一種核與輻射環境場所劑量檢測機器人的製作方法

2023-08-03 21:09:41

本實用新型涉及檢測領域，具體涉及一種核與輻射環境場所劑量檢測機器人。

背景技術：

改革開放三十年來，隨著核設施大量建設、核技術利用項目的大規模使用和核科學技術的不斷發展，同時帶來了核與輻射洩漏、汙染、廢物處置事件也日益增多，核汙染所釋放出的三種主要射線本身看不見摸不到、不易及時發現、且對於人體傷害較大，對於核汙染事件的監測需要受過培訓的專業人員進行處理，傳統的監測方法是人工手持監測儀器現場進行檢測，尋找放射源，由於不知道放射源或處於什麼方位，帶來監測人員健康安全的問題。而使用該項技術就是為替代人在高危環境中進行檢測，避免監測人員檢測過程中的安全問題。現有機器人均為輻射應急處置機器人，大多是在核與輻射事件發生後進行處置，在事故發生前進行監測的較少。即使存在檢測功能的核應急處置機器人，也均為人工遙控操作，沒有自動偵測輻射源與自動前往輻射源的功能。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本實用新型的發明目的在於提供一種核與輻射環境場所劑量檢測機器人，其可以自行尋找輻射源頭的區域，也無需人工進行操作，機器自動尋找完成。

為實現上述發明目的，本實用新型提供以下的技術方案：一種核與輻射環境場所劑量檢測機器人，包括機器人本體，所述機器人本體設置有控制器、動 力裝置、行走裝置以及轉向裝置，所述控制器的輸出端通過驅動電路分別與所述行走裝置和所述轉向裝置電連接，所述機器人本體上還設有汙染源檢測裝置，所述汙染源檢測裝置包括α射線檢測電路、β射線檢測電路、X-γ射線檢測電路以及中子檢測電路，所述α射線檢測電路包括依次電連接的α射線探測器、第一前置放大器以及第一比較放大器，所述β射線檢測電路包括依次電連接的β射線探測器、第二前置放大器以及第二比較放大器，所述X-γ射線檢測電路包括依次電連接的X-γ射線探測器、第三前置放大器以及第三比較放大器，所述中子檢測電路包括中子探測器、第四前置放大器以及第四比較放大器，所述第一比較放大器、所述第二比較放大器、所述第三比較放大器以及所述第四比較放大器分別與所述控制器的輸入端電連接。

優選的，所述控制器包括路徑設定單元，所述機器人本體還設置有GPS定位導航裝置，所述GPS定位導航裝置與所述控制器的輸入端電連接。

優選的，所述機器人本體還設置有障礙物檢測裝置，所述障礙物檢測裝置包括距離傳感器，所述距離傳感器與所述控制器的輸入端電連接。

優選的，所述機器人本體還設置有在水平面內旋轉的旋轉臂，一個所述α射線探測器、一個所述β射線探測器、一個所述X-γ射線探測器以及一個所述中子探測器構成一套探測器，兩套所述探測器分別安裝在所述旋轉臂的兩端。

優選的，所述旋轉臂的轉軸上分別環繞設置有α射線信號線、β射線信號線、X-γ射線信號線以及中子信號線，所述α射線探測器通過碳刷滑動連接在所述α射線信號線上，所述β射線探測器通過碳刷滑動連接在所述β射線信號線上，所述X-γ射線探測器通過碳刷滑動連接在所述X-γ射線信號線上，所述中子探測器通過碳刷滑動連接在所述中子信號線上。

優選的，所述機器人本體還設置有攝像和圖像採集裝置，所述攝像和圖像 採集裝置與所述控制器的輸入端電連接。

優選的，所述機器人本體還設置有溫溼度檢測裝置，所述溫溼度檢測裝置包括溫溼度檢測電路，所述溫溼度檢測電路包括溫度傳感器、溼度傳感器、分別與所述溫度傳感器和所述溼度傳感器電連接的前置放大器和主放大器，所述前置放大器和所述主放大器與所述控制器的輸入端電連接。

優選的，所述控制器包括第一MCU微處理器和第二MCU微處理器。

優選的，所述控制器通過無線通訊模塊與遠程監控裝置電連接。

優選的，所述動力裝置採用鋰離子電池組，所述鋰離子電池組通過分壓電路進行電壓分配，所述行走裝置採用履帶，所述轉向裝置採用舵機。

由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：本實用新型無需人工手持儀器現場尋找劑量率最高的輻射源頭，由機器自動尋找，避免了檢測過程中，監測人員所受到的輻射劑量，減少了核與輻射對人體的傷害。

附圖說明

圖1為本實用新型公開的機器人本體的結構示意圖；

圖2為本實用新型公開的核與輻射環境場所劑量檢測機器人的組成方框圖；

圖3為本實用新型公開的動力裝置動力分配示意圖；

圖4為本實用新型公開的探測器的滑環連接示意圖；

圖5為本實用新型公開的核與輻射環境場所劑量檢測機器人的工作流程圖。

其中，111、第一MCU微處理器；112、第二MCU微處理器；120、鋰離子電池組；121、交直流轉、充電模塊；122、220AC外界電源；123、分壓電路；131、導向輪；132、舵機；141、主動驅動輪；142、承重輪；143、履帶；150、旋轉臂；151、α射線信號線；152、β射線信號線；153、X-γ射線信號線；154、中子信號線；155,156,157,158、碳刷；200、探測器；211、α射線探測器；212、 第一前置放大器；213、第一比較放大器；221、β射線探測器；222、第二前置放大器；223、第二比較放大器；231、X-γ射線探測器；232、第三前置放大器；233、第三比較放大器；241、中子探測器；242、第四前置放大器；243、第四比較放大器；300、GPS定位導航裝置；400、距離傳感器；500、攝像頭；610、溫度傳感器；620、溼度傳感器；630、前置放大器和主放大器；700、無線通訊模塊。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的範圍。

