基于危险场的关节机器人实时避障控制

改进危险场计算公式,求得机器人工作空间动态危险场的积分解析解。计算中考虑机器人与障碍物之间的相对速度,建立障碍物连体坐标系,简化计算过程。针对关节机器人提出一种基于速度控制的避障算法,该方法将危险场得到的期望规避角速度反馈至基于转置雅可比矩阵逆运动学算法,并通过危险场的值对控制策略的标志位进行修改,使得机械臂具有任务终止与恢复能力。最后,通过数值仿真及与经典危险场方法进行对比表明了提出方法的有效性。     

基于K-means和SOM的水下传感器数据采集方法

随着海洋资源勘探和海洋污染物监控工作的开展，水文数据的监测和采集等已经成为重要的研究方向。其中，水下无线传感器网络在水文数据采集过程中起着举足轻重的作用。本文研究的是水下无线传感器二维监测网络模型中，传感器节点数据采集的问题，其设计方法是通过自组织映射（Self-organizing mapping，SOM）对传感器节点进行路径最优化处理，结合优化的路径图形和K-means算法找到路径内部聚合点，利用聚合点和传感器的节点得到传感器通信半径内的数据采集点，最后通过SOM得到水下机器人（Autonomous underwater vehicle，AUV）到各个数据采集点采集数据的最优路径。经过实验验证，在水下1 200 m×1 750 m范围内布置52个传感器节点的情景下，数据采集点相比于传感器节点路径规划采用相同的采集顺序得到的路径优化了6.7%；对数据采集点重新进行自组织路径规划得到的路径比传感器结点路径的最优解提高了12.2%。增加传感器节点的数量，其结果也大致相同，因此采用该方法可以提高水下机器人采集数据的效率。     

珠江口盆地珠一坳陷古近系高自然伽马砂岩形成机制及油气地质意义

运用放射性元素寻找油气是一种非常规油气勘探手段。近年来,在珠江口盆地珠一坳陷富烃凹陷周边古近系钻遇高自然伽马(GR)砂岩,其GR值(100~300 API)甚至大于同区泥岩的GR值(100~200 API)。为了弄清该特殊现象背后的地质意义,对珠江口盆地珠一坳陷古近系高自然伽马砂岩开展了铀(U)、钍(Th)、钾(K)等3种元素含量与GR值的相关趋势线分析,从井震特征、岩性特征及矿物成分特征等入手分析了砂岩GR值增高的主要原因及成因机制,探讨了放射性元素聚集的条件、运移通道、驱动力以及油气意义。结果表明:西江、惠州地区由U含量增高导致砂岩GR值偏高,恩平、番禺地区由K,Th含量增高导致砂岩GR值偏高;砂岩GR值增高有两大成因机制,一是地下流体带来的放射性元素离子U4+在氧化-还原面处富集后导致地层GR值偏高,这种特殊现象说明在具有连通基底大断裂旁的圈闭中,U4+的富集指示了曾经油气的存在,证实了研究区油气运移通道的有效性,对于油气藏的预测有着非常重要的指导性意义,二是地表流体带来的含放射性元素的矿物大量沉积后导致地层GR值偏高,含放射性元素矿物性质不稳定,可指示近源供给的存在,对于判断物源及沉积环境有着非常重要的意义。该研究成果为预测研究区油气成藏有利区带提供了依据。     

高吸水性树脂提高井壁混凝土水密性能的机理

裂缝的产生会导致井壁混凝土的水密性能和耐久性能降低.高吸水性树脂(SAP)可在裂缝中膨胀并堵塞裂缝,从而提高井壁混凝土的水密性能和耐久性能.但SAP堵塞裂缝的机理仍需进一步研究.探究了SAP对混凝土力学性能的影响.通过水渗透测试分析了SAP的裂缝堵塞效果.并借助X射线计算机断层扫描技术探究了裂缝中SAP颗粒的形态特征.结果表明,SAP的掺入导致混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度略有减小.SAP的掺入也会导致预开裂砂浆中的水流速减小,水流速的减小程度随SAP掺量的增加而增大.SAP可在SAP孔中膨胀并堵塞SAP孔位置的裂缝,说明SAP导致水流速减小的原因是SAP能够在裂缝中发生膨胀.     

