渤海油田开窗侧钻中曲率半径水平井定向钻井工艺

2015年渤海油田开始对高造斜率钻井工艺进行研究,本文在研究成果的基础上结合2017年以来渤海油田利用老井开窗侧钻中曲率半径水平井作业,总结了从通过性研究、轨迹设计、定向工具改进优选、定向钻井作业程序,到扩眼下套管整个工艺流程的技术要点,摸索出了一套老油田二次开发的定向钻井新思路。     

电磁场作用下球形磁极辅助研磨弯管内表面研究

弯管弯曲成形后,在弯折处易产生微裂纹、褶皱等表面质量缺陷问题。本文通过采用六自由度机械手拖动电磁场发生装置沿加工轨迹往复运动,电磁场发生装置驱动球形辅助磁极绕管件内壁转动,实现了对弯管内表面的光整加工。在此基础上,通过对弯管轮廓采集及曲线拟合,重新构建了弯管中心线并转换为新的研磨加工轨迹。采用超景深3D电子显微镜和触针式表面粗糙度测量仪对研磨试验前后弯管内表面的形貌和粗糙度进行了对比分析。结果表明,通过重新构建研磨加工轨迹,试验装置有效解决了研磨弯折处的干涉与研磨不均匀等问题。研磨55 min后,表面粗糙度由原始的0.713μm降低到0.194μm,铜合金弯管内表面原始质量缺陷基本去除,表面纹理较为致密均匀。该方法有效避免了未规划研磨轨迹时出现的犁耕等纹理缺陷,提高了弯管的服役可靠性。     

高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理技术

针对李雅庄煤矿U型通风工作面上隅角及回风流瓦斯浓度高、瓦斯治理难度大的问题，根据工作面瓦斯来源及在采空区三带的运移储存规律，李雅庄煤矿开展了本煤层抽采工艺优化和裂隙带抽采技术研究。对本煤层钻孔封孔深度、联孔工艺、管路连接方式等进行优化，钻孔抽采浓度由抽采4个月后降低到9%提高到抽采10个月后维持在19%；通过调整裂隙带钻孔布置方式、优化钻孔布孔层位、采取下筛管护孔等技术措施，裂隙带钻场最高瓦斯抽采纯流量达13.6 m³/min，平均瓦斯抽采纯流量达8 m³/min，2个钻场联合抽采瓦斯纯流量在13 m³/min以上；取消了瓦斯措施巷、井下移动泵和上隅角风帘，上隅角和回风流平均瓦斯浓度分别控制在0.5%和0.4%以下，对高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理有借鉴意义。     

基于近似测地线的分层次自动铺带轨迹规划方法

自动铺带技术是一种增量制造技术，适用于制造翼面、壁板等大尺寸、小曲率复合材料构件，具有加工成本低、效率高等特点。轨迹规划是自动铺带技术的关键环节，它直接关系到复合材料构件的成型精度与质量。现有的自动铺带轨迹规划方法难以便捷兼顾调控铺放间隙与防止铺放褶皱，保证铺带产品的最终质量。有鉴于此，提出了一种基于近似测地线的分层次铺放轨迹规划方法。主要目标是合理利用预浸带允许变形能力，在防止铺放褶皱产生的前提下，保证相邻带料不产生覆盖，且间隙不超过2.5 mm。首先，研究了铺放间隙的产生与演化规律，给出了几种典型曲面上初始铺放间隙的优化方法。接下来，提出了近似测地线的数学模型与求解格式。然后，基于铺放褶皱的产生机制与铺放间隙的演化规律，确定了近似测地线的测地曲率大小与符号。最后，在双曲面模具以及自由曲面模具上验证了所提出方法的有效性。     

