核電機器人關鍵技術與智能裝備研發及應用

人工智能

本成果針對不同核電環境內的任務，設計研發了個性化的專用機器人系統，解決核反應堆頂蓋上螺栓拉伸量的實時測量、蒸汽發生器內一次側堵板的自動安裝及高放射性核廢物的體積最小化回收等多種任務，解放危險環境中的操作人員，提高了操作安全性。

一、項目分類

關鍵核心技術突破

二、技術分析

為保證核電站正常、安全地運作，可利用機器人取代操作人員定期對核設施內部的設備進行檢查、維修，以避免設備故障、老化等現象出現。針對不同核電環境內的任務，設計研發了個性化的專用機器人系統，解決核反應堆頂蓋上螺栓拉伸量的實時測量、蒸汽發生器內一次側堵板的自動安裝及高放射性核廢物的體積最小化回收等多種任務，解放危險環境中的操作人員，提高了操作安全性。

成果一：整體螺栓拉伸機拉伸量自動測量裝置實現了對反應堆壓力容器頂蓋主螺栓拉伸量及殘余拉伸量的遠程自動測量，降低了人員所受輻射劑量，提高了系統整體工作效率。

成果二：蒸汽發生器一次側堵板操作機器人完成核電站蒸汽發生器一次側堵板的安裝、緊固、自動充氣密封和拆除，利用定位裝置可360°旋轉的螺栓緊固機械手、力矩反饋傳感系統和視頻監控系統實現智能定位、自動路徑規劃、螺栓擰緊力矩的自判斷、氣壓密封和過程監控。

成果三：建立了首套核反應堆探測器組件自主回收作業機器人系統，并進行了誤差建模、系統標定、精度測試與實驗驗證，驗證了系統的可靠性和有效性。

主要性能指標包括重復定位精度、視覺定位精度、具備軌跡跟蹤、視覺伺服控制、力感知、目標精確測量功能。

潛在應用領域及場景：核電站蒸汽發生器內一側堵板安裝、反應堆頂蓋螺栓拉伸量測量、高放射性廢物體積最小化回收。

用戶及合作對象：中廣核研究院有限公司、中國核工業集團有限公司、國核電力規劃設計研究院。

各系統已進行了多類實驗驗證，包括：螺栓拉伸測量實驗、一次側堵板安裝實驗、探測器組件回收實驗等，實現了目標高精度測量、自主安裝、定位、輸送、力檢測、體積最小化處理等功能。

成果具備個性化功能，針對核電站內不同操作需求完成相應檢測、維護與退役等任務，機器人可針對不同堆型進行優化改進。隨著核工業飛速發展，新型核反應堆日益增多，同時也面臨核反應堆退役等情況，對核電站內多種操作任務的需求增加，成果中的專用機器人具有廣泛的應用前景。基于當前研究成果，國內相關產品極少，故成果具有較強核心競爭力，預計收益可達億級。

發明專利 、 軟件著作權

201310321439.X；201310024359.8；201910243130.0；2014SR090664；2015SR003286；2015SR003289；2019210604542；2019210604538；2020104426437；2020104439422；2019106133071；2019102431334；2019106133067；2019102437792；2020104439422；2020104426437

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