超小型水下机器人的发展现状及若干问题探讨

主要介绍超小型水下机器人的研究和发展现状，叙述了当前国外、国内超小型AUV(Autonomous underwater vehicle)、ROV(Remote operated vehicle)研究的进展，提出了当前存在和急需解决的问题及所涉及的相关技术，为进一步开展超小型水下机器人的研究工作提供了依据。     

基于迁移学习的ROV水下建筑物缺陷识别方法

水下建筑物缺陷检测是保障电厂长期安全稳定运行的关键。为解决检测任务繁重危险,提高检测效率,降低人工检测成本,提出一种基于水下机器人（ROV）的水下建筑物缺陷识别方法。针对水下成像环境复杂、噪声大、检测流程冗长等问题,设计了一种基于迁移学习的图像识别模型。首先,通过图像数据处理算法,提高水下缺陷图像质量,并对图像进行二值化处理,突出缺陷特征;然后通过卷积核提取图像中的突出特征,引入注意力机制对特征重要程度进行计算分配,提高模型特征提取效率;最后在训练过程中引入迁移学习,解决实际缺陷数据不足的问题,提高模型训练效率。结果表明,设计的迁移学习图像识别模型在标准数据集和实测缺陷数据集上准确率达到90%～95%,且迭代次数在30代以内,能够精确高效识别水下建筑物缺陷特征。     

模块化机器人结构设计及运动特性分析

针对传统机器人关节在运动过程中的偏转角度、俯仰承载能力受限问题,以提高机器人偏转、俯仰运动能力为目标,提出单电机驱动双轴式、具有大偏转角度特性的偏转关节模块,和基于平行四边形结构及弹簧部件、具有低功耗高承载能力特性的俯仰关节模块,进行了偏转模块、俯仰模块运动特性分析。建立基于新型模块的机器人运动学模型,对比分析相同尺寸及工作条件下新型机器人与基于传统关节机器人的工作空间,结果表明：同等条件下新型机器人工作空间明显大于传统机器人结构,所提出新型关节模块可有效提升机器人运动灵活性。     

充/抽气参数对密封舱气体置换性能的影响

针对传统的密封舱气体置换采用"充气+保压"时效率不高的问题,采用充、放气同时进行的连续气体置换方式,建立密封舱气体置换模型,采用RNG κ-ε模型对其进行数值模拟。结果表明:随着充气时间的增加,气体置换率逐渐增大,但增加的幅度逐渐减小,充气速度越大气体置换率越高;当充气压力高于密封舱内压力时,充气压力对气体置换率影响不大;当充、抽气同时进行时,在气体置换初始阶段能够增加置换率,但随着时间的增加,充、抽气方式并不能增加气体的置换效率。     

低成本模块化水下观察机器人设计

水下机器人是能够在水下运动并且具有一定视觉和感知能力的装置,是海洋开发的核心技术。提出一种低成本、模块化的小型水下机器人,将控制系统、推进系统、信号转换系统、观测系统设计成独立模块,并将模块合理布局于机器人主框架上,可快速构建应用于不同场合的水下机器人。并设计了水下机器人的位置和方向自动控制算法,该算法不需要高阶复杂的控制模型,可采用低成本的控制系统和传感器,采用STM32F系列单片机用于传感器的数据采集、计算和控制输出。实验结果表明,所设计的系统具有良好的性能,符合设计要求。     

结晶器振动装置动力学仿真及优化改进

对炼钢厂小方坯连铸机结晶器振动装置进行运动特性、Adams虚拟样机动力学仿真以及有限元力学分析研究,并对摆动臂部件进行强度校核,分析断裂原因,并采取相应的改进措施。     

复合液压缸式半主动升沉补偿系统建模及仿真

为提高深海有缆水下机器人吊放作业的安全性,提出一种复合液压缸式半主动升沉补偿系统,介绍系统的工作原理,并利用AMESim分别建立了系统在被动升沉补偿模式与半主动升沉补偿模式下的仿真模型。对比分析了不同升沉频率下系统的补偿性能和补偿过程中复合液压缸活塞位移与蓄能器压力的变化规律。分析结果表明,所提出的半主动升沉补偿系统能有效降低周期性母船升沉运动对铠缆张力和中继器位移的影响。     

主动变径管道机器人结构设计及其ADAMS仿真研究

针对目前管道机器人适应管径能力单一等问题,提出了一种能主动适应管径变化的管道机器人,采用SolidWorks软件建立其虚拟样机模型,分析了其变径能力及过弯能力,然后将模型导入ADAMS中,根据实际条件添加约束,对其进行管道爬行运动学及动力学仿真分析。结果表明:机器人能适应管径110～130 mm范围变化的管道,最小转弯半径为175 mm。在水平管道行走时变径模块受到的压力小于13 N,在竖直管道行走时变径模块受到的压力小于2.6 N。该研究结果为后续制作物理样机及实验研究提供了参考。     

水下穿越管道ROV检测评价系统的应用

水下穿越管道因地质条件等状况使得管道面临严峻的腐蚀损伤风险,由于缺少技术手段绝大多数穿越管段未能开展全面检测。在全国长输油气管道大力度提升管道安全管理的背景下,迫切地需要先进的检测手段,本文采用江河水下River-ROV检测技术进行应用性研究和试验,针对西气东输水下穿越管道,选取以大开挖穿越管段管道为代表,验证了其技术的适用性和可靠性,实现水下穿越管道的腐蚀状况检测和评价,为西气东输水下穿越管道的维护维修项目提供全面准确有效的数据支持,运营安全管理形成操作性强的技术支持。     

湿法水下焊接及水下焊接机器人技术进展

海洋作为能源、食品和原材料的重要来源地,越来越受到世界各国研究人员的重视.大量海洋工程的出现,对水下焊接技术提出了更高的要求.着眼于水下焊接中的湿法焊接技术,介绍了国内外的最新发展,概括了当前研究的两个重要领域,即水下焊接专用焊务的研制和湿法焊接用传感器;指出水下焊接机器人是实现人类从浅水走向深水的必然选择,从水下焊接机器人的机构设计和密封设计、远距离通信及遥控焊接等方面介绍了当前水下焊接机器人的技术进展.     