實施例一

參見圖1至圖5，如其中的圖例所示，一種核與輻射環境場所劑量檢測機器人，包括機器人本體，機器人本體設置有控制器、動力裝置、轉向裝置以及行走裝置，上述控制器採用作為主控制器的第一MCU微處理器111和作為輔助控制器的第二MCU微處理器112，上述動力裝置採用鋰離子電池組120，上述轉向裝置採用轉向輪131和控制驅動該轉向輪131轉動的舵機132，上述行走裝置採用主動驅動輪141、承重輪142以及圍繞主動驅動輪141和承重輪142的履帶143，第一MCU微處理器111的輸出端通過驅動電路分別與舵機132和主動驅動輪141電連接，機器人本體100上還設有汙染源檢測裝置，該汙染源檢測裝置包括α射線檢測電路、β射線檢測電路、X-γ射線檢測電路以及中子檢測電路，上述α射線檢測電路包括依次電連接的α射線探測器211、第一前置放大器212以及第一比較放大器213，上述β射線檢測電路包括依次電連接的β射線探測器221、第二前置放大器222以及第二比較放大器223，上述X-γ射線檢測電路包括依次電連接的X-γ射線探測器231、第三前置放大器232以及第三比較放大 器233，上述中子檢測電路包括中子探測器241、第四前置放大器242以及第四比較放大器243，第一比較放大器213、第二比較放大器223、第三比較放大器233以及第四比較放大器243分別與第一MCU微處理器111的輸入端電連接。

第一MCU微處理器111還包括路徑設定單元，機器人本體100還設置有GPS定位導航裝置300，GPS定位導航裝置300與第二MCU微處理器112的輸入端電連接。

機器人本體100還設置有障礙物檢測裝置，該障礙物檢測裝置包括距離傳感器400，該距離傳感器與第一MCU微處理器111的輸入端電連接。

機器人本體100還設置有旋轉臂150，一個α射線探測器211、一個β射線探測器221、一個X-γ射線探測器231以及一個中子探測器241構成一套探測器200，兩套探測器200分別安裝在旋轉臂150的兩端。

旋轉臂150的轉軸上分別環繞設置有α射線信號線151、β射線信號線152、X-γ射線信號線153以及中子信號線154，α射線探測器211通過碳刷15,5滑動連接在α射線信號線151上，β射線探測器221通過碳刷156滑動連接在射線信號線152上，X-γ射線探測器231通過碳刷157滑動連接在X-γ射線信號線153上，中子探測器241通過碳刷158滑動連接在中子信號線154上。

機器人本體100還設置有攝像和圖像採集裝置，該攝像和圖像採集裝置採用攝像頭500，攝像頭500與第二MCU微處理器112的輸入端電連接。

機器人本體100還設置有溫溼度檢測裝置，該溫溼度檢測裝置包括溫溼度檢測電路，該溫溼度檢測電路包括溫度傳感器610、溼度傳感器620、分別與溫度傳感器610和溼度傳感器620電連接的前置放大器和主放大器630，前置放大器和主放大器630與第二MCU微處理器112的輸入端電連接。

第二MCU微處理器112通過無線通訊模塊700與遠程監控裝置(圖中未視 出)電連接。

其中，設置交直流轉、充電模塊121為鋰離子電池組120充電，將220AC外界電源122轉換為直流電，將直流電充至鋰離子電池組120，由鋰離子電池組120出來的直流電壓通過分壓電路123分至5V.12V.24V.36V不同電壓，供不同的電路使用。

機器人本體100設置四個獨立的放射性檢測探測器：分別為α射線探測器211、β射線探測器221、X-γ射線探測器231和中子探測器241，四個探測器設置單獨的通路，檢測到信號後，送入相對應的前置放大器，在送入比較放大器，進行比較，每個比較放大器設置閾值，如輸入信號大於比較放大器相對應閾值的電壓，比較放大器將結果送至第一MCU微處理器111，第一MCU微處理器111根據結果進行前進和方向的調整，在檢測到射線後，系統前進速度變慢，探測器每隔3秒再採集一次數據，送入比較放大器，比較放大器對比實時檢測值與上3秒的檢測值，如實時檢測值大於上3秒的檢測值，則機器人繼續前進，如實時檢測值小於上3秒的檢測值，第一MCU微處理器111通訊至第二MCU微處理器112，第二MCU微處理器112進行GPS定位和攝像與圖像採集，最後通過無線通訊模塊發到監控端。

系統設置位置與障礙探測器，來檢測前方是否有障礙物，設置溫度傳感器與溼度傳感器檢測，最終將結果送入MCU-2

以上為對本實用新型實施例的描述，通過對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的 原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。