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核环境中的传感器节点及其无线链路特性的路由选择

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核电子学与探测技术 2023年第2期43卷 213-220页

作者：李辉范兴娟黄永平石家庄邮电职业技术学院智能工程系石家庄050021 河北大学电子信息工程学院石家庄050021

针对核环境中资源受限的WSN中的路由选择,提出了一种基于传感器节点及其无线链路特性的路由选择方案。它引入了一个集成缓冲区占用和跳数的潜在字段,根据到接收器的最短路由的较少跳数来维护路由表中的路由记录,从而发现一条不太拥挤和... 详细信息

针对核环境中资源受限的WSN中的路由选择,提出了一种基于传感器节点及其无线链路特性的路由选择方案。它引入了一个集成缓冲区占用和跳数的潜在字段,根据到接收器的最短路由的较少跳数来维护路由表中的路由记录,从而发现一条不太拥挤和能耗更低的路由。具体来说,通过监测或检查缓冲区占用和连续数据包之间的间隔来检测节点级拥塞,通过采用特定传感器节点进入带碰撞避免的载波感知多址退避阶段的次数来检测链路级拥塞;在拥塞检测的基础上,采用基于纹波的搜索方法来缓解网络的拥塞,将数据包转发到新维护的不拥挤的路由,从而使网络恢复正常运行。仿真实验结果表明,与常见的拥塞避免和无拥塞控制的路由方案相比,提出的方案在网络吞吐量、ETE延迟和每数据包的能耗性能方面都更优,有利于核环境中的无线数据的采集。

关键词：核环境无线传感器网络路由选择拥塞控制数据流路由度量吞吐量

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核环境下动力机械手虚拟仿真平台开发

核环境下动力机械手虚拟仿真平台开发

作者：徐聪聪南京理工大学

学位级别：硕士

核环境下作业动力机械手主要是为处理一些辐射环境下的危险工作任务而设计制造的专用设备。本文针对操作人员通过观察窗难以准确把握机械手位姿可能为操作带来风险的问题,结合虚拟仿真技术,开发了基于ROS(Robot Operating System)的动... 详细信息

核环境下作业动力机械手主要是为处理一些辐射环境下的危险工作任务而设计制造的专用设备。本文针对操作人员通过观察窗难以准确把握机械手位姿可能为操作带来风险的问题,结合虚拟仿真技术,开发了基于ROS(Robot Operating System)的动力机械手虚拟仿真平台。首先,对动力机械手本体的结构和参数以及ROS相关功能进行了分析,从核环境作业动力机械手操作中存在的问题出发,结合企业需求,提出了动力机械手虚拟仿真平台的总体设计方案。其次,在对机械手本体结构以及机器人运动学建模进行研究的基础上,采用DH参数法完成动力机械手的运动学建模,并完成动力机械手的正逆运动学分析与求解。接着分析了基于RRT的机械手路径规划算法,提出使用基于RRT算法改进而来的RRT*算法来完成机械手的路径规划,并分析两种算法在规划路径长度方面的优劣性。同时基于以上分析,在ROS中完成机械手各功能模块的开发,包括正逆运动学求解功能、运动规划功能和通讯功能等。最后结合Rviz工具和QT软件开发平台完成虚拟仿真平台人机交互界面的开发,还完成了动力机械手虚拟仿真平台测试,验证了研究的正确性和可行性。本文的研究实现了核环境下作业动力机械手虚拟仿真平台的开发,可以帮助机械手操作人员及时了解热室内机械手的位姿情况,提升动力机械手操作的临场性和安全性,另一方面该平台也可以为操作人员提供安全的操作培训环境。

关键词：动力机械手核环境仿真平台 ROS 路径规划

核环境下的六自由度液压破拆机械臂设计与控制研究

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核环境下的六自由度液压破拆机械臂设计与控制研究

作者：宋海龙哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着核能的不断发展,越来越多的核设施因达到使用寿命而面临退役问题,人工拆除不仅效率极低,还会使工作人员面临很大的核辐射风险。本文提出一种应用于核环境下的液压破拆机械臂,通过末端携带不同的作业工具,可以很好的代替人工对核设... 详细信息

