包括：图像检测模块、三维信息检测模块、障碍物检测模块以及辐射检测模块；
16.根据权利要求15所述的应急救援机器人的机械臂路径规划系统，其特征在于，所述图像检测模块包括：云台相机；所述三维信息检测模块包括：三维激光雷达；所述障碍物检测模块包括：固态激光雷达；所述辐射检测模块包括：γ相机；
17.根据权利要求15所述的应急救援机器人的机械臂路径规划系统，其特征在于，所述地图生成模块包括：三维环境地图生成模块、三维辐射地图生成模块以及叠加模块；
18.根据权利要求14所述的应急救援机器人的机械臂路径规划系统，其特征在于，还包括：仿真模块；
19.根据权利要求14所述的应急救援机器人的机械臂路径规划系统，其特征在于，还包括：运动学模块；
20.一种机器人，其特征在于，包括权利要求14-19任一项所述的应急救援机器人的机械臂路径规划系统。
...【技术特征摘要】
1.一种核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述对核事故现场空间中的动态环境进行跟踪检测，获得核事故现场的动态环境信息包括：
3.根据权利要求2所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述根据所述动态环境信息生成三维复合地图包括：
4.根据权利要求3所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述根据所述三维环境信息和所述障碍物信息生成三维环境地图包括：
5.根据权利要求4所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述将所述三维环境地图和所述三维辐射地图进行叠加，获得所述三维复合地图包括：
6.根据权利要求5所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述确定栅格地图中的每一个栅格的综合代价值包括：
7.根据权利要求6所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述根据每一个栅格的初始代价值和待清除障碍物的位置，确定每一个栅格的通行代价值包括：
8.根据权利要求1所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述预设方法为：rrt*算法与改进人工势场法结合的方法。
9.根据权利要求8所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述基于所述三维复合地图和应急救援机器人的机械臂的位姿信息和所述机械臂的采样信息，采用预设方法进行路径规划，获得所述应急救援机器人的目标路径包括：
10.根据权利要求9所述的核事故应急救援机器人的机械臂路径规划方法，其特征在于，所述在完成空间标记后，基于机械臂的位姿信...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈国栋，李兵，陈少南，刘蕾，邓志燕，付煜波，陈烁帆，
申请(专利权)人：中广核研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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