JHQY-B型大功率牵引器技术特性及其应用

JHQY-B型大功率牵引器由井下控制单元、井下驱动单元和辅助单元等组成,采用混合方式驱动,可根据井下工况要求,自由组合动力模块的数量,形成不同动力等级的牵引器,能更好地适应不同水平井施工要求,与常规牵引器相比,具有牵引力更大及井下环境适应性更强的优点。在江汉油田、重庆涪陵页岩气工区、长庆油田等100多口井的应用结果表明,该牵引器的可控性、携带能力、自适应能力都达到设计要求,能满足长距离复杂水平井作业要求。     

管内机器人检测系统设计的关键技术

研制了用于检测输油管道内壁缺陷的无缆管内机器人检测系统,给出了模块单元串联结构系统组成及实现要求.机器人采用六支撑轮移动机构,通过电驱动行走实现对缺陷位置的精确定位;分析了模块单元两种铰接结构设计及对布线的影响;详细研究了机器人电控系统的结构设计及试验方案,以及提高机器人结构可靠性的具体设计方法及解决措施.样机试验验证了机器人关键技术设计的可行性与有效性,奠定了在特殊环境下的应用基础.     

空间平行四边形索环牵引并联机器人 设计与仿真分析

基于高层建筑物外墙面维护与定期清洗的实际需求,提出一种6索牵引承载机构的并联机器人设计方案.采用空间平行四边形结构构造索环,并采用4个电机驱动6根绳索,实现承载机构在水平和垂直两个方向的运动要求;建立了索环牵引并联机器人的运动学模型;分析了6根索的长度变化规律.该研究为实现索环牵引并联机器人的运动控制奠定了一定的理论基础.     

腰脊椎体疗机器人主体机构研究

描述了一种可前后或左右摆动或水平牵引的体疗机器人。这种机器人的主体机构用伺服电机驱动,用行星齿轮减速器传动,并与计算机、伺服单元构成自动控制的智能系统,对腰脊椎病患者实施治疗。由于主体机构将行星齿轮减速器和电机装入中空的水平轴内,采用桁架结构制成的机座,故主机结构紧凑,轻便。据相同原理的简易“弓”形牵引治疗器临床应用结果表明:对400例腰椎间盘突出症的治疗,治愈率为63.5％,有效率为95.8％。     

三轴差动式管道机器人的驱动特性及仿真研究

为解决轮式管道机器人弯管运行的干涉问题,研制一种具有差动运行功能的轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人.首先介绍了机器人的结构组成和基本原理,对机器人的牵引力、越障能力等驱动特性进行分析,建立相应的理论分析模型.同时,建立机器人的虚拟样机仿真模型,对其牵引力、越障能力进行仿真研究,仿真结果与理论分析基本一致.机器人在弯管运行的仿真结果表明:机器人能够顺利通过弯管,三轴差动机构具有较好的差动效果.     

并联机构运动学与奇异性研究进展

为了发展更多新型结构的并联机器人,克服传统并联机器人工作空间较小、奇异性与运动学正解分析复杂的缺点,针对并联机构运动支链结构形式,将并联机构分为杆支撑并联机构、绳牵引并联机构和钢带并联机构,并介绍了这3种并联机构的运动学原理.针对这3种并联机器人机构形式,从运动位置、工作空间、奇异位形3方面,对国内外并联机器人运动学与奇异性的研究现状进行详细的阐述.分析钢带并联机器人结构与驱动方式的特殊性,对钢带并联机器人在运动过程中由于钢带承载力有限导致失稳所带来的问题进行探讨.结果表明,并联机器人运动学与奇异性的理论研究方法还不成熟,需要从结构设计和理论2方面进行突破才能解决并联机器人发展的瓶颈问题,从而拓宽并联机器人的应用领域.     

