燃煤烟气湿法协同脱硫脱碳技术研究进展

燃煤烟气中SO_(2)和CO_(2)的处理逐渐向协同脱除方向发展,基于湿法脱硫和脱碳的组合技术因此获得了广泛关注。本文首先系统梳理了梯级(依次)脱硫脱碳技术的重点研究方向,认为SO_(2)的胺降解作用是该类技术面对的核心问题,但其影响机理尚未形成统一共识。从控制排放和预防降解两个角度出发,分析了强化脱硫技术和胺降解抑制剂对缓解SO_(2)不利影响的作用。与梯级处理相比,联合(同步)脱硫脱碳技术可基于单一溶剂实现循环吸收-解吸。然后总结了钙法、氨法、胺法等联合脱硫脱碳(联脱)技术的最新进展,梳理并对比了各类吸收体系的原理和工艺设计,其中基于氨水的联脱工艺研究最为成熟。还简述了两类协同脱除技术的优缺点和发展前景。最后,建议对于梯级脱硫脱碳技术未来应重点关注SO_(2)的胺降解机理及其在开发预防降解措施中的作用,对于联脱技术应加强反应理论和集成工艺建模研究等。

狭长空间内重载调姿装配机器人的设计与研究

针对舱体类狭长空间内部待安装设备种类多、批量大、载荷重、空间余量微小、装配路径复杂、装配风险高等问题,设计了一种重载调姿装配机器人。在机器人运动学研究的基础上,建立了误差模型,并以最小包围球半径为约束条件,通过遗传算法将误差参数的辨识结果补偿到机器人控制系统。以机柜装配为例,针对空间约束条件规划工作路径,基于动力学约束能耗函数模型,以时间、冲击和能耗为优化目标,得到多目标最优轨迹。样机实验验证了误差参数辨识的有效性,减小了机器人的绝对定位误差,且多目标最优轨迹的关节总冲击小、运动平稳,实现了机柜类设备高效、平稳、可靠的安装。

基于有限阶积分法的球面光电稳定平台机构运动特性分析

为了实现球面光电稳定平台连续性运动控制,基于有限阶积分法对稳定平台进行了运动学分析。将稳定平台机构运动过程进行了阶段化和线性化处理,机构连续运动被转化为有限个微小运动的集合,对所有微小运动的共性进行了分析,构造了具有迭代参数的约束系统。建立了稳定平台约束系统方程,对其进行了正运动学求解,并在ADAMS软件中进行了运动学建模与仿真验证。分析了不同运算阶数下应用有限阶积分法进行正运动学求解的误差,并对稳定平台进行了工作空间求解与奇异性分析,结果表明该稳定平台的工作空间满足要求,并且在工作空间内不存在奇异位点。本文的研究对此类并联机构的运动学特性分析有着较好的参考意义。

双环多杆天线展开机构运动学与动力学分析

针对一种双环多杆天线展开机构进行了运动学与动力学特性分析,首先分析了展开机构构型特征,并对整体机构进行了单元分解,基于螺旋理论,绘制了单元机构的螺旋约束图;进而建立了单元机构的螺旋约束方程组,然后通过螺旋速度递推求得机构中构件的角速度和质心线速度,采用坐标转换求导法得到了速度雅可比矩阵,利用螺旋导数并基于螺旋加速度合成法则得到了构件的螺旋加速度和角加速度以及质心线加速度;最后基于拉格朗日方程,建立了整体机构的动力学方程,通过数值计算与模拟仿真,分析得到了不同构件的运动学与动力学特性,验证了理论推导的正确性。本文分析的双环多杆天线展开机构为单自由度机构,整体结构简单,仅需一个驱动便可收拢和展开,基于螺旋理论和拉格朗日法相结合的运动学和动力学建模分析方法物理意义明确,可以较好地应用于此类空间可展开机构的分析中。

基于点球约束的机器人误差建模与参数辨识

自动化装配对于机器人绝对定位精度提出了更高的要求,机器人理论位姿和实际位姿总存在一定的误差,若绝对定位精度过低,容易导致装配过程中零部件之间发生碰撞,严重影响装配机器人的应用与推广。为此,提出了一种基于点球约束的机器人误差建模与参数识别方法:1)通过在机器人末端安装的6维力传感器反馈末端受力情况,控制机器人以多种姿态使标定锥与靶标球球面重合,记录接触时各关节的位置数据;2)以靶标球球体半径为适应度函数,利用遗传算法辨识误差参数,从而建立完整的误差补偿模型。以自主研制的7自由度装配机器人为研究对象,针对装配机器人的结构特点,由正向递推建立机器人的正运动学方程,应用固定关节法与反变换法获得机器人逆运动学方程;建立机器人的运动学误差模型,预设定误差参数与位姿变换矩阵,通过牛顿迭代法获取了关节变量值,利用遗传算法进辨识误差参数,将辨识结果代入运动学模型中进行验证。采用点球式标定方法采集机器人关节数据,应用遗传算法辨识误差参数,将所得参数代入误差模型中进行实验,结果表明,绝对定位精度提升了76.74%,验证了基于点球约束的机器人误差建模与参数识别方法的有效性,为多自由度机器人标定研究提供了有益参考。

