舰船管道检测机器人最优移动路径自动规划算法

现有舰船管道检测路径自动规划算法存在搜索时间与路径长度较长的问题,因此提出一种新的舰船管道检测机器人最优移动路径自动规划算法。对舰船管道检测机器人最优移动路径规划的对应数学模型进行构建。利用舰船管道检测机器人检测运行空间对应概率,配置舰船管道检测机器人的运行环境。通过在线查询实现舰船管道检测机器人最优移动路径自动规划算法。实验结果表明,该路径自动规划算法的搜索时间与路径长度均低于现有算法,实现了性能突破。     

船舶智能巡检机器人移动路径的自动控制与优化

传统机器人移动路径控制优化方法,其规划路径迭代次数较少,局部采样间隔较长,导致局部路径与规划路径存在偏差,且对巡检目标点定位不准确。为此,提出船舶智能巡检机器人移动路径的自动控制与优化方法。网格划分舰船环境信息,获取起始点至目标点的所有无碰路径,通过遗传算法,搜索出最优全局路径,检测全局最优路径环境信息,构造一个人工势场函数,判定机器人所受合力的方向和大小,在全局路径中局部控制机器人行进,再计算新位置势能,直至机器人到达目标点。进行对比实验,结果表明,此次设计方法相比传统方法,规划路径行进偏差减小了0.069 m,对目标点的定位偏差减小了5.39 cm,机器人自动控制更加精确。     

船舶涂装机器人应用技术分析

船舶涂装是船舶建造过程中的一个重要环节,引入各类涂装机器人进行涂装作业是未来发展的趋势。对此,分析国内外船舶涂装机器人的发展现状,阐述应用涂装机器人需突破的技术,包括:机器人喷涂涂层累积成长模型;涂装机器人试验分析方法;工艺接口和工艺库设计;计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)模型转换和路径识别等。     

智能水下机器人路径规划方法综述

路径规划方法是智能水下机器人技术研究的核心内容之一,是实现自主航行和作业的关键环节。本文将水下机器人的路径规划方法按智能程度分为传统和智能两大类。传统方法包括基于路线图构建的路径规划方法、基于单元分解的路径规划方法以及基于人工势场的路径规划方法,智能方法包括基于群智能的路径规划方法和基于机器学习的路径规划方法。针对水下机器人规划环境的特点,分别对这几类典型方法进行总结与评价,重点分析了智能方法的优缺点和关键问题,最后展望智能水下机器人路径规划的未来研究方向。     

基于环境优化的无人艇全局路径规划研究

LazyTheta*算法是近年来提出的启发式路径规划算法,凭借其优异的搜索性能,在机器人全局路径规划中的应用不断增多。但常规的启发式路径规划算法往往忽视机器人的运动学特性以及环境对路径规划结果的影响,不适合直接应用于无人艇。针对这一问题,提出了基于环境优化Lazy Theta*算法的无人艇全局路径规划方法,从路径安全性和水流适应性两个方面对启发函数和视线检查进行改进,并对路径进行了折角平滑处理。仿真结果表明,与常规算法相比,采用改进算法规划出的路径具有更少的路径点和更小的路径转角,路径更加平滑,能够更好地适应水流的变化,有利于无人艇在复杂水域环境中航行,提高了无人艇航行的安全性。     

智能水下机器人路径规划方法综述

路径规划方法是智能水下机器人技术研究的核心内容之一,是实现自主航行和作业的关键环节。本文将水下机器人的路径规划方法按智能程度分为传统和智能两大类。传统方法包括基于路线图构建的路径规划方法、基于单元分解的路径规划方法以及基于人工势场的路径规划方法,智能方法包括基于群智能的路径规划方法和基于机器学习的路径规划方法。针对水下机器人规划环境的特点,分别对这几类典型方法进行总结与评价,重点分析了智能方法的优缺点和关键问题,最后展望智能水下机器人路径规划的未来研究方向。     

