[发明专利]一种面向极端环境的特种作业机器人

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化领域面向极端环境下的特种作业设备，具体涉及一种面向极端环境的特种作业机器人。

背景技术

科学技术不断发展进步，机器人在社会各个行业中的应用日趋广泛，尤其随着装备制造技术、计算机信息技术、网络通信技术、自动化控制技术、电子元件集成度和电路制造工艺等机器人核心技术的不断进步与提高，使得机器人的发展十分迅速。我国生产制造、材料加工、能源生产、基础建设等行业的自动化程度与机器人以及相关技术的应用水平有着密切的关系，因此机器人技术是我国众多行业自动化、智能化、信息化道路上必须攻克的技术之一，同时也必定成为本世纪全球各国发展的重点方向。

机器人按照不同的应用环境可以分成工业机器人和特种机器人，工业机器人是应用于工业领域的多关节多自由度的作业机械臂以及可以代替人完成工业生产作业的各种机器人，而特种机器人主要用于非工业制造领域的其他服务于人类的机器人等。特种机器人涵盖了更加广阔的应用领域，同时也有着更多的作业环境不确定性。因此，如何针对不同作业环境而设计特种机器人机械结构、硬件集成系统、软件控制系统、网络传输系统以及自适应目标控制算法等关键问题成为了机器人作业稳定性适应性的关键难题。

各国发展机器人技术的侧重均有所不同，按照社会化的要求重点发展各种机器人例如制造装配机器人、生产线检测机器人、娱乐机器人、工程作业机器人等。我国正在大力发展基础设施建设，社会处于工业化、机械化和信息化进程中，对于很多危险环境下的建设工作，急需能够代替人工完成极端环境作业的特种作业机器人。同时，极端环境特种作业机器人和机器人极端环境适应性技术作为机器人技术新的分支，也成为科研领域新的发展方向。国家高技术研究发展计划（863计划）先进制造技术领域也将机器人极端环境适应性技术做为前沿技术发展热点编入了“世界高技术发展趋势跟踪研究”报告。自从2011年3月日本福岛核电站核泄漏事故以来，世界各个国家对极端环境特种作业机器人以及相应的机器人环境适应性技术的研究越来越重视，也认识到在很多人类无法到达或者对人类损伤很大的环境下，利用极端环境特种作业机器人进行各种危险特种作业工作是十分有效和迫切的。电力、机械、化工等行业是关系我国国民经济命脉的关键行业，在国家经济建设中的地位举足轻重，然而这些行业的许多故障应急处理工作具有极大的危险性和安全不确定性，人工作业具有盲目性、效率低、范围小、劳动强度大等问题，因此利用极端环境特种作业机器人完成如此繁重危险的工作将显著提示企业效率。

极端环境下工作的机器人会受到各种各样的恶劣环境条件的影响，如核辐射极端环境、极端温度、极端电压、极端压力等外界因素都将对机器人系统的感知、决策与执行产生不可忽略的影响。极端环境机器人是当今前沿前技术研究最活跃的领域之一，国际上把极端环境下的机器人适应技术公认为通往机器人技术产业化之路上必须解决的难题，对其进行深入的研究与开发是推进高精尖的国防军事、航空、航天、航海、资源开发、民用机器人的必须步骤。近年来，世界各国十分重视极端环境下机器人技术的研究，分别研究和开发新型的具有智能、能接受面向任务的命令、自动搜索目标、自动制订规划并完成任务的极端环境下机器人，用以完成极端环境下各种人类不可能完成或较难完成的作业任务。目前极端环境机器人在我国很多领域有着巨大的应用需求，以解决极端环境下工作问题和取代人类繁重工作，如核极端环境下的检查和装配机器人，极端温度下的极地考察机器人，极端电压下的高压带电作业机器人，极端压力下的深海机器人，微重力高真空环境下的太空机器人，未知环境下的反恐、救援和管道机器人，真空环境下的半导体装配机器人等。