一种用于表面污染监测的遥控机器人设计
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情况 进行测 量 。当前 国 内 现有 的 ｄ、 Ｂ 、 表 面
地机 器人 ， 机 器 人 本 体 呈 圆盘 形 ， 由遥 控 器 指
挥， 自动贴地 面 运动并 完 成表 面污染 测量 ， 测量 数据 实 时无 线 传输 至遥 控 器 ， 以二维 伪 彩 色 图
像形 式给 出污染 分布 情况 。
大、 稳定性好 、 使用方便且寿命长等特点 。为大 幅度扩 大监测 面积 ， 采用 了 ３ ０个 Ｇ Ｍ 计 数管 ， 呈 蜂窝状 分布 于 圆形底 层结 构 中央 的正 方形 区
域（ 蜂窝状 分 布可 使 特 定 区域 容 纳 最 多 的探测 器） 。小型 移 动机 构 位 于探 测 器 四周 ， 包 括 对 称 分布 的 ２个驱 动 轮和 ２个 万 向从动 轮 。
多采用 位置灵 敏探 测器 ， 不仅 价 格 昂贵 ， 而且 因 探 测器 的屏 蔽部分 极沉 重 ， 移 动很 困难 ， 且操 作 人 员 在测 量 过程 中 ， 难 免 受 到不 同程 度 的辐 射 伤害。
针对 上述 问题 ， 开 发 了一 种 用 于 表 面 污 染
图 １ 机 器 人 外 观
完成此功能 ， 系统 的可靠性 、 集成度大大提高。
（ ２ ） 一 般 微 处 理 器 程 序 采 用 顺 序 执 行 方
式， 程序越复杂 ， 系统实时性越差 ； 而Ｆ Ｐ Ｇ Ａ是 种半定制 Ａ Ｓ Ｉ Ｃ （ 专用集成电路） ， 各项过程控
一
源， 包 括 ５个部分 ： （ １ ） 表 面污 染 测量 电路 ； （ ２ ）
关键词 ： 表面污染 ； 监测 ； 遥控机 器人 ； 现场可编程门阵列 ； 高级精简指令集计算 机
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ２ ４ ２ ． ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ２ ５ ８ － ０ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — １ １ ４ ４ － ０ ３
在 各类 核 设 施运 行 、 检修、 退役、 以及 核应 急 等过 程 中 ， 往往 需 要对 大 面积 的放 射 性 污染
污染 监测设 备一 般都 采 用 固定点 测量 方 式 （ 手
持式 或车 载 式 ） ， 在 测 量 时 只 能 给 出探 头 所 对
位 置处 的污 染 量 ， 而不 能 进 行连 续 性 的测量 并 在 测 量 的 同时 给 出放 射性 污染 的成 像 图 ； 而 国
遥控器
外具有成像功能的 、 ｐ 、 ＾ ｙ 表面污染监测设备
图２ （ ｂ ） 为顶 层 结 构 ， 配 置 测 控 电 路 和 电
性 显著 降 低 、 成本 和 功 耗 明 显 提 高 等 问 题 ； 而
Ｆ Ｐ Ｇ Ａ具 有 “ Ｉ ／ Ｏ 数 量 多 且 可 自定 义 ” 的特 点 ，
一
片价 格 低 廉 、 面积 很 小 的 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ芯 片 可 轻松
图 ２ 机 器 人 本 体 结 构
图２ （ ａ ） 为底层 结构 ， 配 置探 测器 和 移动 机
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ０— ０ ７
构。探测器使用美 国 Ｌ Ｎ Ｄ公司的 Ｇ Ｍ计数管 （ Ｇ ｅ ｉ ｇ ｅ ｒ —Ｍｕ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ Ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ ） ， 具体为 ７ ３ ｌ ３型 （ 饼状
丽 Ｉ ｆ ． 计数管 （ ３ ０ 个） ｆ ， ＿ ｌ 皇＿。 ｌ —一
— — — — — — —
一
…
直 观的二 维 图像 形 式 ； （ ３ ） 整机 小巧、 重量轻 ，
圆
一
＿ 固 、
《 电 路 ； …～ 恐 ｌ “ 涮 鼍 电 嚣 路 ：
因此 该机 器人 需 实 现 三大 功 能 ： （ １ ） 运动 ；
（ ２ ） 测量 ； （ ３ ） 数据传输与处理。
１ ． ２ 结构设 计
如图 ２ ， 机器 人本 体结 构分 为上 下两层 。
监 测 的遥 控 机 器 人 ， 具有 如下特 点： （ １ ） 低 成
本； （ ２ ） 监 测面积 大 ， 放 射性 污 染 测 量数 据 采用
