基于ARM与单目立体的自主水下机器人导向结构优化

传统的自主水下机器人导向结构防腐性能差,运行角速度低。针对上述问题,基于ARM与单目立体对自主水下机器人导向结构进行优化,密封水下机器人的各个主要部件,通过外包角皮管密封连接线连接部件与部件,设定导向结构、混合样条曲线的边界、获得形体曲面、确定三维实体来实现结构优化,引入机械装置优化导向结构。实验结果表明,基于ARM与单目立体的自主水下机器人导向结构优化方法能够很好地提高水下机器人的运行角速度,增强防腐能力。本研究对于确保自主水下机器人在水下正常运行有积极促进作用。     

基于断裂行为的水下机器人抗压疲劳损伤测试

水下机器人在受到大深度海水压力时容易产生断裂,为了提高机器人的抗压强度,提出一种基于断裂行为的水下机器人抗压疲劳损伤测试方法。在CAD/CAM平台上进行水下机器人抗压疲劳损伤系统的总体结构分析,构造水下机器人受力参量的估计模型,建立水下机器人机械荷载力学方程,采用断裂行为评估模型进行水下机器人抗压疲劳的力学估计和参量可靠性分析,在大深度的液态介质环境下建立水下机器人的机械流场应力模型,实现水下机器人抗压优化设计,延迟机器人的断裂行为。仿真结果表明,采用该模型进行水下机器人的机械结构应力场分析和抗压疲劳损伤测试,能有效提高水下机器人强度,增大水下机器人工作海深,抗疲劳损伤性能较好。     

基于连续体模型应力评估的水下机器人刚度强化设计

为了提高水下机器人设计和制造的机械强度,提出一种基于连续体模型应力评估的水下机器人刚度强化设计方法。构造水下机器人刚度强化评估的应力学结构模型,分析机器人刚度强化加工的控制约束参量,采用连续体模型应力评估方法进行水下机器人的刚度加工机械设计的荷载力学分析,实现机器人解耦构型的机构耦合度、运动灵巧度、方位特征、构件应力以及屈服强度等参量的解耦运算,得到机器人机械结构优化构型的位置正解,通过应力评估和结构解耦性设计,提高水下机器人的水下抗载荷能力和强度。仿真结果表明,采用该方法进行水下机器人刚度强化设计,机器人的机械弹性载荷较高,水下应力载荷和抗压能力得到提升,对机器人机械设计的构型优选和加工工艺改进具有较好指导价值。     

新型消防用水下搜救机器人研发设计

介绍了一种消防用水下搜救机器人的设计,该水下机器人具有价格低廉、功能齐全、实用可靠和操作简便的特点,可完成水下多自由度方向运动、水下定位,不同目标的可视化探测和成像识别等作业。本文完成了消防用水下机器人的总布置设计,设计了电子舱的结构并对其进行了强度校核,评估了机器人水下稳定性,设计和论证了机器人的推进系统。     

水下机器人结构形式及其发展趋势分析

水下机器人的结构是影响其运动性能的重要因素。按框架式、刚性外壳仿生式、柔性外壳仿生式、球形、滑翔式和链式6类结构,对水下机器人结构形式的发展现状和存在的关键技术问题进行分析。重点分析各类结构的驱动速度、加装载重和运动灵活性,以及在水下环境中的运动性和适应性。研究结果表明,水下机器人的结构形式正朝着高度柔性化、整体与局部结构之间高度变形化和多体结构可分离化的方向发展。     

水下机器人结构形式及其发展趋势分析

水下机器人的结构是影响其运动性能的重要因素。按框架式、刚性外壳仿生式、柔性外壳仿生式、球形、滑翔式和链式6类结构,对水下机器人结构形式的发展现状和存在的关键技术问题进行分析。重点分析各类结构的驱动速度、加装载重和运动灵活性,以及在水下环境中的运动性和适应性。研究结果表明,水下机器人的结构形式正朝着高度柔性化、整体与局部结构之间高度变形化和多体结构可分离化的方向发展。     