无人驾驶车辆的运动控制发展现状综述

回顾无人驾驶车辆的运动控制问题。从系统模型、控制方法以及控制结构等角度切入,分别在纵向运动控制、路径跟踪控制和轨迹跟踪控制三个层面对国内外的研究进展进行综述,并提出对无人驾驶车辆运动控制技术的发展展望。当前运动控制研究多集中于常规工况,为实现无人驾驶车辆在处理人类驾驶员认为具有挑战性或缺乏操纵能力的复杂动态场景下的潜力,运动控制研究须从常规工况向极限工况拓展,但是极限工况下车辆的非线性和多维运动耦合特征显著增强,对系统建模以及算法的自适应性和鲁棒性的要求进一步提高。同时,为应对复杂场景下的多目标协调优化问题,考虑环境不确定性的运动规划与控制集成设计需要深入研究。增加执行器手段可以提升极限工况下车辆的侧向响应速度和控制裕度,但是冗余异构执行器的控制分配研究仍有待突破。运动控制的实现依赖于路面附着系数、质心侧偏角等信息输入,因此基于多源传感信息融合的关键状态与参数估计问题亟需解决。此外,将机器学习应用到车辆运动控制领域也是一个重要的发展方向。     

基于粒子群优化算法的五自由度机械臂轨迹规划

为了让机械臂的工作时间达到最优,以自主研发的抛光机器人样机为研究对象,针对手表表壳表耳部分的抛光过程,提出PSO算法对五自由度机械臂轨迹规划进行优化,并通过MATLAB软件进行机械臂的仿真与分析。仿真结果表明,基于PSO算法的轨迹规划使机械臂在工作过程中加加速度不会产生突变,运动轨迹精度高,机械臂工作时间达到最优。     

煤矿井下移动机器人运动规划方法研究

针对现有煤矿井下移动机器人运动规划所生成的轨迹存在超调、碰撞、不连续、不光滑等问题,提出了一种由路径规划、轨迹生成、轨迹优化3个部分构成的煤矿井下移动机器人运动规划方法。路径规划采用基于图搜索的A*算法实现,通过开始搜索、路径排序、继续搜索3个步骤循环迭代,快速规划出一条可通行的全局路径作为轨迹生成的初值。轨迹生成通过构建基于Minimum Snap的目标函数,并施加等式约束来实现。轨迹优化则是在轨迹生成的基础上施加不等式约束来实现:通过调整时间分配和构建基于Corridor轨迹规划的不等式约束,解决基于Minimum Snap轨迹生成在求解过程中出现的超调现象,并对整段轨迹本身进行约束,避免发生碰撞;通过引入调和函数Bezier Curve,构建基于Bezier Curve的Minimum Snap的轨迹优化问题,使得轨迹高阶目标函数的求解变得简单高效,最终生成一条适用于煤矿井下移动机器人的能量损失最小、连续、光滑、无碰撞、可执行的运动轨迹。在Matlab仿真环境中设计了随机地图,生成了包含时间分配、位置规划、速度规划、加速度规划的最优轨迹规划结果。实验结果验证了该运动规划方法的正确性和有效性。     

六自由度液压换刀机械臂的设计与分析

为提高盾构机换刀的效率、降低换刀成本和危险系数,设计一种盾构机用六自由度液压换刀机械臂。阐述了该机械臂的整体设计方案并对其进行运动学建模,通过仿真验证了运动学模型的准确性,并获得机械臂的作业范围和机械臂各关节运动曲线。结果表明,所设计机械臂的活动范围较大,且各关节运动平稳性较好,结构设计合理,为机械臂的智能化控制研究提供理论支持。     

6-DOF双臂机器人轨迹规划与动力学仿真

以6-DOF双臂机器人为研究对象,利用MATLAB建立D-H模型,对运动轨迹分别进行七次多项式插值和5次B样条插值,最后通过Adams建立机械臂虚拟样机,对其进行动力学仿真。仿真结果表明B样条曲线插值法对运动轨迹插值有较好地适应性,为机械臂运动控制问题研究提供了必要的理论基础。