地下钻进机器人研究与发展趋势

介绍了地下钻进机器人的概念及近年来地下钻进机器人的国内外研究现状,着重对地下钻进机器人的钻进方式、通信、动力源、运动控制等关键技术及其未来的发展趋势进行了分析阐述。     

盾构前方障碍物探测中天线阵雷达的应用研究

针对盾构施工时前方障碍物不明易造成事故的问题,基于探地雷达天线阵技术,提出将天线阵雷达安装于盾构刀盘上探测前方障碍物,进行雷达参数设置、布置方案设计和频率选择,最后正演模拟试验表明,利用天线阵雷达能够实现1m距离内水泥管的准确探测,为盾构施工前方障碍物的超前探测做了有益尝试.     

长螺旋钻机全液压自动钻进系统分析

长螺旋钻机作为钻孔灌注施工机械的主要机种,在工程机械中属于比较理想的设备,长螺旋钻机具有很多有点,可以连续输土,成孔的质量很高同时效率高,并且没有泥浆污染。本文将从长螺旋钻机全液压自动钻进系统原理入手,对钻机钻进系统进行细致全面分析。     

高炉红外/雷达复合探测系统的设计与实现

高炉生产过程中需要及时掌握炉内料面形状分布和变化的确切指标,而传统上采用的红外成像技术可以在较暗状态下利用温度分布构造较为准确的三维图像,但在低温区效果不好.而雷达探测则与炉内温度没有直接关系,可以将任何温度的面料分布探测出来,但其固有的准确度问题使其广泛应用受到影响.本文创造性地提出将面料红外探测与雷达探测相结合的方法,并设计了一套基于图像处理的高炉料面在线检测模型.对系统的数据采集、系统控制及上位机显示等必要部分进行了系统集成.通过实验证明了该方法的合理有效性.本创新方法具有较强的适用性及相当的推广价值.     

具有轴向和周向探查功能的螺旋驱动管内机器人

提出一种具有轴向和周向探查功能的螺旋驱动管内机器人,该机器人基于采用单台电动机作为驱动源的可变约束机构.在此基础上提出一种摄像机载体平台结构,以使得螺旋驱动机器人能够稳定地观察到其前部的管道环境情况.通过控制电磁铁的状态来改变机器人的动力约束,使机器人交替地工作在驱动模式和探查模式下.在驱动模式下,机器人能驱动自身在管中前进或后退;在探查模式下,机器人可以仔细检查管道内壁缺陷,机器人通过两种状态的交替完成探测任务.该机器人具备轴向和周向的探测能力,能满足管内探查作业机器人化的需要,而且单台电动机的驱动方式降低了机器人系统的成本和运动控制系统的复杂性,试验结果验证了该机器人的移动能力和探测能力.     

雷达底座机器人焊接的模拟仿真

雷达底座是整个雷达天线系统中的重要部件,使用KUKA Sim Pro仿真软件,对雷达底座进行了机器人焊接的模拟仿真,并与现场实际的焊接过程进行了对比分析,证明了仿真软件的模拟仿真结紧可以用于指导实际产品的机器人焊接。     

基于ROS的探测机器人控制系统设计

针对机器人控制系统复用性差和可移植性的现状,提出了基于机器人操作系统ROS的探测机器人控制系统设计方案.控制系统通过Ubuntu下的ROS元系统实现,各个节点的通讯采用ROS的话题、服务通讯机制,采用C++和Python编程实现,通过Ubuntu内的CMake工具实现程序编译.机器人通过激光雷达、IMU和车轮编码器实现自身定位和地图构建,通过路径规划算法计算出电机转速来控制车辆移动.目前,该移动机器人具备自主定位、手动建图功能,且具备模块化程度高,可移植性可拓展性强等特点.     

基于ROS的探测机器人控制系统设计

针对机器人控制系统复用性差和可移植性的现状,提出了基于机器人操作系统ROS的探测机器人控制系统设计方案.控制系统通过Ubuntu下的ROS元系统实现,各个节点的通讯采用ROS的话题、服务通讯机制,采用C++和Python编程实现,通过Ubuntu内的CMake工具实现程序编译.机器人通过激光雷达、IMU和车轮编码器实现自身定位和地图构建,通过路径规划算法计算出电机转速来控制车辆移动.目前,该移动机器人具备自主定位、手动建图功能,且具备模块化程度高,可移植性可拓展性强等特点.     

基于ARM的煤矿机器人井下防护探测系统研究

本文利用ZlgBee无线传感器进行煤矿井下瓦斯浓度和温度检测,并组成无线传感网络.进行数据的采集和传输.利用机器人技术完成数据的回收,利用机器人配置的CCD系统观察井下作业情况,并可在事故现场(人不能及的地方)进行矿险评估作业.     

基于ROS的探测机器人控制系统设计

针对机器人控制系统复用性差和可移植性的现状,提出了基于机器人操作系统ROS的探测机器人控制系统设计方案.控制系统通过Ubuntu下的ROS元系统实现,各个节点的通讯采用ROS的话题、服务通讯机制,采用C++和Python编程实现,通过Ubuntu内的CMake工具实现程序编译.机器人通过激光雷达、IMU和车轮编码器实现自身定位和地图构建,通过路径规划算法计算出电机转速来控制车辆移动.目前,该移动机器人具备自主定位、手动建图功能,且具备模块化程度高,可移植性可拓展性强等特点.     

