Trajectory compensation for multi-robot coordinated lifting system considering elastic catenary of the rope

The multi-robot coordinated lifting system is an unconstrained system with a rigid and flexible coupling.The deformation of the flexible rope causes errors in the movement trajectory of the lifting system.Based on the kinematic and dynamic analysis of the lifting system,the elastic catenary mod-el considering the elasticity and mass of the flexible rope is established,and the effect of the deform-ation of the flexible rope on the position and posture of the suspended object is analyzed.According to the deformation of flexible rope,a real-time trajectory compensation method is proposed based on the compensation principle of position and posture.Under the lifting task of the low-speed move-ment,this is compared with that of the system which neglects the deformation of the flexible rope.The trajectoy of the lifting system considering the deformation of flexible rope.The results show that the mass and elasticity of the flexible rope can not be neglected.Meanwhile,the proposed trajectory compensation method can improve the movement accuracy of the lifting system,which verifies the ef-fectiveness of this compensation method.The research results provide the basis for trajectory plan-ning and coordinated control of the lifting system。

解剖型锁定钢板联合TightRope内固定治疗锁骨远端骨折的效果

目的:探讨解剖型锁定钢板联合Tight Rope内固定治疗锁骨远端骨折的效果。方法:回顾分析常熟市第二人民医院创伤骨科2015年4月—2021年6月收治的93例锁骨远端骨折患者,按其治疗方式分对照组(n=46)和观察组(n=47)。对照组接受锁骨钩钢板内固定治疗,观察组接受解剖型锁定钢板联合Tight Rope内固定治疗。比较两组患者围手术期指标、肩关节功能、骨形成蛋白-2(BMP-2)、凝血指标、并发症发生率。结果:两组术中出血量比较,差异无统计学意义(P>0.05);观察组手术时间长于对照组,但骨折愈合时间、术后住院时间均短于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。术后1、3个月,观察组肌力、肩关节活动度、日常活动、疼痛评分均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。术后1周,观察组BMP-2、凝血酶原时间(PT)均高于对照组,纤维蛋白原(FIB)、D-二聚体(D-D)均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组并发症发生率(4.26%)低于对照组(21.74%),差异有统计学意义(P<0.05)。结论:相比于锁骨钩钢板内固定术,解剖型锁定钢板联合Tight Rope内固定术治疗锁骨远端骨折的效果更理想,在患者术后肩关节功能恢复、骨折愈合、并发症控制等方面均有明确优势。

小切口复位Tight Rope纽扣钢板内固定治疗RockwoodⅢ型肩锁关节脱位的效果观察

目的:探讨小切口复位Tight Rope纽扣钢板内固定治疗RockwoodⅢ型肩锁关节脱位的效果。方法:选取89例RockwoodⅢ型肩锁关节脱位患者,按照随机数字表法将其分为两组。对照组44例,采用锁骨钩钢板内固定术,观察组45例,采用小切口复位Tight Rope纽扣钢板内固定术,观察两组手术相关指标、肩关节功能、疼痛程度、创伤应激指标及并发症发生率。结果:观察组手术相关指标优于对照组,术中出血量少于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);术后1 d,观察组CMS各维度得分高于对照组(P<0.05);术后1 d、3 d、7 d,观察组VAS评分均低于对照组(P<0.05);术后,两组Cor、ACTH均升高,且观察组低于对照组(P<0.05);观察组并发症发生率6.67%低于对照组20.45%(P<0.05)。结论:小切口复位Tight Rope纽扣钢板内固定治疗RockwoodⅢ型肩锁关节脱位,减少手术创伤,缩短手术时间,减轻疼痛,安全性较好。

空心钉与Tight Rope内固定治疗Lisfranc损伤的对比分析

目的 对比分析空心钉与Tight Rope内固定治疗Lisfranc损伤的效果。方法 将2020年1月-2021年6月在本院骨科治疗的74例Lisfranc损伤患者随机分为两组,对照组使用空心钉内固定治疗,观察组使用Tight Rope内固定治疗,对比两组的手术疗效、并发症、疼痛、AOFAS评分。结果 对比Lisfranc损伤恢复优良率,观察组更高,恢复更好(P<0.05);切口感染、内固定松动、内置物断裂、足背部浅感觉减退、跖跗关节不稳、创伤性关节炎等并发症相比,观察组的发生概率均更低(P<0.05);术后1个月、6个月、12个月的VAS疼痛评分相比,两组前两个时间点相当(P>0.05),而术后12个月观察组更低(P<0.05);术后1个月、6个月、12个月的AOFAS评分中疼痛、功能、患足力线相比,两组前两个时间点相当(P>0.05),而术后12个月观察组均更高(P<0.05)。结论 Tight Rope内固定治疗Lisfranc损伤的效果更好,远期疼痛更轻,功能恢复更好,并发症发生率更低,整体手术疗效优于空心钉内固定。

