科创中国
核电高空强磁爬壁清洁机器人
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-13 14:57:31
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 佛山中国发明成果转化研究院 | 2023-09-13 14:57:32
为了限制压水堆核电厂核相关系统内产生的特殊物质的危害，保护设备、部件和构筑物(SSC)不被腐蚀，限制放射性污染尤其是内照射的危害，保障人员吸收剂量符合ALARA原则（合理可行尽可能低），核电厂带核运行前需要对辐射控制区进行全面核清洁。传统的施工方案是采用搭设满堂脚手架、人员登高手动清洁的方式进行，施工过程存在安全风险大、成本高、工期长的难点。其工作的重点与难点均集中在反应堆厂房，按照从自上而下的施工顺序和施工难度，穹顶核清洁是整个核清洁施工控制中的关键点。基于上述难题，项目研制出爬墙机器人，它采用磁吸附式，带有清扫、吸尘、视频监视和远程无线控制一体化功能。
1、实现了机器人一体化创新设计，所设计的双边毛刷和中心滚轴清洗，吸尘，爬行，运动轨迹控制和视频实时监控同步进行。爬行装备灵活上下左右和转向，适合在核电安全壳内稳定使用。
2、通过底板上两两相对设置的电磁吸附组件来提高和均衡车体底板与爬行壁面的吸附力，在高空爬壁机器人底盘上，所采用的方案巧妙地通过在爬壁机器人的履带上设置交错布设的连接块和永磁块，且通过相邻永磁块同性相对的方式，使得履带组件的履带本体能够保持排斥绷紧，同时利用橡胶块作为连接块，令机器爬行速度和效率得到保证。
3、实现UWB定位导航、电流控制单元和倾角传感单元，使得爬壁机器人在行进过程中的姿态、行进参数的以监控，矢量控制单元能够控制电流控制单元调节更为精准的电流来供应电磁吸附组件和电机的步进精度，令其提供的吸附力更为精准，使得爬壁机器人在不同的曲面上的行进更为稳定可靠，避免爬壁机器人在使用过程中因为行进姿态的变化而导致电磁吸附组件的磁吸力不足或过大带来困扰。
使用爬墙机器人进行核清洁作业可以解决高空、高温的复杂环境下脚手架作业、清洁施工的安全问题，同时避开主线施工，显著的优化施工周期。
项目由福建福清核电有限公司和福建工程学院、福州今日盒子智能科技有限公司联合团队完成，团队既有全程参与福建核电1-4号机组和“华龙一号”示范工程5、6号机组项目调试、拥有丰富的工程实践经验和技术创新能力的技术人才，也有工程专业院校拥有极强研发实力的博士、硕士研究生，拥有比较完善的科技研发和技术成果转发平台。团队成员曾获得了中核集团科技进步二等奖1项、三等奖1项，核能行业协会科学技术奖三等奖1项、核电工程建设质量成果一等奖1项、福建省百万职工五小创新大赛三等奖3项；福建省测绘科技进步奖二等奖。2021年9月获得第二届促进金砖工业创新合作大赛优秀项目奖。
发明已成功应用于“华龙一号”示范工程福清6号机组反应堆厂房核清洁施工。实践证明，运用金属爬壁清洁机器人代替，使核清洁作业效率提高了300%,人员的劳动强度下降了50%,此区域的核清洁人力需求由原来50人/天降至25人/天，同时还实现了反应堆厂房16.5米以上60%区域机械机器作业覆盖，减少了大量的人员登高作业风险。
寻求其他工业领域企业进行技术推广，如风电塔筒运维、光伏面板清洁、船舶侧壁除锈、飞机机翼检测、管道无损探伤等功能服务。
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