圆弧及直线段广告牌的设计及强度校核

对高层屋顶广告牌的设计进行了受力分析,校核了广告牌钢结构在风力及自重力作用下的强度及稳定性,能在满足要求的前提下节约原材料.     

永磁吸附履带式管外爬行机器人的力学分析及运动仿真

为提高管外机器人的负载能力与越障能力,设计一种永磁吸附履带式管外爬行机器人。建立机器人在管道上的静力学和动力学模型,得到机器人在轴向和周向稳定运动时的吸附力条件。利用Ansoft Maxwell对比分析磁性履带组中永磁铁2种不同布局方式,选定合适的布局方式并计算该布局方式下磁性履带组在轴向和周向运动时能够提供的吸附力,验证了磁性履带组设计方案的合理性。最后基于ADAMS进行了运动仿真,得到越障过程中质心变化规律,验证了机器人具有良好的越障性能。     

大件运输液压挂车装载参数的校核及优化

论述了液压挂车装载运输时车辆本身的强度、变形、预拱的校核，优化装载设计。     

焊接机器人运动学仿真及控制系统研究

为了提高焊接机器人的编程效率并保证焊接质量,对机器人运动学仿真和控制系统进行了研发。首先采用D-H参数法建模并对焊接机器人进行了正逆运动学求解,然后通过构建焊缝坐标系的方法对相贯线的自动路径规划进行了研究,并利用PC SDK与机器人控制器进行通信。基于Visual Studio C#平台结合OpenGL实现了机器人的运动学仿真、自动路径规划和远程弧焊控制功能。最后通过RobotStudio对该系统的基本功能进行了验证,结果表明系统准确可靠且满足焊接机器人的工作要求,较大地提高了作业效率,为机器人仿真和远程控制系统的开发提供了解决方案。     

陆地LNG模块化钢结构关键节点焊接变形的矫正与核算

陆地LNG模块化结构建造是一般将整个模块划分为组合梁、节点、立柱等关键结构,其中节点是重要的一部分,由于结构形式的特点,在焊接过程中不可避免地会出现角变形。文中从工程实际出发,论述了对于变形节点的矫正方法,并通过试验和有限元分析,验证了在矫正过程中,千斤顶的使用是否会对材料强度造成破坏,总结出千斤顶的使用原则和指导方案。     

铝板幕墙的设计与计算

介绍了铝板幕墙所用材料的特点,说明在生产应用中应从材料加工成形特点、工程设计要求及工程造价等方面综合考虑来选材。并以单层铝板面料为例简介了铝板幕墙的设计、安装方法及基本节点图。     

斜孔冲模的结构设计及力学分析

某些成型零件（如简形件、盒形件等）的冲压方向与冲孔的方向成一定的角度，这就需要将压力机滑块的垂直往复运动转化为凸模、凹模的倾斜运动。要设计的模具满足要求，就需要斜孔冲裁模具设计时，既要掌握结构设计技巧又要进行力学分析。     

并联煤矸石分拣机器人的结构设计及分析

针对人工选矸存在的工作环境恶劣、分选效率低等缺点,设计一种并联SCARA型煤矸石分拣机器人.建立其三维模型,阐述各部分的组成结构与工作原理;采用模型对称简化的求解方法,对分拣机器人进行有限元分析和强度校核;根据分拣机器人的几何特点采用解析法求解其正逆运动学.结果表明:该设计能够满足粒度在300～600 mm之间矸石的分...     

水下机器人的发展及在黄河上的应用

随着黄河治理步伐的加快,黄河水下机器人技术作为人类探索和治理黄河的重要手段日益得到人们的重视。对黄河水下机器人进行了定义和分类;简要介绍了国内外水下机器人的国内外现状,以及水下机器人在黄河治理中的应用;分析了黄河水下机器人的关键技术,指出了其发展方向,给出了合理化的建议。这对黄河水下机器人事业的发展起到一定的引领作用。     

冲蚀试验机试件装夹及分度装置设计

在钻井过程中,设备的冲蚀磨损十分严重,因此需要对钻井设备的冲蚀磨损进行分析,找出冲蚀原因,从而采取措施,减少冲蚀对设备的破坏。冲蚀室是完成冲蚀试验的主要装置,由试件夹具和分度装置组成。现有冲蚀实验试件夹具的固定方法容易损伤试件的结构及其表面涂层材料的完整性。为了解决这一问题,设计了一种在不损伤试件结构的情况下、能够实现一次装夹4个试件的夹具,提高了实验效率。并针对该冲蚀试验机设计了一种分度装置,可实现同一时刻不同试件不同冲蚀角度的冲蚀试验。文中的研究对冲蚀实验中降低夹具对工件的损伤、提高实验效率和方便调整不同冲蚀角度具有重要意义。