海上溢油固液双重拖带回收机理

为快速回收海面溢油,提出固液双重拖带回收新方法并分析其工作机理.应用Navier-Stokes方程,建立表征固液双重拖带过程中底部水层及顶部黏附带对中间油层双重拖带作用的数学模型,并对油层在不同黏度和黏附拖带速度条件下的运动状态进行数值模拟.结果表明:应用固液双重拖带回收方法可以明显提高溢油的回收速度,并降低了溢油黏度对回收速度的影响,能够实现对水面各种油品溢油的快速回收.     

船用起重机减摇装置建模与试验

针对船用起重机在吊重摇摆的抑制问题,设计了一种船用起重机吊盘减摇装置。利用恒张力吊盘将吊绳的摆幅减小,从而减小吊重的摇摆。建立吊重在有无吊盘下的吊重的运动学方程,使用MATLAB/Simulink软件对运动学模型进行仿真分析。详细分析了在船舶不同的横摇角度下吊重的摇摆情况,并进行有无吊盘减摇装置的对比。结果表明,有吊盘的情况下,吊重的面内角可减小54%左右,面外角可减小59%左右,通过搭建试验平台进行试验,得到有吊盘时,吊重的面内角可减小60%左右,面外角可减小53%左右,验证了减摇装置的有效性。     

三绳机械减摇装置的设计与研究

鉴于船舶海上作业时起重机吊重的摇摆问题,设计了一种三绳机械减摇装置,其原理是利用三根外设的减摇索在吊钩处形成稳定的力三角形,并有效的限制吊重的摆幅,进而抑制吊重的摇摆。利用牛顿-欧拉方法建立了吊重系统的动力学模型,在Matlab/Simulink中进行数字建模仿真分析,对不同横摇角度下该装置的减摇情况效果详细的分析,结果表明添加减摇装置后,吊重的面内角可减小86%左右。搭建试验平台进行试验验证,在与仿真条件相同的情况下,吊重的面内角可减小87%左右,面外角可减小95%左右,表明该装置具有明显的减摇效果。     

绳驱动并联清洗机器人绳索张力优化

将绳驱动并联机器人应用至外墙清洗领域，并对清洗机器人的动力学建模及张力优化进行深入研究。首先，确定机器人的构型为完全约束绳驱动并联机器人，并建立了考虑绳索弹性的动力学模型；其次，针对该类型绳驱动并联机器人绳张力解不唯一问题，提出将相关力改进的最小方差作为优化目标对绳索张力进行优化。最后，通过Simulink-Adams进行联合仿真验证。结果表明，优化后的绳索张力光滑连续变化。系统开环的情况下，圆形轨迹最大误差均值为0.071 m，终点误差均值为5.15 mm；直线轨迹最大误差均值为9.25 mm，终点误差均值为3.5 mm。解决了完全约束绳驱动并联机器人绳索张力不唯一、不连续问题，并为控制策略研究提供理论依据。     

大跨度吊装机器人绳索张力及工作空间求解

针对大跨度吊装机器人的绳索存在悬链线效应的问题开展研究。首先,绳索为直线模型,建立机器人的运动学和动力学模型。其次,绳索存在重力,大跨度绳索为悬链线模型,为了求解悬链线模型中的绳索张力,采用二次规划方法求解绳索张力优化解。在静力学方程基础上,求得吊装机器人的力可达工作空间和力封闭工作空间。最后,通过MATLAB进行仿真验证,仿真结果表明,力可达工作空间小于力封闭工作空间。比较两种模型的绳长,第1根绳索的长度变化最大,绳索张力较小时,绳索自重不容忽略。