AUV水下对接技术发展现状

AUV水下对接技术是一种可以为AUV提供能源补充和信息交换的系统,从而极大地增强AUV的长期及远程工作能力。通过接驳形式、接驳传感器、接驳控制策略、水下传输技术四个方面的综述,阐述了AUV水下对接的方法、相应的关键技术以及发展现状与趋势。     

水池数控坐标回转装置的研究与开发

本文介绍了一种由一台PC机和多台单片机系统组成的水池数控坐标回转装置的研究与开发工作，详细阐述了装置的基本组成、工作原理和软硬件设计方法。系统在设计中采用了多CPU并行处理方式解决了控制过程中的实时性和多任务等传统技术难题。     

一种新型顶驱导轨板对接装置的设计与研究

顶驱导轨板对接装置是全液压套管钻井钻机的重要组成部分,传统的对接装置存在对接和拆卸效率低,成本高、操作复杂及需高空作业等诸多问题,为提高顶驱导轨板对接装置的可靠性,本文设计了一种新型的顶驱导轨板对接装置,并针对其布置形式、工作原理、有效效果及对接和安装过程进行了详细阐述,通过大量实验结果表明,该装置置更加可靠、高效和安全。     

一种智能化通用自动测试软件平台的设计与实现

本文阐述了一套自动测试系统软件设计方案。软件整体架构的设计思路是将软件中不同层次的各项功能相分离,即将自动测试软件中随测试型号、测试项目变化的元素提取出来,这样当改动或增加测试型号、测试项目时,仅需要升级或复制一些独立的软件元素即可,而程序主体不需变动,从而保证了程序的通用性和易扩展性,提高了软件编写的效率和质量。     

AUV接驳装置悬浮平衡分析与配重优化设计

为了保证用于对接回转型自主水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）的开合式接驳装置处于水下单点系泊悬浮状态时的平衡与稳定,须对其进行配重优化设计。通过对开合对接机构的位移分析,获得接驳装置体重心和浮心位置的变化范围;基于静力学理论,建立并分析重心、浮心和拖点的相对位置与接驳装置悬浮平衡纵倾角的关系。为了使接驳装置悬浮平衡纵倾角及其波动幅值小,及配重后接驳装置的质量最小,建立AUV接驳装置配重优化模型,并采用序列二次规划（sequential quadratic programming,SQP）方法对配重铅块、浮力材的特征尺寸和拖点位置等配重参数进行优化设计。通过接驳装置单点系泊悬浮实验,验证了优化配重后接驳装置满足设计要求。研究结果表明：相比自由拖架形式,采用固定拖架形式可以增大拖点与重心之间的垂向距离,非常有利于装置的水下悬浮平衡;相比经验配重设计,优化配置后装置总质量约减小了13.4 kg,悬浮平衡纵倾角波动幅值约减小90.68%,稳心高约增加7.63 mm,配重优化后AUV接驳装置系泊悬浮平衡状态良好。配重优化模型的建立及分析结果对水下接驳...     

嵌入式通用通信管理装置的设计与研究

本文提出了一种基于嵌入式技术的通用通信管理装置设计方案。整套方案中通过对嵌入式Linux操作系统以及嵌入式控制PC操作平台的合理应用,面向外部提供以太网接口(1个)、标准串行工作接口(8个)、以及CAN现场总线接口(1个),可在各个领域计算机监控系统的各个通信环节中加以应用,具有良好的可靠性以及通用性,值得引起重视。     

新型注水井测试防喷装置的设计与应用

注水井在测试时,需要使用高压测试防喷管,更换仪器时需要工作人员攀高,而且仪器较重,存在较大的安全隐患,尤其是在冬季进行操作时,易发生安全事故。针对上述问题,开展了新型注水井测试防喷装置的试验应用。现场应用证明该装置不仅降低工人的劳动强度,而且提高了安全操作系数和工作效率。     

