路径规划方法、系统、电子设备及反应堆压力容器检测系统与流程

本申请属于核电设备，涉及核电设备的核反应堆技术，特别是涉及一种路径规划方法、系统、电子设备及反应堆压力容器检测系统。

背景技术：

1、反应堆压力容器是核电厂中保证核电设备安全的关键设备；在核电厂的检验规范和大纲中，对反应堆压力容器焊缝及其它部位提出了无损检测的强制性要求；受核电环境的影响，检测必须依靠多轴机器人来完成，采用多轴机器人首先是需要考虑安全。

2、反应堆压力容器不允许出现碰撞、划伤等，否则会对设备运行带来极大危险；但多轴机器人在运动过程中会受到空间限制和碰撞安全等要素影响，从而可能导致反应堆压力容器出现碰撞、划伤等问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种路径规划方法、系统、电子设备及反应堆压力容器检测系统，用于解决反应堆压力容器检测过程中，多轴机器人容易受到空间限制和碰撞安全影响，进而导致反应堆压力容器出现碰撞、划伤的问题。

2、第一方面，本申请提供一种路径规划方法，所述路径规划方法包括以下步骤：获取路径需求数据；根据所述路径需求数据规划直线路径；和/或根据所述路径需求数据规划圆弧路径。

3、本申请中，提供的路径规划方法，能够应用于反应堆压力容器检测中，可以在执行实际反应堆压力容器检测之前，通过对机器人的路径规划，确保后续机器人在进行反应堆压力容器检测过程中的安全性。

4、在第一方面的一种实现方式中，所述根据所述路径需求数据规划直线路径，和所述根据所述路径需求数据规划圆弧路径均包括以下步骤：根据预设计算规则和所述路径需求数据确定第k次插补需走过的位移，以基于第k次插补需走过的位移获取下一步运动的末端位置。

5、在第一方面的一种实现方式中，所述路径需求数据至少包括：路径起点坐标和路径终点坐标；所述预设计算规则包括：计算加速时间；计算所述路径起点坐标和所述路径终点坐标之间的直线距离；根据所述直线距离和所述加速时间修正速度轨迹曲线；根据修正后的速度轨迹曲线计算第k次插补需走过的位移；所述加速时间的计算公式为：

6、

7、其中，vel表示预设末端速度；acc表示预设末端加速度；ta表示所述加速时间；所述修正后的速度轨迹曲线为：

8、

9、其中，dist表示所述直线距离；ta+表示修正后的加速时间；ts表示匀速时间；第k次插补需走过的位移的计算公式为：

10、n＝(2ta++ts)/t；

11、

12、其中，t表示插补周期；n表示插补次数；tk表示第k次插补时间；1≤k≤n；sk表示第k次插补需走过的位移。

13、在第一方面的一种实现方式中，在根据所述路径需求数据规划直线路径时，所述末端位置的计算公式为：

14、pk＝ps+sk(pf-ps)/dist；

15、其中，ps表示所述路径起点坐标；pf表示所述路径终点坐标；pk表示直线路径规划对应的所述末端位置。

16、在第一方面的一种实现方式中，所述根据所述路径需求数据规划圆弧路径还包括以下步骤：根据所述路径起点坐标和所述路径终点坐标，及与所述路径起点坐标和所述路径终点坐标不共线的目标路径点，确定目标圆弧；以所述目标圆弧的圆心为原点o*，所述圆心指向所述路径起点坐标的方向为x*轴，于所述目标圆弧所在平面，且与所述x*轴垂直的方向为y*轴，所述目标圆弧所在平面的法线为z*轴，建立目标坐标系o*-x*y*z*；将所述路径起点坐标、所述路径终点坐标及所述目标路径点分别转换到所述目标坐标系，以获取所述路径起点坐标、所述路径终点坐标及所述目标路径点分别对应的平面坐标点；根据所述路径终点坐标对应的平面坐标点确定目标圆心角；所述目标圆心角的计算公式为：

17、

18、其中，θ表示所述目标圆心角；表示所述路径终点坐标对应的平面坐标点；所述基于第k次插补需走过的位移获取下一步运动的末端位置包括：将所述目标圆心角按所述修正后的速度轨迹曲线变化，根据第k次插补需走过的位移计算第k次插补时的圆心角，以获取第k次插补在所述目标坐标系中的目标坐标；