随着核能的不断发展,越来越多的核设施因达到使用寿命而面临退役问题,人工拆除不仅效率极低,还会使工作人员面临很大的核辐射风险。本文提出一种应用于核环境下的液压破拆机械臂,通过末端携带不同的作业工具,可以很好的代替人工对核设施进行破拆处理,具有重大的研究意义。本文首先对破拆机械臂的整体方案进行了设计,根据机械臂的驱动结构推导出液压缸与转动关节之间的位置和力矩转换关系。通过改进型D-H参数法建立了机械臂的运动学数学模型和雅克比矩阵,使用蒙特卡罗法对机械臂的工作空间进行了分析。采用牛顿-欧拉法对机械臂进行了动力学建模,通过计算力矩法对各关节力矩进行补偿,实现机械臂各关节的伺服控制。并使用机器人数学建模软件验证了运动学和动力学模型的正确性。然后在运动学和动力学的基础上,分别对机械臂在关节空间和笛卡尔空间的轨迹进行了规划,提出了一种基于高阶多项式过渡的线性插值方法,实现了从静止到匀速阶段的无冲击过渡,可以很好地作为速度归一化函数对机械臂末端轨迹的速度进行控制。末端姿态采用基于单位四元数的球面线性插值方法,有效的避免了姿态奇异性问题,使姿态的转动更加平滑。其次对机械臂末端接触力的柔顺特性进行了分析,设计了基于位置的自适应阻抗控制器,通过一维运动对恒力跟踪效果进行了验证。最后对机械臂进行基于Coppelia Sim的联合仿真,对机械臂的运动学和逆动力学算法进行了仿真验证。在模拟的环境下,对机械臂进行轨迹规划和末端力控制,完成了对指定物体的连续切割任务,实现了机械臂末端工具在不同接触面下的恒力跟踪。

关键词：核环境液压机械臂轨迹规划阻抗控制恒力跟踪

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核环境巡检机器人路径规划研究

核环境巡检机器人路径规划研究

作者：张正钢西南科技大学

学位级别：硕士

核环境设备安全高效运行是保障核能可持续发展的关键,为避免核事故的发生,巡检工作发挥着至关重要的作用。本论文依托国家“十三五”核能开发项目“核应急处置机器人关键技术研究”,重点针对核环境非结构环境特点,采用机器人代替人工执... 详细信息

核环境设备安全高效运行是保障核能可持续发展的关键,为避免核事故的发生,巡检工作发挥着至关重要的作用。本论文依托国家“十三五”核能开发项目“核应急处置机器人关键技术研究”,重点针对核环境非结构环境特点,采用机器人代替人工执行核环境巡检任务。地图构建和路径规划作为机器人巡检过程的关键技术,是机器人稳定运行的基础。因此,本论文重点对Cartographer地图构建算法和路径规划算法进行改进,以提高非结构化环境地图构建和路径规划精度。本论文的主要研究工作如下:(1)建立麦克纳姆轮巡检机器人运动学和动力学模型,并建立传感器IMU和激光雷达的误差模型为地图构建和路径规划提供理论支撑。(2)改进多传感器融合地图构建算法。在非结构化环境中,单一激光传感器无法获得精确地图,造成巡检机器人在导航过程中定位误差大,无法准确到达目标点。因此本论文通过扩展卡尔曼滤波算法将轮式里程计与IMU的水平位移、垂直位移和俯仰角进行融合,将融合后的轮式里程计数据和激光雷达数据作为Cartographer算法的输入,来提高Cartographer算法构建地图的精度。然后在开源数据集和仿真环境中,经验证本论文改进的地图构建算法具有较好的效果。(3)改进巡检机器人路径规划算法。传统A*算法沿着四邻域进行搜寻,搜索速度慢、生成路径拐点较多。因此本论文对传统A*算法进行改进,首先沿着八邻域进行搜寻,通过结合曼哈顿距离与对角距离来减小搜索路径;然后结合动态衡量的方法提高搜索速度;最后结合贝塞尔曲线拟合的方法进行拐点优化,从而减少拐点数量。在全局路径的基础上结合局部路径规划进行动态避障,提高巡检机器人路径规划效率。最后在路径规划仿真实验中,证明了改进算法在搜寻时间和拐点数量上明显优于传统方法。(4)实验结果与分析。在真实环境中验证地图构建算法与路径规划算法的性能,实验结果表明本论文改进的算法能够在非结构化环境中获得精确的地图信息,并且能够进行定点导航。本论文改进的地图构建算法与路径规划算法,能够提高环境地图构建精度和生成最优路径,并且能够进行定点导航。研究成果有助于提高核环境巡检的智能化和高效性,对核环境的巡检工作有一定的工程应用价值。

关键词：核环境巡检机器人改进Cartographer算法改进A*算法

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关于我国核环境标准体系建设分析与研究

核电子学与探测技术 2023年第2期43卷 418-433页

作者：于志翔廉冰王彦康晶陈佳辰蒙滨驰岳琪中国辐射防护研究院太原030006

从核设施环境影响评价标准体系与环境评价技术标准体系两个方面总结分析核环境标准体系国内外现状,我国在部分核设施环境影响评价的标准还不够健全,环境影响评价模型的应用缺少相关规定,环境风险过程中的标准还有缺项,因此应借鉴发达国... 详细信息