船用爬壁监测机器人避障行走最优路径规划方法

为了解决传统监测机器人避障行走路径规划方法存在的规划误差大、规划耗时长的问题,本文提出一种船用爬壁机器人避障行走最优路径规划方法。构建爬壁监测机器人路径规划的动力学模型,对机器人行走位姿进行调整。采用栅格法构建监测区域内的机器人行走栅格地图。基于构建的动力学模型,在栅格地图中对监测机器人避障行走路径进行规划。实验结果表明,与传统避障行走路径规划方法相比,所提方法的路径规划结果更加准确,能够实现机器人行走的有效避障。     

基于虚拟现实的船用甲板机器人工作状态智能监测系统

船舶甲板机器人可帮助船舶高效率除锈,并降低船员工作强度,减少安全事故发生。传统的船舶机器人监控系统只能查看机器人的所有工作状态参数,无法形象地展示机器人工作状态。本文在对虚拟现实技术充分研究的基础上,设计甲板机器人状态监测系统,并设计系统传感信息采集的硬件结构。构建基于虚拟现实技术的机器人工作状态智能监控系统,对系统中的碰撞检测技术以及虚拟交互实现方法进行分析。通过将机器人的状态实时反馈到虚拟场景中,有效实现操作者和机器人之间的实时交互,实现在线操控监测和离线教学的功能。     

面向生产管理信息化的涂装智能设计系统

研究分析涂装设计工艺流程、涂装生产管理流程及涂装机器人工艺参数，整理分析涂装工艺数据、生产管理信息和涂装机器人的工艺特征，对这些数据进行整理归纳，理清他们之间的逻辑关系，形成数据接口，通过数据库系统完成涂装规范化设计和生产管理以及涂装机器人的对接。     

基于改进人工蜂群进化算法的移动机器人路径规划与仿真分析

针对经典人工蜂群算法在机器人路径规划中易于陷入局部极值,且寻优过程收敛速度较慢等问题,提出了一种基于约束优化的改进人工蜂群算法.通过设计变异算子来增大极值在陷入局部最优时的跳出概率,提高机器人路径规划的收敛能力.在机器人路径规划上,对文中方法、遗传算法、A*算法以及经典人工蜂群算法进行性能评估.实验结果表明,文中方法能有效避免路径规划中的局部极值,减少机器人路径规划时间损耗,提高了路径规划效率.     

基于超声原理消应力爬壁机器人的研制

针对当前超声消应力现状,文章将超声消应力技术与爬壁技术、常规移动机器人技术相融合,提出消应力爬壁机器人的概念,基于永磁吸附原理开展消应力爬壁机器人的总体方案设计、力学分析和测试工作,研制成功消应力爬壁机器人原理样机,并以焊接试板为对象进行了示范性应用。应用结果表明,研制的消应力爬壁机器人能够达到预期的应力消除效果,可替代人工完成应力消除作业,有助于提高船舶制造过程中的自动化水平,具有较高的工程应用价值。     

船舶除锈用水作业新工艺研究

船舶的内舱、外表面和甲板的除锈除漆是修船工程的重要环节。文章在总结传统除锈工艺的基础上,提出全面采用集超高压旋转水射流技术为核心的平面清洗器来应对各种表面的除锈作业。在250MPa、50L／min的水射流工况下,以40～60mm不变的最佳靶距和直径300mm的旋转纯水射流。同时采用专用执行机构和爬壁机器人作业,实现高质量、高效率、安全、环保的大面积表面除锈作业。这一用水作业的新工艺研究,将全面促进修船除漆工艺的技术进步。     

船舶喷砂除锈爬壁式机器人设计

设计了一种船舶喷砂除锈爬壁式机器人,用以代替人工高空除锈作业。通过静力分析仿真,确定了负载、单个磁吸附单元磁力和壁面角度之间的关系,并确定了保证不下滑和不翻转的最大负载。通过动力分析仿真,确定了电机及减速器输出的最小转矩。根据仿真结果研制了爬壁机器人样机,该机可在各工况下进行运作,且能爬越10mm高的障碍,能够满足工作要求。     