空空导弹自动检测装置的设计与实现

本文阐述了空空导弹自动检测装置的基本功能 ,并给出了详细的设计思想和硬件、软件设计方案及实现的方法     

空间对接机构关键部件扭矩测量装置模态特性研究

目的:针对空间对接机构关键部件扭矩测量装置的测量精度易受共振干扰的问题,提出一种基于有限元分析的扭矩测量装置有效工作频限辨识方法,以确定装置的有效工作频率区间。方法:采用ANSYS软件分析装置在高低温环境影响下的模态特性,得出装置在温度作用下的前6阶固有频率及其共振带集合,求共振带集合的补集即可得到装置的有效工作频限。结果:由温度引起的装置前6阶固有频率最大相对变化量为0.2%,对装置有效工作频限计算结果的影响较小,该装置的工作频率均处在有效工作频限之内,在工作过程中不会发生共振现象。结论:该方法填补了空间对接机构关键部件扭矩测量装置模态特性研究的空缺,对后续开展空间对接机构关键部件的扭矩性能测试工作有着一定的指导意义。     

整车淋雨装置的设计与试验控制

为评价车身的防雨密封性须建立淋雨装置,阐述淋雨装置的组成、原理、喷淋系统、补水系统、储水池内循环系统、排污系统等的设计与试验控制技术,按此方法设计和试验可以达到国标GB/T12480-90规定的要求。     

面向USV的AUV自主回收装置设计及其水动力分析

随着海洋无人系统的发展,自主式水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）的自主布放和回收技术成为亟待突破的瓶颈技术。利用无人水面艇（unmanned surface vehicle,USV）回收AUV成为海洋无人系统协同作业的发展方向之一。目前国外一些研究机构提出的利用USV回收AUV的方案,成熟度都较低。为了实现USV自主回收AUV,设计了一种用于USV动态回收AUV的回收装置。该装置通过绳索连接固定在USV上的绞车,下方连接一个V形翼,用于维持其稳定性,以实现USV在航行中自主收放AUV。首先,介绍了国内外自主回收AUV的研究现状;然后,对回收装置的设计背景、结构形式以及稳定性进行了分析;最后,利用水动力分析软件CFX对AUV在水下对接的动态过程进行了水动力仿真,获得了回收装置在不同工况下对接时的阻力变化情况。通过数值仿真发现：对接过程中,AUV的摩擦阻力逐渐增大;当AUV接近回收装置时,压差阻力迅速减小,但AUV在对接过程中的总阻力是先增加后减小。通过分析可知,所设计的回收装置具有较好的稳定性。研究结果对动态回收AUV具有一定的指导意义。     

AUV水下对接系统设计与接驳控制方案研究

为了实现自主水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）稳定、准确、高效地完成水下对接,提出一种导向罩开合式水下对接装置。针对该装置对接结构的特征所决定的AUV入坞运动的控制要求,考虑到在入坞阶段前向运动起主导作用,分别建立了在静对接、悬浮对接和拖曳动对接三种应用场景下AUV对接系统的动力学仿真模型,重点分析了AUV对接系统在对接时受到的水动力和碰撞力。基于ADAMS （automatic dynamic analysis of mechanical system,机械系统动力学自动分析）和控制仿真软件MATLAB/Simulink联合搭建的水下对接仿真系统,进行在不同接驳控制方案下静对接、悬浮对接和拖曳动对接效果的仿真分析与对比。分析结果表明：在位置-速度闭环控制下,对接能耗、碰撞次数和最大碰撞力均为最小,对接耗时比传统的位置闭环控制减少约50%;在拖曳动对接场景下,在位置-速度闭环控制下对接系统实现了良好的变速跟踪,有利于AUV快速对接。该AUV水下对接系统适用于不同的对接场景,方便无人艇搭载并对AUV进行布放与回收,有利于革新海洋无人系统跨域协同作业模式。     

New fatigue device for testing cables: Design and results

The fracture of cables is often caused by fatigue phenomena. To analyse the fatigue behaviour of these elements, a device has been designed, manufactured, and validated. This machine can produce different load states for the specimens, combining variable axial loads and variable bending moments. The testing machine has been designed to achieve two goals: to avoid the fracture of the cable in the vicinity of the clamps and to assure that the fracture of the cable is in the middle of the length of the specimen. The type of failure will be due to a combination of global stresses and fretting fatigue phenomena. This work also shows the results of different fatigue tests for a specific strand configuration. Finally, the fracture and contact surfaces of the strand have been analysed with a scanning electron microscope (SEM). The results obtained with this device show that it is adequate for testing cables and strands subjected to different combinations of axial loads and bending moments.     

