悬挂式单轨三开平移道岔系统设计

为解决悬挂式单轨单开道岔在段场应用时存在道岔数量多、占地面积大、建设成本高的问题,文章提出悬挂式单轨三开平移道岔总体方案,并对道岔结构和控制系统进行设计。该方案采用“八字”型道岔梁结构布置方式,解决道岔三开转辙换向问题;设置齿形梁间连接装置和锁定装置,增强道岔梁与轨道梁对接定位安全性、平顺性、准确性和牢固性,避免道岔端部与轨道梁干涉的问题;通过驱动及走行装置,在门式梁的支撑下,解决道岔梁平移导向平稳性的难题;设计悬挂式单轨三开平移道岔控制系统,实现道岔平移运动中的控制。经与其他方案对比可得,采用悬挂式单轨三开平移道岔时,会使段场中道岔数量更少、横向长度更短、占地更小、投资更低。

薄壁小直径管道导波探伤的传感器布置方案优化

研究传感器布置对导波沿薄壁金属管道的频散特性、模态转换和缺陷定位的影响规律。其步骤为:首先,采用ANSYS软件建立薄壁小直径的无缺陷管道和缺陷管道有限元模型;采用瞬态动力学分析方法,对管道端部周向各节点施加轴向瞬时位移载荷,模拟超声传感器激发L(0,2)模态波;根据脉冲-回波信号的时间历程曲线,定义回波分辨率、反射系数。其次,分析缺陷的轴向位置精度以及4种传感器布置方案对导波频散、模态转换、周向定位和反射系数的影响。研究结果表明:增加传感器数量可有效抑制弯曲模态和导波频散的发生,并增强回波信号的幅值;当传感器数量小于4个时,难以对裂纹缺陷进行周向定位;反射系数随传感器数量的增加呈线性增大。

仿人机器人足部结构与感知系统设计及ZMP计算

针对仿人机器人行走中的平稳性要求,首先,设计了由弧形脚掌、被动趾关节、冲击吸收机构和传感器模块组成的足部结构;其次,推导了在足部结构支撑下的ZMP算法。实验表明,由足部结构及传感器布置能够实现ZMP的准确测量。

悬挂式单轨道岔选型及工艺布置研究

目的:道岔是悬挂式单轨交通的关键设备之一,为降低道岔选型和工艺布置的难度,使不同工程场景应用最优的道岔方案,需要研究悬挂式单轨道岔的类型及布置工艺。方法:在总结国内外多条悬挂式单轨线路中道岔类型应用现状的基础上,阐述了平移换梁型道岔、梯子型芯轨转辙道岔、倒T形芯轨转辙道岔及关节型道岔的转辙原理、组成结构及主要特点;对比各类型道岔的主要性能及指标,并结合车站出入线、单渡线、故障停车线、段场出入线及段场停车线等不同工程场景对道岔的需求,考虑不同悬挂式单轨道岔的转辙时间、平顺性、占地面积、成熟度及投资等对不同场景的影响,提出了适用于车站出入线、单渡线、故障停车线、段场出入线及段场停放线的最优道岔类型及工艺布置。结果及结论:车站出入线应优先采用倒T形芯轨转辙型道岔;单渡线应优先采用倒T形芯轨转辙型道岔;故障停车线应优先采用倒T形芯轨转辙型道岔+平移换梁型道岔的组合方式;段场出入线应优先采用倒T形芯轨转辙型道岔;段场停放线现阶段应优先采用平移换梁型道岔,待关节型道岔产品成熟后,再优先采用关节型道岔。

