一种四足磁吸附爬壁机器人运动学分析及仿真

为实现爬壁机器人在不同曲率的铁基壁面上可靠吸附和自由运动,设计了一种能够全方位运动的四足磁吸附爬壁机器人。首先,运用修正的Grübler–Kutzbach(G–K)公式对机器人进行了自由度分析。然后,采用Denavit–Hartenbery(D–H)法建立了机器人行走腿的连杆坐标系,分析了行走腿的正逆运动学。接着,将机器人视为并联机构,分析了运载平台的正逆运动学,给出了逆运动学的解析解,并使用了一种基于牛顿法求解含有冗余方程的数值算法得到了正运动学的数值解,建立了完整的机器人运动学数学模型。为了验证所建数学模型的正确性,使用MATLAB根据所建数学模型编写计算程序,在MATLAB和Adams中分别做了相同的正逆运动学仿真对比验证。最后,使用螺旋理论得到了机器人的雅可比矩阵,结合Grassmann线几何理论分析了机器人的正逆运动学奇异位形,并验证了非冗余驱动时的一种正运动学奇异位形,给出了避免奇异性发生的方法。自由度分析结果表明,运载平台具有6个自由度,能够完成空间全方位运动,机器人的结构设计合理;MATLAB和Adams的仿真结果一致,并且正逆运动学能够相互验证,说明了所建的数学模型的正确性,为机器人的运动控制、轨迹规划提供了理论基础;奇异性分析得出了机器人的奇异位形,为避免机构奇异性的发生提供了方向,利用逆运动学奇异性实现了无功耗静止。

四足磁吸附爬壁机器人稳定性与动力学分析

动力学分析是机器人评估运动性能以及实施运动控制的关键,由于四足爬壁机器人的多运动链结构和闭链约束,运动学分析较为困难。为此,本文提出以虚功原理求解四足磁吸附爬壁机器人的稳定性与动力学。求解动力学方程,利用优化理论设计驱动力二次规划方法,通过最小功率原则计算关节驱动力,并验证其合理性。设计仿真实验,通过PID控制,采用Matlab与ADAMS联合仿真。仿真结果表明:该控制方案具有较高的跟踪性能和控制精度,负载在350 N及以下时,机器人不会发生滑移,并验证了冗余驱动下驱动力求解的正确性。

粉煤灰和矿渣影响混凝土碳化的因素及建议

通过粉煤灰和矿渣对混凝土碳化性能影响的分析,讨论了粉煤灰和矿渣单掺和复掺在不同水胶比下对碳化深度的影响,对目前国内外降低混凝土碳化速率的方法进行了汇总,指出研究混凝土抗碳化耐久性的重要性。

纳米C-S-H晶核剂对UHPC性能影响

近年来,超高性能混凝土(UHPC)以期优异的力学性能和耐久性受到广泛关注[1-2].但其造价相较于普通硅酸盐混凝土高2~3倍,且对浇筑及养护工艺的要求较高,目前应用场景主要集中于大跨度桥梁、装饰景观用的预制构件等[2-3].预制构件通常要求混凝土具有较快的强度增长速度,以提高模具的周转率.目前实现混凝土早强的方式主要有添加早强剂及采用蒸汽养护两种[4-5].但均会劣化混凝土微观孔隙结构,引发其后期强度增长不足、耐久性下降等问题[6-7].

除氯碱渣微粉对混凝土力学性能的影响

为了拓展碱渣的资源化利用渠道,本研究将除氯碱渣微粉作为矿物掺和料掺入混凝土,系统研究了碱渣对混凝土力学性能的影响。结果显示:碱渣粉掺入混凝土后会使工作性变差,最优掺量为10%,这一掺量下可使抗压、劈裂抗拉和抗折强度获得显著提升,超过最优掺量后,强度下降。研究结果有助于推动碱渣在混凝土中的再利用,减少水泥用量,助力碳减排。

基础地质工程与地质勘察应用研究

从建设单位的角度看,如果地质勘察工作没有做好,导致整个地质勘察工作延期,影响后续施工的质量。要改变这一现状,地质勘察应与基础地质工作相结合,本文阐述了基础地质工作和地质勘察应用的重要性,并对一些基础地质工作的应用进行了分析。

工程地质勘察中水文地质问题研究

随着我国经济不断的发展,建筑工程项目总体数量出现一个快速增长的趋势,同时也使得工程地质勘查工作占据着不可忽视的地位。在工程地质勘查过程中,水文地质勘察作为重要的工程要素,在水文地质勘查方面,出现研究资金不足、忽视潜在危害性等多种情况,所以要求人们对其引起高度的重视。

采用超声波法检测混凝土碳化深度的可行性分析

为丰富混凝土碳化深度的计算理论,采用超声波测试仪对水胶比为0.37、0.45、0.53,粉煤灰等质量替代水泥为0%、30%、60%,100mm×100mm×400mm的混凝土试件经快速碳化0 d、7 d、14d、21d、28d后的超声波波速进行了测试。定义相对波速K,分析了碳化后超声波波速随粉煤灰掺量及水胶比的变化趋势,采用函数拟合了碳化深度与相对波速之间的关系。结果表明:混凝土碳化后波速增大,碳化部位的波速增加幅度大致处在3%~9%之间;当粉煤灰的掺量为0%时,碳化混凝土试件的相对波速都随着水胶比的增大而有所增大,当粉煤灰的掺量为30%以及60%时,碳化混凝土试件的相对波速都随着水胶比的增大而减小;相对波速与混凝土碳化深度间的二次函数关系拟合良好,在实际应用中可以根据混凝土波速的变化大概判断混凝土的碳化深度,丰富了混凝土碳化深度的理论计算形式。