新型微小管道机器人驱动特性分析

研制了一种具有"大驱动、快速、长距离运动"综合性能的新型微小管道机器人。机器人采用电机驱动蠕动式爬行方案,主要包括自调节支撑机构、柔性保持机构、软轴驱动机构、卸载机构等,适用于直径为15~20mm的微细管道。在介绍了工作原理及机构组成的基础上,对各机构的力学特性进行了分析。虚拟仿真和样机试验表明,机器人能顺利通过曲率半径不小于80mm的弯管,移动速度为8~10mm/s,具有0~90°爬坡能力,可双向移动,其负载能力不小于10N,载重自重比可达6.67∶1。     

内腐蚀缺陷尺寸对DN150承插管线承压能力的影响

为了科学地指导DN150承插管线的使用与管理,采用非线性有限元法对带内腐蚀缺陷的DN150承插管线进行了剩余强度的评估。通过分析和计算,研究了腐蚀缺陷宽度、长度和深度对管线极限承载能力的影响。结果表明：腐蚀缺陷宽度对DN150承插管线的承载能力影响很小,可忽略不计;随着腐蚀缺陷长度的增加,管线的承载能力略微减小,当缺陷长度达到150mm,管道失效压力基本不变;随着腐蚀缺陷深度的增加,管道失效压力呈线性递减,其对管道失效压力的影响程度远远大于腐蚀缺陷长度。     

新型高速触头驱动机构的分析与设计

针对新型混合型限流断路器对机械触头机构的要求,设计了一种基于高速电磁斥力机构和永磁机构的新型高速机械触头机构.该机构在故障保护时,电磁斥力机构和永磁机构联合动作,驱动动触头快速分闸.永磁机构完成正常工况下触头的分、合闸驱动,并且提供触头在合闸状态的合闸压力及其在分闸状态的分闸保持力.研制了额定320 V/3 kA的高速触头机构样机,对样机进行仿真及试验分析.结果表明:所设计样机初始分离时间为220 μs,动触头完成20 mm行程共用时7 ms,触头平均运动速度为2.9 m/s,其他各项指标也都满足混合型限流断路器要求.     

小型电磁离合器的设计

一、设计目的和要求设计这种小型电磁离合器的目的是在机电模拟式指挥仪中用作自动计算过程的控制元件。电磁离合器由于有结构简单、操作方便、动作快、维护简便等优点,所以已被广泛应用在各种控制系统及随动系统中解决自动化传动问题。根据指挥仪中所用的电源,将电磁离合器设计成24伏与110伏两种类型。这两种电磁离合器的差异,仅仅在于线圈的匝数和绕制线圈所用的导线直径不同,其它都相同。电磁离合器的主要技术指标:     

多片式磁流变液离合器的设计与仿真

为了使磁流变液离合器能够传递较大转矩以满足B级轿车的要求,通过对磁流变液离合器的工作原理和转矩传递能力进行分析,确定了相关的结构参数和电磁参数,设计了一款多片式磁流变液离合器.利用Ansoft有限元分析软件对离合器模型内部的磁场分布进行了仿真,从仿真结果来看,离合器中磁流变液的工作区具有较高的磁感应强度,能够实现预期的转矩传递目标.     

圆筒永磁直线同步电机推力计算

针对轴向磁化圆筒永磁直线同步电机,提出了一种基于圆柱坐标的洛仑磁力体积分解析计算电磁推力的方法,并利用该解析法对无槽和有槽电机的电磁推力进行了较详尽的分析计算,得出了解析计算结果。然后,利用有限元分析法,对该计算结果进行了验证。两种计算结果完全一致,证实了该解析计算方法的正确性,该方法计算结果不受积分路径选择的影响,计算精度较高。     

湿式多片离合器摩擦副温度仿真分析

对混合动力车用湿式多片离合器的动力学理论进行分析,运用AMESIM建立了车辆湿式多片离合器滑磨功的计算模型。根据湿式多片离合器对偶钢片和摩擦片实际几何尺寸和约束情况,建立了摩擦副温度仿真分析模型。分析计算了单个摩擦副的温度变化情况。     

电磁轨道炮的三维电热力耦合数值模拟

基于有限元和边界元混合算法,辅以外电路模拟程序,开发了电磁发射三维电热力耦合数值模拟程序(Railgun3D)。该程序可描述电磁发射过程中电磁加载、欧姆加热、电枢运动等物理过程,为电磁发射系统的设计提供参考。对使用电磁轨道炮三维电热力耦合数值模拟程序的计算结果与经验公式计算以及串联增强型电磁轨道炮发射的试验结果进行了比较和分析,结果表明:所开发的程序不仅能模拟电磁发射过程,还能给出发射中电、热、力参数的变化,有助于提高对电磁发射过程的理解,可为电磁发射器的设计提供参考。     

自动离合器控制系统中高速开关电磁阀的特性研究

高速开关电磁阀是一种结构简单,易于实现数字控制的电液伺服系统控制元件.尝试在自动离合器控制系统中用高速开关电磁阀对离合器进行控制;设计了驱动机构,由高性能单片机产生脉宽调制信号控制高速开关电磁阀的工作;建立了高速开关电磁阀的数学模型并进行了仿真计算.     

