辐射事故中放射源的无人处置系统的制作方法

本实用新型涉及无人机搜寻技术领域，特别涉及辐射事故中放射源的无人处置系统。

背景技术：

随着科学技术的快速发展，核技术中放射源被广泛应用于放射治疗、工业探伤检测、辐照加工、辐照育种等领域，为推动我国现代化建设不可或缺的一项应用技术。但在实际工作中，因为管理不善等原因，放射源丢失、被非法转移以及被偷盗等事故时有发生，因而对人们的生命财产安全构成威胁。而且此类放射源的放射性一般都比较小，采用目前的先进寻源方式划定放射源可能所在的位置后，如何最大限度降低处置人员的受照剂量并准确找到放射源，完成放射源的安全收贮是一个挑战。

放射源的常规处置一般采用人工方法，即由多名处置人员分批、多次、轮流对放射源准确定位，并完成放射源抓取、收贮等操作，该方法虽然可控制单个处置人员的受照剂量，但无法降低处置人员所受的集体有效剂量，处置方式低效且安全风险较大，可能会出现处置人员受到过大剂量照射，对人体产生不可修复损伤的情况。

技术实现要素：

针对以上不足，本实用新型旨在提供辐射事故中放射源的无人处置系统，可最大限度降低辐射事故中处置人员的受照剂量，完成放射源精准、高效、智能化地安全收储。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

辐射事故中放射源的无人处置系统，包括：

处置无人机，其设有摄像头、激光目标指示器、机械手和机械手信号接收天线，所述摄像头、激光目标指示器设于处置无人机的下方，并分别与处置无人机的电源电路连接，所述机械手设于处置无人机的下方，并与所述机械手信号接收天线通讯连接；

处置无人车，其设有收储单元；

地面控制模块，包括视像接收单元、无人机遥控单元、无人车遥控单元和机械手远程遥控单元，所述视像接收单元与所述摄像头通讯连接，所述无人机遥控单元与处置无人机通讯连接，所述无人车遥控单元与处置无人车通讯连接，所述机械手远程遥控单元与所述机械手信号接收天线通讯连接。

作为一种优选的技术方案，所述机械手为六自由度机械手，所述六自由度机械手直接安装于处置无人机的下方。

作为一种优选的技术方案，所述机械手为二自由度机械手，所述二自由度机械手通过四根软钢丝绳固定于处置无人机下方的四个角处或者所述二自由度机械手通过三根软钢丝绳固定于处置无人机下方的任意三个角处。

作为一种优选的技术方案，所述收储单元包括铅罐和回收漏斗，所述铅罐设于处置无人车的车体上，所述回收漏斗设于所述铅罐上方，其颈部插入于铅罐顶部的开口中，与铅罐的内部空间连通。

作为一种优选的技术方案，所述回收漏斗的颈部外径大小与铅罐顶部的开口直径大小相等或略小于铅罐顶部的开口直径大小；所述回收漏斗的颈部长度与铅罐的高度相等或略小于铅罐的高度。

作为一种优选的技术方案，所述视像接收单元包括电脑终端或智能手机终端。

作为一种优选的技术方案，所述摄像头为高清可见光摄像头和/或红外摄像头。

作为一种优选的技术方案，所述机械手远程遥控单元包括同步示教器、手机app遥控器或手柄遥控器。

作为一种优选的技术方案，所述同步示教器安装于同步示教器支架上，同步示教器通过同步示教器发射天线与所述机械手信号接收天线通讯连接。

作为一种优选的技术方案，所述无人机为旋翼无人机。

本实用新型的有益效果在于：

通过搭载在无人机上的摄像头确定放射源的准确位置，在激光目标指示器和摄像头的辅助下，采用同步示校器远程遥控搭载在无人机上的机械手，完成放射源的抓取、投掷等操作，无人车搭载铅罐和放射源回收漏斗，可完成放射源的收贮操作；所述无人处置系统可实现辐射事故下放射源的精准化和无人化处置操作，降低处置人员的受照剂量，保障辐射事故下的环境安全和工作人员的健康安全。

附图说明

图1是本实用新型辐射事故中放射源的无人处置系统的组成示意图；

图2是本实用新型处置无人机另一种实施方式的结构示意图。

附图说明如下：

1-机械手信号接收天线；2-处置无人机；3-激光目标指示器；4-摄像头；5-六自由度机械手；6-放射源；7-回收漏斗；8-铅罐；9-处置无人车；10-电脑终端；11-无人机遥控单元；12-智能手机终端；13-同步示教器支架；14-同步示教器；15-同步示教器发射天线；16-无人车遥控单元；17-软钢丝绳；18-二自由度机械手。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的内容、特点及功效，兹举例以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，以下实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且第一特征在第二特征“之上”、“上方”、“上面”可以是第一特征在第二特征的正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”、“下面”可以是第一特征在第二特征的正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

