[发明专利]一种基于异构机器人的放射物搜寻系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于异构机器人的放射物搜寻系统及方法，通过多旋翼飞行器射线数据、图像信息获取，利用回归分析及数据融合方法，实时产生放射物射线源的精确多维场景图。同时通过回归分析陆地机器人的放射物射线数据，辅助多旋翼飞行器放射物搜寻，从而高精度方向辨识和空间辨识，实现放射物信息获取及精准定位。然后利用多旋翼飞行器提供的图像信息进行路径规划，完成放射物的搜寻工作。最后再根据多旋翼飞行器提供的放射源的图像信息及陆地机器人获取的触觉信息进行融合，实现力反馈，进而控制陆地机器人携带的机械臂自主抓取放射源。本发明不仅可以对已知放射源进行监管处置，还可对未知放射源进行准确搜寻处置，以及对空中气溶胶进行探测。

技术领域

本发明属于放射性物质探测及搜寻技术领域，具体涉及一种基于异构机器人的放射物搜寻系统及方法的设计。

背景技术

半个多世纪以来，我国核能与核技术利用事业稳步发展。目前，我国已经形成较为完整的核工业体系，核能在优化能源结构、保障能源安全、促进污染减排和应对气候变化等方面发挥了重要作用；核技术在工业、农业、国防、医疗和科研等领域得到广泛应用，有力地推动了经济社会发展。随着军用核武器、核材料及核技术扩散日益严重，以及核辐射事故和辐射恐怖事件特有的突发性，对社会安全和国家政治经济有极大威胁，容易造成大规模的人员伤亡和广泛的社会恐慌，世界各国亟需采取更多措施制止非法贩卖核材料。我国是恐怖主义犯罪最大受害国之一，境内各种核恐怖活动的监管和控制形势严峻。恐怖分子可能采用集装箱、行李或屏蔽容器等走私放射性材料，一旦核恐怖事件发生，将会对社会稳定与经济发展造成长期的负面影响，已然成为威胁国家安全的重大隐患。此外，近年国内发生放射源被卡失控事件，造成大量人员健康损害和环境放射性污染，带来了巨大的经济损失，甚至引起局部地区的社会动荡。

在复杂多变的核事故处置现场环境，单个机器人在信息的获取、处理及控制能力等方面存在局限性。而多旋翼飞行器综合微机电和新材料等现代技术，配合陆地机器人形成多层次、立体化事故处置现场信息空地一体化获取技术，能够快速执行目标搜索和救援、处置工作。

发明内容

本发明的目的是针对现有的放射物搜寻技术中单个机器人在信息的获取、处理及控制能力等方面存在局限性的问题，提出了一种基于异构机器人的放射物搜寻系统及方法，采用异构多机器人协作、多传感器融合的放射物信息获取、多维空间场景重建及多层次空间立体搜寻方法，不仅可以对已知放射源进行监管、处置，还可对未知放射源进行准确搜寻处置，以及对空中气溶胶进行探测。

本发明的技术方案为：一种基于异构机器人的放射物搜寻系统，包括多旋翼飞行器和陆地机器人。多旋翼飞行器包括多旋翼飞行器控制器、GPS定位设备、陀螺仪、图像采集传感器、第一辐射剂量探测器、便携式能谱探测器和第一通信设备；多旋翼飞行器控制器分别与GPS定位设备、陀螺仪、图像采集传感器、第一辐射剂量探测器、便携式能谱探测器以及第一通信设备通信连接。陆地机器人包括陆地机器人数据处理器、运动控制器、第二辐射剂量探测器、第二通信设备、机械臂、机械臂末端执行器和触觉传感器；陆地机器人数据处理器分别与运动控制器、第二辐射剂量探测器以及第二通信设备通信连接，运动控制器与机械臂连接，机械臂末端设置有机械臂末端执行器，机械臂末端执行器与触觉传感器通信连接。多旋翼飞行器和陆地机器人通过第一通信设备和第二通信设备无线通信连接。

进一步地，多旋翼飞行器控制器用于控制多旋翼飞行器搭载的信息采集设备及通信设备进行工作。GPS定位设备与陀螺仪用于获取多旋翼飞行器的位置信息及多旋翼飞行器在空间X、Y、Z三个方向上的加速度与滚转角、俯仰角和偏航角的姿态信息。图像采集传感器用于采集放射现场的环境图像信息。第一辐射剂量探测器用于获取放射现场的射线剂量数据信息。便携式能谱探测器用于获取放射现场的射线能谱数据信息。第一通信设备用于与陆地机器人进行无线通信与信息传输。