一种压电换能器直接驱动钻具的超声波钻探器

为满足深空探测任务中,空间环境苛刻的外星体表面岩石钻取采样任务的使用需求,本文设计了一种基于压电驱动原理,可搭载在漫游车机械臂末端的超声波钻探器。超声波钻探器的压电换能器直接与钻具发生冲击碰撞,以驱动钻具作高频冲击运动,达到冲击破碎岩石的目的。设计了钻探器的压电驱动单元,并理论分析了压电换能器变幅杆与钻具的冲击碰撞过程。通过实验研究了超声波钻探器对砂岩的钻进性能及钻压力与钻具长度对钻探器钻进性能的影响。实验结果表明:所研制的超声波钻探器可对砂岩进行有效钻进,而且所需的钻压力较小,可用于彗星、小行星等弱引力场的地外天体表面岩石的钻取采样。     

多圆柱齿轮液压马达的性能

针对普通单对圆柱齿轮液压马达单位体积排量小、排量脉动率大、低速稳定性差的缺点,对多圆柱齿轮液压马达的性能指标进行理论研究与探讨.通过分析多圆柱齿轮液压马达的工作原理与结构特点,得到多圆柱齿轮液压马达的构成形式,推导该类型液压马达的排量、单位体积排量及排量脉动率等主要性能指标的计算公式.分析各齿轮齿数的选取对多圆柱齿轮液压马达排量、排量脉动率的影响,得出提高多圆柱齿轮液压马达单位体积排量及降低多圆柱齿轮液压马达排量脉动率的各齿轮齿数的选取方法,并给出在保证多圆柱齿轮液压马达密封可靠性前提下中心齿轮齿数应满足的条件.通过设计计算实例,比较在相同排量及相同齿轮宽度条件下,多圆柱齿轮液压马达与普通单对圆柱齿轮液压马达的具体性能指标,验证了多圆柱齿轮液压马达具有单位体积排量大、脉动率小等优点.     

旋转式井壁取芯器钻头的齿轮液压马达设计

针对旋转式井壁取芯器工作空间狭小、高温高压、有污染等恶劣的工作条件,设计了一台满足工作需要的多齿轮式液压马达钻头,分析了所设计的液压马达和普通齿轮液压马达在体积相同的情况下,排量、流量、脉动率、输出转矩及中心轮所受径向力等参数的优越性.     

具有差动运动功能的管道机器人设计与分析

研制一种具有差动运动功能的环境自适应轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人,该机器人在通过弯管时可根据管道环境利用三轴差动机构自动调节各驱动轮的转速,从而提高机器人通过弯管时的运动柔顺性.为分析三轴差动式管道机器人的运行状况,通过建立机器人在弯管内运行的精确位姿模型,求得机器人驱动轮轮心以及驱动轮与管壁接触点的位置;以位姿模型为基础对机器人各驱动轮的速度进行分析,得到机器人过弯管时各驱动轮的理论速比关系.对机器人驱动轮与管壁的正压力进行分析,并建立机器人的牵引力模型.搭建管道试验环境进行机器人的差速试验和牵引力试验,测试值与理论分析基本一致,说明三轴差动式管道机器人具有良好的弯管通过性能,适合于在工程管道中应用.     

涂胶机器人视觉系统的应用研究

对涂胶机器人智能系统的视觉部分进行了应用研究，系统引入了模式识别、基于图像的NC代码生成、胶线表面质量检测等关键技术．这些技术的集成应用，有益于涂胶机器人向高度自动化、智能化方向发展．     

水平油井检测仪器拖动器

设计制造了一种用于带动油井检测仪器的管内拖动器.该拖动器适用于高温、高压、工作空间狭小的恶劣环境,可满足进行连续检测的工作要求,以提高水平油井的测井效率,减少测井辅助设备的复杂程度,减小工人的测井劳动强度,降低测井成本.对所设计的管内拖动器进行静力学分析,说明其具有输出牵引力大、工作距离长及工作可靠性高等特点,通过单节样机的模拟实验验证了其能满足输出牵引力的设计要求.     

平面铰链五杆机构的奇异性研究

推导了平面铰链五杆机构的雅可比矩阵,得出机构处于奇异位置时的姿态,并给出了避免五杆机构奇异的方法:当五杆机构雅可比矩阵的行列式det(J)=0时,可使规划的轨迹远离工作空间的边界,避免该种奇异;当五杆机构雅可比矩阵的行列式det(J)→∞时,可选择合适的机构尺寸、合适的机构位姿形式或使规划的轨迹不通过奇异轨迹避免机构奇异.开发了五杆机构奇异轨迹的仿真软件,为五杆机构的设计提供了依据.     

平面五杆机构运动学和动力学特性分析

对平面五杆机构的运动学特性和动力学特性进行分析.推导了五杆机构的运动学正解和运动学逆解方程.借助Kane动力学分析方程,对五杆机构进行了动力学分析,分析结果表明惯性力对机构的影响很大.     

三轴差动式管道机器人的驱动特性及仿真研究

为解决轮式管道机器人弯管运行的干涉问题,研制一种具有差动运行功能的轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人.首先介绍了机器人的结构组成和基本原理,对机器人的牵引力、越障能力等驱动特性进行分析,建立相应的理论分析模型.同时,建立机器人的虚拟样机仿真模型,对其牵引力、越障能力进行仿真研究,仿真结果与理论分析基本一致.机器人在弯管运行的仿真结果表明:机器人能够顺利通过弯管,三轴差动机构具有较好的差动效果.     

海底管道电动爬行器密封技术研究

研究了海底管道电动爬行器各个部件的动密封与静密封的实施方法,介绍了检验爬行器密封性能的水压试验方法。经测试及实际使用表明,该密封方法完全满足海底管道电动爬行器在石油输送管道中运行的密封要求。