文中所称一个元件与另一个元件“固定”时，它可以直接固定到另一个元件上或者也可以通过媒介元件固定。当一个元件被描述为与另一个元件“连接”时，它可以是直接连接到另一个元件或者通过媒介元件连接。本文所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“左侧”、“右侧”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

辐射事故中放射源的无人处置系统，如图1所示，包括处置无人机2、处置无人车9和地面控制模块。其中，所述处置无人机2设有摄像头4、激光目标指示器3、机械手和机械手信号接收天线1，所述摄像头4、激光目标指示器3设于处置无人机2的下方，并分别与处置无人机2的电源电路连接，所述机械手设于处置无人机2的下方，并与所述机械手信号接收天线1通讯连接；所述处置无人车9设有收储单元，在本实施例中，所述收储单元包括铅罐8和回收漏斗7，所述铅罐8设于处置无人车9的车体上，所述回收漏斗7设于所述铅罐8上方，其颈部插入于铅罐8顶部的开口中，与铅罐8的内部空间连通；所述地面控制模块包括视像接收单元、无人机遥控单元11、无人车遥控单元16和机械手远程遥控单元，在本实施例中，机械手远程遥控单元为同步示教器14，所述视像接收单元可以是电脑终端10或者智能手机终端12，所述电脑终端10或者智能手机终端12与所述摄像头4通讯连接，所述无人机遥控单元11与处置无人机2通讯连接，所述无人车遥控单元16与处置无人车9通讯连接，所述同步示教器14通过同步示教器发射天线15与所述机械手信号接收天线1通讯连接。

在另一个实施例中，所述机械手远程遥控单元还可以是手机app遥控器或手柄遥控器等，当然，以上机械手远程遥控单元的选择方式只是一种简单的示例，并非在于限制本实用新型所要求保护的范围。

在本实施例中，可远程遥控的机械手与地面的同步示教器14无线连接，通过同步示教器14对机械手远程操控，完成对放射源的抓取和投掷等动作。

在本实施例中，如图1所示，所述机械手为六自由度机械手5，所述六自由度机械手5直接安装在处置无人机2的下方，在放射源的周边环境适合处置无人机降落时，利用同步示教器14遥控六自由度机械手5直接抓取放射源6。六自由度机械手5可完成夹紧、旋转、左右摇摆、俯仰及基座的回转等动作，适合无人机可降落辐射泄漏事故现场的情况下使用。

在另一个实施例中，如图2所示，所述机械手还可以是二自由度机械手18，所述二自由度机械手18通过四根软钢丝绳17固定在处置无人机2下方的四个角处或者所述二自由度机械手18通过三根软钢丝绳17固定在处置无人机2下方的任意三个角处。在放射源的周边环境不适合处置无人机2降落时，可将上述实施例的六自由度机械手5更换为所述二自由度机械手18，再将处置无人机2悬停于放射源6上方，根据电脑终端10或者智能手机终端12的实时画面使用同步示教器14远程遥控二自由度机械手18抓取放射源6。在无人机悬停时，二自由度机械手18的位置低于处置无人机2的起落架，可完成夹紧、旋转等动作，在事故现场无人机降落困难或者降落受限的情况下，处置无人机2可悬停于放射源6的上方，在激光目标指示器3和摄像头4的辅助下，完成对放射源6的抓取和投掷等操作。

通过以上六自由度机械手与二自由度机械手的替换使用，在周边环境适合降落时使用六自由度机械手，六自由度机械手自由度高，操纵更为灵活，且其弯曲时满足机械手的最低点高于无人机的起落架，避免降落的时候机械手容易碰着地面而受损，但因此不适合悬停抓取放射源；二自由度机械手悬挂在无人机起落架上，由三根或四根软钢绳固定，安装方便且不易偏离中心位置，能够方便无人机采用悬停的方式抓取放射源。

