摘要：为解决水下机器人操作困难和学习成本高等问题,开发了水下机器人视景仿真系统。运用虚幻引擎平台构建海底环境仿真,建立水下机器人虚拟模型与运动数学模型实现水下机器人在虚拟环境中的运动,建立水下机器人运动控制模式与虚拟模型进行交互,通过机器人运动模拟与视觉仿真试验验证仿真系统的可行性。试验结果表明:模拟运动路径与实际运动路径基本相符,海底环境模拟逼真度高。该系统可对水下机器人进行工作性能测试,为操作者提供培训平台且带来较强的视觉冲击,具有可行性。

摘要：针对斜直井齿轮齿条钻机的管柱自动处理问题,采用顶驱和轨道钳联合作业的方式,设计了一套能够实现管柱紧扣、冲扣和旋扣等动作的自动化作业装置及其液压控制系统。采用键合图理论,建立了动力水龙头旋扣系统和轨道钳系统的键合图模型,并推导出每个键合图模型的系统动态方程。基于20-sim仿真平台,对键合图模型进行了动态仿真分析,通过对比分析,验证了各键合图模型的合理性,为斜直井石油钻机上扣/卸扣机构系统的研制提供技术支持和理论指导。

摘要：管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.设计了2自由度的自动定心手腕机构,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制,建立了专用焊接机器人的运动学模型.针对通用型的相贯线模型,建立了焊枪位置、焊枪姿态和焊接速度的实时控制数学模型.结果表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.

摘要：柔性宏刚性微机械臂是一类典型的刚柔混合机械臂系统。采用有限元法,以2F2R宏微机械臂为研究对象,通过分析,详细推导和建立具有普遍意义的动力学模型。基于给定关节空间运动轨迹,对2F2R宏微机械臂的结构参量、截面参量、材质、集中质量分布等与系统弹性振动尺度效应之间关系与变化规律进行分析。在此基础上,针对操作空间运动轨迹,采用宏微空间分解方法,进一步分析上述设计参量与系统弹性振动尺度效应之间关系。通过上述两方面研究工作,获得许多有参考价值的研究成果,这对于该类宏微机械臂的设计与控制都将具有重要意义。

摘要：为研究高速金属粒子和流体耦合冲击作用下岩石破碎的特性和规律,利用自主研制的粒子射流耦合冲击破岩实验装置,开展了射流速度、粒子直径与破岩效率实验,粒子体积分数与破岩效率实验,射流角度与破岩效率实验和粒子射流破岩与钻压比例关系等实验。研究表明:含有一定动能的高频粒子冲击更有利于提高破岩效率,粒子在钻井液中所占的体积分数直接反映了粒子破岩效果的好坏,实际钻井时可以利用单个粒子的冲击动能和单位岩石面积上受到粒子的冲击频率来确定粒子的掺入比例;研制粒子射流冲击钻头时,可以不采用0°入射角的射流喷嘴,而采用1个入射角为8°和3~4个入射角为20°喷嘴的组合设计,其更有利于提高粒子动能的利用率。

摘要：机器人(ROV)的位态需要高端智能控制算法来进行系统的稳定控制,针对ROV姿态控制不能稳定控制的问题,进行对横向定深控制研究,对ROV系统机械结构设计以及推进器的结构分布,通过广义多自由度方程,在多重条件约束下,建立出横向定深控制模型,通过Fluent中CFD流体分析,得到在不同姿态运动控制状态的水动力系数,最终得到横向定深控制器、电机、推进器的传递函数,并通过对PID控制、模糊PID控制理论研究在Simulink库中搭建出深度控制的PID控制器和模糊PID控制器,最终进行实验验证,对PID控制器和模糊PID控制器的控制效果进行比较,仿真与实验结果表明横向定深控制模糊PID控制比PID控制效果更好,调节的超调量较小,调节时间缩短,响应收敛速度更快,深度控制在横向具有很好的稳定性以及抗击干扰能力。

摘要：针对斜直井齿轮齿条钻机特殊的管柱上/卸扣作业要求,提出了一种轨道钳作业装置和该装置的液压控制单元。基于键合图理论建立了轨道钳主、背钳夹紧系统和主钳转矩系统的键合图模型,并推导出了每个键合图模型的系统状态方程。基于20-Sim软件建立了轨道钳系统的键合图仿真模型,完成了对轨道钳系统的动态仿真,分析了系统动态特性产生的原因,验证了所建立的轨道钳系统的合理性。研究结果可为轨道钳系统装置的研制提供技术支持和理论指导。

摘要：推进器是水下机器人的动力装置,螺旋桨是水下推进器的重要组成部分。为了设计出一套高性能的螺旋桨,首先基于图谱法对磁耦合螺旋桨进行了理论设计,确定了螺旋桨的各项结构参数,完成了螺旋桨的初步设计方案;其次基于流体力学的方法,利用Fluent软件对螺旋桨进行了模拟计算和仿真分析。分析结果表明:螺距比的选择受到工作时的进速系数和螺旋桨的推力系数共同制约,在保证螺旋桨推力系数达到要求的前提下,进速系数越小,螺距比选小值;盘面比大小不影响桨叶面上的推力,所以螺旋桨效率很接近,当高进速系数时,单位桨叶面提供的推力相等,盘面比大的螺旋桨可以吸收更多的主机功率,效率更高;螺旋桨外缘与导管内径间隙越小,螺旋桨的推进系数越大,导管螺旋桨效率最高;随着收缩系数的改变,在某些进速系数下导管螺旋桨推力系数稍微有些波动,总体大小基本不变,但是收缩系数不可以过大;如果载荷较大,则取较小的扩张系数;如果载荷较小,则取较大的扩张系数。研究结果对水下机器人螺旋浆的进一步优化设计有一定的参考作用。

摘要：通过对弧焊机器人仿真系统的设计和分析,阐述在VC++.NET开发平台上利用OpenGL技术建立三维仿真系统的理论及方法。建立了5自由度弧焊机器人的运动学模型,提供了模型正、逆运算,实现了机器人的三维实时仿真。试验结果表明,该系统操作界面友好,取得良好的仿真效果。

摘要：文章介绍了中心控制节能技术在油田注水系统中的设计和实现方式。该技术在保证油田注水系统配注要求的前提下 ,以整个油田为控制对象 ,通过调整各个注水站中各个注水泵的运行参数 ,使整个油田注水系统在注水成本最小的工况下运行。通过微机联网寻控 ,使管理者能够宏观掌握整个注水系统的运行情况 。