机器人热控技术研究现状综述

现今,采用机器人代替人类完成各种危险的任务已经成为一种趋势。然而,机器人在高温环境下的应用受到热控技术发展的严重制约。本文首先介绍了机器人内部热敏感器件及相应的温控研究工作,进而对近年来机器人热控技术的发展现状进行了综述与分析,最后对高温环境下机器人热防护的关键问题和技术应用分别进行了探讨与展望。

储油罐检测机器人性能综合评价

储油罐检测机器人技术发展较快,但缺乏合理的性能评价方法。构建统一的储油罐检测机器人性能评价指标体系,提出一种以序关系分析(G1)法和基于层间相关性赋权法(CRITIC)确定权重、引入功效系数法与虚拟云改进云模型的综合评价方法。建立7个机器人的指标数据集,通过序号总和理论与众数理论与多种评价方法作对比。结果表明:云模型的评价方法有效性测度更高,且机器人的性能大多处于中等水平,还有很大的改进空间。

空间TDICCD相机动态成像地面检测系统的设计

设计了一种空间TDICCD(时间延迟积分电荷耦合器件)相机动态成像地面检测系统,用于模拟相对空间飞行器的地面像移,验证TDICCD相机的像速匹配能力和动态成像质量。系统采用精密转台和偏流转台模拟卫星绕地球运动和卫星受地球自转影响而在不同纬度产生不同的偏流运动。精密转台用永磁力矩电机驱动,用锁相锁频伺服控制策略控制稳速精度达到0.0297%。偏流转台用步进电机控制,偏流角的平均转角速率约为0.02°/s,偏流角位置的数据引导跟踪精度优于±5′。设计的检测系统的精度满足TDICCD相机动态成像检测的指标要求,已在某型号空间可见光相机的研制中获得了应用。

探测精密零部件加工裂纹的声发射实时监测仪

为了提高航天航空精密零部件加工设备的可靠性、安全性,缩短研制周期,提出了一种实时监测精密零部件加工过程产生裂纹的方法,并根据此方法,研制了一台基于TI公司最新浮点数字信号处理器—TMS320F28335的精密零部件裂纹实时监测仪的样机。考虑在线实时监测的需要,采用了基于声发射(AE)技术的方案。介绍了裂纹实时监测方法的总体方案及其相应系统的硬件组成,描述了数字信号处理算法,并对裂纹实时监测仪样机进行了试验验证。试验结果显示,研制的样机能达到无漏检,误检率为1.2%,验证了本文所提方法的有效性。

壁面过渡爬壁机器人的设计与分析

设计一种基于永磁吸附的爬壁机器人,能够吸附在金属壁面上,并且可以完成三维空间直角壁面的转换。通过对比现有结构的分析完成了爬壁机器人的结构设计,并通过受力分析给出了爬壁机器人实现安全吸附和壁面转换的力学条件。通过对爬壁机器人进行吸附、行走和过壁面实验,验证了设计的可行性,为爬壁机器人过壁面的研究提供了新的思路。

基于DSP的无刷直流电机新型转矩脉动抑制策略

无刷直流电机在换相时,非换相相绕组电流会产生脉动,绕组电流的脉动会引起输出转矩的脉动;研究无刷直流电机换相转矩脉动问题,是为了获得无刷直流电机更优的转矩输出特性,提高控制系统的稳定性和控制精度;通过分析换相转矩脉动的成因,在传统PWM_ON_PWM三相全桥调制方式的基础上,加入新型相电流预测控制算法,调节关断相和开通相电流下降和上升的速率,从而抑制相电流的脉动;利用DSP实现算法,验证了算法的可行性,通过实验数据和波形的对比分析,PWM_ON_PWM调制策略与电流预测算法相结合的控制算法可以有效抑制换相引起的转矩脉动。

基于直觉模糊层次分析的特种设备事故应急预案评价

针对现有特种设备事故应急预案大多未经实践证明,且缺乏科学、合理的评价体系的问题,文中提出一种基于直觉模糊层次分析的特种设备应急预案评价方法。首先,从预案实施前的准备、实施中的执行、实施后的完善3个角度构建了应急预案的绩效评价指标体系;其次,考虑到应急过程中的不确定性和评价过程的主观性,利用直觉模糊层次分析计算各指标权重,并结合专家小组对应急仿真的打分确定各指标表现,计算各方案的综合绩效,确定最优方案;最后,与人工评判结果进行比较,证明了该方法的可行性和有效性。

非完整移动机械臂的自适应模糊滑模控制研究

针对四轮二连杆非完整移动机械臂的轨迹跟踪问题,设计了一种结合自适应模糊控制和滑模控制的控制策略。首先建立了系统包含未知动力学模型不确定性和外部扰动的动力学控制模型,然后基于反演技术设计了控制器;采用了模糊控制来逼近系统未知时变总体不确定性,并采用了自适应机制动态优化模糊系统控制参数,进一步采用了指数趋近律滑模控制消除模糊逼近误差的影响。研究结果表明:该控制器对系统总体不确定性进行了有效补偿,保证了移动机械臂在复杂不确定环境下的良好轨迹跟踪性能。

