新型变形轮腿式移动机器人的运动学分析及设计

移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、军事侦察、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.兼具良好的机动性及越障性是移动机器人快速适应非结构化复杂环境的首要性能指标,结合轮式行进机构强机动性与腿式行进机构优越障性的变形轮腿式移动机器人受到普遍青睐.然而,现有变形轮腿式移动机器人在设计与优化方面仍存在变形形式过于复杂、设计方法缺乏理论依据等不足.针对上述问题,提出一种结构紧凑、操作简便的新型轮腿变换结构,借助电磁离合器分离运动的原理,通过改变轮-腿变形动力输入促使轮与腿相对运动,以曲柄滑块机构触发轮-腿结构径向扩展,完成由轮式变形为腿式的过程.定义变形过程中曲柄滑块机构的压力角为机动性指标、变形前后结构的展开比为越障性指标,进而开展变形结构的尺度综合,优化结果表明新型变形轮腿式移动机器人的展开比为1.92,可越过高度为150 mm的障碍物.基于优化后的尺度参数,建立变形轮腿式移动机器人越障过程的动力学模型,确定驱动电机参数,设计并制造物理样机.最终开展软件仿真与实验研究,仿真结果与理论分析结果一致,表明优化设计方法与动力学建模方法的有效性,实验结果证明所设计的变形轮腿式机器人具有...     

自供电旋转轴系监测系统设计

针对旋转轴系监测系统中传感器相关电路需要外部电能输入的问题,设计了一种基于自供电轴系的监测系统.基于电磁感应原理设计自供电系统结构,给出理论模型,设计整流稳压电路,测试数据测量模块和无线传输模块.结果表明:在不同转速下,该旋转轴系监测系统可以在无须外界电能输入的情况下,将轴系参数发送至上位机.测试数据符合实际值,可以实现旋转轴系监测系统的自供电.     

一种基于局部平均法向变形的网格参数化方法

针对有边界无边界的网格参数化问题, 提出一种局部平均法向变形的网格参数化方法, 以平均曲率流的方式为参考, 将顶点推向其邻居的平均位置, 使网格变形至平面或球面. 首先, 计算每个三角形邻居面的平均法向, 并以该法向为目标, 计算每个面法向变化的旋转矩阵; 其次, 基于Poisson方程将整个网格重新“缝合”, 通过优化拉伸能量, 计算顶点的新坐标. 交替迭代上述两个步骤, 将网格变形至常平均曲率曲面. 该算法与一般的基于能量优化的方法不同, 每次迭代只需求解稀疏线性方程, 因此可以快速处理大型数据集. 通过在形变过程中加入惩罚函数动态地调整全局平均法向量的权重, 避免了变形过程中三角形退化或翻转的问题. 实验结果表明, 与其他参数化方法相比, 该方法具有实用可靠、 计算效率高等优点, 并能在同一框架下计算低扭曲的平面参数化和球面参数化.     

基于布里渊光时域反射技术的断层稳定性监测试验

针对断层稳定性问题,采用BOTDR分布式光纤感测技术对内蒙阿拉善地区贺兰山西麓断层进行了监测分析,研究了自然条件下断层内部应力的变化情况.研究结果表明:贺兰山西麓断层在观测周期内钻孔周围围岩整体发生拉伸变形;断层面附近岩层的应力状态易受断层活动的影响,根据分布式光纤的应变分布曲线能够精确划分出断层活动的影响范围在断层之上9m和之下8m;BOTDR分布式监测技术可以有效捕捉到自然条件下断层微弱活动所引起的应变变化,实现应变的动态实时监测.BOTDR监测技术为长期、精细化评价断层稳定性状态提供了十分可靠的监测手段.     

联合卫星定位和测量机器人的超高层建造过程水平位移监测

在超高层建筑建造过程中,常用测量机器人监测中间楼层的监测点的变形。削弱建筑晃动影响对于监测结果的稳定性至关重要。为此,首先提出一种利用楼顶卫星接收机测量建筑晃动情况,通过内插得到中间楼层瞬时晃动影响的方法,并通过实验验证该方法的有效性。在此基础上,利用该方法对多期监测数据进行处理,结果表明该方法可获得更加稳定的监测结果。将处理结果与有限元分析的结果进行比较,结果表明使用该方法后监测结果与有限元分析的结果吻合度较高。     

轧制道次间插入冷却对特厚钢板组织与性能的影响

使用实验轧机旁冷却装置配合轧机进行轧制实验，研究轧制道次间不同冷却工艺对特厚钢板组织和性能的影响规律.研究结果表明:采用道次间冷却工艺可以在全厚度方向获得组织细化及强韧性提高效果，采用强冷道次间冷却实验钢1/4处晶粒尺寸可细化至10μm，强度为376MPa，-40℃冲击功为169J;心部晶粒尺寸可细化至15μm，强度为360MPa，-40℃冲击功为123J.本工艺可形成470μm厚表层细晶层，晶粒尺寸可细化至5μm;粗轧道次间插入冷却工艺轧制钢板强度和冲击韧性优于中间坯冷却工艺;随冷却强度增加，钢板内部组织明显细化且强度大幅提高.     

cRIO平台的轨道车辆运输中状态监测系统的研究①

为了解决轨道车辆采用公路运输交付至业主过程中,运输振动导致轨道车辆频繁出现电机传动轴承损害问题,利用美国NI仪器公司cRIO平台搭建了电机主轴振动的实时监测系统,选用加速度计、GPS和摄像机等传感元件对轨道车辆电机的振动、运输卡车的速度及行驶道路的路面质量等参数进行关联性监测。获得了哈尔滨地铁1号线运输(中车长春轨道客车厂-哈尔滨地铁车辆段)的监测数据,得出了电机主轴振动能量主要集中在20Hz频点附近,市区内的车辆运行速度与车辆振动水平大体呈线性关系,高速路段的振动较市区更为剧烈的统计结论。     

低渗储油层水力压裂裂缝延伸过程及成缝机理

为了评价花古6井低渗储油层的压裂效果，在该井地表建立了微震监测系统.基于微震监测结果，利用裂纹延伸路径分析方法及矩张量分析方法对压裂过程中裂缝延伸的时空过程及成缝机理进行了分析.分析结果表明:不同黏度液体注入时，裂纹的空间展布具有不同的特征，注入高黏液时储层中形成了裂缝密度较低的缝网，注入低黏液时储层中形成的缝网具有延伸路径短、分叉明显、密度高、范围大等特征，注入中黏液会在储层形成一些始于分支裂缝端部的裂纹;裂缝的破裂类型以剪切破裂为主(占比89.5%)，并且破裂类型占比不受液体黏性的影响.