摘要：针对搭载高压水射流装置的履带式爬壁机器人附壁稳定性问题,结合设计的爬壁机器人的结构特点,建立了爬壁机器人吸附在船舶壁面时的运动学模型,分析并求解了影响爬壁机器人附壁性能的各个因素,并对其磁吸附单元进行设计,分析磁吸附单元在N-S充磁和Halbach充磁方向时磁力与间隙关系。借助拉伸试验机对永磁吸附单元进行试验,验证了磁吸附单元的可靠性。并对搭建的功能性样机,开展室内水平行走、垂直爬壁和1∶1实船模型爬壁试验,验证了分析结果的正确性,为履带式爬壁机器人进一步结构优化设计和动力学分析提供了基础。

摘要：为了解决船体壁面附着物及锈蚀检测不便等问题,对履带式船用水下观察机器人开展设计与吸附分析。基于设计指标和总体结构,建立机器人运动学模型,求解机器人在直线下滑和纵向倾覆状态下单块磁体所需的理论最小吸附力。利用Maxwell对磁体模型参数进行优化,并对履带组件上布置单块磁体、N-S正反充磁2块磁体和3块磁体分别进行仿真,确定采用N-S正反充磁布置。最后制造功能样机进行实验验证。结果表明:机器人静态不失稳主要取决于其纵向倾覆状态,陆上行走单块磁体理论吸附力要达到230 N,水下运动要达到140 N;磁体模型参数确定为背板厚度3.5 mm、磁体厚度13 mm、仿真及实验船板厚度5 mm;优化后单块磁体与金属壁面满足5 mm以内的接触间距,相邻两块N-S正反方向充磁布置,等效单块磁体与金属壁面满足6.5 mm以内的接触间距;搭建样机验证了机器人设计指标的有效性,同时利用刮泥板有效限制附着物厚度,磁体与金属壁面在接触间距内实现可靠吸附。

摘要：由于实训室内部环境的复杂性和不稳定性,PC端的数据传递往往会出现延迟、丢包、乱序等现象。高校实训室安防系统在运行过程中易受到PC端数据传递问题的干扰,进而引发安防监控异常,为此,提出基于传感网技术的高校实训室安防系统设计。硬件部分采用了HC-SR501红外传感器和CC2530微控制器,软件部分构建了高校实训室安防架构,利用传感网技术设计了高校实训室安防监测算法,生成了高校实训室安防无线通信中心,从而完成了高校实训室安防监控。系统测试结果表明,设计的基于传感网技术的高校实训室安防系统在不同日期下的监控功能均正常,异常行为识别准确性高,证明设计的高校实训室安防系统性能良好,可靠性较强,可有效降低高校实训室使用风险。

摘要：针对有缆遥控水下机器人上要求搭载的机械臂占地面积小、动作范围大的问题,对包括偏转和俯仰在内的6自由度位置变化及抓取的7功能水下液压机械臂进行设计、仿真以及实验分析,利用多目标优化模型对抓取卡爪进行设计,计算液压缸最短行程时,可实现的卡爪开合范围;建立机械臂的D-H参数模型,对机械臂的正运动进行求解,采用Matlab软件仿真分析6个活动关节的运动姿态;搭建功能样机和工程样机开展机械臂的陆上动作及水下试验验证,结果表明,机械臂的6个活动关节位置、速度以及加速度曲线都光滑平顺、无突变,无超调现象;机械臂含抓取卡爪的结构设计合理。

摘要：为解决内河船体壁面坞内或水下人工清洗附着物费用昂贵且周期长的问题,设计一种履带式水下清洗机器人。通过建立机器人的静力学模型,求解机器人所需静态稳定条件下的最小吸附力,借助Maxwell仿真求解优化限定尺寸下,采用N-S正反充磁和Halbach磁路的成组永磁体最佳性能的尺寸参数。结果表明,优化后Halbach磁路成组的永磁体可以满足油漆层和附着物总厚度不超过10 mm,而N-S正反充磁成组的磁体只能满足总厚度不超过6 mm的安全附壁。制造功能样机实验验证了机器人可以满足10mm以内间距的附壁要求,为下一步机器人的工程性应用奠定基础。