小型无线场强探测传感器研究

近年来,微波加热因其高效性和清洁无污染等优点广泛应用于各个领域。然而,微波加热的不均匀性限制了微波作为高效加热能源的应用。通过测量和分析加热腔中的电场分布情况可以帮助设计人员改进微波加热腔体设计,提高微波加热的均匀性。现有的场强测量设备均为有线设备,应用场景极为有限。因此,本文提出了一种由探头、接收机和上位机三部分组成的无线场强探测传感器。介绍了无线场强探测传感器的结构和原理,采用横电磁波小室进行校准。通过一系列测量实验表明实测值与标准场强仪测量值一致性较好,可满足工程测量需求。     

动载作用下铁矿石能量耗散规律及破坏特征试验研究

为研究攀枝花铁矿开采境界内铁矿石的动力学性能,利用动静组合分离式霍普金森杆实验系统,开展 4 种典型铁矿石的动态单轴压缩试验。 以动态强度、能量耗散、碎屑分布为切入点,分析 4 种矿石的动力学响应特征。 试验结果表明:4 种铁矿石的动态强度均具有明显的率效应,随冲击速率的增加而增大;所研究冲击速率范围内,中低 品位铁矿石的动态强度显著大于高品位铁矿石和表外矿的强度;随着冲击速率的增加,单位体积耗散能随之增大,且 单位体积耗散能的增加幅度与铁矿石的品位相关;基于分形理论分析 4 种铁矿石破坏后碎屑块度的分形维数,发现碎 屑块度的分形维数随冲击速率增大而增加;最后,分析了单位体积耗散能与分形维数的关系,发现二者呈现非线性正 相关关系。     

投稿须知

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悬浮抱杆组塔无线监测系统的设计与应用

抱杆系统是悬浮式内拉线抱杆分解组塔施工安全的决定性影响因素，但由于其受力复杂且难以实时感知，造成铁塔组立施工难度过大甚至产生事故。为此，结合当前发展的无线物联技术，提出了一种基于无线传感器网络的悬浮抱杆组塔无线监测系统。通过对悬浮式内拉线抱杆分解组塔工艺的分析，获取了抱杆系统的安全薄弱点，从而明确了系统功能原理与模块组成。针对抱杆及其拉线系统的受力、倾角、风速、高度、距离等数据特点，选择相应传感器进行实时数据监测与采集；并针对监测点分布广、层级多的特点，采用LoRa树型组网模式，形成以上位机为网络总节点的一主多从无线传输方式。系统采用阵列巡检应答通信模式，各信道通过时分进行有序利用，数据延迟控制在ms级以内，并通过临限预警功能将各危险点数值控制在安全范围之内，保证施工全过程的安全稳定。     

3D打印裂隙岩体动态力学性能及能量耗散规律初探

地下岩体结构经常遭受到地震、爆炸、冲击振动等产生的动力扰动，利用3D打印技术的优势研究冲击荷载下岩体动态力学性能对实现3D打印技术在工程领域的应用具有重要意义。采用φ50 mm的变截面霍普金森压杆(SHPB)装置，对含预制裂隙的3D打印岩体试样进行动态单轴压缩试验。研究结果表明：试样的动态抗压强度随着预制裂隙倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势，当预制裂隙倾角为30°时试样强度最小，当预制裂隙倾角为90°时试样强度最大。与3D打印岩体试样的静态单轴压缩强度对比发现，3D打印砂性材料具有明显的率效应，当应变率为139.65 s^-1时，3D打印岩体试样的动态抗压强度是静态抗压强度的4.34倍。预制裂隙缺陷在一定程度上加剧了试样的能量耗散和破碎过程，并且30°倾角预制裂隙对试样能量耗散和破碎结果的影响程度最大。同时，3D打印岩体试样的能量耗散过程与破碎块度表现出明显的自相关性，所用的3D打印砂性材料的宏观破碎结果与能量耗散之间的关系与天然岩石材料有一定相似性，为今后3D打印材料模拟天然岩体应用于动态力学试验的可行性奠定了基础。