基于RPR/RP+2R+P的铝合金结构件加工机器人设计

新能源汽车是我国应对节能减排挑战的需要,发展前景巨大。针对新能源汽车车身主要采用铝合金材料,要求加工机床灵巧轻便,整体刚度适中,能够实现复杂曲面的精准成形等需求,提出一种基于RPR/RP平面并联的五自由度混联机器人构型。首先,建立RPR/RP+2R+P五自由度混联机器人基本构型,分析计算混联机器人的自由度,完成五自由度混联机器人的初始样机结构设计。其次,求解并联与混联构型位置的正反解以及速度雅可比。然后,求解五自由度混联机器人的位姿空间;以分支杆驱动力为优化指标,工作空间内机构运转不干涉为约束条件,采用Adams-Matlab联合仿真定量分析各结构参数对分支驱动力的影响,以线性回归算法进行数据拟合,完成初始样机的尺度优化。最后,以混联机器人整机及其关键构件的刚度为优化指标,采用有限元分析的探究方法对五自由度混联机器人初代样机实现递进式的结构调整,对整机进行模态分析以得到机器人振动特性。在满足刚度要求的前提下,采取少分支构型降低制造成本,加工过程可视,为针对轻薄结构件加工的混联机器人设计提供了新思路。

小鼠动脉粥样硬化模型研究进展

动脉粥样硬化(AS)是一种影响全身血管功能的慢性病变,严重威胁人类的身体健康,其发病机制和病理生理学极为复杂。小鼠因其成本低、繁殖迅速、易于进行基因操作、AS形成时间短等特点正逐渐成为研究AS的主要模型实验动物,对AS的病理生理学研究和药物研发具有重要意义。本文对饮食造模、免疫损伤、基因工程、物理损伤4种小鼠AS模型的常用制备方法进行了综述,介绍每种方法存在的优势和劣势,讨论了AS小鼠建模的未来发展方向,以期为相关科研工作者提供参考,便于筛选更适于实验目的的AS建模方法,更好地开展AS的病因、发展、预防和治疗等研究。

基于Cosserat理论的仿生鱼骨连续型机器人静力学分析

连续型机器人具有良好的灵活性、柔顺性和人机安全性等优点,受生物鱼骨结构启发,提出了结构紧凑、质量轻、灵活性高的仿生鱼骨连续型机器人。但多节垂直交叉的刚柔软耦合结构模式使仿生鱼骨连续型机器人静力学的精确建模难度增加。本文基于Cosserat理论考虑了驱动绳索和弹性骨干的耦合作用对该机器人进行静力学分析,建立了仿生鱼骨连续型骨干的Cosserat-rod模型和驱动绳索的Cosserat-string模型以及二者的耦合模型,预测了一节仿生鱼骨单元以及垂直交叉串联布置的两节仿生鱼骨单元的变形规律。理论与实验结果相比,理论值误差在1.5 mm之内,为其长度的1.2%。本文为绳索驱动的刚柔软耦合连续型机器人的静力学建模提供了理论参考。

Mo-Cu复合材料研究进展

Mo-Cu复合材料具有可调控的热膨胀系数、良好的导电导热性能、优异的耐高温性,广泛应用于电触头、电子封装、热沉材料等领域。目前国内外Mo-Cu复合材料制备方法主要有熔渗法、粉末冶金法、液相烧结法等。近年来相关研究学者基于复合粉末原料设计、制备工艺调控及后处理工艺进行Mo-Cu复合材料制备技术的探究,采用激光烧结成型技术、热轧复合技术等方法制备了高致密度、性能优异的Mo-Cu复合材料,为Mo-Cu复合材料制备提供了新思路、新方法,但相关研究技术不够成熟,限制了Mo-Cu复合材料规模化制备与应用,Mo-Cu复合材料未来的研究方向主要是工业化制备性能优异的Mo-Cu复合材料。

