ДИСТАНЦИОННО УПРАВЛЯЕМЫЙ РОБОТ РАДИАЦИОННОЙ РАЗВЕДКИ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к мобильным роботам, предназначенным для дистанционного поиска и эвакуации локальных источников излучения (ЛИИ).
Известен «Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения», [патент РФ №2195005]. Способ реализован с помощью устройства, которое содержит блок детектирования для определения направления на источник излучения, блок детектирования для определения точного местоположения источника излучения и контроля за изменением мощности дозы, манипулятор, видеокамеру, три световых индикатора, экран. Устройство позволяет регистрировать излучение тремя детекторами, размещенными на платформе мобильного робота (МР). Один из блоков детектирования является поисковым и состоит из двух детекторов, разделенных экраном. Блок детектирования располагается на платформе МР таким образом, чтобы ось разделительного экрана совпадала с продольной осью МР. При поиске источника излучения МР двигается в направлении, определенном равноинтенсивными сигналами с обоих детекторов. Второй блок детектирования обнаружительный. Он представляет собой детектор, размещенный на манипуляторе МР. С его помощью регистрируется изменение мощности дозы и определяется точное местоположение источника гамма-излучения. Недостатком устройства является невозможность вращения платформы мобильного робота в процессе поиска направления на локальный источник излучения (ЛИИ), что ведет к достаточно низкой точности поиска. Кроме того, отсутствие коллиматора не позволяет различить два и более расположенных рядом ЛИИ.
Известен «Гамма-локатор», [Патент на ПМ РФ №27716]. Гамма-локатор содержит соединенные между собой исполнительное устройство и пост управления. Исполнительное устройство включает коллимированный детектор, связанный с блоком управления, телевизионную камеру и блок питания, а также модуль дискриминаторов, модуль формирователей, модуль интенсиметров, микроконтроллер, дозиметр, дальномер, привод заслонок коллимированного детектора. Пост управления включает блок контроля обработки информации и индикации с пультом управления, видеомонитор и блок питания поста. Блок контроля выполнен в виде, связанных между собой, монитора персональной электронно-вычислительной машины, процессорного блока. Особенности конструкции установки «Гамма-локатора» препятствуют его одновременной работе с манипулятором, и он обладает достаточно низким качеством определения ЛИИ.
Известен мобильный робототехнический комплекс «Богомол ЗМ», выбранный за прототип [Патент на ПМ РФ №56996]. Комплекс предназначен для визуальной разведки, поиска и первичной диагностики опасных предметов. Комплекс содержит: пульт оператора, подвижный аппарат, соединенный с пультом оператора посредством информационной кабельной линии связи и оснащен системой технического зрения и четырьмя гусеничными движителями, манипулятором, имеющим пять степеней подвижности с активным радиальным двупалым охватом. В пульте оператора установлен дисплей, на который выводится визуальная информация о текущем положении подвижного аппарата.
Комплекс не обладает детекторами ионизирующего излучения и поэтому не может быть применен для ведения радиационной разведки. Кабельная линия связи между пультом оператора и подвижным аппаратом ограничивает расстояние между оператором и опасным объектом. Дезактивация комплекса существенно затруднена кабельной линией и большого количества труднодоступных поверхностей на элементах
гусеничного движителя. Манипулятор с пятью степенями подвижности обладает недостаточной маневренностью для обследования полостей в зданиях, в которые не может проехать подвижный аппарат.
Задачами являются осуществление радиационной разведки включающее поиск первоначального направления на ЛИИ и последующее точное указание его расположения, повышение безопасности поиска ЛИИ, упрощение дезактивации комплекса, увеличение подвижности манипулятора.
Предложен дистанционно управляемый робот радиационной разведки, содержащий опорную раму, на которой жестко закреплен антропоморфный шарнирный манипулятор с механическим захватом, на котором установлен коллимированный детектор с двумя каналами. Многоэлементный детектор установлен с возможностью вращения на опорной раме. Рама связана с транспортным средством - многоколесным шасси, со встроенным в каждое колесо мотор-редуктором, передние колеса закреплены на жестком рычаге качающемся вокруг продольной оси шасси, а задние колеса каждого борта закреплены на двух качающихся поперечных рычагах шасси, в корме шасси установлена аккумуляторная батарея. Манипулятор робота выполнен в виде шести последовательно соединенных шарниров. На опорной раме расположены радиомодем и телевизионный передатчик. Робот оснащен системой видеоконтроля, состоящей из трех телекамер, а одна из телекамер установлена с возможностью вращения. Приборный контейнер жестко закреплен на опорной раме.
