本实用新型属于机器人核辐射探测技术领域，具体涉及一种履带式核辐射监测机器人控制系统。
背景技术：
核能对军事、经济、社会、政治等都有广泛而重大的影响，核能可作为核武器，并用于航空母舰、核潜艇等的动力源；核能可以替代化石燃料，用于发电；可以作为放射源应用于医疗；还可以为城市供热等，受到了世界各国的重视。但是放射性元素产生的核辐射会对人体造成巨大的伤害，甚至会直接威胁到相关工作人员的生命安全。因此，辐射监测机器人的使用有着极为重要的意义。辐射监测机器人是在核电站中广泛使用的机器人。目前大多数辐射监测机器人采用的是车轮或履带，或车轮和履带相结合的行走方式，只有少数的机器人采用多足或两足行走方式。由于辐射的原因，近距离的监测辐射剂量率有一定的危险性，为了实现对辐射探测机器人的远距离控制，辐射监测机器人通常装备有多种传感器，辐射监测机器人具有各种各样的传感器设备。现有辐射监测机器人一般都携带有照明灯，摄像机和导航设备，并且通过一根很柔软的电线连接到它的机械手上，达到目的地。辐射监测机器人是应用在辐射环境下的特种机器人，机器人的任务不是在生产线的规定位置完成已经安排好的任务，它要完成的是位置不定的多种多样变化的工作，能做各种姿态操作机械臂且对危险环境有着极好的应变能力，自适应核辐射的恶劣环境是现有辐射监测机器人所要克服的困难。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种履带式核辐射监测机器人控制系统，其设计新颖合理，可实现远程控制机器人完成辐射剂量率的采集功能，并根据实际现场环境，通过机器人自身感应做出实际的判断，适应复杂多变的环境，功能完备。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：履带式核辐射监测机器人控制系统，其特征在于：包括设置在监控室内的远程控制终端和安装在履带式机器人上且与所述远程控制终端无线通信的辐射监测前端，所述辐射监测前端包括数据处理系统以及与数据处理系统相接的存储器、定时器、定位系统和超声波避障模块，数据处理系统的输入端接有用于探测履带式机器人行进区域信息的环境探测器、辐射探测器、音频采集单元和视频采集单元，数据处理系统的输出端接有用于驱动履带式机器人的机械臂采集实验试样的驱动模块，所述视频采集单元包括高清图像探测器和红外图像探测器，以及分别为高清图像探测器和红外图像探测器供电的直流电源，直流电源为高清图像探测器和红外图像探测器供电的回路中串联有用于切换高清图像探测器或红外图像探测器工作的继电器，继电器为单刀双掷继电器，所述单刀双掷继电器的线圈控制端由数据处理系统控制，辐射探测器包括α/β探测器、γ探测器和中子探测器。
上述的履带式核辐射监测机器人控制系统，其特征在于：所述数据处理系统通过无线传输模块与远程控制终端进行无线通信，无线传输模块为WIFI模块或2.4GHz无线射频模块，远程控制终端为手机终端或计算机终端。
上述的履带式核辐射监测机器人控制系统，其特征在于：所述环境探测器包括用于探测辐射区域能量温度的温度传感器、用于探测辐射区域能见度的烟雾粉尘浓度传感器和用于探测辐射区域人体生命体征参数的红外热释传感器。
上述的履带式核辐射监测机器人控制系统，其特征在于：所述定位系统包括GPS定位器和北斗定位系统。
上述的履带式核辐射监测机器人控制系统，其特征在于：所述α探测器、β探测器为流气式正比计数器，γ探测器为NaI闪烁体探测器，中子探测器为长中子计数器。
上述的履带式核辐射监测机器人控制系统，其特征在于：所述机械臂为四自由度机械臂。
上述的履带式核辐射监测机器人控制系统，其特征在于：所述驱动模块为控制所述四自由度机械臂升降、伸缩、旋转及开合的步进电机控制模块。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型通过环境探测器探测现场实际环境参数为辐射探测器采集的现场α辐射剂量率、β辐射剂量率、γ辐射剂量率和中子辐射剂量率提供参考，了解影响辐射剂量率的因素，同时通过定位系统获取履带式机器人实时位置，通过定时器采集时间，建立α辐射剂量率、β辐射剂量率、γ辐射剂量率和中子辐射剂量率随时间和地点变化的曲线，为后续参考建立参考基础材料。
2、本实用新型采用超声波避障模块使履带式机器人避免碰撞现场物品，自适应现场环境，通过远程控制终端接收履带式机器人无线信号，实时跟踪记录履带式机器人行进路径。
3、本实用新型可通过环境探测器探测环境能见度，当环境能见度较好时，采用高清图像探测器采集现场图像信息；当环境能见度较差时，采用红外图像探测器采集现场图像信息，减少使用照明灯对环境造成的影响，节省能源，自适应性强。
4、本实用新型采用流气式正比计数器，实现了一种探测器对α、β两种射线的测量，结构简单，重量变小。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，可实现远程控制机器人完成辐射剂量率的采集功能，并根据实际现场环境，通过机器人自身感应做出实际的判断，适应复杂多变的环境，功能完备，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