渗锌钢表面含氧化石墨烯的有机封闭钝化工艺研究

为了探究环氧树脂的添加量对氧化石墨烯-硅烷-环氧树脂钝化膜的耐蚀性能的影响,以渗锌钢为基体,改变环氧树脂的添加量,制备了不同梯度的氧化石墨烯-硅烷-环氧树脂钝化液。采用中性盐雾实验,评估了不同环氧树脂添加量的钝化膜的耐蚀性能,得出了氧化石墨烯-硅烷-环氧树脂钝化液的最优配方:200m L·L^(-1)的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、200m L·L^(-1)的甲醇、0.2g·L^(-1)的氧化石墨烯、200m L·L^(-1)的环氧树脂、钝化p H=5、钝化温度30℃、钝化时间90s。对采用最优工艺制备的钝化膜的形貌及耐蚀性能进行了表征,结果表明,最优工艺制备的钝化膜,表面光滑平整,成膜较为均匀,膜层厚度约为36.4μm,可显著提升渗锌钢表面的耐蚀性能。

基座运动对并联调整机构动力学性能的影响

以上海65 m射电望远镜六自由度并联调整机构为研究对象,研究基座运动对并联调整机构动力学性能的影响。首先阐述了并联调整机构的构型与位姿状态;然后分析了基座运动对动平台和驱动分支受力的影响,计算了基座运动引起的动平台和驱动分支惯性力和惯性力矩的变化,并分析计算了基座运动过程中引起的重力矢量方向的变化;进而采用具有高实时性特点的Kane方法分别建立了基座固定和基座运动两种情况下并联调整机构的动力学方程,最后分别采用Matlab和ADAMS软件仿真分析了基座运动对机构动力学性能的影响。仿真结果验证了所建动力学模型的正确性,同时也发现基座运动对此类机械系统动力学性能影响较为明显,在结构强度校核和控制系统参数设定时应加以考虑,以提高控制系统的准确性和结构强度的可靠性。

考虑工作空间与力传递效率的新型五自由度混联机器人设计与分析

提出了一款构型为R(2RPR)R/SP+RR的新型五自由度混联机器人,对其性能进行分析,并依据工作空间与力传递效率性能指标进行尺寸优化,获得了关键设计尺寸;在此基础上,进行混联机器人本体结构设计与刚度分析,并与其他同类典型机器人刚度进行了对比;最后分析了混联机器人工作空间,提出一种工作空间搜索方法,分析了机器人在不同布局情况下工作空间是否满足预期。

形态可重构移动机器人行走机构设计与分析

基于用移动机器人代替农民在农田复杂环境下进行劳作、减轻农民作业负担的理念,提出一种轮/履形态可重构移动机器人。该移动机器人由4个相同结构的轮/履形态可重构行走单元以及车体组成,具有轮式和履带式2种行走姿态,以便适应野外复杂地形。轮/履运动形态的可重构可以通过轮/履形态转换装置实现。建立了形态可重构单元的运动学模型、数学模型以及动力学模型,并推导了行走单元的数学模型,得到行走单元机器人在攀越台阶越障时机器人摆杆角度与台阶高度h的关系,以及能够攀爬的坡度范围。在Simulink以及ADAMS中建立了行走单元虚拟样机以及仿真环境,并设计了样机。通过对虚拟样机仿真以及Matlab理论值计算,末端速度和加速度的仿真值与理论值误差的数量级仅在10^-8~10^-6之间,验证了其数学模型以及运动学模型的正确性。

2RPU/UPR+RP五自由度混联机器人静刚度分析

为快速建立基于三自由度并联机构2RPU/UPR构造出的五自由度混联机器人的解析刚度模型,首先对混联机器人的结构进行了描述;然后基于串联和并联结构独立求解思想,建立了混联机器人的位置反解模型;再对混联机器人的结构进行简化处理,分别求解并联部分与串联部分两子系统的静刚度模型,从构造系统的力旋量系和弹性变形协调条件入手,简单且快速地建立了混联机器人的整体刚度模型;最后构造混联机器人的等效三维模型,运用有限元和MATLAB软件,对典型位姿下混联机器人受外力/力矩产生的微位移进行仿真验证,并给出了整机静刚度在任务空间中随位形变化分布图。通过仿真与理论计算的对比分析,验证了该混联机器人理论刚度模型的正确性。