Пульт оператора содержит соединенные между собой кабелями модуль управления, блок питания, аккумуляторную батарею, микроЭВМ, видеомонитор, радиомодем и телевизионный приемник.
На переднем рычаге шасси может быть закреплен контейнер для отбора проб.
Дистанционно управляемый робот радиационной разведки состоит из транспортного средства включающего манипулятор и пульта оператора
(Фиг.1,2).
Транспортное средство содержит опорную раму 1, шарнирный антропоморфный манипулятор 2 с механическим захватом 3, приборный контейнер 4 установленный на опорной раме, установлена система видео контроля 5 состоящая из трех телекамер. На механическом захвате установлен коллимированный детектор с двумя каналами 6. На опорной раме закреплен с возможностью вращения многоэлементный детектор 7. В каждое колесо встроен мотор-редуктор 8. Передние колеса закреплены на жестком качающемся вокруг продольной оси шасси рычаге 9. Задние колеса каждого борта закреплены на двух качающихся поперечных рычагах 10. В корме шасси установлена аккумуляторная батарея 11. На раме установлен радиомодем 12 и телевизионный передатчик 13. Одна из телекамер 14 установлена с возможностью вращения. На переднем рычаге может устанавливаться контейнер для проб 15. Манипулятор состоит из последовательно соединенных шарниров и имеет шесть степеней подвижности. Пульт оператора содержит соединенные между собой кабелями модуль управления 16, блок питания 17, аккумуляторную батарею 18, микроЭВМ 19, видеомонитор 20, радиомодем 21 и телевизионный приемник 22 (Фиг.2).
Поиск роботом ЛИИ производится следующим образом. Транспортное средство по командам с пульта оператора передвигают по загрязненному участку местности, при этом по информации от многоэлементного детектора, переданной через приборный контейнер и радиомодемы транспортного средства и пульта оператора, в микроЭВМ пульта оператора непрерывно строится вектор, определяющий направление на ЛИИ с максимальной интенсивностью из всех имеющихся в данном пространстве. Для более точного определения расположения ЛИИ транспортное средство передвигают в направлении полученного вектора. При этом точку пересечения рабочей оси коллимированного детектора и поверхности грунта
по командам с пульта оператора устанавливают с помощью манипулятора на расстоянии 1-2 метра от транспортного средства. В процессе движения непрерывно снимают информацию с многоэлементного детектора посредством приборного контейнера, радиомодемов, модуля управления пульта оператора и микроЭВМ. Как только уровень регистрируемого излучения превысит порог обнаружения, определяемый типом счетчиков коллимированного детектора, транспортное средство останавливают. Сканирующими движениями по командам с пульта оператора с помощью манипулятора последовательно перемещают коллимированный детектор вверх-вниз и вправо-влево. Получают информацию о регистрируемом уровне излучения с каждого канала коллимированного детектора через приборный контейнер транспортного средства, радиомодемы, модуль управления и микроЭВМ пульта оператора. Сканирующими движениями добиваются выравнивания регистрируемых уровней ЛИИ. В момент выравнивания уровней рабочая ось детектора, а следовательно, и захватного устройства, будет направлена на искомый ЛИИ. Найденный ЛИИ осматривают телекамерой размещенной на захватном устройстве манипулятора либо перемещают с помощью этого захватного устройства. Поиск ЛИИ в вертикальной плоскости выполняют аналогично поиску в горизонтальной плоскости, вращая многоэлементный детектор относительно опорной рамы таким образом, чтобы ось его экрана лежала в горизонтальной плоскости. Найденный ЛИИ эвакуируют, перемещая его манипулятором в контейнер для отобранных проб.
Установка многоэлементного детектора на опорной раме с возможностью вращения позволяет комплексу производить поиск первоначального направления на ЛИИ. Коллимированный детектор установленный на захвате манипулятора повышает точность поиска ЛИИ. Повышение безопасности поиска ЛИИ решается увеличением расстояния между транспортным средством и пультом оператора путем введения радиосвязи между ними. Упрощение дезактивации решается устранением
кабельной линии связи и применением многоколесного шасси вместо гусеничного. Увеличение подвижности манипулятора решается введением дополнительной шестой вращательной степени подвижности манипулятора вдоль оси предплечья.