集矿机预定路径自行走控制的试验研究

以自适应控制为理论基础,针对深海复杂环境提出了一种集矿机预定路径自行走控制算法.在此基础上,建立了相应的试验平台,并对该算法的可行性进行了试验研究.实验结果表明,该算法具有较强的鲁棒性,能够较好地实现集矿机多种预定路径的自行走控制,并完全达到了控制精度要求.     

海底采矿集矿机智能控制系统的研究

海底采矿集矿机需在5000~6000 m的海底沿预设的路线进行采矿作业。由于海底地质环境、海流、输送管道和电缆等诸多因素的影响,其行走路径的控制至关重要。当其方向发生偏移时,采用常规的方向控制,即使修正方向后,也会产生平移误差。把单纯的方向控制变成了具有人工智能的行走路径控制。控制结构上采用方向、速度、行走路径的三环串级控制,从根本上解决了平移误差问题。     

大洋采矿集矿机行走技术的试验研究

1前言集矿机是大洋采矿系统中技术最复杂、难度最大、最关键的部分之一。它要求在水深4800～5200m的大洋软底正常可靠地高效进行采矿作业。因此行走方式的好坏直接关系着大洋采矿的成败。选择行走方式的核心问题就是集矿机能在剪切强度极低的软海底上行走，满足承载能力高、牵引力大、压陷深度小、搅动海底轻的要求。2行走方式的选择在过去30年间，国际上已开发和试验了的某矿机行走方式主要有拖曳式、螺旋桨式、阿基米德螺旋式和履带自行式四大举型（图1）。（1）拖曳式：由海面采矿船钢绳牵引，结构简单，对海底扰动和破坏小，但不便控制…     

深海集矿机的模糊控制系统

深海集矿机在采矿工作中,多因素扰动使集矿机偏离预定的行走线路。这些扰动量对于集矿机来讲具有非线性、时变随机性,传统的控制方式无法建立精确的数学函数来真实地描述集矿机的变化过程。利用模糊控制系统无须建立被控对象的数学模型,只需解被控对象的输入量对输出量产生什么样的影响,模仿人的思维和经验,用人的语言(模糊控制规了则)建立了深海集矿机模糊控制系统,最终使集矿机始终保持正确的采矿路线。     

海底堆积层采挖性能测定装置的研制

日本工业技术院从1981年开始,制定了开采4000～6000米深海底锰结核的大型科研计划。采矿系统中的集矿系统的研究是最复杂的,因为研制集矿机械,必须试验集矿机对深海底堆积层的力学作用,只有了解了堆积层的承载力、沉降特性、集矿机行走时受堆积层粘着阻力的影响等问题,才能研制出     

SGZD-1型深海集矿机惯性导航定位系统的研究

集矿机在数千米以下的深海底进行采矿作业时,如何掌握集矿机所在确切位置,实时跟踪集矿机的运行轨迹,并控制集矿机在特定的矿区按照规划的采集路线进行行走和采矿,是集矿机导航定位系统研究亟待解决的问题。由于深海工作环境的特殊性,目前国内外应用的深海导航定位大多采用应答式的基线水声系统,但在深海应用中暴露出精度不够、干扰严重、滞后严重等问题,无法满足集矿机定位要求。SGZD-1型深海集矿机惯性导航定位系统以萨格奈克效应作为理论基础,利用激光陀螺捷联惯性测量技术,首次将该项新技术成功应用于深海水下移动设备,有效地解决了水声定位存在的问题,使深海水下移动设备的导航定位有了突破性进展,最大误差降至1 m以内,满足了集矿机水下定位要求,并使我国在这一研究领域迈进世界先进行列。     

深海多金属结核集矿技术研究概况

1前言在过去的30年间，国际上已开发和试验了多种采矿系统。目前国际上公认最有实用价值的是流体提升采矿系统。其原理是通过一根垂直提升管道借助流体上升动力将海底集矿机采集的结核矿石提升到海面采矿船上。该系统可配用自行式遥控集矿机，它具有较好的灵活性，能达到较高的采集效率，且有避开海底障碍物与不利地形的能力，开采规模大、技术难度小，更容易应用勘探船、浆体管道输送、浅海采矿挖掘设备等方面的技术特点。流体提升采矿系统由五个子系统组成。1、集矿机：在海底采集结核矿石，并进行初处理，向扬矿系统供矿。2、扬矿系统：…     

基于CFD方法的海底集矿机模型外形优化

为了减少深海集矿机在工作中所受到的水阻力、提高能量利用率, 利用流体力学软件, 通过求解RANS方程, 选择realizable k-ε湍流模型, 对集矿机模型在海底不同速度下行走进行了流场数值模拟, 得出了模型水阻力随速度变化的一般规律。根据计算结果对集矿机外形进行了优化设计, 得到了几种减小水阻力的优化模型, 数值计算结果表明, 优化模型的外形设计能有效减小集矿机水阻力, 可为今后集矿机外形设计提供参考。     

深海集矿机测控系统的研究开发

采用基于Compact PCI 接口的工业控制计算机组成网络, 利用自行开发测控软件和监控软件, 综合利用DGPS、水声定位技 术等, 实现对深海自行式水力集矿机的智能控制, 成功地进行了130 m 水深的采矿系统综合湖试。试验表明深海集矿机测控系统稳定、可靠, 满足集矿机测控要求, 为采矿系统1 000 m 浅海试验奠定了坚实的基础。     