带线锚钉与Tight Rope钢板治疗肩锁关节脱位的临床效果研究

目的:比较带线锚钉与Tight Rope钢板治疗肩锁关节脱位的临床效果。方法:回顾性分析72例肩锁关节脱位患者的临床资料,根据患者的治疗方式分组,其中36例患者接受带线锚钉治疗,36例患者接受Tight Rope钢板治疗,比较两组治疗效果。结果:Tight Rope钢板组的手术时间、住院时间与康复周期短于带线锚钉组,出血量少于带线锚钉组(P<0.05);Tight Rope钢板组术后RoWE功能评分高于带线锚钉组(P<0.05);两组间隙距离差异无统计学意义(P>0.05)。结论:带线锚钉与Tight Rope钢板均可有效治疗肩锁关节脱位,且Tight Rope钢板造成治疗创伤更小,有利于术后康复。

改良徒手法锁扣带袢钛板微创手术治疗肩锁关节脱位

目的:探讨改良徒手法锁扣带袢钛板微创治疗肩锁关节脱位的方法及临床疗效。方法:对本院2018年6月至2021年11月期间采用改良徒手法锁扣带袢钛板微创内固定治疗的61例肩锁关节脱位病例进行回顾性分析,男35例、女26例,年龄45.6±5.2岁。根据Tossy分型,TossyⅡ型21例、TossyⅢ型40例。采用Karlsson标准进行疗效评价,应用牛津肩关节评分、Constant-Murley评分评价肩关节功能。结果:所有患者均获随访,随访时间为9~12个月,平均11.2月,60例肩锁关节脱位复位未丢失。按Karlsson标准评价疗效:优60例,差1例,优良率98.36%。末次随访时,Constant-Murley评分95.65±2.32分,牛津肩关节评分12.92±0.81分,均较术前显著改善(P<0.01),满意度为96.74%。结论:采用改良徒手法锁扣带袢钛板内固定治疗肩锁关节脱位,微创、固定稳定、复位不易丢失、不干扰肩锁关节及肩峰下结构、术后肩关节功能良好,效果满意。

矿用钢丝绳捻向攀爬轮式巡检机器人设计

针对矿用钢丝绳无人巡检需求,设计研制了一种沿钢丝绳捻向攀爬的巡检机器人。该机器人所需的驱动力约为传统沿轴向攀爬机器人的0.915倍,携带负载3 kg时,其越障高度比轴向攀爬机器人的越障高度大0.6 mm,障碍物高度为3 mm时,它携带的最大负载比轴向攀爬机器人大0.4 kg。模拟深井环境开展了钢丝绳振动工况下的巡检机器人攀爬实验。研究结果表明:在钢丝绳静止状态下,攀爬机器人展现出稳定的攀爬性能,最大攀爬速度达到8.25 m/min,可连续攀爬500 m;在低频大幅振动工况下,机器人攀爬速度高于静止时的速度;在高频小幅振动工况下,钢丝绳振动会导致攀爬速度小幅度波动。

卫星运输T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼研究

钢丝绳隔振器可以缓解卫星运输过程中振动产生的危害,但其缺少试验基础研究,无法提供仿真输入,难以准确实现卫星损伤仿真。针对此问题,对T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼特性进行了理论分析和试验研究。首先,对钢丝绳隔振器系统的力学特性进行了理论分析,建立了理想的迟滞回环曲线;其次,建立了钢丝绳隔振器静刚度和动刚度力学测试系统;最后,通过准静态加载以构建静刚度条件下压缩、横滚、剪切状态力和位移的关系。在预承载力为5 kN、振幅为1 mm条件下,分别测试了激振频率5~8 Hz条件下的动刚度性能。结果表明:准静态加载条件下,钢丝绳隔振器的力和位移关系较为稳定;动刚度条件下,在5~8 Hz频率之间,动刚度变化较为稳定;等效阻尼随着激振频率的增加而增加。