附图标记说明:
1—环境探测器； 2—辐射探测器； 3—音频采集单元；
4—直流电源； 5—继电器； 6—高清图像探测器；
7—红外图像探测器； 8—数据处理系统； 9—驱动模块；
10—机械臂； 11—存储器； 12—定时器；
13—定位系统； 14—超声波避障模块； 15—无线传输模块；
16—远程控制终端。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括设置在监控室内的远程控制终端16和安装在履带式机器人上且与所述远程控制终端16无线通信的辐射监测前端，所述辐射监测前端包括数据处理系统8以及与数据处理系统8相接的存储器11、定时器12、定位系统13和超声波避障模块14，数据处理系统8的输入端接有用于探测履带式机器人行进区域信息的环境探测器1、辐射探测器2、音频采集单元3和视频采集单元，数据处理系统8的输出端接有用于驱动履带式机器人的机械臂10采集实验试样的驱动模块9，所述视频采集单元包括高清图像探测器6和红外图像探测器7，以及分别为高清图像探测器6和红外图像探测器7供电的直流电源4，直流电源4为高清图像探测器6和红外图像探测器7供电的回路中串联有用于切换高清图像探测器6或红外图像探测器7工作的继电器5，继电器5为单刀双掷继电器，所述单刀双掷继电器的线圈控制端由数据处理系统8控制，辐射探测器2包括α/β探测器、γ探测器和中子探测器。
实际使用中，所述单刀双掷继电器的线圈控制端由数据处理系统8控制，所述单刀双掷继电器接入电路的一个固定端接直流电源4，所述单刀双掷继电器的常开触点和常闭触点选择式接入电路，高清图像探测器6与所述单刀双掷继电器的常开触点或常闭触点相接，红外图像探测器7与所述单刀双掷继电器的常闭触点或常开触点相接，实现高清图像探测器6或红外图像探测器7切换式工作，适应现场环境，使用效果好。
本实施例中，所述定位系统13包括GPS定位器和北斗定位系统。
采用超声波避障模块14使履带式机器人避免碰撞现场物品，自适应现场环境，通过远程控制终端16接收履带式机器人无线信号，采用GPS定位器或北斗定位系统实时跟踪记录履带式机器人行进路径。
本实施例中，所述α/β探测器为流气式正比计数器，γ探测器为NaI闪烁体探测器，中子探测器为长中子计数器。
本实施例中，所述α/β探测器采用单丝回绕的流气式正比计数器，单丝回绕的流气式正比计数器对不同种类射线甄别测量，流气式正比计数器测量的数据均送入数据处理系统8数据处理并存储在存储器11中。
本实施例中，所述环境探测器1包括用于探测辐射区域能量温度的温度传感器、用于探测辐射区域能见度的烟雾粉尘浓度传感器和用于探测辐射区域人体生命体征参数的红外热释传感器。
实际操作中，履带式机器人携带温度传感器用于探测辐射区域能量温度，当温度持续升高时，及时向远程控制终端16发送信号，并可通过定时器12获取现场环境温度随时间变化的曲线；履带式机器人携带红外热释传感器用于探测辐射区域人体生命体征参数，搜寻辐射区域是否存在生命体，便于搜救工作的进行；履带式机器人携带烟雾粉尘浓度传感器用于探测辐射区域能见度，便于履带式机器人选择高清图像探测器6或红外图像探测器7工作，当烟雾粉尘浓度传感器探测的辐射区域能见度低时，数据处理系统8控制继电器5接通直流电源4为红外图像探测器7供电的线路，获取现场红外图像，当烟雾粉尘浓度传感器探测的辐射区域能见度高时，数据处理系统8控制继电器5接通直流电源4为高清图像探测器6供电的线路，获取现场高清图像，同时配合音频采集单元3同步采集现场音频信息，实现音视频数据的全面获取。
本实施例中，所述数据处理系统8通过无线传输模块15与远程控制终端16进行无线通信，无线传输模块15为WIFI模块或2.4GHz无线射频模块，远程控制终端16为手机终端或计算机终端。
实际使用中，履带式机器人上的数据处理系统8通过无线传输模块15与远程控制终端16进行无线通信，远程控制终端16为手机终端或计算机终端，手机终端或计算机终端可无线接收数据处理系统8传输的信号获取履带式机器人采集的现场辐射信息，同时手机终端或计算机终端可通过无线传输模块15控制履带式机器人行走路径。
本实施例中，所述机械臂10为四自由度机械臂。
本实施例中，所述驱动模块9为控制所述四自由度机械臂升降、伸缩、旋转及开合的步进电机控制模块。
实际使用中，履带式机器人前进的过程中，随着履带式机器人探测过程，当发现疑似沾染区时，履带式机器人将对沾染区进行简单取样或清理，在此过程中，履带式机器人会将测量数据、自身位置信息和周围环境的音视频信息实时同步上传到远程控制终端16，控制者可以随时对履带式机器人进行远程遥控，工作完成后，履带式机器人回到出发点，手机终端或计算机终端将保存生成履带式机器人路径得到待测区域的放射性分布图，并记录所有疑似沾染物的位置和履带式机器人对该点拍摄的图像，控制者可以对取回的样品进行进一步分析，以便进一步研究和处理，监测功能完备。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。