新型无缆管道机器人的研究

目前的管道机器人受到能源供给的限制,不能长时间远距离进行工作。文中提出了一种在具有运动流体的管道中,采用流体运动的能量推动叶轮转动,从而产生电能对机器人中储能元件充电的设想。这一设想为管道机器人的实用化提供一种思路。     

管道机器人系统的研究

提出了一种能够对口径在Φ35～155mm范围的管道内表面质量实现半自动检测的管道机器人系统.该系统可以把管道内壁裂纹、砂眼、焊缝、疵病等图像信息检测并摄录下来,并通过监视器提供实时图像供操作者随时观察,经计算机进行图像处理与识别,给出管道内表面的粗糙度等级.     

中央空调管道清洁机器人系统的设计

设计了一套中央空调管道的自动清扫机器人系统，适用于家用及商用中央空调矩形管道。介绍了远程机器人的结构设计及其主要功能，论述了指引机器人直线前进并自动转弯的驱动和导向装置的设计，使用Pro／e建立了清洁机器人的三维模型，进行了模型的装配分析，并制作了旋转刷装置的实物模型，验证了机器人的清扫效果。     

新型无缆管道机器人关键技术的研究

油气管道健康监测中管道机器人的研发是特种机器人领域中的热点,提出了管道机器人工程实用化中几个关键技术壁垒及这几个关键问题的解决措施。机器人移动牵引机构采用电机驱动丝杠旋转,丝杠上滑架(丝杠螺母)前移,两组支撑腿臂蠕动前行方式;整个机器人系统能量供给方面采用流体推动桨叶发电,对承载的锂电池组充电以实现机器人自推进;机器人通信方面采用管道内光纤传输视频图像和数据,管道外以无线方式与上位机监控设备双向无缆通信;整个机器人系统方案的可行性在模拟环境中得到了验证。     

改进型管道清灰机器人系统研究

在原管道清灰机器人的基础上,提出了改进型管道清灰机器人系统设计,采用三履带足的行走装置,由撑开机构带动履带足撑开或缩回从而适应管径的变化。分析了改进型管道清灰机器人工作原理,以及撑开机构和卸料机构运动特性,给出了撑开机构和卸料机构的几种特殊位置,并提出了机器人的控制方案。     

核动力插接管道焊缝机器人自动检测系统

结合课题设计要求，建立了以远程实时控制为核心的焊缝检测系统。采用分段几何法解决关节规划逆运动学的求解问题，避开了Jacobian矩阵及其伪逆的计算，也避免了D—H矩阵变换法随手臂冗余度的增加表现为解的多重性或不存在性的不足。结果表明，各关节的运动学逆解唯一，计算简单，运算量小，便于实时控制。     

管道机器人综述

管道机器人是一种由人操控、可沿着管道移动、携带有一种或多种传感器、可完成各种管道维护操作的机器人系统.对国内外管道机器人技术的研究现状分析、找出存在的问题,提出未来管道机器人的发展方向.     

核设施管道检测机器人系统研究

提出了一种具有自适应能力的管道检测机器人,该机器人应用于核设施内在役或退役的通风管道的检测。结合核工程现场实际,基于一种类型的核设施通风管道,设计适应作业环境、运动灵活、实时可靠的管道检测机器人。该机器人系统分为机械结构、控制系统和数据采集处理系统。机械结构分为驱动单元机构和控制单元机构;控制系统含有驱动模块、遥操作模块以及以STM32F103ZET6芯片做核心的主控板;数据采集处理系统分为各数据采集硬件模块和数据库分析软件。所研发的机器人能够为我国核设施的检测和退役的有效实施提供有价值的参照。     

利用流体能量的管道机器人速度计算与控制

研究一种利用流体能量驱动和发电的管道机器人,该机器人完全浸润在充满流动介质的管道内,利用流体压力以及流体速度能量获得驱动力。机器人随着管内流体的流动向前推进,需要克服惯性质量以及与管壁之间的摩擦阻力的影响,对于不同的流体介质,机器人需要根据工作要求自动进行速度调节,因此必须对机器人的结构和尺寸进行合理设计,确定管道内的流体力学条件,并设计速度控制装置,对机器人速度实现行为控制。     

太阳能热推进系统流场和性能计算

利用FLUENT计算流体软件,建立太阳能热推进系统内部工质流体(氢气)流动模型,根据太阳能热推进系统地面试验的运行情况和结构参数,对氢气在热推进系统内部的流动、传热现象进行了数值仿真研究,对系统内部流场结构和传热机理进行探讨;同时,研究了喷管收敛半角、扩张半角及喉管直径对太阳能推进系统性能的影响。研究结果表明,太阳能推进器的结构参数对系统性能影响较大,收敛半角对太阳能热推进系统的比冲影响不明显,对质量流量和推力的影响较明显;在其他参数一定的情况下,存在一组最佳结构参数:扩张半角oθpt=60°,喉管直径Dopt=2 mm,对应于最佳比冲Isp=803 s。     

基于环形长鳍波动推进的仿生水下机器人设计

以鳐科模式游动的底栖鱼类魟鱼为仿生对象,设计了一种基于环形长鳍波动推进的仿生水下机器人。在分析其胸鳍肌肉和骨骼结构的基础上,建立了柔性胸鳍运动的简化模型,提出了一种仿生水下机器人设计方案。研制了仿生水下机器人样机,并进行了直线巡游、原地转弯和动态浮潜游动试验。结果表明:在波动频率0.8 Hz,鳍条摆角±20°,直线巡游单侧波数1.25时,其游动速度可达45 mm/s;在环形长鳍波数为2时,原地转弯的速度可达42.8°/s;游动状态表明仿生样机依靠环形长鳍能实现高稳定性和高机动性的游动运动。     

