摘要：针对复杂海域较大变形海底管道精准测量需求,设计了海底管道变形测量传感采集系统,利用HMI和分布式远程IO进行模块化的测量传感与数据采集,采用Modbus协议并建立星型拓扑的通信网络完成测量数据的可靠传输,实现了变形管道表面三维坐标数据的准确获取;该系统具有测量精度高、响应速度快、工作稳定可靠等优点,适用于各类型复杂海域;目前已应用于某海底管道变形修复项目,现场测量结果准确有效,保障了项目的顺利实施。

摘要：在陆地、海洋的油气管道铺设过程中大量应用管道焊接。在施工过程中,手工焊及半自动焊效率低、工作强度大而且无法保证焊接质量。为了解决上述问题,提出一种基于STM32为控制核心,以Modbus协议为系统通信网络的管道自动焊接机器人控制系统,实现了数字化焊接电源、角度传感器、运动控制、数据采集等功能单元的一体化协同控制。介绍了控制系统的手控器、主控单元、数据采集处理单元的硬件设计和软件实现。采用P-GMAW进行焊接试验,结果表明,焊接机器人控制系统构成和控制策略合理有效,焊接效率高,焊缝成形良好。

摘要：深水法兰连接机具是一种用于海底管道法兰连接的专用设备。文中以管道法兰连接状态下的深水法兰连接机具为研究对象，依据深水法兰连接机具的作业情况对夹紧机构进行受力分析，并根据深水法兰连接机具作业过程中的极限状态确定了夹紧机构的夹紧力。同时，利用薄壁强度理论对管道壳体的强度和稳定性进行分析和计算，证明夹紧机构夹紧力的大小适当，为深水法兰连接机具夹紧机构的结构设计和优化提供了理论依据。

摘要：为解决低能见度浑浊海水中高精度测量海底管道弯曲变形问题,舟山海域某海底管道隐患治理项目施工中应用了三维机械打点式测量方法与超声技术相结合的精准测量系统,接触式与非接触式测量方式相互校验,保证了测量精度。结合项目施工实践,详细阐述项目背景及应用需求、测量系统组成、工装构成及主要部件、测量原理、超声校验系统、数据采集、环境适应性设计考虑,并给出了关键施工步骤和技术、测量数据应用处理样例等,可为今后类似工程提供借鉴参考。

摘要：针对焊接机器人对运行稳定性和可靠性的要求，以常见的三轴联动焊接机器人为依据，分析了其正逆运动学模型，在此基础上设计了可变增益PID控制方案，并建立了控制系统的模型，利用设计软件MATLAB的分析工具箱对所设计的控制方案进行了验证和评估。分析结果表明，在理想状态下控制系统能够满足机器人运行稳定性与可靠性的要求，为后续研究奠定了基础。

摘要：针对浑浊海域海底管道屈曲变形缺陷测量,提出以超声测距为技术基础的海底管道变形精准测量方法,建立海底管道与测量传感器的统一水下坐标系,在此基础上构建管道外表面三维模型,为管道变形要素计算提供依据。在水下超声声速修正的基础上提出了测量精度控制措施,设计了两种超声测量换能器及测量系统,并进行了工程应用,对工程中海底管道变形进行了现场测量。测量结果表明,超声测量系统在施工海域出现高浑浊度、低能见度以及高流速等恶劣海况条件下运行良好,具有较高的测量精度,变形管道的三维模型构建误差小,能够准确计算管道的变形特征,满足工程应用要求,可为海底管道维修提供有效的数据支持。

摘要：针对开架式ROV的设计,提出一种将稳态匹配与动态匹配相结合的动力匹配研究方法。首先,根据所设计的ROV,运用Fluent软件对其进行水阻力仿真,得出ROV在不同航速下的阻力;其次,对螺旋桨进行特性分析,进而对比螺旋桨不同参数对推力和阻力匹配的影响,考虑螺旋桨功率与电机功率匹配,完成ROV的稳态匹配;最后,加入动态分析得到最终的动力匹配,并证明其具有较好的运动稳定性及机动性。

摘要：定点悬停能力是水下机器人重要的控制性能之一。水下机器人在水下运动时常受到波浪和海流等影响,使常规运动控制方法存在稳定性差的问题,需要一种抗干扰能力强和适应性好的运动控制方法。针对设计的ROV和工作要求,分别设计了传统PID控制器、模糊控制器和模糊PID控制器,并通过仿真分析对比了在海流和波浪等干扰的条件下各控制器的动态性能。试验结果表明:在定点悬停控制中,PID控制器适应能力差,抗干扰能力弱,对环境变化敏感;模糊控制器在复杂环境中具有良好的响应特性和抗干扰能力,但存在稳态误差,无法实现精准控制;模糊PID综合了两者的优势,既提高了PID控制器的响应速度和抗干扰能力,又弥补了模糊控制存在稳态误差的缺点,但抗干扰性能还是远不及模糊控制器。因此,当控制精度要求不是很高时,建议使用模糊控制器更好,当需要精准控制且控制误差在允许范围内时,建议使用模糊PID控制器。研究成果对水下机器人工程实践指导具有重要意义。

摘要：步态训练机器人是一种可以帮助人模拟不同路况行走的机器人。针对机器人模拟不同弹性地面承载特性的要求,在机器人末端的竖直运动方向上引入了柔顺控制,水平运动和姿态运动方向上引入位置控制,并建立了控制系统模型。在MATLAB环境下搭建系统模型并设计了控制器。仿真结果表明,控制系统在保证水平方向位置精度和姿态角转动精度的基础上,实现了机器人末端在竖直运动方向上对不同弹性地面承载特性的模拟。

摘要：为了实现焊接现场的远程实时监控,研究焊接过程中电弧电信号对焊接质量的影响,提出了一种以射频芯片nRF24L01为收发端,DSP为运算控制核心的焊接电弧电信号实时无线监控系统,分别介绍了系统接口电路的设计以及数据采集、无线传输的软件实现。采用P-GMAW的焊接方式进行试验,试验结果表明系统稳定可靠,可实现对焊接过程的实时监控。