PERFORMANCE OF A KIND OF PERMANENT MAGNETIC SUCKERS USED IN WALL-CLIMBING ROBOTS

IntroductionWall- climbing robots with magnetic tracks arewidely used in the fields such as oil tank surfaceinspection,paints spraying shown in Fig.1 .Therobot attaches to the steel wall surface due to anumber of magnetic suckers on both tracks andis driven by the rear chain wheels. In order todecrease the robot's weight and improve its at-tractive ability on steel wall surface,the mag-netic suckers should be small in size,light inweight and powerful in attractive force.Theseare some of the i…     

可重构斜拉索磁性无损检测机器人技术研究

针对斜拉索的特征,提出一种在役斜拉索检测机器人技术方案.采用模块化可重构磁性检测技术,利用磁性检测系统励磁场产生的磁场力作为机器人沿斜拉索爬升所需的附着力,使单元模块同时具有检测及爬升功能.根据不同的拉索直径,选用不同数量的模块进行重构形成对应的自主爬升检测机器人.理论分析及试验研究表明,该可重构斜拉索磁性检测机器人可对不同直径、任意倾斜角的斜拉索进行无损检测,具有体积小、重量轻、安全可靠等特点,有良好的应用前景.     

检查井井口病害分析与对策

检查井井口沉降是城市道路的常见病害．从检查井结构、施工工艺、修复质量和井身材料四个方面分析井口沉降的原因,提出通过改进井圈座结构、在井身设置分支块、改革井身材料来预防井口沉降的思路,可供设计参考。     

铁路运营隧道检测技术综述

为了解铁路运营隧道检测技术研究与应用情况, 梳理了隧道病害特点与检测方法, 从表观状态、内部状态、几何形态、高精度地面移动检测机器人和数据信息化5个方面, 分析了国内外检测技术现状, 探讨了检测技术体系与发展方向。分析结果表明: 表观状态检测主要有相机摄像和激光扫描技术, 相机摄像系统适用于车载平台, 检测速度达80 km·h-1, 激光扫描系统结构精巧, 检测速度约为5 km·h-1; 图像处理、计算机视觉是表观病害识别的2种技术, 拓展设计病害特征、提高识别效率、降低非病害因素干扰是图像处理技术进一步发展方向, 计算机视觉推广关键在于构建行业级病害样本库; 地质雷达是开展内部状态检测的关键技术, 地耦型雷达速度约为10 km·h-1, 空耦型雷达速度达80 km·h-1, 空耦型雷达检测系统关键在于优化天线结构、信号增强、抑制电气化设施和机械系统振动干扰, 地质雷达、红外热成像、超声层析成像、激光缺陷检测法等检测技术在探测范围、精度、效率等方面具有互补性, 可构成多技术综合运用策略; 几何形态检测主要有激光扫描、激光摄像、惯性测量技术, 激光扫描测量精度高, 速度约为10 km·h-1, 激光摄像速度达60 km·h-1, 提高激光摄像测量精度关键在于系统标定与振动补偿, 可基于惯性测量深化研究开展仰拱上拱变形检测; 发展和推广高精度地面移动检测机器人、检测数据信息化是与隧道规模相适应、状态精准管理相匹配的保障措施; 检测技术体系建议由“车载式快速综合检测+原位与地面移动精确检测+数据信息化平台”3部分组成, 未来发展方向应集中在空耦型雷达快速检测、复合变形快速精确测量、高精度地面移动检测、病害智能识别及多源数据融合分析等方面。      