深海集矿机行走的视景仿真系统设计与实现

针对深海采矿系统在海底黑暗地带工作无法直观、便捷地监测这一问题,设计和实现了一种基于Visual C++和Vega Prime软件联合开发的深海采矿视景仿真系统。利用Terra Vista软件和Multigen Creator 软件构建了三维虚拟场景,包括采矿系统三维实体模型的创建和海底地形的生成,并在Vega Prime软件中实现了视景仿真。介绍了利用Visual C++二次开发Vega Prime视景仿真系统的方法,根据加载的实时数据驱动集矿机模型,控制其运动路径。阐述了Vega Prime与OpenGL联合开发的关键技术及方法,并绘制了集矿机的行走轨迹图。仿真结果表明:此方案能逼真、准确、实时地模拟集矿机在海底的动态运动,对深海采矿作业的顺利进行具有一定的参考意义。     

基于实际函数的机器人模糊神经网络路径规划

介绍了一种机器人在不确定环境下,通过探障传感器,在探测过程中避障并最终达到目标的在线路径规划方法。它把所探障碍物当作运动物考虑,使该路径规划对于静止和运动障碍物都能恰当处理。引入有实际物理意义的模糊隶属函数来计算避碰隶属度,采用模糊神经网络来实现模糊控制法则,以避免模糊规则的死点从而完成避碰路径规划。采用有实际物理意义的误差函数对神经网络的权值进行调整,再通过避碰路径和寻的路径的融合使机器人最终避开障碍物而达到目标。仿真试验验证了该方法的有效性和实用性。     

新一代海底履带式集矿车“鲲龙500”行走性能分析

基于地面车辆力学理论, 开展了模拟履带板与底质压陷和拖曳特性的试验研究, 建立了深海特殊底质地面力学模型, 进行了新一代履带式集矿车“鲲龙500”的直线行走性能多体动力学仿真, 并利用“鲲龙500”实验室试验验证其正确性, 在此基础上对“鲲龙500”的行走性能进行了分析。结果表明, 集矿车两侧履带的速度差越大, 其转弯半径越小; 相比于陆地重黏土, 集矿机在深海土壤上转弯半径小, 转动角速度大。     

履带式集矿机的拉格朗日运动方程

对履带式集矿机在海底运行的情形及其串联的软管进行了简化与假定，据此建立了集矿机系统的数学模型，得出了履带式集矿机在深海底作直线运行时的拉格朗日运动方程，该方程对研究集矿机的运动状态有理论指导意义。     

深海履带式集矿机设计的研究

集矿机是深海流体提升式采矿系统的核心设备。基于太平洋Ｃ－Ｃ区锰结核的赋存条件，介绍集矿机的采集原理、类型及其设计要求，并着重讨论了履带式集矿机在集矿头与行走机构设计方面必须考虑的问题，对我国现阶段的集矿机研制工作具有参考意义。     

深海履带式集矿机设计的研究

集矿机是深海流体提升式采矿系统的核心设备。基于太平洋Ｃ－Ｃ区锰结核的赋存条件，介绍集矿机的采集原理、炎型及其设计要求，并着重了履带要矿机在集矿头与行走机构设计方面必须考虑的问题，对我国现阶段的集矿机研制工作具有参考意义。     

波流联合作用下深海扬矿管的水平液动力载荷

深海多金属结核采矿系统由集矿机、输送软管、中间矿仓、扬矿管及采矿船等组成,如图1所示。其基本工作原理是：采矿船在海面按设计的线路行走,同时集矿机在海底运行并采取半埋入海底表面的多金属结核。采集的结核在集矿机内清洗、脱泥和破碎后,经软管输送到连接于扬矿管下端的中间矿仓,并经扬矿管扬送到海面的采矿船上。串接于扬矿管道中间的潜水矿浆泵作为动力装置,将中间矿仓内的结核矿浆吸入管道并泵送到采矿船上。     

大洋采矿集矿机的现状与展望

介绍中国大洋矿区开来环境，流体提升采矿法及集矿机研究的现状，同时对我国工业开采集矿机进行预测     

深海采矿集矿机的设计

集矿机是用于水深５０００ｍ左右，环境条件复杂恶劣的海底集其表层多金属结核矿石的设备。文章以深海采矿最新研究成果为依据，结合科学技术进步可能实现的目标，对工业开采使用的集矿机设计进行了探讨。     

大洋采矿集矿技术和集矿模型机研究

集矿机是把赋存于5000m左右水深复杂环境下的海底表层多金属结核矿石采集起来，经初处理后输送至海面采矿船上的采矿设备。它是大洋采矿系统中难度最大、最关键的部分。研制成功的集矿机模型机经陆地性能和水厂模拟采集结核试验表明，研究方向是正确的，为确定我国集矿技术和设备发展方向提供了可靠依据。     

深海采矿水力式集矿模型机

介绍了一种用于深海采矿的全水力集矿机, 该机由ＣＲＩＭＭ型水力集矿机构和大高度近似渐开线环形橡胶履带行走底盘组成, 具有结构紧凑、参数合理、工作可靠、运行平稳、性能指标高等特点。