多绳摩擦提升机多连杆锁绳装置的设计与优化

针对现有锁绳装置锁绳低效、松绳困难、锁绳力不足等问题,设计出一种能够实现在各种载荷工况(尤其重载)下安全、高效地进行锁绳作业的提升钢丝绳锁紧装置(简称锁紧装置)。使用SolidWorks对锁绳装置进行三维建模,采用ANSYS对锁绳装置进行有限元分析;然后对锁绳装置关键部位第一连杆进行优化设计,采用中间复合材料设计方法获得初始优化数据组,并且使用Kriging模型建立响应面模型;最后采用多目标遗传算法进行优化。优化结果显示:第一连杆变形量减小17.46%,最大等效应力减小16.18%,显著提高了锁绳装置的综合性能,为矿井的安全、高效生产提供了保障。

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数和阻力系数研究

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数C_(M)和阻力系数C_(D)取值直接影响到渔具数值模拟的计算速度和精度。通过波浪水槽试验探究了7种金枪鱼延绳钓单丝和绳索材料在规则波条件下所受的波浪力,并在Morison方程的基础上,使用最小二乘法计算出相应材料的C_(M)和C_(D);分析了C_(M)和C_(D)随KC数和雷诺数Re的变化情况。结果显示:同一波高下,试验材料所受波浪力随着波浪周期增加逐渐增加;同一波浪周期下,试验材料所受波浪力随波高增加逐渐增加;相同材料随着直径增加,所受波浪力增加;3种尼龙单丝随着KC数增加C_(D)逐渐增加,C_(M)变化不明显,趋于常数,随着雷诺数Re的增加C_(M)和C_(D)有逐渐增加的趋势;3种聚丙烯绳索C_(M)随着KC数和雷诺数Re增加而增加,C_(D)在低KC数时较为平稳,其随着雷诺数Re增加逐渐下降,趋于常数;涂沥青的聚丙烯绳索的C_(M)和C_(D)较为稳定。研究表明,本试验得出的C_(D)和C_(M),可用于延绳钓渔具数值模拟。

灯泡贯流式水轮机增减负荷动态特性分析

水轮机频繁经历变负荷工况转换过程,使得机组在较短时间内工作参数急剧变化,严重影响电站稳定运行。该研究以某贯流式水轮机为研究对象,在考虑自由液面和水体重力的情况下,采用动网格技术对贯流式水轮机相同出力范围下的减、增负荷过渡过程的动态特性进行分析。研究结果表明:由于增负荷和减负荷过渡过程的起始工况导致起始流动状态不同,因此在相同出力时,机组内的流动分布不同,减负荷过程尾水管内的涡流面积及强度明显小于增负荷工况,且尾水管涡带尺度也明显小于增负荷过程;相比于增负荷过程,减负荷过程中转轮叶片大范围的低压区极易引发空化;机组内的水压力脉动主要以尾水管涡带引起的0.1f_n(f_n为转频)低频压力脉动和转轮的旋转引起3f_n的高频压力脉动为主,增负荷过程的压力脉动幅值明显大于减负荷过程,两种压力脉动共同作用,使得贯流式水轮机主要振动区域集中于转轮。研究结果对贯流式水轮机的设计与运行具有一定的指导意义。

基于整体与局部纹理特征加权融合的港机装备钢丝绳断丝缺陷检测研究

钢丝绳是港机装备的重要部件,由于作业工况环境恶劣,钢丝绳表面极易引起断丝等缺陷,影响港机装备作业安全。针对港机装备钢丝绳表面油泥严重、光照亮度不均,以及港机装备钢丝绳断丝缺陷能够在钢丝绳股顶钢丝椭圆形区域内有效体现的特点,提出了一种基于钢丝绳整体纹理特征与股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓纹理特征加权融合的钢丝绳断丝缺陷检测方法。首先采用图像降噪、增强、校正技术对钢丝绳原始图像进行预处理。然后采用图像平滑、阈值分割及边缘特征提取技术对股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓进行提取。接着采用局部二值模式(LBP)算子分别提取钢丝绳整体纹理特征与股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓纹理特征,并对钢丝绳整体纹理及边缘轮廓纹理特征进行特征加权融合。最后对加权融合后的特征向量进行主成分分析(PCA)法降维,并应用支持向量机(SVM)技术对钢丝绳断丝缺陷进行检测。研究结果表明:本文提出的方法对实际工况下重油泥、光照不均等钢丝绳断丝缺陷具有较好的检测效果,具有一定的工程应用价值。