LNG船标准绝缘箱打钉机器人轨迹规划

以液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）船液货围护系统中的1S型标准绝缘箱为例，分析标准绝缘箱的结构及钉子位置，设计机器人自动打钉系统，并开发机器人打钉轨迹算法，实现机器人运动轨迹的合理规划，大幅缩短现场编程时间。经实际应用，采用机器人自动打钉系统制造的标准绝缘箱质量稳定，实现标准绝缘箱的高效率、高质量制造。     

带缆水下机器人控制仿真模拟与水动力分析

本文以Fluent多重滑移网格技术对带缆水下机器人系统进行路径跟踪的仿真计算,将收放缆反馈控制与PID算法调节螺旋桨转速的双重控制策略应用于带缆水下机器人系统,并对带缆水下机器人系统升沉运动的控制误差、螺旋桨推力与转速之间的关系、缆绳系统的张力特性以及水下机器人的水动力响应做了分析。文中数值模拟结果表明,双重控制策略下,带缆水下机器人路径跟踪的控制运动较为精确,其升沉运动位移最大误差约为0.2 m;螺旋桨的转速与推力呈正相关性,转速越大,推力也越大;水下机器人沿预定轨迹运动过程中,缆绳系统张力呈现周期性震荡的变化规律,机器人主体受到的水动力荷载与多种因素相关。     

多工序加工单元的移动机器人调度优化

为合理分配动力电池生产线容量确定单元中移动机器人的任务,优化机器人调度路径,提高调度效率,在考虑设备加工工时、物理位置等约束下,以最小化调度任务时间为目标,建立多工序加工单元单轨约束下多移动机器人调度模型,设计遗传算法并采用MATLAB进行求解,给出不同机器人分配方案下的目标函数值和收敛情况。结果表明,采用所提出的调度方法对单轨多机器人服务范围进行规划能够减少调度时间、提高调度效率。     

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。     

船体小组立机器人焊接三维扫描识别系统设计

针对船体小组立结构件，基于三维点云数据，利用点云和图像处理算法，完成船体小组立结构件的三维扫描、焊缝识别和焊缝拓扑结构分析。基于片体智能化焊接流水线，构建船体小组立机器人焊接三维扫描识别系统。该系统具备对一般筋板类型结构件与交叉类型结构件的焊前扫描、焊缝识别、机器人焊接路径规划和机器人焊接作业生成等功能，经实际验证，可为片体智能焊接流水线实现船体小组立结构件智能化焊接提供准确的视觉信息与作业信息。     

一种水上搜救机器人系统设计与实现

针对传统救援船舶受抗风浪能力和操控能力的限制,在恶劣天气条件下救援落水人员成功率不高的问题,设计了一款能够适应恶劣海况,而且能灵活抵近落水人员并直接施救的水上搜救机器人。该机器人系统由岸基控制子系统和机器人子系统组成,机体采用等角三浮筒结构布置,利用推进器差速原理实现机器人转向和机动控制。通过设计基于机器视觉的水面目标检测方法实现对落水人员的检测与识别,通过基于S面控制算法和LOS制导算法,实现了对一定范围内落水人员搜寻路径跟踪控制,利用滑模镇定控制算法实现了搜救机器人救援状态下的点镇定控制。水上实测证明,本文设计的搜救机器人整体结构设计合理,目标识别、运动控制算法运行稳定,救援能力达到了预期的设计目标。     

深海作业型机器人总体设计及性能分析

面对深海设备检修作业工作需求,基于SolidWorks虚拟设计技术,开展面向深海作业型机器人的总体模块化设计。基于有限元和经验公式,校核机器人承压构件的强度与稳定性;基于粘性流体理论,对ROV结构本体的阻力性能进行数值计算,为推进系统的设计和选型提供参考依据。针对机器人各项性能分析结果表明,机器人的结构性能满足1200 m水深要求,推进系统可满足机器人对设计航速的要求。本文提出的面向深海作业型机器人的模块化设计方法可有效提高机器人设计的效率。