大型高速滑坡体运动的空气动力学研究

应用空气动力学的理论，研究了滑坡体凌高速飞行时的空气动力学效应，得出了滑坡体运动的微分方程，根据该方程即可求出相应的历时和滑程，对防灾减灾具有重要意义。     

湍流动能的产生与飞行中严重的晴空颠簸

基于湍流动能倾向方程，推导出了其只含风切变和大气稳定度的简化方程．根据收集到的100例飞行中晴空颠簸的实际资料，利用环境技术应用(ETA)模式对该简化方程进行了检验．研究表明，仅利用湍流动能的产生预测晴空颠簸并不一定有效，而需要对湍流动能的产生项进行诊断．预报颠簸时，湍流动能倾向方程中的耗散项不能忽略；ETA模式的垂直分辨率和模式的设计者给定的大气稳定度对预报的准确性也有影响。     

含硅钢下贝氏体生长方式：下贝氏体切变增厚

首先对贝氏体扩散控制台阶长大机制进行简要评述。认为台阶的存在并不能证明扩散控制台阶长大机制，提出了贝氏体相变过程中新相沿母相奥氏体层错面切变增厚的观点。在这种模型中，由于贝氏体铁素体片增厚借助于界面位错圈在奥氏体层错面上的扩展来完成，台阶的运动只能沿母相层错面切变滑移，而不会作侧向迁移，同时台阶侧面也不应是无序的非共格界面，切变运动的结果导致下贝氏体发生台阶与奥氏体层错条纹具有对应关系的实验现象。     

高速受电弓滑模半主动控制

为解决人工磁瓦表面缺陷检测质量不稳定的问题,提出了一种自动检测磁瓦表面缺陷的方法.首先利用磁瓦轮廓长度、面积等几何特征及轮廓匹配的相似度作为特征向量,采用支持向量机进行初次分类;然后再利用对凸凹缺陷的分析,得到缺陷数量和面积作为特征向量,采用最小均方误差分类器进行二次分类;最后对上述2步结果做与运算,得出最终判断.实验表明本方法可以达到正确识别率约为91.80%,错误接受率约为0.75%,正确拒绝率约为14.00%.      

A real-time collision-free path planning of a rust removal robot using an improved neural network

In this paper, a real-time collision-free path planning of the rust removal robot in a ship environment is proposed, which is based on an improved biologically inspired neural network algorithm. This improved algorithm is based on the biologically inspired neural network and modified with obstacle detection sensors and kinematic state templates, and is implemented in a ship rust removal robot planning system for dynamic trajectory generation. The real-time optimal trajectory is generated by the biologically inspired neural network, and the moving obstacle detection process of a ship robot working on the wall is simulated with the obstacle detection sensors models. The local real-time trajectory can be re-planned by the updated local map information, where the obstacle detection sensors are used to inspect partial environment information and update the robot nearby information in real time in the original neural network algorithm. At the same time, the method of the kinematic state templates matching and searching is used to solve the pipes’ influence of the rust removal robot climbing on the wall, which can not only provide a smooth path, but also can judge the motion direction and turning angle of the robot. Comparison of the proposed approach with the simulation shows that the improved algorithm is capable of planning a real-time collision-free path with achieving the local environmental information and judging the rust removal robot’s motion direction and turning angle. This proposed algorithm can be good used in the ship rust removal robot.     

基于多连杆的机器人步行机构运动特性分析

在研究设计机器人步行系统过程中,对所设计机器人步行机构的运动特性进行了理论分析和仿真实验,得出了步行机构落足点的运动轨迹曲线.步行机构为多连杆机构,共6组,每组结构相同.该机构采用1台电机,通过机构传动,来实现落足点周期性的运动,从而实现机器人的前进、后退以及一定范围内的越障.该步行机构满足落足点运动轨迹的一般要求：前半个周期实现迈步动作,落足点尽可能的高于地面,并有一定的水平位移;后半个周期使落足点回到初始位置,并保证其轨迹尽可能的与地面平行.     

