船舶尾气锅炉烟道清理机器人的设计与受力分析

针对船舶尾气锅炉烟道清理任务重、作业危险等问题,根据特殊需求设计一种新型管道清理机器人的原理样机,用其替代人工清理附着在烟道内壁的灰渣。该机器人采用"气动+电动"的方式为运动和作业提供动力,由直线气缸、三爪气缸、电机和钢刷等部件组成,工作时通过控制气缸和其他传动机构实现蠕动式移动和清理作业。对该机器人的运动特性进行研究,通过计算机仿真验证其运动学分析的正确性,为其工程样机的研制奠定理论基础。     

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。     

舰船舱室用码垛机器人虚拟结构设计

传统结构机器人作业效率较低,为了改善该问题,提出了舰船舱室用码垛机器人虚拟结构设计。根据虚拟结构框架,对结构功能展开研究,在已知码垛初始点位置情况下,计算机器人旋转角度、水平位移和垂直位移,在结构控制条件下,完成机器人码垛功能。采用同步链条带动方式,根据自由度控制原理,通过CAN总线完成机器人虚拟伺服运动控制,经过底盘移动、起落门旋转、前叉升降协调运动,可设计出码垛机器人整体虚拟结构。通过实验结果可知,该结构最高作业效率可达到90%,符合码垛作业要求。     

气缸-活塞运动副动特性分析

某机械设备中气缸—活塞之间相对运动速度高、载荷大,为了减少运动副间的摩擦磨损,气缸-活塞需建立一定的润滑油膜。本文通过对气缸-活塞的润滑承载特性建模和数值分析,研究了气缸-活塞润滑油膜压力、厚度的分布特性,发现了活塞右侧油膜无法建立,并通过优化分析,设计了活塞右侧的导角长度,为气缸-活塞运动副的动特性设计提供了有力支撑。     

某面向深水网箱作业的水下机器人

为解决目前深水网箱对水下作业机器人的需求问题,以作业型遥控式水下机器人(ROV)与系统需求为出发点,设计一种集成水下运动载体、高清摄像头、作业机械臂及末端执行器的美人鱼形水下机器人,同时要求满足机动驱动灵活,安全高效,信号传输稳定,适用于无人或辅助完成深水网箱作业.     

基于模糊PID方法的ROV操纵控制仿真

为应对复杂的作业工况和海洋环境,研究了水下中型作业遥控机器人(ROV)的操纵控制运动.文章分析了作业型ROV的操纵特性,根据其基本的定向、定高和定深的航行能力需求,基于模糊PID方法的控制原理,为其配置了精度高、响应快的控制系统,建立了4自由度操纵控制运动模型,对定向、定高等运动性能的操纵进行仿真研究,通过水池实验验证了该控制方法的有效性.     

舰船除锈喷漆机器人的研究与设计

为了改进舰船修造行业除锈、喷漆工作落后的、传统的人工作业方式,设计了一种具有除锈、喷漆功能的机器人装置。该机器人采用直角坐标和柱坐标相结合的设计方法,通过主从遥控控制或自动轨迹规划控制,能够实现平面和曲面作业。详细介绍了该机器人的本体结构、驱动方式和控制系统构成,并对机器人自动工作方式的轨迹规划作了阐述。实践表明,使用该机器人代替人工作业,不仅可以减轻操作工人的劳动强度,还可提高工作效率和施工质量,具有较强的应用价值。     

磨抛机器人气电力控末端执行器负载特性研究

针对现有船舶制造业中人工打磨或砂带磨削等磨抛作业难以满足智能制造需求的现状,提出一种面向船舶磨抛机器人的气电混合式力控末端执行器,采用自适应变参数PID控制器对非对称气缸的气动力与大推力永磁直线同步电机的电磁力进行协调控制,实现作业接触力的实时补偿与精确控制。通过对气动系统、永磁直线同步电机系统、环境工件、力和速度控制器等进行建模与数值仿真,研究其负载波动响应与抗负载冲击特性。仿真结果表明,相比气动力控系统,气电混合式力控系统可消除气动系统振荡特性的影响,在35Hz范围内振动负载作用下的最大力波动幅值由138N(约为稳态值46%)减小至25N(约为稳态值8.4%)；在阶跃负载作用下气缸活塞杆位移振荡和接触力冲击次数显著减少,调整时间分别仅为前者的32.3%和27.3%,有效提高了抗负载波动与冲击特性,可提升船舶磨抛机器人作业质量。     

磨抛机器人气电力控末端执行器负载特性

针对现有船舶制造业中人工打磨或砂带磨削等磨抛作业难以满足智能制造需求的现状,提出一种面向船舶磨抛机器人的气电混合式力控末端执行器,采用自适应变参数PID控制器对非对称气缸的气动力与大推力永磁直线同步电机的电磁力进行协调控制,实现作业接触力的实时补偿与精确控制。通过对气动系统、永磁直线同步电机系统、环境工件、力和速度控制器等进行建模与数值仿真,研究其负载波动响应与抗负载冲击特性。仿真结果表明,相比气动力控系统,气电混合式力控系统可消除气动系统振荡特性的影响,在35 Hz范围内振动负载作用下的最大力波动幅值由138 N(约为稳态值46%)减小至25 N(约为稳态值8.4%);在阶跃负载作用下气缸活塞杆位移振荡和接触力冲击次数显著减少,调整时间分别为前者的32.3%和27.3%,有效提高了抗负载波动与冲击特性,可提升船舶磨抛机器人的作业质量。     

