交互式水域环卫机器人的避障路径规划算法

为使交互式水域环卫机器人（Interactive Water Sanitation Vehicle,IWSV）在进行垃圾收集时成功捕获水中浮动垃圾并顺利规避水域障碍物,提出一种将基于采样的快速搜索随机树（Rapidly-exploring Random Tree,RRT）算法与速度障碍模型相结合的路径规划算法。利用双目摄像头基于视差定位法获取水域动态障碍物的位置坐标,利用IWSV搭载的感应元件获取其自身与障碍物的相对方位角,基于速度障碍法计算可成功避开障碍物的移动角度调整范围,对更优的RRT*算法中的随机采样过程进行进一步优化,得到改进的避障路径规划算法。考虑实际应用场景,引入抗积分饱和比例积分微分控制（Proportional Integral Differential Control,PID Control）法使航向控制器的控制效果更为精准有效。在实景测试时避障路径规划算法存在稳健性,基于到达时间（Time of Arrival,TOA）定位法进行仿真分析。仿真试验结果表明,该路径规划算法比RRT算法和改进前的RRT*算法路径规划效果更优,可靠性更好,可在较短时间内避障并得到较优移动路径。在实景测试时基于TOA的Chan算法更加符合定位估计需求,且IWSV本体感应装置的噪声测算宜在10 m以内。     

4500 t油船锚机绞车基座结构强度分析及拓扑优化

针对建立的4 500 t油船船首锚机、船尾绞车基座模型,根据中国船级社相关规范,采用Ansys软件中的静力分析模块对锚机绞车结构强度进行校核,并对结果展开分析。将拓扑优化思想引入锚机绞车基座结构设计过程中,运用Ansys软件中的拓扑优化模块对锚机绞车基座进行结构轻量化拓扑优化设计。结果表明,锚链绞车基座结构在甲板上浪载荷、锚链45%破断载荷及掣链器80%破断载荷的工况条件下均符合设计要求。最大应力均处于基座与船体接触部位,在设计安装时需要特别注意。在保证结构刚度与强度的情况下,经拓扑优化的基座结构符合设计要求,其质量减少约20%。     

锚固钢筋的表面防腐试验研究

以山区高路堤公路中铺设的锚固钢筋为研究对象，针对其独特的腐蚀环境，在实验中设计并制备了两种新型的钢筋防腐涂料。以环氧树脂、溶剂、固化剂等为主要原料，采用加速腐蚀试验与模拟腐蚀试验相结合的办法对涂料的各项性能进行了检测，并通过对比分析了性能参数，最终确定了一种较佳的配方。     

漩涡式垃圾收集装置造涡构件桨叶设计分析

结合螺旋桨在水中旋转带动流体运动产生漩涡的原理,提出漩涡式造涡构件,并应用于水上垃圾收集装置,借助螺旋桨的升力线理论对造涡构件进行结构设计,根据设计尺寸进行三维建模,针对不同工况,采用ANSYS软件流体计算模块分析相同角度下叶片数量对造涡构件的受力影响以及相同叶片数量下不同叶片角度对造涡构件的受力影响,采用结构静力学模块进行结构强度分析校核,结果表明,在有外管架结构下,选择3片桨叶作为产生漩涡的造涡构件较为合理,选择叶片角度为45°的效果最好。     

交互式水域环卫机器人的设计与实现

为了解决我国内河垃圾的收集与防控问题,贴合当下环保需求,设计一种解决水域环境、水域垃圾“消”“防”问题的内河垃圾清理机器人。机器人的结构设计包含上层云台、下层推进与收集部件。上层云台利用树莓派中的opensv模块进行图像自动识别,基于神经网络模型并结合图像位置标定算法获取垃圾在水域中的位置信息,基于RRT*算法实现机器人在小型水域中进行垃圾收集的自主路径规划;下层推进部件主要由3个无刷双向防水推进器构成,通过差速推动控制机器人在水域中全向移动;收集部件基于伯努利定常流动定律,通过漩涡自主吸收水域垃圾。该设计基于伯努利定常流动定律实现漩涡吸收垃圾,并结合当下先进的自动化技术,实现一种集水域漂浮垃圾收集、水域环境（图像、温度、p H、含氧量）信息实时监测为一体的机器人设计。     

大型单级船闸人字门启闭机开式齿轮自动润滑系统设计*

针对某大型单级船闸人字门启闭机开式齿轮传统人工润滑效率低、消耗大等问题,对船闸的人字门启闭机运行特点、润滑方式、润滑成膜效果等进行系统分析,结合自动润滑方式比选研究结果,设计出一种开式齿轮外置油轮式自动润滑系统。实际应用结果表明,开式齿轮自动润滑系统能可靠实现人字门启闭机开式齿轮自动润滑和精准定量供油,从而改善人字门启闭机开齿润滑效果,提高设备使用寿命。     

海洋构筑物表面等离子熔覆TiC/Ni复合材料涂层的人体步进防滑性能

随着海洋活动增加,军舰、商船、海上钻井平台等海洋构筑物表面滑摔现象频发,已经严重影响人员安全和海洋事业的发展。为了解决这个问题,世界各国纷纷利用表面处理技术制备各类涂层,提高海洋构筑物表面的防滑性能。本试验采用等离子熔覆技术在45钢表面制备TiC/Ni合金粉末制备人体步进防滑涂层,分析了涂层步进摩擦系数、显微组织、摩擦磨损性能、涂层材料和表面形貌对涂层防滑性能的影响。结果表明:加入TiC不仅提高了涂层的耐磨性,还提高了涂层的步进摩擦系数。随着TiC含量的增加,涂层摩擦系数和耐磨性均增加,除此之外涂层表面三维形貌、涂层材料都会对步进摩擦产生影响,并且干态摩擦系数大于湿态摩擦系数;相对于等离子喷涂制备的涂层,等离子熔覆制备的涂层虽然步进摩擦系数略低,但耐磨性明显提高。     

FPSO主甲板冷却水管路系统的加速度载荷应力分析

借助船级社规范与MATLAB软件,开发可提取浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）管道任意位置处加速度的程序,以便更好地对FPSO主甲板冷却水管路系统进行应力分析。将该系统任意位置处实际加速度值和FPSO船体重心处加速度值以均布载荷形式分别施加至管道上,利用CAESARⅡ软件分析在满载工况条件下该系统的应力变化。结果表明,在FPSO满载工况条件下,采用重心处加速度值得到的结果相较于其自身实际加速度值的作用结果会出现应力冗余和应力不足的情况,例如节点50应力增加1.01%,而节点2570应力减小0.19%。