一种可变直径软体机器人的设计

为了解决刚性机械手安全性低、适应性差的问题,设计一款具有抓取功能的软体机器人。该软体机器人由三个呈圆周 120°分布的软体驱动器和一个夹具组成,夹具可以实现自动化改变直径以适应不同大小物体的抓取,经测算软体机器人可以抓取直径范围为 45mm~97mm 的物体。夹具和软体驱动器都采用3D打印制造,具有成本低、制造简单、易于大规模生产的优点。软体机器人采用气压驱动,当给驱动器充气时,三手指同时弯曲抓取物体,具有很好的稳定性。对于软体驱动器建立了相应的力学模型,得到了弯曲角度与输入气压的关系,并利用ABAQUS 有限元仿真软件对驱动器弯曲特性进行仿真。对比发现,理论建模和仿真分析在驱动器弯曲角度具有很高的吻合性。     

偏载作用下半刚性螺栓节点的修正计算方法

为了获取偏压荷载作用下螺栓节点的理论简化和计算方法,对螺栓连接的梁式反力系统进行了静载试验、理论计算和有限元分析。通过理论计算和有限元分析,对反力梁不规则变截面进行截面等效简化,提出了钢结构反力梁的结构组合系数,能够快速准确的计算不规则变截面梁的惯性矩。基于此,采用试验和理论计算,解决了螺栓节点的理论简化和计算方法问题。结果表明：在理论计算中,将螺栓节点简化为固定支座,引入修正系数,对理论结果进行修正,能够很好的反映出反力梁的实际挠度变形,其修正系数可为后续螺栓连接的设计者提供参考。     

滑坡区输电塔线体系抗变形能力及动力响应分析

滑坡区输电线路由于风荷载作用产生的附加内力,承受地表变形能力大幅降低,极易发生断线、倒塔等事故,因此对输电塔线体系在风荷载和地表变形作用下进行安全性研究具有重要意义。以滑坡区某220 kV输电线路为研究对象,建立两塔三线体系有限元模型,并通过Kaimal谱和线性滤波法建立风荷载模型,对输电塔线体系在无风工况下的抗变形能力和设计风速工况下的动力响应进行分析。结果表明,在无风工况下,塔腿的沉降变形对输电塔线体系的影响最严重,铁塔发生屈服的杆件主要位于塔脚点、第一横隔材与斜材连接点以及第一横隔材与主材连接点;在设计风速条件下,塔线体系大部分工况仅能承受正常无风工况下的塔腿变形的60%～80%,垂直于线路方向的双腿沉降工况抗变形能力下降得最严重,仅能承受正常工况的30%,同时,塔线体系导、地线的应力以及塔头的位移均会在动力响应达到峰值时超限,从而导致塔线结构失效。     

基于支持向量回归和高斯过程回归的水文时间序列特征提取方法

水文时间序列受多种环境因素影响,表现出明显的综合性,传统的利用单一神经网络进行特征提取解释性不足。提出一种基于支持向量回归和高斯过程回归的水文时间序列特征提取方法。首先,罗列水文时间序列候选特征,将特征组合等价于0-1规划,并将各特征组合分别进行支持向量回归与高斯过程回归建模;其次,利用遗传算法演化求解一组最优特征组合,使得支持向量回归和高斯过程回归输出误差同时最小;最后,为了证明所提方法的高效性与准确性,以屯溪流域水文时间序列数据为对象进行验证。实验结果表明,基于支持向量回归和高斯过程回归特征提取方法的水文时间序列预测结果优于传统神经网络特征提取方法。     

大牵引力连续油管牵引器设计及仿真

针对水平井作业工具输送困难的问题,同时在满足钻磨作业的基础上,设计了基于液压伸缩原理的连续管牵引器。为满足井下牵引器对大牵引力、井下适应性、通过性、越障能力的要求,创新提出了自激式液压控制回路(无电缆),来实现牵引器协调控制相关动作,采用一种楔形燕尾滑槽弹性支撑结构,以适应井径变化同时满足障碍通过性,使用SolidWorks三维画图软件、 ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems)运动仿真等软件建立连续油管牵引器的虚拟样机,验证其运动性能。结果表明:该牵引器在5~1/_2″套管中能够平稳行进,牵引力最大可达到10 000 N,满足设计标准。     

基于过采样支持向量机的煤与瓦斯突出预测

基于机器学习的煤与瓦斯分类预测方法中,各突出案例的数量不平衡会导致预测准确率降低。为了提升煤与瓦斯突出预测模型的准确率及稳定性,构建了过采样算法和支持向量机(support vector machine, SVM)组合的分类预测模型。首先,通过聚类分析将突出样本分成多个簇,在每个簇中对可能的噪声点按概率去除;然后通过过采样算法合成新样本,以减少样本数量不均衡对模型训练的影响;最后,用支持向量机模型结合粒子群算法对新数据集进行训练调优。实验结果表明:提出的模型在G-mean、曲线下面积(area under curve, AUC)值上均高于传统的分类模型,具有更强的算法鲁棒性,并且随着突出样本数量的减少,其优势更加明显。     

基于路网拓扑特性及先验知识的地图匹配算法

基于最大似然估计原理,提出了地图匹配的统一数学模型.将二维地图匹配算法的估计拓展到多维估计,利用道路网络的拓扑特性及先验知识修正前述算法.通过先验知识数字化,用代价函数将基于拓扑特性和先验知识的地图匹配算法纳入统一数学模型中.通过在香港大量的车辆定位实验,及参数修正和模型改进,对前述算法进行验证.实践表明,通过综合利用全球定位系统、航位推算以及数字地图道路网络等多种信息,该地图匹配算法在大规模复杂网络以及高楼环绕的场合可以达到很好的定位效果.     

沥青混凝土路面抗车辙性能环道试验

为了减少沥青混凝土路面车辙病害,针对江苏省高速公路沥青路面建设中常用的路面组合形式,通过足尺环道试验评价了不同路面组合的抗车辙性能,为江苏省高速公路的建设推荐了合理的结构组合和混合料类型.试验结果表明:高温致使车辙深度迅速增加;沥青的性质影响车辙剪切流变部分的大小,在中面层使用改性沥青可减少车辙;与半刚性基层相比,沥青稳定碎石基层主要增加车辙的密实部分,而剪切流动部分几乎不变;上面层不同级配形式对混合料的抗车辙能力有显著影响;采用高粘度沥青、聚酯纤维SMA可减少沥青路面的车辙.     

阻塞比对微型钝体燃烧器吹熄极限的影响

开发了一种微型钝体燃烧器,实验和模拟均表明钝体能使吹熄极限扩大5倍以上.采用氢气/空气的详细反应机理,通过数值模拟研究了钝体的尺寸大小,即阻塞比(ζ)对火焰吹熄极限的影响.结果表明:当ζ分别为0.3,0.4和0.5时,吹熄极限分别为20,32和36m/s,即吹熄极限随着阻塞比的增大而增大;当ζ=0.3时,钝体后的回流区太小导致火焰在较小的进气速度下即被整体吹出燃烧室,而对于ζ=0.4和0.5的情况,火焰由于在高速下受到剪切层的强烈拉伸作用而导致熄灭,实验观察也证实了这一现象;由于反应区集中于燃烧室中央,高温气体对壁面的作用减弱,使得不同阻塞比的钝体燃烧器之间的散热损失差别不大.