基于壁虎干黏附的刚柔耦合捕获单元力学性能研究

针对空间碎片清除和非合作目标捕获等在轨作业中的空间动态捕获问题,设计了基于壁虎干黏附机制的刚柔耦合黏附捕获单元,实现冲击接触下稳定黏附附着目标面。分析了碰撞黏附过程的动态特性;搭建捕获性能测试装置并测定黏附单元碰撞/脱附力和速度等参数的关系,分析了黏附捕获—剥离的力学特性,并指导微重力环境下黏附捕获的参数设置;最终测试装置在失重飞机上完成了微重力环境下的自主黏附捕获。结果表明:基于干黏附的捕获单元能够满足空间捕获的应用需求。

进军深水——中国石油可持续发展的战略思考

当前中国石油勘探开发重点正逐步由常规向非常规、由陆上向海上、由滩浅海向深水海域转移。目前中国石油在资源、服务能力、技术能力等方面具备了走向深水的现实基础,但因自身深水工程技术能力不足,与国际先进水平比差距大,需要走有别于传统陆上的发展之路。围绕中国石油天然气集团公司深水探区勘探开发的迫切需求,提出了中国石油走向深水的目标,并绘制了发展路线图,对经营方式、装置配备、关键技术、人才培养和HSE管理等重点工作进行了论证。在此基础上,提出了制定深水工程技术能力发展规划及实施方案并推进实施、尽快开展推进核心装备与设施项目前期工作、积极争取政策支持等建议。

中石油走向海洋的战略思考

我国南海海域拥有丰富的油气资源,特别是拥有极为丰富的天然气水合物,开发南海油气资源既是国家的意志,也是国人的期盼。文章介绍了当前世界海洋油气勘探开发达到的技术水平和取得的成就,并明确指出,海洋已成为全球油气资源的战略接替区,勘探开发技术日臻成熟,海上油气新发现已经超过陆上,2010年,全球新增可采储量40.97×108t,其中海洋为33.65×108t,占全球新增可采储量的82.14%,海上油气产量分别达到全球油气总产量的39%和34%;走向海洋是我国资源接替的战略选择,早下决心比较主动。作者从战略的高度分析了加快南海油气资源勘探开发的必要性和紧迫性,呼吁中石油、中海油等特大型国有石油企业担当起此项义不容辞的责任,尽早启动针对南海深水勘探开发技术的科研攻关及装备配置的工作。

适应不同重力环境的仿壁虎机器人运动仿真

针对不同重力环境下仿壁虎机器人的运动稳定性、运动高效协调性等问题,基于四足机器人的步态规划现状和仿壁虎机器人自身特定的机械结构,设计了仿壁虎机器人在g、0、-g 3种环境下的足端轨迹和运动步态。在ADAMS仿真软件中研究了机器人的运动学和动力学特性,得到了仿壁虎机器人稳定爬行与脚掌黏附力、足端轨迹和运动步态的关系。探讨了仿真结果的合理性和局限性,为仿壁虎机器人在实际环境中的稳定运动奠定了理论基础。

一种面向航天需求的仿生柔性机械臂的设计

针对航天器舱内环境的障避实际需求,基于自然界象鼻的内部肌肉结构分布特点,设计一种多冗余自由度仿生柔性机械臂。该机械臂由8个柔性关节组成,每个柔性关节具有3个自由度,相比传统机械臂,具有结构紧凑、刚度较高、运动灵活、操作空间广泛等特点。针对所提出的单个柔性关节与多个关节组成的仿生柔性机械臂进行运动学建模分析。利用制作的仿生柔性机械臂,进行航天避障任务试验,验证了该机械臂结构的可行性。

仿壁虎机器人足端三维力感知模块研制

针对仿壁虎机器人运动控制中存在的黏附失效与脱附冲击问题,提出了一种具有高实时性能、传感/支撑一体化的足端三维力感知模块以提升机器人在非结构环境下的稳定运动性能。首先,通过有限元分析确定了由"马其他十字"与"双悬臂梁"结合的组合式结构;其次,基于实时操作系统设计交互式采集/传输系统实现了对足端三维力数据的实时采集和获取;接着,搭建标定平台并完成了对足端三维力感知模块的标定、解耦及测试;最后,基于该感知模块,实现了对仿壁虎机器人单腿黏附控制。实验结果表明,该足端三维力感知模块不仅可以支撑机器人自身重量,还实时采集足端黏/脱附力,为指导机器人稳定黏附与柔顺脱附打下硬件基础。

群落式办公建筑——杭州数源科技园设计探索

文章对于现代办公建筑设计中所存在的问题进行了探讨与反思，并通过对杭州市数源科技园设计方案的解读，阐述了基于密集城市空间所做的“群落式”办公建筑的设计尝试和空间表现。

基于黏附稳定包络边界的爬壁机器人竖直壁面过渡策略

爬壁机器人由于其出色的攀爬能力在管道、壁面类检修与维护等方面表现出独有的优势,但是攀爬过程中因缺乏竖直异面过渡能力而限制了其在壁面的运动性能。本文以机器人在竖直攀爬面上内直角处灵活过渡为研究目标,提出了多足机器人在壁面过渡中的足端力映射模型与足底力求解方法,以及相应的壁面过渡策略。首先建立了一种适用于匍匐式攀爬机器人的足端黏附力映射模型,构建了足端力与质心广义力的等效映射关系,在此基础上以机身稳定为原则,采用多约束的非线性规划方法求解出能够实现壁面过渡的黏附包络的上下边界,为机器人稳定壁面过渡提供评价指标。其次,研究壁面过渡进程中机器人与环境稳定接触与剥离的优化过渡策略,并依据所提出的评价指标完成仿真验证。最后在实体机器人平台上测试上述壁面过渡策略,实验结果表明该策略能够有效提升壁面过渡的成功率,保障爬壁机器人在壁面过渡应用中的可靠性。

狭小空间匍匐式四足机器人的稳定行走控制及运动策略

现代装备日益庞大、复杂,各分系统和模块间形成大量结构形状复杂的狭小空间,检测此类狭小空间内的设备状态对保障系统安全、降低运营成本具有重要意义.受壁虎能够在狭小空间顺利攀爬运动的启发,我们发明了仿壁虎匍匐运动机构和黏附脚掌,这种机器人在狭小空间,特别是宽度受限空间的运动稳定性为机器人运动规划的核心问题.本文研究宽度受限情况下匍匐式四足机器人的运动稳定性,作为对比,同时研究非受限情况下匍匐四足机器人的稳定运动设计.本文提出了一种保障运动稳定的重心轨迹规划方法,结合纵向稳定裕度和静态稳定区域方法,使用双支撑三角形减少支撑区域的约束条件,保留前向边界和后向边界的稳定裕度计算以简化步骤,提高了稳定裕度计算和重心轨迹规划的效率;提出在宽度受限情况下匍匐式四足机器人的运动策略,四肢向内收拢适应宽度受限约束,分析受限宽度下机器人的稳定裕度和最大步长.实验验证了该机器人在受限空间前向和横向运动的稳定性及运动控制方法.

我把岁月献石油

1947年，我考入国立北洋大学采矿系。这个系与北洋大学同龄，创建于1895年，到1947年已有52年的历史。