摘要

核電站的安全殼作為最后一道安全屏障，具有至關(guān)重要的保護(hù)作用。傳統(tǒng)的人工焊縫巡檢效率低且具有一定的危險(xiǎn)性，因此，機(jī)器人替代人工進(jìn)行焊縫巡檢具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。以磁吸附輪式機(jī)器人為研究對象，針對其在復(fù)雜壁面環(huán)境中的定位、路徑規(guī)劃與控制展開了系統(tǒng)研究。首先，介紹磁吸附輪式機(jī)器人懸架結(jié)構(gòu)，并提出了一種基于機(jī)器人內(nèi)部傳感器的定位算法，并結(jié)合焊縫分布地圖與驅(qū)動(dòng)力矩指標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的遺傳算法用于焊縫遍歷路徑規(guī)劃。該方法優(yōu)于傳統(tǒng)的Fleury算法，能夠提高路徑的平穩(wěn)性和經(jīng)濟(jì)性。針對恒定磁吸附力的局限性，提出了基于改進(jìn)的深度確定性策略梯度(DDPG)算法的動(dòng)態(tài)磁吸附力控制策略。使用MuJoCo、Gym和PyTorch搭建了機(jī)器人仿真環(huán)境，對不同磁吸附力條件下的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了模擬。通過改進(jìn)的DDPG算法設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)磁吸附力控制策略，確保在足夠磁吸附力的前提下，能有效降低能耗并提高穩(wěn)定性。提出了基于YOLOv8的焊縫識別算法，并在機(jī)器人樣機(jī)中進(jìn)行了整機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最后，選擇YOLOv8作為焊縫識別算法，并將訓(xùn)練后的模型部署至機(jī)器人中。研究成果為核電站、大型儲(chǔ)罐、船舶舷側(cè)等鐵磁性結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)維提供了一種高效、低風(fēng)險(xiǎn)的智能化解決方案，對推動(dòng)我國核能、石化、船舶等行業(yè)的機(jī)器人化檢測與維護(hù)具有重要示范意義和產(chǎn)業(yè)化推廣價(jià)值。

責(zé)任編輯：趙子祎

責(zé)任校對：惲海艷

審　　核：張　彤

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