[发明专利]一种用于轮式机器人搜索核辐射源的运动控制方式

说明书

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种用于轮式机器人寻找核辐射源的运动控制方式。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，在核科学、工业技术领域中的科学研究、工农业生产以及人们的日常生活中越来越多的接触和应用各种核辐射能和原子核能。但与此同时，核应用也带来了很大的危机，如1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故以及2011年日本福岛核电站的核泄漏事故。核辐射对人体的伤害极大，核辐射对人体的危害及防护问题已然成为现代工业生产中一个重要的课题。因此核辐射源的探测是十分必要的，但也有其特殊性：首先核辐射对人体有一定的危害性，故采取轮式机器人来探测核辐射源；其次核辐射信号的场强分布与测量有其特殊性，无法通过传统的照相技术定位核辐射源，而只能获得机器人当前所在位置的核辐射强度值，故控制算法采用允许位置信息缺失的极值搜索算法。

极值搜索算法最早出现在20世纪20年代(M. Leblanc, Sur l’electrification des chemins de fer aumoyen de courants alternatifs de frequence elevee. Revue generalede l′Electricite, 1922.)，20世纪40-60年代该算法在前苏联得到重视。直至20世纪80年代，线性自适应控制理论取得重大突破后，极值搜索算法以其对控制对象的性能指标具有优越的极值搜索能力，再次受到人们的重视。极值搜索算法能在被控对象的某些信息不知晓或不确定的情况下，利用合适的激励信号和滤波环节，取得期望的控制效果（K. B. Ariyur and M. Krstic, “Real-time optimization by extremum-seeking control,” Wiley-Interscience, Hoboken, NJ, 2003; C. Centioli, F. Iannone, G. Mazza, L. Pangione, S. Podda, A. Tuccillo, V. Vitale, L. Zaccarian, “Extremum seeking applied to the plasma control system of the Frascati Tokamak Upgrade,” Proceeding of the 44th IEEE Conference on Decision and Control, and the European Control Conference 2005, pp8227-8232, 2005）。因此在环境地理信息不确定和无法定位的情形下，可利用极值搜索方法来寻找目标源。核辐射源通常无法通过传统的照相技术定位，机器人只能获得当前所在位置的核辐射信号强度值，故极值搜索算法可以很好地用于探测核辐射源。