19、

20、其中，θk表示第k次插补时的圆心角；r表示所述目标圆弧的半径；(x(k)，y(k))表示所述目标坐标；

21、将所述目标坐标转换到世界坐标系中，获取所述末端位置；

22、

23、其中，表示所述世界坐标系到所述目标坐标系的变换矩阵；pk表示圆弧路径规划对应的所述末端位置。

24、上述实现方式中，提供了直线路径规划和圆弧路径规划，这两种路径规划方法，保证了机器人的高度灵活性。

25、在第一方面的一种实现方式中，所述获取路径需求数据包括：根据反应堆压力容器检测系统中的双目相机和扫查器确定所述路径需求数据。

26、第二方面，本申请提供一种路径规划系统，所述路径规划系统包括：数据获取模块，用于获取路径需求数据；第一规划模块，用于根据所述路径需求数据规划直线路径；和/或第二规划模块，用于根据所述路径需求数据规划圆弧路径。

27、第三方面，本申请提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序，以使所述电子设备执行上述的路径规划方法。

28、第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被电子设备执行时实现上述的路径规划方法。

29、第五方面，本申请提供一种反应堆压力容器检测系统，所述反应堆压力容器检测系统包括：机器人、双目相机、扫查器及上述的电子设备；其中，所述双目相机设于所述机器人，且与所述电子设备连接，用于定位及识别检测孔，并用于将定位结果和识别结果发送至所述电子设备；所述扫查器设于所述机器人，且与所述电子设备连接，用于对所述检测孔进行扫查，及用于将扫查结果发送至所述电子设备；所述电子设备与所述机器人连接，用于根据所述定位结果、所述识别结果及所述扫查结果对所述机器人进行路径规划。

30、本申请中，通过双目相机对检测孔进行特征识别、对机器人进行仿真路线规划，确保了反应堆压力容器检测过程的高效性、安全性及有效性。

31、如上所述，本申请所述的路径规划方法、系统、电子设备及反应堆压力容器检测系统，具有以下有益效果：

32、本发明提供的路径规划方法、系统、电子设备及反应堆压力容器检测系统，可以在执行实际反应堆压力容器检测过程之前，对其进行模拟仿真；同时，在执行检测过程中根据识别检测孔特征进行检测路径智能规划。

技术特征：

1.一种路径规划方法，其特征在于，所述路径规划方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述路径需求数据规划直线路径，和所述根据所述路径需求数据规划圆弧路径均包括以下步骤：根据预设计算规则和所述路径需求数据确定第k次插补需走过的位移，以基于第k次插补需走过的位移获取下一步运动的末端位置。

3.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，所述路径需求数据至少包括：路径起点坐标和路径终点坐标；所述预设计算规则包括：

4.根据权利要求3所述的路径规划方法，其特征在于，在根据所述路径需求数据规划直线路径时，所述末端位置的计算公式为：

5.根据权利要求3所述的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述路径需求数据规划圆弧路径还包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述获取路径需求数据包括：根据反应堆压力容器检测系统中的双目相机和扫查器确定所述路径需求数据。

7.一种路径规划系统，其特征在于，所述路径规划系统包括：

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被电子设备执行时实现权利要求1至6中任一项所述的路径规划方法。

10.一种反应堆压力容器检测系统，其特征在于，所述反应堆压力容器检测系统包括：机器人、双目相机、扫查器及权利要求8中所述的电子设备；其中，

技术总结
本申请提供一种路径规划方法、系统、电子设备及反应堆压力容器检测系统，所述路径规划方法包括以下步骤：获取路径需求数据；根据所述路径需求数据规划直线路径；和/或根据所述路径需求数据规划圆弧路径；本申请提供的路径规划方法，能够应用于反应堆压力容器检测中，可以在执行实际反应堆压力容器检测之前，通过对机器人的路径规划，确保后续机器人在进行反应堆压力容器检测过程中的安全性。

技术研发人员：孙茂荣,陶泽勇,张益,邹斌,李思颖,顾清,赵琛,赵泽阳,余勤元,吕宗阳
受保护的技术使用者：国核电站运行服务技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19