水下机器人水动力性能分析与仿真

水下机器人在海洋勘测和军事侦探等领域具有重要作用。本文主要研究水下机器人水动力性能分析和仿真。通过分析静稳定性和动稳定性找出水下机器人处于自适应稳定下的充分必要条件。最后设计了水下机器人稳定仿真平台,通过实验结果表明,水下机器人自适应稳定运动可行。     

水下船舶清洗技术综述（英文）

This paper presents a comprehensive review and analysis of ship hull cleaning technologies. Various cleaning methods and devices applied to dry-dock cleaning and underwater cleaning are introduced in detail, including rotary brushes, high-pressure and cavitation water jet technology, ultrasonic technology, and laser cleaning technology. The application of underwater robot technology in ship cleaning not only frees divers from engaging in heavy work but also creates safe and efficient industrial products. Damage to the underlying coating of the ship caused by the underwater cleaning operation can be minimized by optimizing the working process of the underwater cleaning robot. With regard to the adhesion technology mainly used in underwater robots, an overview of recent developments in permanent magnet and electromagnetic adhesion, negative pressure force adhesion, thrust force adhesion, and biologically inspired adhesion is provided. Through the analysis and comparison of current underwater robot products, this paper predicts that major changes in the application of artificial intelligence and multirobot cooperation, as well as optimization and combination of various technologies in underwater cleaning robots, could be expected to further lead to breakthroughs in developing next-generation robots for underwater cleaning.     

水下清刷装置优化设计及实验

水下清刷装置是水下船体表面清刷机器人的关键部件.文中分析了水下清刷装置在水下旋转的受力状况,建立了该装置在水下旋转过程中的动力学模型,运用优化设计和实验的方法确定合理结构参数,为设计和制造水下清刷装置提供了理论依据.     

The design of underwater hull-cleaning robot

The research on underwater ship-hull cleaning robot was conducted on the purpose of realizing the automation of cleaning underwater ship hull so that service life of ship will be prolonged and ship speed will raised. Moreover, fuel consumption and the work intensity of divers will be reduced. In this paper, the current situation and the latest technology in China and abroad were analyzed; meanwhile, the typical characteristics of the underwater cleaning robot were introduced. According to the work principle of the underwater cleaning robot, the emphasis was put on the analysis and study of permanent-magnetic absorption, magnetic wheel, airproof and anticorrosion, underwater cleaning equipment and control system. The robot is easy in rotation and simple in control.     

船体清洗机器人的开发现状与展望

从船坞内作业和水下作业这两个方面对目前国内外所有船体清洗机器人的开发现状进行系统全面的介绍,包括超高压爬壁除锈机器人和水下船体清洗机器人,突出水下船体清洗机器人的发展优势。将现有的水下船体清洗机器人按磁吸附、真空负压吸附、推力吸附、复合吸附等吸附类型进行分类,具体针对各类吸附移动对其结构功能设计的优缺点进行分析比对。最后,总结吸附性和灵活性难统一、船体复杂壁面难适应和废水废渣难回收等技术难点,针对存在的问题提出推力磁轮复合吸附和水射流清洗技术相结合的创新设计建议,并对多功能化、高智能化、自主性强的多机器人编队协同作业的船体水下清洗发展进行展望。     

Motor Driving Leg Design for Bionic Crab-like Robot

The paper presents the design of walking leg for bionics crab-like robot, which is driven with micro servo motor. The kinematic characteristics of the bionics machine are analysed for optimized structure parameters, which has been used in the robot design. A three closed loop motor control system structure for joint driver is also given, as well as the multi-joint driving system for walking robot leg.     

船舶甲板智能抛丸机器人设计

为解决在船舶外场涂装阶段除锈和拉毛施工效率低、质量不稳定、环境污染严重等问题,设计一款用于船舶甲板的智能抛丸机器人。简介该型机器人系统组成,阐述其抛丸分系统、除尘分系统和越障辅助机构的硬件设计及其软件设计,并设计手动遥控和自主导引操作方式。实船测试结果表明,该型机器人可满足船舶甲板除锈清理的工作要求。     

GPS在移动机器人导航定位系统中的应用

为了获得移动机器人定位数据的真实性，减少各种随机误差对定位精度的影响，通过运动载体当前统计模型，取位置作为观测量建立移动机器人动态定位模型，同时针对传统卡尔曼滤波的不足进行了分析，提出自适应卡尔曼滤波算法，该算法始终保持噪声模型接近于真实模型，从而较好地解决了GPS动态定位中状态噪声与观测噪声建模不准确和时变问题，在此基础上，通过模拟噪声和轨迹曲线，进行了仿真，结果显示效果显著。     

船用柴油机润滑油配伍试验研究

本文首先介绍了柴油机主要摩擦副——缸套和活塞环的磨损机理,然后提出了对曲柄箱润滑油的要求,其中最主要的是润滑油自始至终必须保持一定的碱性。作者还阐述了合理选择气缸润滑油的依据和方法,最后在我所的试验机上选用3种(A、B、C)不同配伍的润滑油作抗磨性,清净分散性比较试验,得出A优于B,B优于C,及A、B、C3种都可正常使用的结论。     

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。     

某船主机单缸停油事故分析

分析了某船主机由于喷油泵针形阀故障造成单缸停油的事故,并提出应对措施,以期同行们能从中吸取教训,避免类似事故发生。