新型置换式气调包装机结构设计及性能试验研究

气体置换装置是气调保鲜包装机的关键部件。设计了一种置换式新结构,分析了该全置换式气体置换装置的结构和工作原理,并进行了主要部件的设计计算与分析。为考察所设计全置换式装置的性能,与传统包装机进行配气比较试验研究。结果表明:所设计的置换式结构设计合理、紧凑,传统气调包装机气体置平均换率为97%,而所设计的置换式气调包装机气体置换率范围为99.7%,生产效率可达到每小时280～300包(双工位),相比于传统包装机,每100盒耗气量可减少0.33kg,技术性能达得了预期目标。     

混合制冷工质充注装置设计与分析计算

设计了一套混合制冷工质充注装置,该装置采用定容积储气罐,通过测量其温度和压力变化,根据工程热力学原理可以得到所充制冷工质的质量。针对充注过程进行了分析,对装置的结构和原理进行了讨论。运用两种方法计算本装置在环境温度下充注制冷工质的质量,并对两种计算结果进行了对比分析。     

微型大气电场监测装置的设计与实现

针对户外场磨式地面电场仪存在的输入阻抗高、感应电流信号弱、易受外界电磁波干扰、功耗大且无市电供电等问题,设计一种光伏发电加蓄电池储能供电的低功耗大气电场监测装置.为减小系统功耗,提高测量精度,设计微型低速双定子差分式电场传感器,传感器感应到的两路微弱电流信号经过T型反馈网络实现I/U变换.通过减法器和4 Hz低通滤波器...     

可自修复的模块化机器人对接系统设计

研究了新型网格型三维运动空间自重构模块机器人M-Cubes的对接系统的机构设计,在此基础上,针对该机器人的自修复性能和模块连接可靠性的不足,为其设计了一个新的对接系统.该对接系统主要由可伸缩轴和可变孔组成,通过可伸缩轴和可变孔的对中、配合、锁紧和松开可实现正常模块与正常模块、正常模块与故障模块的连接和分离,从而可实现自重构,保持机器人整体构型的完整性.对相邻模块对接时垂直锁紧机构进行了受力分析和仿真和实验的结果证实,该系统能够满足自修复的要求,连接的可靠性也更高.     

粉状物料计控一体化装置的设计与实现

从系统设计入手，介绍了PLC在粉状物料计控一体化装置中的应用。该系统以西门子S7－200PLC为主体，配以称量传感器、放大器等组成测控系统，来完成粉状物料重量计量、包装的生产过程。文章给出了系统硬件结构和计控原理，详细阐述了提高动态重量计量精度的设计思路和方法，并已经在面粉重量计量包装中得到了应用。     

昆虫飞行信息自动化采集装置的设计

针对现有昆虫飞行信息采集方法中存在的采集数据量大、采集效率低和束缚实验对象等问题,设计了一种基于视觉检测技术的自动化采集装置。该装置主要包括障碍通道模块、运动触发采集模块、飞行轨迹信息模块和自动采集控制系统。首先,根据控制功能的需求设计了间隙控制器,采用激光测距传感器和步进电机等硬件实现了闭环控制;其次,采用STM32微控制器为控制终端,并结合运动方向检测算法触发Blackfly S USB3高速相机,实现昆虫在指定运动方向的序列图像采集;然后,利用开源计算机视觉库OpenCV分析采集的序列图像,获取昆虫的飞行轨迹信息;最后,通过嵌入式控制系统协调各模块之间的通信,以达到高效、稳定获取昆虫飞行信息的设计要求。为了验证该装置的适用性和准确率,选取中华蜜蜂进行穿越间隙的实验,实验结果表明：在静态环境中,该装置能获取完整、清晰的飞行序列图像,平均准确率达到73.24%,采集性能稳定,有效提升了采集效率。通过分析蜜蜂的飞行轨迹信息,推断出其识别间隙的机制与横向运动的幅度和速度存在联系,这为深度研究蜜蜂的飞行机制提供了支持。