全海深自变形水下机器人高效运动实现机理研究

与常规水下机器人不同,全海深水下机器人面临万米的垂直剖面水深,当前全海深水下机器人的潜浮过程占据了其入水后的大部分时间,导致全海深水下机器人运动效率不高。本文通过对潜浮运动模式及低阻构形方式的分析,结合变形—变结构水下机器人的设计思想,构建了一种适应于水下水平面与垂直面的高效运动模式,提出一种面向全海深高效运动的自变形水下机器人的实现方法。在对自变形水下机器人潜浮阶段与海底直航阶段运动进行模型分析的基础上,提出基于有效工作时间的运动效率评价方法。最后结合流体仿真软件Fluent对阻力系数的辨识,对自变形水下机器人的运动效率进行评估,验证了该自变形的构形方式相较于传统回转外形构形方式在面向全海深工作环境的高效性。     

面向模块化设计的水下机器人集群编队控制

针对在近海环境下,利用“以机代人”进行自主特种作业的实际需求,设计研发模块化可重构水下机器人,并提出一种基于领航者-虚拟结构的编队策略。首先针对几种不同的典型水下作业任务,依据重构方案设计异构水下机器集群;然后根据水平面三自由度运动学和动力学方程,推导水下机器人集群的动态误差模型;针对路径已知的集群编队问题提出领航者-虚拟结构策略,其中跟随者水下机器人采用基于通信时延补偿的滑模控制器进行跟踪。结果表明,该控制策略可以快速形成队形且轨迹误差小于5%。最后应用3种已开发完成的水下机器人,在可视化仿真平台中进行实验验证,证明该异构水下机器人集群编队方法合理高效。     

便携式水下机器人设计

出于对近海海洋探索的目的,本文应用了上次研究[1]的水下ROV空间姿态控制系统设计了一种便携式水下机器人。该水下机器人系统硬件部分主要由电源模块、无刷电调、遥控部分以及姿态传感器模块组成,软件控制以及相关数据处理由一块ARM-M3内核的处理器完成,编译软件使用Kile。水下机器人结构采用3D打印机制作,材料选用PLA。遥控通讯采用CAN总线协议。水下机器人经过实际调试可以达到相关技术要求,下潜深度100 M,能实现简单的水下作业要求。     

基于Fluent的水下步行机器人结构优化设计

通过开展水下步行机器人结构外形设计研究,提出了一种在浅水环境下水下步行机器人的模型设计方案。由机体、腿部、连接、密封、浮力五个部分设计水下步行机器人,考虑浅水环境下洋流影响,利用流体力学软件Fluent对机体进行多次仿真优化,初步得到水下步行机器人模型。并对此模型进行数值模拟,计算收敛后,从Fluent软件中导出机器人的动压、受力等相关参数,并进行分析。计算结果验证了优化结构设计的优良性,表明采用此种方法研究水下步行机器人模型设计是可行的。     

水下单壳体结构抗爆性能仿真分析

采用ALE流固耦合技术,以水下单壳结构和同等排水量水下双壳结构为仿真模型,讨论了双层壳体结构非耐压壳的2种处理方式对双壳结构抗爆性能的影响,比较了相同排水量的单壳结构模型与双壳结构模型的抗爆性能。结果表明,在同等冲击因子爆炸载荷作用下,与双层耦合方式相比,双壳结构的单层耦合方式预报得到的结果偏于危险,相同排水量的单壳结构模型迎爆面的径向挠度高于双壳结构模型径向挠度,而单壳结构的最大塑性应变却低于双壳结构,单壳结构模型迎爆面结构变形较为均匀,具有相对较好的抗破损性能。     

结构优化方法及其在舰载武备结构设计中的应用

结构优化方法是一种以有限元法为基础的现代设计方法。详细介绍了结构优化的基本概念和分类，以及结构优化在机械结构设计中的详细应用流程。最后以某型发射装置基座为例，利用Hypermesh建模工具和Opti—struct优化工具，对其结构优化的过程进行了较为详细的说明。优化结果表明，该方法在提高结构材料的利用率和提高结构刚性方面有较高的现实意义。结构优化方法将会代替传统的设计方法，成为机械结构设计中最主要的设计方法之一。     