第３ ３卷
２ ０ １ ３年
第 ９期
９月
核 电子 学 与探 测技 术
Ｎｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ＆ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ３ ＮＯ ． ９ Ｓ ｅ ｐ ｔ ． ２ ０１ ３
一
种 用 于 表 面 污 染 监 测 的 遥 控 机 器 人 设 计
王 希涛
（ 中国辐射 防护研究 院， 太原 ０ ３ ０ ０ ０ ６ ）
摘要 ： 研究 了一种用 于表 面污染 监测 的遥 控机器人 设计方 案。简要介 绍 了机 器人 的功能 和结构 ， 重点描述 了硬件设 计和软件开发 。
机 器人 运 动 控 制 电路 ； （ ３ ） 无 线通 讯 、 接 口电
制 功 能采用 并行 执 行方 式 ， 速 度快 ， 实 时性好 。
Ｆ Ｐ Ｇ Ａ选 择 Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｅ ｍｉ 公 司的 Ｐ ｒ ｏ Ａ Ｓ Ｉ Ｃ ３系
路； （ ４ ） 电源 电路 ； （ ５ ） 锂 电池组 。 机器人本 体外 壳 及 内部 固定件 采 用质 量轻 且强 度大 的铝合 金材 料 。 电子元 器件 全部 采用 小型贴 片封 装 ， 紧凑 布 局 。机 器 人 本 体 重 量 需 小于 ５ ｋ ｇ ， 以增 加 便 携 性 ， 并 增 加 遥 控 工 作 时
；
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，
，，
遥控操作显著降低操作人员所受剂量并简化工 作 过程 。
、 ｉ ｉ ～ ＾ ＾ — ｌ ｆ ．
一wk.baidu.com
点 ０ 。ｊ
、
ｊ
１ 总 体 设 计
（ ａ ）底层 结构 ｒ ｂ ）顶层 结构
１ ． １ 功能设计 如图 １ 所示 ， 机 器人 外 观 类 似 于智 能型 扫
云母 窗 仅一ｐ一 探测 器 ） ， 具 有价 格低 、 灵 敏 面
作者简介 ： 王希 涛（ １ ９ ７ ４一） ， 男， 山东巨野人 ， 副研究
员， 硕士 ， 研究方 向： 工业 自动化 、 辐射防护 。
ｌ ｌ ４ ４
积大（１ ９ ． ８ ｃ ｍ ） 、 窗薄 、 灵 敏度高 、 脉 冲幅度
地机 器人 ， 机 器 人 本 体 呈 圆盘 形 ， 由遥 控 器 指
挥， 自动贴地 面 运动并 完 成表 面污染 测量 ， 测量 数据 实 时无 线 传输 至遥 控 器 ， 以二维 伪 彩 色 图
像形 式给 出污染 分布 情况 。
大、 稳定性好 、 使用方便且寿命长等特点 。为大 幅度扩 大监测 面积 ， 采用 了 ３ ０个 Ｇ Ｍ 计 数管 ， 呈 蜂窝状 分布 于 圆形底 层结 构 中央 的正 方形 区
域（ 蜂窝状 分 布可 使 特 定 区域 容 纳 最 多 的探测 器） 。小型 移 动机 构 位 于探 测 器 四周 ， 包 括 对 称 分布 的 ２个驱 动 轮和 ２个 万 向从动 轮 。
多采用 位置灵 敏探 测器 ， 不仅 价 格 昂贵 ， 而且 因 探 测器 的屏 蔽部分 极沉 重 ， 移 动很 困难 ， 且操 作 人 员 在测 量 过程 中 ， 难 免 受 到不 同程 度 的辐 射 伤害。
针对 上述 问题 ， 开 发 了一 种 用 于 表 面 污 染
图 １ 机 器 人 外 观
完成此功能 ， 系统 的可靠性 、 集成度大大提高。
（ ２ ） 一 般 微 处 理 器 程 序 采 用 顺 序 执 行 方
式， 程序越复杂 ， 系统实时性越差 ； 而Ｆ Ｐ Ｇ Ａ是 种半定制 Ａ Ｓ Ｉ Ｃ （ 专用集成电路） ， 各项过程控
一
源， 包 括 ５个部分 ： （ １ ） 表 面污 染 测量 电路 ； （ ２ ）
关键词 ： 表面污染 ； 监测 ； 遥控机 器人 ； 现场可编程门阵列 ； 高级精简指令集计算 机
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ２ ４ ２ ． ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ２ ５ ８ － ０ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — １ １ ４ ４ － ０ ３
在 各类 核 设 施运 行 、 检修、 退役、 以及 核应 急 等过 程 中 ， 往往 需 要对 大 面积 的放 射 性 污染
污染 监测设 备一 般都 采 用 固定点 测量 方 式 （ 手