五自由度混联机器人尺度与结构优化设计

串联机器人具有较大的工作空间且易于控制等优势,与并联机构的高刚度有着良好的互补性。因此,五自由度混联机器人兼具串、并联机器人的优点而成为主要研究方向。本文对五自由度混联机器人构型进行阐述,该混联机器人的并联部分为存在2条连续转轴的两转一移并联机构2RPU/UPR;较系统地对该五自由度混联机器人关键尺寸进行了优化设计;对混联机器人的关键部件的机械结构进行了设计与分析,并对其进行了结构优化;对优化前后整机进行有限元静力学仿真,并对优化前后仿真结果进行了对比分析。结果显示,优化后该五自由度混联机器人的整体刚度得到提升,且整机的质量进一步减轻,有助于节约机器人的制造成本,提高机器人的动态性能。

2RPU-UPR并联机构在天线支撑中的应用

为了解决现有天线支撑机构不能同时满足高承载能力与大工作空间的要求,采用并联机构2RPU-UPR作为天线支撑机构,并对机构进行设计与实验。分析了并联机构2RPU-UPR的受力特征并建立了静力平衡方程。提出了最大承载能力与驱动分支运动范围两个优化指标,采用统一目标函数法建立两个指标的综合评价函数,对支撑机构关键尺度进行了优化设计,得到了一组机构性能优异的结构尺寸;研制了天线支撑机构实验样机,并进行了实验,实验结果表明:提出的天线支撑机构不仅能够承受大载荷,而且能满足横摇±90°、纵摇±90°的大工作空间需求,具有良好的应用前景。

氯离子对电站常用金属材料腐蚀行为的影响

介绍了氯离子对电站常用碳钢、低合金钢和不锈钢在电站停用期间腐蚀行为(简称停用腐蚀)影响的研究进展,讨论了氯离子对碳钢、低合金钢和不锈钢的停用腐蚀作用机理和影响因素。结果表明:碳钢、低合金钢和不锈钢的停用腐蚀作用机理不同,碳钢和低合金钢停用腐蚀的主要诱因是凝结水和水中溶解氧存在,不锈钢停用腐蚀的发生主要归因于表面溶液介质中氯离子的浓缩。降低空气湿度、金属表面成膜和隔绝空气是抑制氯离子对金属材料造成停用腐蚀的较好方法。

四面体构架式可展天线型面划分与程序化建模

对四面体构架式可展天线进行研究,提出了一种较为简单的型面划分方法。基于MATLAB和SOLIDWORKS提出了一种程序化建模的方法,采用VBA编程语言对SOLIDWORKS进行了二次开发,并设计了可视化操作界面。两个可展天线机构实例验证了该型面划分与程序化建模方法的正确性。所提方法划分型面的过程较为简单且型面网格质量较好,采用程序化建模的方法对天线机构进行建模方便快捷,整体设计效率大大提高。

软体机械手遥操作系统的设计与分析

面向气动软体机械手在远程非结构化环境下作业的工作需求,搭建了软体机械手遥操作系统。基于“快速气动网络”及模块化可拆卸原则,设计制作了软体弯曲致动器,根据实验需要组装成仿人手形软体机械手。在Yeoh模型基础上建立了软体致动器的力学模型并借助仿真分析加以修正,为软体致动器的控制提供了理论依据。设计了遥操作系统的总体结构,提出了气动软体机械手的驱动模式与控制策略,在C#窗体应用程序中开发了客户端软件。基于蒙皮技术在3D Max软件中对软体致动器进行建模,在Unity3D中搭建了虚拟作业场景,通过脚本程序设计实现远地端反馈信息对软体末端的运动控制和对目标对象的碰撞与拾取。开展软体致动器弯曲角度与充气气压实验,验证分析力学模型的准确性;开展遥操作手势映射实验,分析与探讨软体机械手遥操作系统的可行性及其进一步研究与应用。

双层环形桁架可展天线机构运动特性与动力学分析

为改善单层环形桁架式可展天线在大口径时刚度较低的问题,设计一种双层环形桁架可展机构,作为大口径星载天线的支撑与展开机构。对双层环形桁架可展天线进行结构分解,绘制闭环可展机构单元的旋量约束拓扑图,分析机构自由度,得出双层环形桁架可展机构只有一个自由度;基于螺旋理论分析各个构件的旋量速度,通过矢量运算得到各个构件的角速度和质心线速度,并得到速度雅可比矩阵;利用旋量导数分析机构中各个构件的旋量加速度,计算得到各个构件的角加速度和质心线加速度;基于牛顿-欧拉方程和虚功原理,建立整体双层环形桁架可展机构的动力学方程,进行数值计算与仿真验证。研究结果表明:计算和仿真结果验证了理论分析的正确性;所提双层环形桁架可展天线机构整体结构简单,仅需一个驱动便可顺利展开;基于螺旋理论的运动学和动力学分析方法具有明确的物理意义,且分析过程较为程式化,易于编程。