埋地管道电磁检测技术的研究

由于小口径埋地管道的工作空间狭窄,多通道电磁检测技术在其研究应用面临大量的困难与问题。分析了埋地管道的检测特点和电磁检测原理与装置,对小口径埋地管道的电磁检测方法、检测性能、检测机器人的驱动方式、机器人的越障及控制等进行了研究,提出了该技术有关环节的研究思路、特点和要求,为进一步深入研究提供有益的参考。     

全液压驱动管道机器人公理化设计

随着管道机器人应用领域与任务需求的不断增大,机器人设计中存在的问题日益突出,如输出功能相互耦合、定位精度不高以及复杂环境下可靠性低。针对石油水平井对于管道机器人的特殊应用需求,将公理化设计理论应用到机器人系统设计中,创新设计一种基于挠性支撑结构的全液压驱动管道机器人。概述公理化基本原理与设计过程,对全液压驱动管道机器人进行概念设计,完成设计耦合性分析。确定机器人机械系统与液压系统具体结构组成,并分析其工作机理。应用AMESim软件,对机器人运动原理方案进行仿真分析,结果表明:全液压驱动管道机器人可以实现自动往复运动,牵引力可以达到30 kN,运动速度可以达到0.12 m/s;机器人牵引能力与运动速度可以完成单独调节,从而实现解耦设计。     

基于相对观测量的多机器人定位

研究了多机器人队列利用相对观测信息在未知环境中进行同时定位的问题。当队列中某个机器人观测到另外一个或几个机器人时,利用这些信息来同时更新整个队列的位置及协方差矩阵,也即整个队列共享所获得的观测,来得到更精确的位置估计。每个机器人都携带内部及外部传感器,内部传感器感知机器人自身的运动,外部传感器能提供机器人之间的相对观测量,如相对距离和相对方位。利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法融合内部及外部传感器信息,对多机器人队列进行同时定位;并对不同的观测量及机器人个数进行了仿真分析,给出了不同情况下的滤波器结构,研究比较了它们的定位精度。仿真结果表明,利用机器人之间的相对观测信息,可以显著提高定位精度。     

实时位置反馈的多机器人主从式编队控制

提出了一种基于反馈控制的多机器人的编队控制方法,能够使主从机器人在相对运动时保持期望的角度和距离,并且形成稳定的编队结构。然后运用数学图论将单一主从式编队控制扩展到多机器人的编队控制,能够更加简易的实现编队控制和几何形状的变换,最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

微波加热辅助多孔介质水合物制样方法与装置

针对多孔介质中人工合成水合物分布不均匀问题,提出采用微波加热法制备多孔介质水合物样品的新途径,并设计了专用微波加热装置。基于电磁场理论及微波加热均匀性影响因素分析,设计了多馈源可调式波导加热系统。通过数值模拟和加热试验分析馈能口与样品间相对位置变化对装置加热均匀性影响,探讨该装置用于水合物样品制备的可行性。结果表明:装置加热均匀性受馈能口与样品间相对位置影响较大,其加热均匀性随二者间距的增加而显著提高,数值模拟与试验结果取得了较好的一致性;加热时间对装置的加热均匀性影响较小,该微波加热装置可满足制备均匀分布水合物样品的要求,同时对于其他对加热均匀性有一定要求的试验装置的设计具有参考意义。     

SHS离心机设计制造中的几个问题

SHS离心机是自蔓延高温合成陶瓷内衬复合钢管的关键技术之一。介绍了JS-1型SHS离心机的组成与结构特点,简述了在设计制造中的几个主要问题。实践证明,该机可成功地制备内径为50～200mm、长度在100～2000mm之间的中小型陶瓷内衬复合钢管。     

An eikonal equation based path planning method using polygon decomposition and curve evolution

Path planning is a key technique of autonomous navigation for robots, and the velocity field is an important part. Constructing velocity field in a complex workspace is still challenging. In this paper, an inner normal guided segmentation algorithm in a complex polygon is proposed to decompose the complex workspace in this paper. The artificial potential field model based on probability theory is then used to calculate the potential field of the decomposed workspace, and the velocity field is obtained by utilizing the potential field of this workspace. Path optimization is implemented by curve evolution, during which the internal force generated in the smoothing process of the initial path by a mean filter and the external force is obtained from the gradient of the workspace potential field. The parameter selection principle is deduced by analyzing the influence of several parameters on the path length and smoothness. Simulation results show that the designed polygon decomposition algorithm can effectively segment complex workspace and that the path optimization algorithm can shorten and smoothen paths.     

基于人工势场法和Ad-hoc网络的多机器人编队控制

ad-hoc网络具有自组性强、快速组网和高抗毁等特性,以它组网的多机器人编队适用于一些无法预先安装通信设备的特殊场合。但是由于ad-hoc网络的通信覆盖范围有限、网络动态性强,在进行编队控制时如果不考虑编队中机器人之间的通信距离,可能导致机器人因与网络失去联系而脱离编队。为了确保多机器人编队的完整性,在使用势场法进行编队控制时,除考虑目标和障碍物的影响外,同时将机器人之间的通信距离作为一种引力加入传统的环境势场模型。仿真实验的结果证明该方法可以有效地控制ad-hoc方式组网的机器人编队。