从核设施环境影响评价标准体系与环境评价技术标准体系两个方面总结分析核环境标准体系国内外现状,我国在部分核设施环境影响评价的标准还不够健全,环境影响评价模型的应用缺少相关规定,环境风险过程中的标准还有缺项,因此应借鉴发达国家以及国际组织的先进经验,补充完善我国核环境相关标准,建立合理的标准体系。

关键词：核环境标准体系环境影响评价环境评价技术

基于鹈鹕优化算法的核环境巡检机器人路径规划

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机械设计与研究 2023年第3期39卷 27-30,34页

作者：张洁郑州旅游职业学院信息工程学院郑州451464

为提高核环境巡检机器人路径规划的效果,将一种新型智能优化算法—鹈鹕优化算法(Pelican Optimization Algorithm,POA)应用于解决该问题,并进行了实例分析。介绍了POA基本原理,给出了算法主要流程;利用4个基准测试函数对POA性能进行了验... 详细信息

为提高核环境巡检机器人路径规划的效果,将一种新型智能优化算法—鹈鹕优化算法(Pelican Optimization Algorithm,POA)应用于解决该问题,并进行了实例分析。介绍了POA基本原理,给出了算法主要流程;利用4个基准测试函数对POA性能进行了验证,并与另外3种典型优化算法进行了对比分析;构建了简单和复杂的核巡检机器人两种工作环境,利用POA进行路径规划。结果表明,POA算法的寻优精度更高且计算稳定性好,在耗时更少的情况下,可以获得更短的移动路径,具有一定的优势。

关键词：鹈鹕优化算法核环境巡检机器人路径规划

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核环境下的摩擦、磨损与润滑

摩擦学学报 2020年第4期40卷 489-503页

作者：王鹏柴利强赵晓宇张贝贝刘维民中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

理解核环境下材料的摩擦、磨损与润滑问题对建设商用第三代核反应堆、发展新型四代堆以及验证未来先进聚变核能系统至关重要.服役于核岛尤其是核反应堆一回路的机械部件及材料,不仅承受运动过程中循环应力及摩擦磨损,而且还要面对高温... 详细信息

理解核环境下材料的摩擦、磨损与润滑问题对建设商用第三代核反应堆、发展新型四代堆以及验证未来先进聚变核能系统至关重要.服役于核岛尤其是核反应堆一回路的机械部件及材料,不仅承受运动过程中循环应力及摩擦磨损,而且还要面对高温、腐蚀和辐射等极端环境,本文中针对反应堆中核环境下结构材料摩擦磨损问题,以及核环境下润滑材料特殊需求,总结了本领域研究进展及面临的挑战,并对推进及解决核环境下材料的摩擦、磨损与润滑研究提出了展望.

关键词：核环境摩擦磨损润滑辐照

核环境下基于GSM SMS的无线通信平台的实现

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核电子学与探测技术 2007年第6期27卷 1252-1255,1174页

作者：刘通良潘仕彬东华理工学院江西抚州344000

本文介绍了一种核环境下基于GSM SMS的无线通信平台的实现方法。在详细介绍了SMS协议、GM8123和有关技术的基础上,对整体实现进行了详细的阐述。

关键词： GSM SMS GM8123 微控制器(MCU) 核环境

核环境类研究生课程教学改革的探索与实践——以《环境治理新技术》为例

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创新创业理论研究与实践 2022年第7期5卷 20-22页

作者：王国华刘金香袁华山荣丽杉李仕友南华大学土木工程学院湖南衡阳421001

该文以南华大学核环境类研究生课程《环境治理新技术》为例,分析核环境类研究生教学过程中存在的课程教材相对匮乏、教学内容体系不科学、教学模式相对陈旧、国际化程度不高、学科交叉渗透相对不足等问题,在教材选用、教学内容、教学模... 详细信息

该文以南华大学核环境类研究生课程《环境治理新技术》为例,分析核环境类研究生教学过程中存在的课程教材相对匮乏、教学内容体系不科学、教学模式相对陈旧、国际化程度不高、学科交叉渗透相对不足等问题,在教材选用、教学内容、教学模式、考核方式等方面进行改革,加深学生对核环境类基础理论和前沿进展的掌握,强化研究生的实验理论、技能和分析能力,培养学生的献身精神及爱国情操,实现培养高水平核环境类专业创新型应用人才的目标。

关键词：核环境《环境治理新技术》教学改革