持式 或车 载 式 ） ， 在 测 量 时 只 能 给 出探 头 所 对
位 置处 的污 染 量 ， 而不 能 进 行连 续 性 的测量 并 在 测 量 的 同时 给 出放 射性 污染 的成 像 图 ； 而 国
遥控器
外具有成像功能的 、 ｐ 、 ＾ ｙ 表面污染监测设备
图２ （ ｂ ） 为顶 层 结 构 ， 配 置 测 控 电 路 和 电
性 显著 降 低 、 成本 和 功 耗 明 显 提 高 等 问 题 ； 而
Ｆ Ｐ Ｇ Ａ具 有 “ Ｉ ／ Ｏ 数 量 多 且 可 自定 义 ” 的特 点 ，
一
片价 格 低 廉 、 面积 很 小 的 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ芯 片 可 轻松
图 ２ 机 器 人 本 体 结 构
图２ （ ａ ） 为底层 结构 ， 配 置探 测器 和 移动 机
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ０— ０ ７
构。探测器使用美 国 Ｌ Ｎ Ｄ公司的 Ｇ Ｍ计数管 （ Ｇ ｅ ｉ ｇ ｅ ｒ —Ｍｕ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ Ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ ） ， 具体为 ７ ３ ｌ ３型 （ 饼状
丽 Ｉ ｆ ． 计数管 （ ３ ０ 个） ｆ ， ＿ ｌ 皇＿。 ｌ —一
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一
…
直 观的二 维 图像 形 式 ； （ ３ ） 整机 小巧、 重量轻 ，
圆
一
＿ 固 、
《 电 路 ； …～ 恐 ｌ “ 涮 鼍 电 嚣 路 ：
因此 该机 器人 需 实 现 三大 功 能 ： （ １ ） 运动 ；
（ ２ ） 测量 ； （ ３ ） 数据传输与处理。
１ ． ２ 结构设 计
如图 ２ ， 机器 人本 体结 构分 为上 下两层 。
监 测 的遥 控 机 器 人 ， 具有 如下特 点： （ １ ） 低 成
本； （ ２ ） 监 测面积 大 ， 放 射性 污 染 测 量数 据 采用
第３ ３卷
２ ０ １ ３年
第 ９期
９月
核 电子 学 与探 测技 术
Ｎｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ＆ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ３ ＮＯ ． ９ Ｓ ｅ ｐ ｔ ． ２ ０１ ３
一
种 用 于 表 面 污 染 监 测 的 遥 控 机 器 人 设 计
王 希涛
（ 中国辐射 防护研究 院， 太原 ０ ３ ０ ０ ０ ６ ）
摘要 ： 研究 了一种用 于表 面污染 监测 的遥 控机器人 设计方 案。简要介 绍 了机 器人 的功能 和结构 ， 重点描述 了硬件设 计和软件开发 。
机 器人 运 动 控 制 电路 ； （ ３ ） 无 线通 讯 、 接 口电
制 功 能采用 并行 执 行方 式 ， 速 度快 ， 实 时性好 。
Ｆ Ｐ Ｇ Ａ选 择 Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｅ ｍｉ 公 司的 Ｐ ｒ ｏ Ａ Ｓ Ｉ Ｃ ３系
路； （ ４ ） 电源 电路 ； （ ５ ） 锂 电池组 。 机器人本 体外 壳 及 内部 固定件 采 用质 量轻 且强 度大 的铝合 金材 料 。 电子元 器件 全部 采用 小型贴 片封 装 ， 紧凑 布 局 。机 器 人 本 体 重 量 需 小于 ５ ｋ ｇ ， 以增 加 便 携 性 ， 并 增 加 遥 控 工 作 时
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遥控操作显著降低操作人员所受剂量并简化工 作 过程 。
、 ｉ ｉ ～ ＾ ＾ — ｌ ｆ ．
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１ 总 体 设 计
（ ａ ）底层 结构 ｒ ｂ ）顶层 结构
１ ． １ 功能设计 如图 １ 所示 ， 机 器人 外 观 类 似 于智 能型 扫
云母 窗 仅一ｐ一 探测 器 ） ， 具 有价 格低 、 灵 敏 面
作者简介 ： 王希 涛（ １ ９ ７ ４一） ， 男， 山东巨野人 ， 副研究
员， 硕士 ， 研究方 向： 工业 自动化 、 辐射防护 。
ｌ ｌ ４ ４
积大（１ ９ ． ８ ｃ ｍ ） 、 窗薄 、 灵 敏度高 、 脉 冲幅度