太赫兹近场光学亚表面检测技术研究

研究了太赫兹散射式扫描近场光学显微镜（Terahertz scattering-type scanning near-field optical microscopy,THz s-SNOM）对亚表面金属微纳结构的显微成像检测。首次采用自主搭建的THz s-SNOM系统对表面覆盖了六方氮化硼薄膜的金微米线进行太赫兹近场显微测量,获得了具有纳米量级空间分辨率和较高对比度的近场显微图。结合全波数值模拟,分析了THz s-SNOM探测亚表面金属微纳结构的空间分辨率、近场散射信号强度和成像对比度。研究表明,THz s-SNOM具有优良的亚表面显微成像检测能力,可应用于微纳电子器件的亚表面结构表征和缺陷检测。     

基于压电传感器的石油钻具内孔修磨在线测偏系统

针对石油钻具内孔修磨过程中的轴线偏斜技术难题,提出利用压电式测力传感器进行在线测偏。此方案在石油钻具生产领域具有一定的创新性。     

探地雷达目标检测中的离散余弦变换方法

提出了一种以一维离散余弦变换分量作为特征量的探地雷达目标粗略检测方法.首先对探地雷达A-scan信号进行离散余弦变换,而后根据目标与背景处A-scan离散余弦变换最小分量差异较大的特点,引入离散余弦变换最小分量平方作为检测特征量,最后选取特定的阈值进行目标位置的判断,实现目标的粗略检测.实验结果表明,离散余弦变换最小分量作为检测特征量检测定位比较准确,虽然计算时间比能量法长,但精度比能量法高,可以用于目标的粗略检测.     

基于光电脉搏波的心率检测系统的设计

脉搏是反映人体生理健康状况的重要生理现象,心率作为重要的人体健康参数,临床上与许多疾病有着密切的关系。人体手指末端含有丰富的小动脉和丰富的生理信息,结合在临床医学应用中发展很快的光电检测技术,提取出指尖脉搏波信息,然后通过一系列优化算法从指尖脉搏波信息中获得较为准确的心率值。     

微机控制自动冲击钻进的实现

介绍了卷扬式冲击钻进过程中 ,微机控制实现自动钻进的基本原理、硬件的组成和软件的设计。通过实验 ,证明该控制系统能够满足冲击钻进工况的要求 ,实现自动冲击钻进。     

基于虚拟仪器的雷达故障检测系统设计

随着计算机技术、软件技术、微电子技术的不断发展完善,虚拟仪器正以其开放性、易用性、扩展性强等特点,逐步取代传统检测仪器,成为各种复杂电子设备故障检测的高效手段。本文以NI公司的labview8．5为软件平台,采用最简单经济的PC-DAQ方式设计雷达故障检测系统,并着重阐述了该系统硬件组成、软件层次结构和设计方法。     

Development of a drilling and coring test-bed for lunar subsurface exploration and preliminary experiments

Drill sampling has been widely employed as an effective way to acquire deep samples in extraterrestrial exploration. A novel sampling method, namely, flexible-tube coring, was adopted for the Chang＇e mission to acquire drilling cores without damaging stratification information. Since the extraterrestrial environment is uncertain and different from the terrestrial environment, automated drill sampling missions are at risk of failure. The principles of drilling and coring for the lunar subsurface should be fully tested and verified on earth before launch. This paper proposes a test-bed for conducting the aforementioned experiments on earth. The test-bed comprises a rotary-percussive drilling mechanism, penetrating mechanism, drilling medium container, and signal acquisition and control system. For granular soil, coring experiments indicate that the sampling method has a high coring rate greater than 80%. For hard rock, drilling experiments indicate that the percussive frequency greatly affects the drilling efficiency. A multi-layered simulant composed of granular soil and hard rock is built to test the adaptability of drilling and coring. To tackle complex drilling media, an intelligent drilling strategy based on online recognition is proposed to improve the adaptability of the sampling drill. The primary features of this research are the proposal of a scheme for drilling and coring a test-bed for validation on earth and the execution of drilling experiments in complex media.     

Ablation drilling of invar alloy using ultrashort pulsed laser

Drilling a hole in Invar alloy is accomplished by using a nanosecond pulsed Nd:YAG laser. However, this process has a few problems, such as heat effect and poor edge quality. Therefore, the ablation properties of the Invar alloy were investigated by using an ultrashort pulsed laser, which is a regenerative amplifier Ti:sapphire laser with a 1 kHz repetition rate, a 184 fs pulse duration, and a 785 nm wavelength. To study the ablation characteristics of the Invar alloy, we measured the ablation shape, width, and ablated depth at the energy fluence of a single pulse. The optimal condition for hole drilling is a z-axis transfer depth of 4 μm, a circular feed rate of 0.2 mm/s, and a pulse energy of 26.4 μJ. A fine circular hole without burrs and thermal damage were obtained under the optimal processing conditions. The ultrashort pulsed laser system is an excellent tool for micro-hole drilling in Invar alloys without heat effects and poor edge quality.     

使用长脉冲高能激光对石英玻璃打孔

为了实现玻璃上的高效快速打孔,研究了使用长脉冲激光在石英玻璃上打孔的方法.通过在玻璃表面镀制ZrO2,解决了石英玻璃对1 064 nm激光吸收弱的问题.使用脉宽为1 ms,波长为1 064 nm的Nd:YAG激光在石英玻璃上打出了深为1.55 mm的锥形孔.研究了激光打孔的能效比,结果显示,当激光的能量密度为6.8 k...     

振动钻削系统的稳定性与振幅损失

分析了振动钻削时, 交变切削力对钻削系统的影响： 附加振动、钻头冲击和振幅损失, 指出了钻削时应避免ｉ＝ ０５ 和系统共振区。