Sliding mode control in position control for asymmetrical hydraulic cylinder with chambers connected

In this paper, single, two-position, two-way proportional valve is used to carry out the positon control of asymmetrical hydraulic cylinder with two chambers connected. The system structure and the working princle are introduced. The dynamic model of the asymmetrical hydraulic cylinder system is established with power bond graphs method, and becomes a fundament for analyzing the system. Sliding mode controller is designed, and the stability of the control system is analyzed. The simulation results indicate that the sliding mode controller designed can actualize the position control of asymmetrical hydraulic cylinder system, and controller is superior to traditional PID controller when the load changes in some range.     

Optimal inspection and replacement strategy for systems subject to two types of failures with adjustable inspection intervals

The inspection activities are often carried out to detect possible indication of failures in plant systems. This paper considers a single unit system subject to two types of failures, where one failure mode is the traditional 0-1 logic failure and the other failure mode is described by a two-stage failure process. Adjustable inspections are used to detect the defective stage of the latter. We assume that the inspection duration gets shorter and shorter with a constant ratio. At the same time, preventive replacement is used to avoid the possible failure due to the former failure mode. The renewal process of this system is analyzed and the expected long-run cost per unit time (ELRCUT) is derived. The optimal inspection period and the preventive replacement interval to minimize ELRCUT are studied. At last, a numerical example is presented to illustrate the proposed model.     

Development of a Robotic Cochlear Implantation System

Traditional cochlear implantation surgery has problems such as high surgical accuracy requirement and large trauma,which cause the difficulty of the operation and the high requirements for doctors,so that only a few doctors can complete the operation independently.However,there is no research on robotic cochlear implantation in China.In response to this problem,a robotic cochlear implantation system is proposed.The robot is controlled by robot operating system (ROS).A simulation environment for the overall surgery is established on the ROS based on the real surgery environment.Through the analysis of the kinematics and the motion planning algorithm of the manipulator,an appropriate motion mode is designed to control the motion of the manipulator,and perform the surgery under the simulation environment.A simple and feasible method of navigation is proposed,and through the model experiment,the feasibility of robotic cochlear implantation surgery is verified.     

压电陶瓷驱动微小型机器人的运动分析与仿真

为满足桌面工厂对机器人在平面内大行程、高精度和全方位运动的要求,研制了一种压电陶瓷驱动的微小型机器人.该机器人采用stick-and-slip运动原理,通过压电陶瓷和电磁铁的配合动作,在铁磁性工作表面上实现了前进、后退、左转、右转和原地旋转运动.在假设平行配置的压电陶瓷驱动器在每一步的运动过程中保持平行基础上,分析了一步运动中机器人的4个支撑脚的坐标变化情况,进而推导出在该条件下反映机器人位姿变化的运动学差分模型.计算结果显示,机器人直线运动最大步长为0.042 0 mm,旋转运动最大偏转角度为0.185°/步.通过开环轨迹控制、点-点位姿控制和路径跟踪闭环控制实验,验证了机器人应用于桌面工厂时的可行性.     

两自由度并联机器人的RBF神经网络辨识自适应控制

针对平面两自由度五杆并联机器人的轨迹跟踪问题,提出了一种基于RBF神经网络的自适应PID控制方法.该控制方案利用RBF神经网络自适应学习辨识并联机器人系统的未知非线性动态,可以在线调整PID控制参数以实现高精度控制.仿真结果显示该控制策略可以精确实现对于并联五杆机器人的轨迹跟踪控制,该方法的自适应性和跟踪性能均优于传统的PID控制.     

