本發(fā)明屬于檢修機(jī)器人，尤其涉及一種柔順控制型水下壓力容器在役檢修機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水下壓力容器在役檢修機(jī)器人是一種專門用于水下壓力容器的在役檢修工作的機(jī)器人。這種機(jī)器人結(jié)合了水下機(jī)器人技術(shù)、壓力容器技術(shù)以及檢修和維護(hù)技術(shù)，可以在水下環(huán)境中對(duì)壓力容器進(jìn)行全面的檢查和維修。水下壓力容器在水下環(huán)境中需要承受巨大的水壓和其他環(huán)境因素的影響，因此對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇都有嚴(yán)格的要求。而傳統(tǒng)的人工檢修方式不僅效率低下，還存在極大的安全隱患。這種機(jī)器人通常裝備有靈巧的機(jī)械臂和先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，可以深入水下環(huán)境，對(duì)壓力容器進(jìn)行細(xì)致的檢查和評(píng)估。它們能夠執(zhí)行各種復(fù)雜的任務(wù)，包括檢測(cè)壓力容器的損傷、評(píng)估其健康狀況，并在必要時(shí)進(jìn)行維修；然而，機(jī)器人在復(fù)雜檢修作業(yè)中，如裝配、打磨、夾取等，操作不夠柔順，導(dǎo)致零件損傷或作業(yè)不到位的問(wèn)題。機(jī)器人在反應(yīng)堆水下環(huán)境中，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作空間狹窄、負(fù)載重量大等難題，難以適應(yīng)并高效執(zhí)行檢修任務(wù)的問(wèn)題。機(jī)器人在水下高輻照環(huán)境中執(zhí)行檢修任務(wù)時(shí)，防水和耐輻照能力不足，影響機(jī)器人可靠性和使用壽命的問(wèn)題。

2、通過(guò)上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題及缺陷為：

3、(1)操作柔順性問(wèn)題：機(jī)器人在復(fù)雜檢修作業(yè)中，如裝配、打磨、夾取等，操作不夠柔順，導(dǎo)致零件損傷或作業(yè)不到位的問(wèn)題。

4、(2)環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題：機(jī)器人在反應(yīng)堆水下環(huán)境中，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作空間狹窄、負(fù)載重量大等難題，難以適應(yīng)并高效執(zhí)行檢修任務(wù)的問(wèn)題。

5、(3)防水與耐輻照問(wèn)題：機(jī)器人在水下高輻照環(huán)境中執(zhí)行檢修任務(wù)時(shí)，防水和耐輻照能力不足，影響機(jī)器人可靠性和使用壽命的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種柔順控制型水下壓力容器在役檢修機(jī)器人系統(tǒng)。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種柔順控制型水下壓力容器在役檢修機(jī)器人系統(tǒng)包括：

3、(a)機(jī)器人本體模塊，具備高靈敏度的力覺(jué)和視覺(jué)傳感器，實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知和作業(yè)控制；

4、(b)強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制模塊，采用q學(xué)習(xí)算法，定義為(q(s,a)＝q(s,a)+alpha[r+gammamax_{a'}q(s',a')-q(s,a)])，其中(s)和(a)分別代表系統(tǒng)的狀態(tài)和采取的動(dòng)作，用于優(yōu)化機(jī)器人的決策過(guò)程并適應(yīng)不同的作業(yè)場(chǎng)景；

5、(c)自適應(yīng)柔順控制模塊，使用基于力覺(jué)和視覺(jué)信息的自適應(yīng)控制策略，確保機(jī)器人對(duì)不同作業(yè)條件的高效適應(yīng)；

6、(d)通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制模塊的持續(xù)學(xué)習(xí)與適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人行為的優(yōu)化，以提升作業(yè)效率和準(zhǔn)確性。

7、其中：(a)強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制模塊進(jìn)一步包括一個(gè)在線更新機(jī)制，允許機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)反饋更新其q值，利用新的經(jīng)驗(yàn)即時(shí)調(diào)整行為策略，以增強(qiáng)操作的適應(yīng)性和靈活性；

8、(b)自適應(yīng)柔順控制模塊結(jié)合機(jī)器人的即時(shí)力覺(jué)和視覺(jué)反饋，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)精細(xì)操作的自適應(yīng)控制，特別是在面對(duì)未知或變化環(huán)境時(shí)，保證機(jī)器人操作的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性；

9、(c)該系統(tǒng)利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法的自我優(yōu)化特性，在不斷的作業(yè)循環(huán)中累積經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化操作策略，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的性能提升。

10、進(jìn)一步，所述強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制模塊包括：

11、訓(xùn)練模塊，用于利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，訓(xùn)練機(jī)器人在不同作業(yè)場(chǎng)景下的最優(yōu)控制策略；

12、優(yōu)化模塊，用于通過(guò)與實(shí)際環(huán)境的交互，不斷優(yōu)化機(jī)器人的動(dòng)作選擇和決策過(guò)程；

13、引導(dǎo)模塊，用于設(shè)計(jì)合適的獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，以反映作業(yè)任務(wù)的完成情況和機(jī)器人的性能表現(xiàn)，引導(dǎo)機(jī)器人朝著更好的方向?qū)W習(xí)。

14、進(jìn)一步，所述自適應(yīng)柔順控制模塊包括：

15、構(gòu)建模塊，用于結(jié)合機(jī)器人的力覺(jué)和視覺(jué)信息，構(gòu)建自適應(yīng)柔順控制算法；

16、調(diào)整模塊，用于根據(jù)作業(yè)環(huán)境的變化和機(jī)器人與壓力容器的接觸狀態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)整控制參數(shù)和策略；

17、適應(yīng)模塊，用于引入在線學(xué)習(xí)機(jī)制，使機(jī)器人在作業(yè)過(guò)程中能夠不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)新的環(huán)境和任務(wù)要求。

