煤矿智能化建设目标和总体框架的研究与设计

为了推进煤矿智能化转型升级,提升煤矿安全生产水平,增强煤矿企业的核心竞争力,对煤矿智能化建设目标和总体框架进行了研究,提出了煤矿智能化建设“四横四纵”总体框架,并详细介绍了智能化的生产系统、高速安全的传输网络系统、智能支撑平台、智慧协同管控系统的煤矿智能化主要系统建设以及安全可靠的运行保障体系、严谨全面的标准规范体系、统一完备的煤矿智能化工作机制以及创新实用的产学研用机制的煤矿智能化体系与机制建设。     

基于旋翼负压混合吸附的爬壁清洗机器人系统动力学性能研究

针对爬壁清洗机器人越障时,负压装置的吸附力下降导致吸附不稳定的问题,设计了一种旋翼负压混合吸附工作的多边形履带清洗机器人,并对爬行稳定性及越障性能进行了动力学分析。首先根据机器人爬壁的运动原理,建立机器人沿玻璃幕墙上的动力学模型,计算出电机理论驱动力矩;其次分析机器人在跨越障碍过程中的运动模型,结合与壁面接触的实际受力状态,对越障过程中关键阶段的本体倾翻、滑移两种失效形式进行运动学和动力学分析;然后根据玻璃幕墙实际的障碍高度,确定多边形履带的参数和理论驱动力矩的大小,并研制了实验样机进行爬行和越障试验,结果表明所设计的机器人具有良好的越障性能。     

并联机器人末端轨迹测量系统设计

针对机器人末端轨迹检测问题，提出了一种基于拉线传感器的并联机器人末端轨迹追踪系统。该方案采用拉线式位移传感器与角度传感器作为数据采集端，经数据采集卡传递给计算机进行数据处理，实现末端轨迹测量。最后，设计试验样机并基于 Ｃ＃ ＷｉｎＦｏｒｍ 模块编写数据处理模块，从而实现仿真结果与实际相互印证的目标。     

一种大型复杂构件加工新模式及新装备探讨

大型复杂构件是航空航天、能源、船舶等领域装备的核心结构件，此类构件通常具有尺寸大、形状复杂、刚性弱等特点。传统“分体离线加工-在线检测”模式存在工艺不稳定、过程复杂、柔性差、周期长等问题，以龙门式多轴数控机床加工为代表的“包容式”加工模式，难以适应大型复杂构件的高效高质量加工制造需求。提出一种基于移动式和吸附式机器人的多机协同原位加工新模式，通过多机器人系统自主寻位、精确定位加工与加工质量原位检测，实现大型复杂构件多安装面并行铣削、制孔与打磨等作业。多机器人系统包括移动式混联机器人、吸附式并联机器人、移动式串联铣削机器人、移动式双臂加工机器人和移动式打磨机器人。构建多机协同原位加工模式，需要揭示多机器人协同原位加工行为与大型弱刚性结构件质量控制的交互机理，面临着本体、测量、工艺和集成四个方面的挑战，需要设计高灵活、高刚度的移动式和吸附式加工机器人，解决移动机器人自主准确寻位和超大结构件原位高精检测难题，攻克加工变形误差在线补偿和振动抑制技术，通过集成实现多机协同高效高精加工，为大型复杂构件的高效高质量制造提供创新技术及装备，并实现此类构件制造核心技术及装备自主可控。     

基于差分进化算法的手眼标定方法

针对眼在手机器人视觉系统的手眼标定问题，提出了一种基于差分进化算法的手眼标定方法。首先建立了眼在手机器人视觉系统手眼标定的数学模型，通过李群李代数理论，将手眼标定问题转化为误差函数的优化问题，同时保证了优化问题的最优解落在特殊欧氏群ＳＥ（３）上。通过差分进化算法对优化问题进行求解，避免了求解过程中的局部最优问题。最后在实物平台上进行了手眼标定实验，实验结果验证了算法的可行性和有效性。     

工业机器人在自动化生产线分拣站的应用

根据自动化生产线分拣站的工艺流程和自动化控制的要求,提出基于工业机器人、PLC以及传送带的货物码垛自动化解决方案。构建以三菱FX3U型PLC、传送带和工业机器人等组成的全自动分拣码垛系统。分析了PLC的动作过程,提供了PLC的程序流程图;分析了工业机器人码垛的工作过程,提供了工业机器人码垛的程序流程图。工业机器人引入到自动化生产系统后,能够进一步提高工厂自动化水平、提高生产效率,减小劳动强度,降低人工成本。     

基于康复训练中力信号的人体参与度建模

设计一种基于人机接触力的人体主动参与程度评估模型,用于康复机器人应用中的主动康复训练。通过人体的肌电信号得到肌肉活跃度,确定肌电信号与人体参与度的关系。分析这一过程中人机接触力的变化,将腿部力信号平均值以及腰部力信号方差作为模型输入,对基于肌电信号的参与度模型进行拟合,得到基于力信号的参与度模型,使用肌电信号参与度模型对力信号参与度模型进行验证,证明了该模型的有效性。该方法避免了肌电信号采集时干扰较大且准备工作繁琐等缺点,具有良好的实用性。     

煤矿水仓清理机器人研究与设计

根据煤矿水仓工况提出一种可自由规划行走路线的清理机器人,并对其结构及液压系统进行设计。机器人及其配套系统可完成水仓清理、筛分、脱水、运输等配套工作,具有一定的实用价值。     

基于工业机器人的液压支架导向套柔性制造系统

自动化技术在小批量多品种的产品制造中，存在兼容难、换产时间长、人工干预多等问题，导致生产线难以高效率运行。设计的柔性制造系统，在充分分析了导向套不同结构、不同规格的基础上，以一套六关节机器人和行走地轨作为物流搬运设备，同时负责3台数控设备、自动辊道上料设备、自动堆垛下料设备、翻转机构、打标机构及抽检机构的上下料，并通过使用机器人双工位卡爪、机床六爪卡盘、自动刀补等卡具及技术，实现了一键换产，极大提高了制造系统的柔性。