基于雅可比矩阵分析法的多关节机器人机构设计技术研究

鉴于多关节机器人机构参数的设计是极其复杂的难题,研究出一种平面6自由多关节机器人的机构设计方法。通过分析小载荷6自由度多关节机器人机构设计的特征,提出一种从末端工作载荷任务反推各个杆件所需驱动力与功率作为选取驱动部件、设计机构依据的思路。通过建立机器人正向、逆向运动学数学模型,引入雅可比矩阵解决机器人逆运动学解析问题,得到多关节机器人各关节的运动速度,在速度选定基础上,计算出驱动力矩,综合考虑性价比选择出电机与减速器,根据电机与减速器的外形尺寸,从多关节机器人末端反向设计出机构外形。设计实例表明,该机器人结构具有良好的运动特性,为多关节机器人的详细结构设计提供了一种简单、有效途径。     

盘式重型飞机牵引车

本文打破飞机牵引车由汽车改造的传统设计思想 ,提出一种全新的专为牵引重型飞机而设计的盘式飞机牵引车结构 ,并给出了采用电力驱动、全轮主动、全轮转向、无转弯半径的具体实施方案。该车可就地向任意方向开动 ,机动灵活 ,牵引力大且牵引效率高。能拉动或推动飞机 ,完全满足飞机牵引的要求     

蛇形机器人的耦合驱动模块化单元设计

介绍了新型蛇形机器人关节单元，该单元是模块化万向单元(MUU)，由该单元可以组装成一个三维蛇形肌器人．每个MUU具有三个自由度．并用差动机构实现耦台驱动该MUU的优点是能够通过耦合机械产生较大的力矩，有利于蛇形机器人的越障和运动，有更大的灵活性、适应性，并可完成非自然蛇的运动方式．特别是回转自由度可使蛇形机器人根据不同的运动环境来更换皮肤从而达到更高的运动效率．此自由度可以在蛇形机器人攀爬过程中起驱动作用该单元连接简单易于实现可重构。     

盘式重型飞机牵引车

本文打破飞机牵引车由汽车改造的传统设计思想,提出一种全新的专为牵引重型飞机而设计的盘式飞机牵引车结构,并给出了采用电力驱动、全轮主动、全轮转向、无转弯半径的具体实施方案,该车可就地向任意方向开动,机动灵活,牵引力大且牵引效率高,能拉动或推动飞机,完全满足飞机牵引的要求。     

伸长型气动柔性驱动器设计与实验

设计了一种以压缩气体为动力源的伸长型“刚-柔耦合”气动柔性驱动器,驱动器采用内外嵌套结构,内部为弹性气囊,外部为约束弹簧,能有效提高驱动器刚度。为研究不同刚度的约束弹簧对气动柔性驱动器静力学性能的影响,采用实验方法研究了不同弹簧丝直径的驱动器轴向伸长变形、驱动力与工作气压的关系。实验结果表明：驱动器伸长量随工作气压的增大呈非线性增加,在相同工作气压下,约束弹簧丝直径与驱动器伸长量呈负相关;伸长量为零时,驱动器具有的轴向驱动能力最大,不同刚度驱动器驱动力最大驱动力相同,与工作气压呈正相关。本研究为伸长型气动柔性驱动器在软体机器人的进一步应用提供可行方案。     

地铁牵引供电系统整流机组建模的研究

通过对地铁牵引变电所进行论述,绘制并分析12脉波整流电路的外特性曲线,讨论直流牵引供电系统中整流机组的建模仿真方法,求解整流机组每一工作区间的等效电源和内阻,最后根据具体参数进行实例计算,并得出结果。     

张拉整体三棱柱构型和结构稳定性分析

为深入研究三杆张拉整体基本单元结构的构建方法和稳定性判定问题.提出以结构外形几何参数为基础,应用节点广义坐标矢量矩阵、构件矢量矩阵和连接矩阵建立数学模型,并用MATLAB编程实现单元结构的自动构型.引入构件力密度标量,建立系统力平衡矢量矩阵方程,分析结构的稳定性,把非线性系统平衡问题转化为线性系统平衡问题.通过分析平衡矩阵,对结构系统进行分类,筛选出能够构建起稳定结构的几何参数的变化范围.本研究方法具有通用性,适用于其它张拉整体结构形式的构型和稳定性分析.     

