欠驱动异构式下肢康复机器人动力学分析及参数优化

针对现有外骨骼机器人人机自由度不匹配和关节对中性差的问题,提出欠驱动下肢康复机器人. 欠驱动机器人只有4个直线驱动,驱动的直线运动通过推杆和人机连接机构转化为人下肢在矢状面内的屈伸运动,带动人体进行步态康复训练. 建立机器人系统的人机耦合模型,进行模型的动力学分析,对人机耦合模型中影响动力学结果的参数进行分析,建立驱动力与肢体推动力之间的关系模型,并以推力系数最大为目标进行参数分析与优化,得到最佳的结构参数. 根据优化后的结构参数搭建康复机器人实验系统,对髋、膝关节驱动力与角度进行对比. 实验结果表明最大髋关节角度误差为2.9°,最大膝关节角度误差为6.4°,最大误差均约为9%,验证了动力学模型和参数优化结果的正确性.     

管道内壁四足爬壁机器人的运动学与步态规划

研究用于检测气体绝缘金属封闭开关（GIS）内部的负压吸附管道内壁四足爬壁机器人. 分别对机器人的腿部和机身进行运动学分析,采用改进的牛顿迭代法解决机身正运动学求解困难的问题. 对机器人沿管道轴向和圆周方向的爬壁运动进行步态规划,提出运动过程零冲击的轨迹规划方法. 使用Adams进行运动仿真,并在四足爬壁机器人样机上进行水平和垂直管道的全方位爬壁实验. 结果表明：机器人的运动轨迹与所规划的步态一致,运动过程中速度与加速度无突变,运动平稳,无明显冲击,运动学模型的正确性和所规划步态的合理性得到验证. 在GIS管道的实际检测应用中,实现机器人在不同工况下的平稳爬壁运动与检测.     

单关节机器人伺服系统的建模与仿真

为了深入研究机器人驱动系统,需要进行单关节机器人伺服系统的建模与仿真。首先对单关节机器人的规划轨迹、机械结构、电气结构和控制器分别建立数学模型;然后根据数学模型在MATLAB/Simulink平台上搭建伺服系统的仿真模型;最后对仿真结果做了分析,为机器人系统的优化设计与调试提供了有效模型和依据。     

一种基于VINS/FINS组合导航方法

针对视觉惯性组合导航系统中微惯性器件精度偏低,以及足部惯性导航系统航向角误差可观测性差的问题,研究了一种基于上述两种系统的信息双向融合的导航定位方案. 该方法的系统结构由安装于双足步行机器人躯干部分的惯性导航系统和安装于其足部惯性导航系统两部分组成. 惯性导航系统通过视觉同时定位与地图构建数据融合方法可以获得相对准确的航向角,足部惯性导航系统利用零速修正后的位置信息实时修正惯性导航系统中的低精度惯性器件误差,从而构建视觉与惯性信息双向融合的组合导航系统结构. 实验结果表明,该组合导航方案可以有效提高双足步行机器人的航向精度和定位精度.     

基于改进遗传算法的机器人路径规划方法

针对基本遗传算法在机器人路径规划中存在收敛速度慢、易陷入局部最优解的问题,提出一种改进的遗传算法. 在适应度函数中增加带有惩罚项的平滑度函数; 引入精英保留机制,保留每一代最优个体; 自适应调整交叉概率和变异概率,使交叉概率和变异概率随进化次数变化而变化. 利用MATLAB在两种障碍物地图中与其他两种算法进行仿真对比分析,实验结果表明,改进后的算法在路径规划的应用中有效减少了机器人的转弯次数,提高了逃离局部最优路径的能力,寻优能力更强.     

基于粒子群算法的移动机器人全局最优路径规划*

以栅格法和粒子群算法为基础,提出了一种新的机器人实时全局最优路径规划方法.该方法包括采用栅格法对环境进行建模和直接运用粒子群算法在环境模型中搜索全局最优路径.在计算机上进行了仿真,仿真结果证明了该方法的可行性和有效性.     

油-气管道检测机器人技术现状及展望

为提高油-气管道检测的效果,结合国内外典型管道机器人的特点,综合分析了管道机器人运动控制技术、定位技术和实时检测技术3个方面的现状,并指出了核心技术的不足;针对石油化工行业高温带压管道环境,提出管道检测机器人的研究重点为分层模糊神经网络运动控制技术、CCD视觉定位技术、低频电磁定位技术和分层图像分割的优化方法等。为进一步提高化工油-气管道内检测机器人的检测效果提供了理论依据。     

Synthesis and optimization of high surface area mesoporous date palm fiber-based nanostructured powder activated carbon for aluminum removal

Date palm fiber (DPF) derived from agrowaste was utilized as a new precursor for the optimized synthesis of a cost-effective, nanostructured, powder-activated carbon (nPAC) for aluminum (Al3+) removal from aqueous solutions using carbonization, KOH activation, response surface methodology (RSM) and central composite design (CCD). The optimum synthesis condition, activation temperature, time and impregna-tion ratio were found to be 650 ℃, 1.09 hour and 1:1, respectively. Furthermore, the optimum conditions for removal were 99.5％and 9.958 mg·g-1 in regard to uptake capacity. The optimum conditions of nPAC was analyzed and characterized using XRD, FTIR, FESEM, BET, TGA and Zeta potential. Moreover, the adsorption of the Al3+ conditions was optimized with an integrated RSM-CCD experimental design. Regression results revealed that the adsorption kinetics data was well fitted by the pseudo-second order model, whereas the adsorption isotherm data was best represented by the Freundlich isotherm model. Optimum activated carbon indicated that DPF can serve as a cost-effective precursor adsorbent for Al3+removal.     

Sulfamic acid functionalized slag for effective removal of organic dye and toxic metal from the aqueous samples

Surface functionalization of blast furnace slag with sulfamic acid(a zwitterion) was performed for the removal of Cr~(3+) and methylene blue dye(MB) from water samples. The slag functionalization process was optimized using Response Surface Methodology Design. Statistical analysis of the parameters that include the sulfamic acid amount(A), reaction time(B), and temperature(C) revealed that(A) increase had a negative effect on the adsorption of both pollutants by the zwitterion slag, whereas(B) and(C)increase presented a positive impact. At the optimum condition of 2 g sulfamic acid amount, 50 min reaction time and 37 °C temperature, the prepared slag showed a removal efficiency of more than 90% for both Cr~(3+) and MB. Surface characterization by SEM/EDS, FTIR, XPS and surface area analyser, showed an improvement in surface properties and the incorporation of zwitterionic NH_2~+ and S@O groups of sulfamic acid. Adsorption isotherm and kinetic studies conducted with the zwitterion slag showed the adsorption process was suited to Freundlich isotherm model and pseudo-second-order kinetic model.The thermodynamic study conducted revealed the spontaneity of the process based on the calculated negative DG(Gibb's free energy) values. The prepared zwitterion slag offered easy regeneration with dilute HCl solution and showed a considerable removal(Cr3+: 65% and MB: 80%) for both pollutants even after 3 cycles of usage.     

工业锅炉的无损检测技术

工业锅炉由于承受压力载荷及部分部件直接受火焰和高温烟气加热，因此具有爆炸的危险性。在其制造、安装和使用过程中的无损检测是保证产品质量和安全使用的有效手段之一。论述了上述各阶段采用的无损检测方法及目的。采用的方法除常规的无损检测方法外，还包括X射线实时成像检测和电磁涡流表面裂纹检测等方法。