可控核聚变能是下一代能源来源,目前是一个研究热点。在核聚变实验装置EAST运行过程中,靠近等离子体的第一壁瓦片需要在停机过程中进行遥操作维护。第一壁中损坏的瓦片在论文中被分为了两类:掉落在下层偏滤器上的瓦片、损坏但未从第一壁脱落的瓦片。论文的主要工作包括对前者的识别定位方法、及后者的拆卸过程的运动控制方法的研究。两个工作所涉及到的视觉识别技术及拆卸控制技术都有一定的发展,然而这些技术在EAST中的应用却存在一定困难。在掉落瓦片的识别与定位任务中,瓦片表面的烧伤和腐蚀点提高了视觉识别瓦片的难度,并且掉落瓦片的破损形式不一,没有固定的轮廓形状特征用于识别掉落瓦片。在未脱落的损坏瓦片拆卸任务中,关键环节为瓦片的螺栓拆卸,其中,瓦片螺栓以内六角螺栓为主,且内六角螺栓头和扳手几近无倒角,可以视为无倒角的六边形轴孔装配,现有的文献主要研究圆形轴孔装配,针对复杂的无倒角六边形轴孔装配的研究寥寥无几。在掉落瓦片的识别任务中,论文提出了基于“断点”图像特征的识别方法。当掉落瓦片遮挡住下层偏滤器本身的瓦片的边缘时,会中断瓦片边缘的线条,进而产生断点,也因此这些断点处于掉落瓦片的轮廓上。该识别方法通过断点找到轮廓内外各一点,将之从RGB图像变换到深度图像中相应位置,作为分水岭算法的初始点,来分割出掉落瓦片的轮廓。为了测试算法的鲁棒性,论文进行了 100次将瓦片随机扔在模拟下层偏滤器的平台上的实验,在其中98次实验中,机器人成功地识别并定位到了掉落瓦片。论文还进行了改变光照环境的实验,以确定算法所需要的工作环境,实验结果表明算法在171x以上的光照强度中均能正常执行,并且不受阴影的干扰。在损坏瓦片的螺栓拆卸任务中,论文提出了基于单边对单边的无倒角六边形轴孔装配方法。该装配方法首先通过视觉检测孔平面的大概位置,以确定轴在孔平面的投影线,然后使轴斜着探入孔内并在孔平面上沿着左右上下四个方向,进行平移运动,根据力传感器的反馈,逐渐达到轴的一边与孔的一边贴合的状态,最后使轴绕着该投影线的垂直方向旋转,根据力传感器反馈判断是否达到轴孔配合状态。论文所提出的两个方法解决了第一壁瓦片识别和拆卸任务中的一些关键问题,为聚变装置遥操作维护的发展作出了贡献。