摘要：针对气动夹钳单元在制动阶段和缓解阶段存在压力迟滞问题,选取典型的气动夹钳单元,开展了在25、0、-40、-45℃环境温度下系统的迟滞特性试验,验证了气动夹钳单元在不同环境温度下压力迟滞变化规律。利用一阶线性拟合和二阶多项式拟合方法对试验数据进行分析,结合系统内耗功,提出了在设计阶段更为精确地确定气动夹钳单元气压与输出力值的关系公式。分析了制动缸和气动夹钳系统摩擦内耗所有影响阻力,并开展了部分结构设计优化,为进一步结构优化奠定了理论基础。

摘要：为了解决有缆水下机器人(ROV)上搭载的机械臂作业范围不大、水下作业能力有限的问题,对六自由度(6-DOF)水下机械臂进行了研究,设计了一种带有平动开合功能夹持手爪的六自由度水下机械臂,实现了主手对从手的关节驱动器(液压缸或摆动缸)进行位置控制的目的。首先,基于多目标优化规则对夹持手爪进行了计算,求解出液压缸最短行程在20 mm时即可实现手爪的120 mm平动开合范围目标;然后,建立了六自由度机械臂活动关节的D-H数学模型,对机械臂的正、逆运动学进行了求解;最后,采用Solid works软件对设计的机械臂进行了干涉检查,并利用MATLAB软件仿真分析了6个活动关节的运动轨迹,采用蒙特卡洛法求解了机械臂的工作空间范围,并进行了样机测试和水下实验。研究结果表明:机械臂的仿真模型位姿与三维模型位姿一致,机械臂的6个活动关节速度和加速度曲线都是光滑平顺的、无突变点,不存在超调现象;设计的六自由度水下机械臂夹持手爪可以按照预定指令进行120 mm开合运动,ROV上的从机械臂能够跟随主机械臂运动,加减速性能良好,各关节转角范围满足设计要求,可为下一步机械臂的结构优化奠定基础。

摘要：检修拆解组装后的液压夹钳闸调器质量缺少过程监控手段。结合铁路相关规定和闸调器作业具体要求,提出闸调器组件的多个测试指标参数,设计液压夹钳闸调器检测试验台。此试验台可自动完成称重试验、闸调器拉伸复位试验,工作连续,减少闸调器装夹次数,提高闸调器试验效率。只需将闸调器放入滑动台的闸调器安装孔、选择测试程序即可完成设定试验,使用快捷方便,准确性高,可提高动车组用液压夹钳产品质量的可靠性。

摘要：针对修船作业中船舶壁面的除锈问题,设计了一种单纯采用永磁吸附实现附壁的履带式爬壁机器人,利用其上搭载的高压水射流装置实现除锈。首先,设计的永磁吸附单元由多块永磁体组成,采用Halbach充磁方向布置,单块磁吸附力理论接近1.4 kN;然后,机器人行走方式采用同步链传动、双链条履带结构,使永磁吸附单元可靠稳定的吸附在壁面上,链条的涨紧采用垂直涨紧和水平涨紧相结合的方式,驱动系统采用双电机驱动及锥齿换向结构,同时清污盘与框架的连接采用十字铰接式柔性设计。最后,对制造的永磁吸附单元开展力学实验,对搭建的功能性样机开展水平运动、垂直爬壁和1∶1实船模型爬壁等实验。研究结果表明:制造的单块永磁吸附单元的吸附力可达1 kN,满足机器人抗倾覆要求;功能性样机在爬壁实验中是可以可靠附壁的,同时可实现机器人的行走和转向运动,为后期工程样机积累了实验数据,为机器人进一步优化奠定了基础。

摘要：自主导航作为四旋翼无人机飞行导航的核心问题,为了更好地优化四旋翼无人机自主导航路径规划和路径跟踪能力,采用了一种基于改进的深度确定性策略梯度算法的机器学习算法(DDPG)的四旋翼无人机自主导航跟踪控制器,算法中增加了对动作探索策略的设计和对奖励函数的改进,以及采用二维及三维电子地图模拟四旋翼无人机的飞行轨迹,提出基于Matlab软件进行四旋翼无人机自主导航仿真实验以确保系统的稳定性和可行性。结果表明,所改进的深度确定性策略梯度算法可以在仿真实验中实现四旋翼无人机在二维及三维环境下的路径规划、跟踪与避障,并做到导航过程中的姿态状态的自主调整。