基于航空器自主运行的空中交通复杂性建模

针对航空器自主运行模式的空中交通运行态势评估问题，本文重构了基于分布式空中交通管理系统的空中交通复杂性评价方法，并仿真验证了该方法在航空器冲突探测和自主航迹规划中的应用。首先，基于自由航路空域和航空器自主运行模式定义了空中交通复杂性，在通过三维空域栅格模型量化航空器时空位置的基础上，构建复杂度计算模型以反映航空器位置、航向、 航速对空域各栅格的实时复杂性影响；其次，基于实际管制扇区(ZSSSAR01)及高度层，分别模拟自由航路与固定航路运行模式，对比两者空中交通复杂度时空分布差异；并结合自由航路运行模式，在空中交通复杂性与航空器冲突指标(冲突率、冲突比例)相关性分析的基础上，研究空域复杂度阈值确定方法；最后，初步探究基于空域复杂度阈值进行航空器自主航迹调整的方法，评估其运行效果。仿真实验结果表明：自由航路运行模式相对固定航路运行模式可显著降低空域最大复杂度值(平均降幅119%)；模型计算得到，空中交通复杂度与空域中航空器冲突指标有强相关性 (相关系数大于0.90)；基于复杂度和复杂度阈值的航迹调整策略具备一定可行性。     

基于模糊补偿的RBF神经网络机械手控制

针对机械手系统的高精度轨迹跟踪控制,提出了一种基于模糊补偿的RBF（radial basis function）神经网络机械手控制方法.该方法首先利用PD（proportional-integral）控制器获得机械手的控制策略,将其输出作为RBF神经网络的输入,并学习得到系统模型;然后运用模糊逻辑补偿器对系统扰动和建模误差进行补偿;最后,在MATLAB/Simulink平台上针对两关节机械臂,进行了有模糊补偿和无模糊补偿系统跟踪的均方根误差测量仿真实验.研究结果表明,两关节机械臂的控制精度分别提高了60.8%和71.4%,本文提出的方法能够解决机械手实际模型很难精确建立的问题,并能对系统未建模部分和扰动部分进行自适应补偿.      

胆总管结石取石术的Meta分析

目的比较胆总管结石的开腹手术治疗与内镜治疗的临床疗效。方法通过电子检索和手工检索全面收集关于胆总管结石的开腹手术治疗和内镜治疗的随机对照实验,并按Cochrane协作网推荐的方法进行Meta分析。采用固定效应模型,对符合纳入标准的6个实验共407例患者进行Meta分析。结果与ERCP内镜取石组相比较,开腹手术组在一次手术后结石残留率[OR0.39,95%CI(0.25,0.75),P=0.003]、患者再次手术率[OR0.33,95%CI(0.19,0.60),P=0.0002]方面差异均有统计学意义,在围手术期并发症率方面[PetoOR1.10,95%CI(0.69,1.76),P=0.67]无统计学差异。结论目前研究资料显示,开腹手术取石较内镜取石在结石清除效果方面有一定优势,而围手术期并发症率方面无统计学差异。     

Web服务器与Player的通信机制研究

移动机器人远程控制具有良好的应用前景,其核心问题之一就是操作者与机器人之间的通信,实现数据的有效传输、交换、解析、存储等.提出了一种Web技术和机器人网络服务器Player相结合的3层通信框架,实现了Web服务器与Player服务器间的通信.利用这种通信机制建立的基于Web的移动机器人远程监控系统具有良好的可重构、可扩展,可以扩展支持多用户的协同操作和多机器人的协同工作.     

基于自适应非奇异终端滑模的悬浮控制策略

针对采用传统线性滑模控制的电磁悬浮系统存在响应速度慢以及抗干扰能力差的问题，提出了一种基于自适应非奇异终端滑模的悬浮控制方法，该方法将自适应控制引入到终端滑模控制，结合滑模控制对扰动不敏感的优点，利用自适应控制对滑模趋近律系数进行在线自适应调节，改善悬浮系统的动态性能. 首先，建立了电磁悬浮系统数学模型；然后，利用李雅普诺夫稳定理论证明了所设计控制器的稳定性；最后，进行了仿真和实验验证. 实验结果表明:自适应非奇异终端滑模对信号跟踪具有更快的响应速度和更小的稳态误差，对峰峰值为2 N的正弦或锯齿干扰力气隙波动可限定在0.2 mm以内，进行0.1 kg加减载实验时气隙波动为0.6 mm，各项性能均优于终端滑模和线性滑模.