可实时监测和三维重建的新型救援机器人设计

为了提升救援机器人的效率和可靠性,设计一种新型的特种设备救援机器人。采用双目视觉进行三维重建,根据三维重建的信息结合超声传感器可以实现自主避障。用机器人本身搭载气体浓度传感器和利用机器人在事故现场安放无线气体浓度传感器相结合的方式来检测事故现场有害气体浓度,并评估事故现场整体浓度信息。结合机器人的特点,在机器人手臂末端装特殊手爪可以进行切断电源和关闭阀门的操作。实验表明,可以较好的还原现场的三维地图。

基于MATLAB的金属裂纹AE信号数字滤波方法

本文提出了一种基于MATLAB的金属裂纹AE(声发射)信号实时有限冲激响应数字滤波器的设计方法。针对金属裂纹AE信号的特征分析,结合MATLAB软件,确定有限冲激响应滤波器的特征参数,设计出满足指标要求的数字滤波器,将所设计的有限冲激响应滤波器在数字信号处理器中通过软件实现。实验结果表明,该方法设计的滤波器实时性好、精度高,能满足后续检验的性能要求。

地面移动机器人视觉系统成像性能检测方法

针对地面移动机器人视觉系统成像性能缺乏检测方法标准的问题,提出了地面移动机器人可见光视觉系统成像性能测试方法,包括分辨率、色差、畸变等基础成像性能和帧频、延时、码率、视频缺陷等视频质量性能检测方法,为地面移动机器人视觉成像性能检测提供测试依据,并为地面移动机器人视觉系统成像性能检测方法标准的制定提供理论基础。

一种融合有效卷积操作子和颜色直方图的目标跟踪算法

基于有效卷积操作子的相关滤波跟踪算法能够自然融合不同特征,并且通过模型降维,达到良好的跟踪性能。而基于颜色信息的模型虽对光照变化效果不好,但能很好地对形变进行处理。考虑到上述两种算法在特性上可互补,文章提出了一种基于颜色直方图模型和有效卷积操作子的方法,采用加权求和的方式求得目标最终位置。该算法能够提高目标跟踪的鲁棒性,提升跟踪精度和速度。最后,采用数据集的方法验证了该算法的有效性。

基于表面温度和增量容量的锂电池健康状态估计

本文中提出了一种基于电池表面温度和增量容量的健康状态(SOH)估计方法,分析了恒流充电过程中的温度变化曲线,从温度变化曲线中提取了3个几何特征作为健康因子,并与增量容量曲线的峰值结合作为反向传播神经网络的输入来建立模型估算SOH。试验结果验证了该方法的有效性,SOH平均估计误差仅在2%以下。

电梯门锁啮合深度的图像测量方法研究

为了提高电梯门锁的检测精度和效率,提出采用图像识别的方法实现电梯门锁啮合深度的测量。首先,通过触点接通电压突变的特性采集电梯门闭合瞬间的门锁图像,然后在HSV空间中采用阈值法分割出图像中的红色标记区域,选择离心率和连通域面积作为衡量标准进行刻度线和标记点的特征提取,同时采用密度聚类实现有效像素点筛选,最后通过分层霍夫变换识别和定位刻度线,对其累加得到啮合深度。对本文算法的试验表明,本文算法提取刻度线的准确率达93.8%,耗时753 ms,能满足实时检测要求。

耐高温机器人热防护结构设计与性能测试

文章针对一款磁性爬壁机器人,设计了一种高温热防护结构,利用ABAQUS软件对该结构高温环境下隔热性能进行模拟仿真,分析其温度场分布情况。利用大空间高温电炉对试制的结构进行高温实验,验证其实际隔热效果。结果表明:该热防护结构防热效果显著,在150℃环境下,升温速率显著低于不锈钢结构,二者温差可达67℃。350℃环境下,保持内部温度低于65℃约25分钟。

基于荧光磁粉裂纹探伤的图象识别装置设计

针对目前特种设备磁粉探伤主要依赖人工判断,智能化水平低的问题,提出了一种基于荧光磁粉裂纹探伤的图象识别方法,通过对被测工件通磁并喷洒磁悬液,利用紫外线光源照射,采用工业相机采集裂纹照片,最后经软件分析自动识别裂纹图象。为解决荧光磁粉裂纹采集图象存在干扰噪声大关联性强的问题,采用RGB-HSV图象预处理算法和梯度特征提取法识别图象裂纹,设计开发图象识别软件并实验验证算法的可行性。检测人员利用荧光磁粉裂纹探伤图象识别装置可以快速判断工件缺陷问题,提高无损检测效率。

基于运动矢量的脆弱视频水印算法研究

结合人类视觉特性(HVS)与H.264编解码原理,提出了一种基于运动矢量的脆弱视频水印算法。算法从I帧能量块中提取特征码,运用最小化拉格朗日函数搜索,在具有小分割模式的宏块中选择具有最佳率失真性能的运动矢量作为嵌入点。本算法简单,能够实现盲提取。实验结果表明,算法能够有效改善水印的不可见性,降低水印嵌入带来的码率提升以及对视频质量的影响,并对各类恶意攻击表现出较好的脆弱性。

基于声发射技术的动态探伤系统设计

本文介绍了一种基于声发射技术的动态探伤系统的设计。本系统主要针对金属裂纹的实时检测而提出,文中对动态检测系统的总体方案及其相应的硬件组成和软件处理算法进行了详细地分析阐述,并对所设计的系统进行了试验验证。试验结果表明,此检测系统具有良好的性能,能满足动态探伤的应用需要。