控制棒驱动机构检查机器人的设计与研制

针对国产CAP1400系列核电站控制棒驱动机构密集阵列排布特点,创新设计并研发了一种具有刚性体、柔性体和软体一体化运动特征的新型控制棒驱动机构检查机器人。该机器人具有由液压剪叉升降机构、麦克纳姆轮底盘和直线模组组成的刚性推进模块、柔索驱动的连续体主机械臂模块以及气驱动的软体伸缩模块。对柔索驱动的单级关节段连续体柔性臂进行运动学分析并探究多电机协调控制策略,并对气驱动的软体伸缩模块进行了分析与测试;最后,在模拟环境中对该机器人进行功能测试,测试结果表明该机器人的各项功能均达到预期效果。该研究为核环境受限空间中规则密集排布管线检查提供了一种新的解决方案和新型机器人。     

关节臂式坐标测量机的虚拟样机模型及仿真

基于虚拟样机技术对六自由度关节臂式坐标测量机的测量空间进行研究和仿真,建立了六自由度关节臂式坐标测量机的测量运动学数学模型和虚拟样机模型。在建立起虚拟样机模型之后用图解法对其进行了检验,并将得到的虚拟样机模型与运动学数学模型进行比较验证,结果表明虚拟样机模型能够准确地反映测头位姿,方便有效地进行整个测量空间的运动仿真。正确的虚拟样机模型与测量运动学模型是研究测量机的误差空间分布的必要环节,为下一步工作奠定了研究基础。     

梭式止回阀与旋启式止回阀的流固耦合特性对比分析

基于有限元软件ADINA,分别建立梭式止回阀与旋启式止回阀的流固耦合有限元模型,通过调用FSI模块,实现两者的流固耦合仿真分析。通过对比分析数值模拟结果发现:与旋启式止回阀相比,梭式止回阀的启闭特性好、流场对称性好,有利于降低噪声与振动。     

大型球罐壁面除漆机器人设计与实验研究

为解决大型球罐压力容器表面三层高强度环氧漆打磨问题,设计了一款大型球罐壁面除漆机器人,并对其开展了实验研究。机器人主要包括爬壁吸附系统和自适应打磨系统。通过对海尔贝克阵列永磁体研究,仿真分析履带结构永磁体吸附力与工作间隙的关系,研发了一款吸附稳定、越障性能优越的爬壁吸附系统;针对弧形壁面打磨情况,设计了一款基于电流反馈的自适应打磨系统,并分析金属丝打磨辊力学模型,研发多样金属丝打磨辊。对机器人进行测试,打磨效果良好,机器人可以对环氧漆打磨并露出金属光泽,且是人工打磨效率的3～10倍。该研究为球罐高强度环氧漆打磨提供了新打磨工具,保证了打磨质量,提高了打磨效率。     

基于非局部平均滤波的冲击噪声图像恢复算法*

针对随机值冲击噪声污染图像的恢复问题,研究了冲击噪声环境下的非局部平均滤波模型,并在模糊权重非局部平均滤波算法的基础上加以改进,解决了原算法在低噪声比率下恢复性能欠佳以及算法时耗过高的问题。改进之处如下：第一,提出了一种信赖度参数设置准则,并在该准则指导下设置了新的信赖度门限参数;第二,根据冲击噪声模型特点重新规划了滤波策略,提升了算法的运算效率。大量实验数据证明,所提算法无论在低噪声比率还是高噪声比率下均能有效去除冲击噪声,尤其对于纹理性较强的图像有显著的去噪效果。同时,所提算法拥有较高运算效率,实用性得以提高。     

基于逆向工程的人体胃三维重建

采用逆向工程方法,基于CT断层扫描图像,对人体胃进行了逆向设计。针对人体胃的几何结构复杂、形态不规则且处于人体腹腔内,采取从CT断层扫描图像数据中提取胃模型的原始数据的方法,既解决了胃组织几何信息测量的困难,又获得高精度的人体胃几何数据,逆向过程中利用了Im-ageware软件强大的逆向技术将点云数据拟合成曲面,保证了建模精度。在三维设计软件中进行实体化,获得较理想三维实体模型。分析了影响建模速度的因素,并提出了解决方法。研究结果表明该方法可用于具有复杂实物模型的逆向设计且不损坏实物模型。     

基于ADAMS空间串联机构运动空间的仿真与分析

针对机构学中常用的空间串联机构,用D-H齐次坐标变换建立了六自由度为代表的空间串联机构的运动空间方程,利用机械系统动力学自动分析软件ADAMS建立了二至六自由度空间串联机构的虚拟样机模型,基于虚拟样机技术,对二至六自由度空间串联机构运动空间进行了系统地仿真与分析。研究发现运动空间的形状与自由度的个数和杆的长度有着密切的关系,当自由度达到3个及以上时,不合理的杆长组合会在运动空间中形成盲区,满足一定的条件就可以消除盲区。     

一种新型的多足仿生机器人的机构设计与研究

提出一种新型的多足仿生机器人的运动机构,该机构具有运动灵活,自由度少的特点.利用D-H矩阵对该机构基本运动单元的运动学进行了理论分析,给出了运动学方程.基于虚拟样机技术对该运动学方程进行了仿真验证,结果表明运动学方程是正确的.建立了这种新型的多足仿生机器人的虚拟样机,并对其进行了虚拟样机的仿真研究.制作出了简易的一对足的实物试验机构.     

多足仿生步行机器人的机构设计与功能分析

设计了一种新型的多足仿生步行机器人的机械结构,运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其运动学方程,并以最大越障能力为目标函数以连杆长度为约束函数对腿部机构进行优化,得出最佳多足仿生步行机器人的机械结构。基于虚拟样机技术对该多足仿生步行机器人进行爬坡能力、通过复杂路面能力、转弯步态规划等功能分析。仿真结果表明该多足仿生步行机器人机构具有自由度少、控制简单、运动灵活、爬坡能力良好、地形适应性强、转弯稳定性好等特点。     

基于深度学习的焊缝视觉跟踪方法研究

针对爬罐机器人在球罐上对焊缝的识别和跟踪困难导致焊缝检测效率低的问题,自制了罐体表面焊缝数据集,并提出了一种基于深度学习的焊缝视觉跟踪方法。首先,以Patch Expanding替换双线性插值作为上采样方法,减少上采样带来的精度损失;然后,在掩码分割前嵌入了递归空洞自注意力机制,提高模型的表征能力,从而获得更好的分割精度;最后,在罐体表面焊缝数据集上进行实验,实验结果表明,对比原始模型,改进SegFormer图像语义分割模型的平均交并比提高了2.41%。在改进算法分割焊缝的基础上,利用分割出的焊缝掩码图像提取中心线作为焊缝路径,用于引导爬罐机器人运动,以实现焊缝视觉跟踪。