考虑能耗优化的双足步行机器人柔性关节研究

为了优化双足步行机器人行走过程中的能量消耗,建立机器人的柔性踝关节和柔性膝关节,分析在机器人单腿支撑阶段,矢状面运动中柔性关节的刚度对关节电机输出转矩和能量消耗的影响。首先,建立双足步行机器人的5连杆模型,分别在该模型的踝关节和膝关节对柔性进行改进;其次,采用基于零力矩点(zero moment point,ZMP)稳定判据的步态规划方法,通过给定ZMP轨迹获取机器人质心轨迹,插值得到机器人在刚性路面的离线步态;最后,基于改进的柔性关节5连杆步行机器人模型,分别采用拉格朗日方程解析法和虚拟样机动力学仿真法,分析柔性踝关节和膝关节的刚度对关节电机输出转矩和能量消耗的影响。研究结果表明:适当选择柔性关节的刚度可以有效地减小关节电机的输出转矩和能量消耗;柔性踝关节和膝关节分别存在1个最佳刚度,在此刚度下关节电机的能量消耗可以降到最小,与解析法中刚性关节相比分别减小89.87%和90.11%,与动力学仿真中刚性关节相比分别减小88.66%和81.23%。

面向电厂管道的攀爬机器人运动规划与仿真

针对电厂管道检测作业,围绕多屏平行管道环境中直管、管间和管屏间的攀爬作业需求,设计一种5自由度攀爬机器人,并进行运动规划分析。首先,分析运动需求,确定攀爬机器人的构型;其次,针对直管攀爬、管间过渡和管屏过渡的攀爬运动进行规划,提出3种步态;之后,采用基于D-H法建立的机器人运动学模型,采用逆运动学求解对应位姿点的关节角度;再通过5次多项式插值得到角度-时间序列;最后,采用ADAMS虚拟样机技术进行仿真,分析攀爬过程中的能耗及各关节的受力情况。研究结果表明:所规划的步态能够满足运动需求;直管攀爬中随着步距由50 mm增大至150 mm,机器人最大转矩增加17.76%,总能耗降低39.94%,在保证关节转矩足够的情况下可通过增大步距以降低能耗;各工况中,管间过渡的旋转关节与管屏过渡的夹持手爪所需力矩最大,在步态优化与样机设计时需重点校核。

基于T(0,1)扭转波的管道纵向裂纹定位方法

针对平行于管道轴线的纵向裂纹缺陷检测,分析导波激励信号的中心频率、缺陷轴向长度等因素对反射系数的综合影响。首先,建立带裂纹缺陷管道的有限元模型;根据频散曲线特征,确定形成T(0,1)扭转模态波的激励频率;其次,在低频段取3种不同的激励信号中心频率,对纵向裂纹缺陷模拟检测的数值仿真,通过改变裂纹的轴向长度,分析其对缺陷回波特征的影响。结果表明:T(0,1)扭转波检测纵向裂纹的轴向定位误差约为5%;周向反射系数最大值出现在裂纹对应的周向位置;设置中心频率为27 k Hz时,回波反射系数随裂纹长度的增大,先增大后减小。通过以上分析可以得出T(0,1)扭转波对纵向裂纹轴向定位和周向定位的方法。

基于格雷母线的长钢轨上轨系统设计

为提高100m长钢轨的上轨效率,减少上轨过程中的弯曲扭转变形,对上轨系统进行了设计。采用格雷母线定位技术进行精密地址检测,利用现场总线技术进行远程集中控制,解决了移轨不同步问题;安装钢轨感应传感器和接触开关以自动搜寻钢轨;设计操作界面,控制单根与多根钢轨操作过程,并显示移轨小车状态及故障。研究结果表明:系统定位精度可达5mm,实现了长钢轨高精度同步平移。

基于SB-RIO的超声导波检测系统

针对现有超声导波检测系统通用性差且无法获取原始数据的限制,研制了一套基于SB-RIO的超声导波检测系统.系统由上位机和下位机组成,其中上位机包括存储模块、SB-RIO和用户端,下位机包括电源管理模块、信号发生模块、信号处理模块和主控单元.基于LabVIEW real-time编程,实现了超声导波的激发,以及回波信号的采集、显示和保存.为了分析所研发的检测系统的性能,进行了3组实验：1）在15、20、25dB 3种增益工况下进行缺陷定位分析,实验结果表明：回波最大幅值与增益成正比,缺陷定位误差小于3%;2）与以色列的I-sonic 2009系统进行性能对比实验,结果表明：所研发的检测系统的波速误差大6.11%,定位误差小0.32%;3）裂纹和腐蚀缺陷的特征识别实验,发现裂纹缺陷的能量分散度比腐蚀凹坑缺陷大.