船舶智能结构振动反馈控制研究

针对船舶结构特点,以压电(PZT)材料作为反馈传感器和控制作动器,粘贴在船舶板梁结构表面,形成智能结构反馈控制闭环系统,使结构振动得到有效控制。从PZT材料的本构方程出发,建立了压电智能结构的传感器、作动器以及振动控制有限元方程,并用ANSYS软件进行了数值仿真研究。数值算例验证了智能结构在结构尺寸和厚度比较大的船舶板梁结构振动控制的可行性,可以给船舶结构振动控制提供一种新的途径。     

双层圆柱壳受物体撞击损伤过程数值仿真

圆柱壳是海洋工程结构物和潜体中广泛采用的结构单元,为了研究其在物体撞击作用下的响应以及撞击角度对撞击响应的影响,文中采用大型非线性动态响应分析程序MSC.Dytran,分不同撞击角度,对双层圆柱壳结构受射弹撞击过程进行了数值仿真,研究分析了圆柱壳结构的损伤变形、能量吸收及撞击力的变化情况.文中的计算结果对圆柱壳结构物的抗撞击分析研究及合理的结构设计有参考价值.     

油船菱形耐撞结构研究

借鉴菱形抗爆抗冲击舷侧结构形式,进行系列数值仿真实例计算,对比分析菱形舷侧结构和传统形、Y形以及三明治夹层板舷侧结构的耐撞性,探讨菱形角度、高度和厚度对耐撞性的影响,仿真结果表明,菱形结构形式可以提高油船舷侧结构耐撞性,而且最佳尺度组合使其耐撞性最优,在此基础上得出最佳菱形角度和高度。     

内河航道齿坎式护岸结构分析及应用

齿坎式护岸结构是一种新型挡墙结构,但目前齿坎式挡墙缺乏理论设计规范。在进行抗滑稳定性计算时仍按照无齿坎结构进行计算,把齿坎当成安全储备,造成断面设计的浪费。通过对齿坎式护岸结构的有限元计算,得出比较经济的护岸断面结构型式。     

大型钢结构在非滑道分层建造过程中的变形控制技术

大型钢结构通常分层建造,由于结构跨度较长、层间设备较重,在建造过程中钢结构可能会产生较大变形.在分别构建地基基础、分层钢结构和建造垫墩模型的基础上,将地基基础和钢结构进行耦合,组成大型钢结构非滑道分层建造的耦合计算模型.通过数值模拟,获取3M102模块的下层在分层建造过程中的应力、应变数据,并利用增加临时支撑的方法使结...     

水平荷载作用下桶式基础结构稳定性研究

桶式基础防波堤结构应用于深厚软土沿海工程中的实例越来越多,但单桶多隔舱桶式基础结构的稳定性问题尚未得到解决。通过物理模型试验和数值模拟相结合的方法,探讨了桶式基础防波堤的稳定性问题,通过物理模型试验验证数值模型中的土体参数,再通过数值模型研究土体参数对结构承载力和位移的影响规律,以及结构埋深对结构承载力和位移的影响规律;数值模型的计算结果表明,淤泥的弹性模量对位移起到控制作用,特别是对低弹性模量的土体,影响更为敏感;对于承载力,淤泥摩擦角和黏聚力都有着显著影响,增大摩擦角和黏聚力对结构承载力的提高有显著作用。通过变化桶式基础的埋深,发现桶式基础底面达到承载力高的土层表面,对提高承载力有显著效果。研究成果可为工程设计和优化提供参考。     

高压空气控制元件密封结构研究

在分析现有气控元件密封结构及其特点的基础上,提出了一组高压空气控制元件用新型单密封结构和双密封结构以解决现有密封结构中的一些不足,新型双密封结构还能解决一些异常工况下密封结构失效导致直通的问题;通过新型高压密封结构的加工工艺以及选用材料的研究与试验,证明了新型高压密封结构具有良好的密封性与可靠性等优点.