如图1所示，设于处置无人车9上的所述收储单元包括铅罐8和回收漏斗7，所述铅罐8设于处置无人车9的车体上，可以是采用焊接等方式与处置无人车9的车体固定连接，也可使用螺栓或者铆钉等可拆卸连接方式与处置无人车9连接，所述回收漏斗7设于所述铅罐8的上方，回收漏斗7的颈部插入于铅罐8顶部的开口中，与铅罐8的内部空间连通。当处置无人机2飞抵处置无人车9上方后，在摄像头4和激光目标指示器3的辅助下，机械手将放射源放入到回收漏斗7中，放射源进一步滑落到铅罐8中储存。

可以理解的是，所述回收漏斗7的颈部外径大小与铅罐8顶部的开口直径大小相等或略小于铅罐8顶部的开口直径大小，回收漏斗7的颈部长度与铅罐8的高度相等或略小于铅罐8的高度，因此使得回收漏斗7插入铅罐8中后不易倾倒。

本实施例中，视像接收单元包括电脑终端10或智能手机终端12，通过安装在处置无人机2上的摄像头4拍摄获得的视像画面可实时回传到电脑终端10或者智能手机终端12上，通过实时画面，可确定放射源的准确位置，帮助工作人员检查放射源的包壳完整情况，调整无人机悬停，调整无人机的降落位置，辅助抓取、投掷等操作。

为保证拍摄视像的清晰度，所述摄像头优先采用高清可见光摄像头，在放射源与周围环境温差较大的情况下，可进一步使用红外摄像头辅助搜寻放射源。

如图1所示，同步示教器14安装于同步示教器支架13上，同步示教器支架13用于支撑所述同步示教器14，通过同步示教器14可无线远程遥控操作机械手。

本实施例中，所述处置无人机2为旋翼无人机，所述旋翼无人机具有体积小、安装简单、稳定性高等特点。旋翼无人机为本领域所常规使用的旋翼无人机，其本身包括机体、飞控系统、动力系统、数据链系统等常规组成部件和单元。

激光目标指示器3在作业过程中可发射可见光斑，用于瞄准放射源和回收漏斗7。

处置无人车2可通过无人车遥控单元16无线远程遥控，并可进行路径规划等操作。

本实用新型实施例的辐射事故中放射源无人处置系统的无人处置方法包括如下步骤：

步骤s101：处置无人机根据遥控指令飞行至目标区域，调整高度悬停，使用高清摄像头辅助搜寻放射源，在现场环境物体温差较大的情况下，可使用红外摄像头辅助搜寻放射源，拍摄获得的视频图像无线实时回传至电脑终端或者智能手机终端；

步骤s102：搜寻到放射源后，工作人员通过回传的视频图像检查放射源的外观，并观察放射源的周边环境是否适合处置无人机降落；

步骤s1021：若放射源的周边环境适合处置无人机降落，则调整无人机的姿态，在摄像头和激光目标指示器的辅助下缓慢降落处置无人机；

查看电脑终端或者智能手机终端上的实时拍摄画面，使用同步示教器远程遥控六自由度机械手抓取放射源，通过六自由度机械手旋转和摄像头放大进一步检查放射源包壳是否破损等情况；

步骤s1022：若放射源的周边环境不适合处置无人机降落，则将处置无人机更换搭载二自由度机械手，再将处置无人机悬停于放射源上方，根据电脑终端或者智能手机终端的实时画面使用同步示教器远程遥控二自由度机械手抓取放射源；

步骤s103：使搭载了铅罐和回收漏斗的处置无人车行驶至放射源附近，抓取了放射源的处置无人机飞至回收漏斗上方悬停，遥控机械手将放射源收储到铅罐中；

在该步骤中，使搭载了铅罐和回收漏斗的处置无人车行驶至放射源附近，抓取了放射源的处置无人机飞至回收漏斗上方悬停，根据摄像头实时回传的视频画面调整无人机的飞行姿态和高度，观察到激光目标指示器发射的光斑落入到回收漏斗中时，使用同步示教器远程遥控机械手投掷放射源，使放射源掉落到回收漏斗中，放射源进一步从回收漏斗滑落到铅罐内，从而将放射源收储到铅罐中，进一步降低处置人员的受照剂量，防止处置过程中的意外情况使得处置人员受到过量剂量辐射源的照射。

步骤s104：使处置无人车行驶至放射源运输车辆附近，完成放射源后续安全处置。

本实用新型所提供的辐射事故中放射源的无人处置系统及无人处置方法可实现对放射源的精准化、高效化、智能化和无人化搜寻和安全收储，最大程度地降低辐射事故中处置人员的受照剂量，保障辐射事故下的环境安全和工作人员的健康安全。

以上所述，仅为本实用新型的较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。