非叠加型可变形两栖机器人水下推进方法

受自然界中变形虫和生物蛇启发,将可变形和链式构型特性引入两栖机器人。通过运动特性、水环境适应性和可变形能力扩展等综合分析,设计了没有添加额外水下推进机构的非叠加型两栖机器人链式可变形构型。该机器人在陆地环境具有较高机动性外,还具有履带划水和仿生划水组合的复合推进方式。提出基于理想推进器的履带划水推进模型;针对仿生划水时运动学与流体力的耦合关系,提出基于拉格朗日方程的运动学-动力学联合运动模型,并建立了转向模型,完成仿生推进方式的水中机动性能分析。通过仿真分析了履刺高度和分布等机构参数以及幅值、频率等运动参数对水下推进性能的影响。利用基于链式可变形构型研制的机器人样机Amoeba-II进行了水环境试验,验证该构型在水下推进中的有效性,并对履带划水和仿生划水的推进效率、稳定性进行对比。     

Novel Ship Propulsion System

As the development tends towards high-speed, large-scale and high-power, power of the ship main engine becomes larger and larger. This make the engine design and cabin arrangement become more and more difficult. Ship maneuverability becomes bad. A new ship propulsion system, integrated hydraulic propulsion (IHP), is put forward to meet the development of modem ship. Principle of IHP system is discussed. Working condition matching characteristic of IHP ship is studied based on its matching characteristic charts. According to their propulsion principle, dynamic mathematic models of IHP ship and direct propulsion (DP) ship are developed. These two models are verified by test sailing and test stand data. Based on the software Matlab/Simulink, comparison research between IHP ship and DP ship is conducted. The results show that cabin arrangement of IHP ship is very flexible, working condition matching characteristic of IHP ship is good, the ratio of power to weight of IHP ship is larger than DP ship, and maneuverability is excellent. IHP system is suitable for engineering ship, superpower ship and warship, etc.     

一种变摩擦系数直线驱动的仿生尺蠖

设计了一种基于改变摩擦系数的仿生尺蠖机器人,对其机械结构、运动原理以及运动步态进行了分析,并利用SolidWorks的Motion Simulation模块对机器人进行了动态模拟仿真实验。研究了机器人在运动过程中前后部分所受摩擦力的具体情况,同时分析了机器人在转弯过程中所转角度的计算公式。仿真实验结果与理论值保持一致,验证了该方法的可行性和可靠性。     

舰船推进轴系径向滑动轴承的变温润滑计算

基于流体润滑理论,对某舰船推进装置轴系中非压力供油径向滑动轴承进行了变温度场润滑数值计算,对摩擦力矩、功率损失进行了分析。计算结果表明,舰船推进装置轴系中的轴承摩擦损失功率影响因素的强弱排序为:温度,转速,油品,载荷;在正常情况下轴承摩擦损失功率数量级一般不大,方案设计时取设计工况传递功率的1%仍有一定的裕度。     

湿式摩擦副滑摩过程摩擦热计算

针对湿式离合器摩擦副的结构特点,研究离合器摩擦副表面粗糙接触情况,改进平均流量模型,建立修正的雷诺方程用于计算滑摩过程中油膜压力和油膜厚度的变化规律。采用Greenwood-Tripp接触模型,建立摩擦副摩擦热方程,模拟湿式摩擦副在滑摩过程中油膜厚度、相对滑摩转速、接合油压以及摩擦转矩变化规律,对摩擦副滑摩过程中微凸体和油膜剪切作用产生的摩擦热进行分析,得到它们径向呈线性和抛物线的分布规律,讨论接合油压和相对滑摩转速对微凸体和油膜剪切作用产生摩擦热的影响,并通过钢片的温度场实验对模拟结果加以验证。研究表明:接合油压越大,单位时间内微凸体和油膜剪切作用产生的摩擦热越大,单位时间产生摩擦热峰值的时间越提前;相对转速差越大,微凸体在滑摩过程中单位时间产生的摩擦热越大,油膜则与之相反,且相对转速的变化对单位时间产生摩擦热峰值的时间无影响。     

机器人关节自润滑轴承摩擦性能的研究

本文分析机器人关节摩擦副的工作特性，结构特点；分析ＰＴＦＥ自润滑转移膜的形成原理；提出了机器人固体润滑转移膜的自润滑方法。     

尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响

将速度收敛算法应用于仿鱼机器人自主游动的数值模拟研究中,以鱼体静止为初始条件,通过检验游动过程中的作用力动态修正游动速度,使其收敛到稳态值,进一步在收敛速度的基础上,研究尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响,揭示其推进机理和流场结构。计算结果表明,改变尾鳍运动的相位差和最大击水角度,采用速度收敛算法可以有效地预测仿鱼机器人的稳态游动速度,进而获得尾鳍运动行为与稳态游动的推进力、功率消耗和推进效率的映射关系,三维流场结构清晰地反映了尾鳍运动行为对尾迹结构、尾迹强度的影响机制。研究结果对于预测仿鱼机器人的稳态游动速度,揭示尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响机制,设计仿鱼机器人的运动参数具有重要意义。     

滚动轴承摩擦力矩的计算分析

对SKF最新推出的滚动轴承摩擦力矩计算模型及其影响因素进行了分析,并结合算例对SKF推出的滚动轴承摩擦力矩的计算模型和一般计算方法进行了对比,重点探讨了载荷和转速对滚动轴承摩擦力矩的影响.结果表明,在高速和低载时,SKF推出的滚动轴承摩擦力矩计算模型得出的结果更为准确,在低转速和高载荷时,两者差别不大.