18、進(jìn)一步，所述綜合監(jiān)控模塊監(jiān)控方法：

19、構(gòu)建一個(gè)集成的監(jiān)控與操作系統(tǒng)，對(duì)機(jī)器人作業(yè)過(guò)程的可視化、數(shù)據(jù)記錄和分析。

20、進(jìn)一步，所述操作系統(tǒng)模塊操作方法：

21、利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)機(jī)器人的作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和處理，提取有價(jià)值的信息用于優(yōu)化機(jī)器人的控制策略和作業(yè)流程。

22、進(jìn)一步，所述操作系統(tǒng)模塊操作方法還包括：

23、提供靈活的擴(kuò)展接口，支持與其他智能設(shè)備和系統(tǒng)的集成，構(gòu)建更加智能化的水下壓力容器檢修解決方案。

24、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種順控制型水下壓力容器在役檢修機(jī)器人方法包括：

25、步驟一，通過(guò)機(jī)器人本體模塊采用輕量化設(shè)計(jì)，并配備高靈敏度的力覺(jué)和視覺(jué)傳感器，進(jìn)行環(huán)境感知和作業(yè)控制；

26、步驟二，通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制模塊利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，訓(xùn)練機(jī)器人在不同作業(yè)場(chǎng)景下的最優(yōu)控制策略；

27、步驟三，通過(guò)自適應(yīng)柔順控制模塊結(jié)合機(jī)器人的力覺(jué)和視覺(jué)信息，構(gòu)建自適應(yīng)柔順控制算法；

28、步驟四，通過(guò)綜合監(jiān)控模塊對(duì)機(jī)器人作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控；

29、步驟五，通過(guò)操作系統(tǒng)模塊對(duì)機(jī)器人作業(yè)進(jìn)行操控。

30、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行所述順控制型水下壓力容器在役檢修機(jī)器人方法的步驟。

31、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行所述順控制型水下壓力容器在役檢修機(jī)器人方法的步驟。

32、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種信息數(shù)據(jù)處理終端，所述信息數(shù)據(jù)處理終端用于實(shí)現(xiàn)所述順控制型水下壓力容器在役檢修機(jī)器人系統(tǒng)。

33、結(jié)合上述的技術(shù)方案和解決的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所要保護(hù)的技術(shù)方案所具備的優(yōu)點(diǎn)及積極效果為：

34、第一、本發(fā)明增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性：

35、通過(guò)機(jī)器人關(guān)節(jié)構(gòu)型優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，提高了機(jī)器人在反應(yīng)堆水下環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)靈活性和輸出功率密度，使其能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境。

36、提高可靠性：

37、采用水密封技術(shù)和輻照加固技術(shù)，有效解決了機(jī)器人的防水和耐輻照問(wèn)題，提高了機(jī)器人在高輻照劑量環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性。

38、提升檢修能力：

39、綜合考慮上述技術(shù)問(wèn)題的解決和技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)，最終提升了機(jī)器人在反應(yīng)堆水下環(huán)境中的檢修能力和效率，為核電站的安全運(yùn)行和維護(hù)提供了有力保障。

40、第二，以下是關(guān)于柔順控制型水下壓力容器在役檢修機(jī)器人系統(tǒng)解決的現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題及其技術(shù)效果的描述：

41、解決的現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題:

42、1.有限的適應(yīng)性和靈活性：現(xiàn)有水下作業(yè)機(jī)器人在復(fù)雜多變的水下環(huán)境中，面臨適應(yīng)性不足的問(wèn)題，特別是在處理未知或變化條件下的操作任務(wù)時(shí)，現(xiàn)有系統(tǒng)難以實(shí)時(shí)調(diào)整其行為以適應(yīng)環(huán)境變化。

43、2.操作效率和精度不足：傳統(tǒng)的水下機(jī)器人在執(zhí)行精細(xì)的檢修任務(wù)時(shí)，往往因?yàn)榭刂撇呗缘木窒扌裕y以達(dá)到高效率和高精度的操作要求，尤其是在需要精確控制力度和位置的情況下。

44、3.學(xué)習(xí)和決策能力有限：現(xiàn)有的機(jī)器人系統(tǒng)大多缺乏有效的學(xué)習(xí)機(jī)制來(lái)優(yōu)化其決策過(guò)程，不能根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)自主優(yōu)化其行為策略，限制了其性能提升和應(yīng)對(duì)復(fù)雜任務(wù)的能力。

45、得到的技術(shù)效果:

46、1.增強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性：通過(guò)整合強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制模塊和自適應(yīng)柔順控制模塊，機(jī)器人系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的適應(yīng)性和靈活性，能夠在復(fù)雜的水下環(huán)境中自主調(diào)整其行為，以應(yīng)對(duì)各種未知或變化的作業(yè)條件。

47、2.提高的操作效率和精度：自適應(yīng)柔順控制策略結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，使得機(jī)器人在執(zhí)行精細(xì)操作任務(wù)，如檢修、焊接或切割時(shí)，能夠以更高的效率和精度進(jìn)行，顯著提升了作業(yè)質(zhì)量和成功率。

48、3.優(yōu)化的學(xué)習(xí)和決策能力：強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制模塊賦予機(jī)器人自我學(xué)習(xí)和優(yōu)化的能力，使其能夠基于以往的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)時(shí)反饋，不斷優(yōu)化其決策和操作策略，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的性能提升，提高了機(jī)器人的智能化水平和自主作業(yè)能力。

49、通過(guò)解決這些技術(shù)問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，該發(fā)明顯著提高了水下壓力容器檢修機(jī)器人系統(tǒng)的整體性能，為水下作業(yè)提供了更加高效、智能和可靠的技術(shù)解決方案。