Scaling Analysis and its Applications of Electrostatic Micromotors

An electrostatic micromotor is compared with a conventional electromagnetic micromotor, and the scaling effect of driving forces is analysed according to their different operation principles. Characteristic dimension L represents the linear scale of micromotors. Electromagnetic driving force is proportional to high-order power of characteristic dimension L whereas electrostatic driving force is not. So, in micro domain, the effect of electrostatic force is larger than that of electromagnetic force, which makes electrostatic micromotor more competitive against electromagnetic alternative in MEMS. In assessing the performance of a micromotor, the power per unit volume and efficiency are the two most important criteria. Hence, the two kinds of micromotors are further compared from these two aspects. The results indicate that electrostatic a micromotor has higher power per unit volume and efficiency, moreover, its structure is simple, it can be made sufficiently small. For those advantages of electrostatic micromotors, they can be used in optical devices, aerospace equipment and medical instruments.     

机电集成超环面传动的驱动机理

机电集成超环面传动是一种新型传动机构,在超环面传动理论和电磁学理论基础上,用电磁力取代机械弹力和摩擦力,所以它是一种无接触传动,无需润滑;由于可以实现传动、驱动和控制的集成,不仅结构更紧凑,并且具有可控性。在对行星轮进行受力分析基础上,建立了空间力学模型,论述了该传动机构的驱动机理,推导出输出力矩公式,并且分析了输出力矩的影响因素和影响规律。结果表明,输出力矩与行星轮半径等因素成正比,但是行星轮个数的增加并不能增大输出力矩。     

浮式驱动轮脚动力性能的试验研究

研制了变参数叶片式试验轮和浮式驱动试验装置；实测了在多轮脚作用下土壤对轮脚的垂直反力和水平反力以及驱动轮牵引力和施加在轮轴上的扭矩；采用正交试验设计方法综合考察了轮腿数、轮脚驱动面倾角、入土深度和滑转率对牵引力、驱动效率的影响，给出了各因素影响的主次顺序及选择依据     

基于水压直驱的软体单元的动静态特性

提出水压直驱纤维增强软体单元,采用伺服电机驱动水压缸实现软体运动控制,搭建试验台开展软体单元动静态特性研究. 针对软体单元输出力、径向膨胀、弯曲角度及刚度等性能开展静态试验. 结果表明,软体单元驱动压力为影响输出力和弯曲角度的主要因素;当输入压力增加时,软体最大径向膨胀速率为3%;当输入压力为0.3 MPa、末端位移为4 mm时,水压驱动输出力为4.3 N,与气压驱动相比,软体刚度增加0.025 N/mm. 建立水压直驱软体单元动力学模型,围绕软体单元弯曲角度、压力响应进行仿真分析及试验验证. 结果表明,水压直驱软体单元模型仿真与实测结果较吻合,弯曲角度稳定误差为1.70%,驱动水压稳定误差为0.33%. 研究成果表明采用水液压驱动软体机器人可提高其性能.     

自动变速车辆冰雪地面驱动力控制方式匹配试验

针对某型装备机械式自动变速器的四驱车辆,搭建了基于AUTOBox的驱动力控制系统;完成了不同驱动力控制方式的道路试验匹配;分析了油门、制动和档位控制3种控制方式单独控制、不同组合与不同参与程度的联合控制对驱动力控制效果的影响。试验结果表明,通过对控制方式的匹配优化可以有效改善车辆在冰雪地面的加速能力。     

双线盾构隧道侧穿既有桥桩影响分析及加固优化

依托广州地铁八号线盾构隧道侧穿华南快速高架桥桩基工程,分别对有无隔离桩支护桥桩的情况建立了有限元数值模型,研究了加固前后地表沉降、桥桩附加轴力、附加弯矩和桩身位移的变化并开展了加固优化设计。结果表明：隔离桩可有效减小既有桥桩垂直于掘进方向的桩顶位移,由于隔离桩的牵引作用,对于桥桩中部位移基本无削减作用,甚至极小地加大其水平位移;隔离桩基本消除平行于掘进方向的桥桩水平位移,对既有桥桩存在一定的遮蔽作用;隔离桩大幅减小了桥桩的附加轴力,大幅减小桥桩垂直盾构方向附加弯矩,对平行盾构方向附加弯矩基本无影响;适当提高隔离桩桩径以及隔离桩与桥桩之间的距离可以有效减小地表沉降,建议将隔离桩设置在离隧道净距为6~8 m内,既能满足规范要求的安全净距,也能较大限度保护既有桥桩。