绳带辅助本体感觉神经肌肉促进技术训练联合绳带辅助脑机接口训练对脑卒中偏瘫上肢康复效果的随机对照试验

目的探讨绳带辅助本体感觉神经肌肉促进技术(PNF)训练联合绳带辅助脑机接口(BCI)训练在脑卒中偏瘫患者上肢康复中的应用效果。方法2022年3月至2023年2月,选取广西医科大学第二附属医院脑卒中偏瘫住院患者96例,随机分为常规组(n=32)、PNF组(n=32)和联合组(n=32)。各组均给予常规康复治疗,常规组给予上肢PNF训练,PNF组给予上肢绳带辅助PNF训练,联合组给予上肢绳带辅助PNF训练和上肢绳带辅助BCI训练,共4周。治疗前后,分别采用偏瘫上肢功能测试-香港版(FTHUE-HK)、Fugl-Meyer上肢功能评定(FMA-UE)和改良Barthel指数(MBI)进行评估。结果各组FTHUE-HK评分、MBI评分的组内效应(F>341.219,P<0.001)、组间效应(F>21.705,P<0.001)和交互效应(F>3.171,P<0.05)均显著;FMA-UE评分的组内效应(F=520.472,P<0.001)和组间效应(F=41.939,P<0.001)显著,交互效应不显著(P>0.05)。治疗后,各项指标均为联合组最优(P<0.05)。结论绳带辅助PNF训练联合绳带辅助脑机BCI训练能进一步促进脑卒中偏瘫上肢运动功能障碍患者的恢复,提高其日常生活能力。

大型岔管内螺旋流涡带数值分析研究

岔管部件广泛应用于常规水电站、抽水蓄能电站等重要水力发电工程。大型岔管(D主≥6 m)由于岔管外形,肋板结构及内部流态三因素耦合可能导致螺旋流涡带,其对岔管的水力损失具有不可忽略的消极后果。本文基于经典k-ε湍流模型联合考虑实际岔管材料壁面粗糙率,构建了考虑壁面真实粗糙度的钢岔管内部流态k-ε湍流模型。计算结果与实验数据对比验证了本文构建数值模型的有效性及准确性。随后采用导流叶片策略有效消除了大型岔管内的螺旋流涡带现象。研究结果表明:多导流叶片优化方案可有效减少和消除大型岔管中的螺旋流态,并减少岔管水力损失。具体地,对岔管支管路中不同流量工况,优化后的主管路部分流线分布均匀,最大流速位于岔管支管路弯管(内弯)附近;优化后岔管肋板两端涡旋流态基本消除。对岔管支管流量不均匀工况,支管路内螺旋流涡带流态明显减缓,只存在少量螺旋流态。本文研究结果可对岔管水力优化设计及相近研究领域提供一定参考。

海南青铜绹纹环形器初探

20世纪90年代初,在海南省昌江县发现9件青铜器物。这组器物呈环状,外缘有锯齿,中孔为圆形,环上布满类似绳索的绹纹装饰,故名青铜绹纹环形器。这组青铜绹纹环形器可能为具宗教祭祀、驱魔辟邪等意义的礼仪用器,应与汉代军队在海南岛的军事征伐活动相关,也有可能与汉代移民的迁入有关。海南青铜时代与中原及岭南地区相比要晚许多,这组青铜绹纹环形器传入海南的时间应晚于战国,推测最早是在汉代传入。环形器所饰绹纹与海南出土铜釜、铜鼓上的绹纹如出一辙,而后者又与两广和云贵地区的汉代铜釜、铜鼓风格相似,因此该组青铜绹纹环形器的制造年代极可能是汉代,产地为两广及云贵地区。

球型钢丝绳隔振器非对称迟滞模型

针对球型钢丝绳隔振器的非线性刚度和阻尼特性导致迟滞模型表征困难的问题,提出了非线性弹性因子和修正因子改进的归一化Bouc-Wen迟滞模型,结合Simulink仿真完善改进的迟滞模型,采用最小二乘法和遗传算法相结合的方法对改进模型进行参数识别。通过数值仿真绘制GGQ25-62L型球型钢丝绳隔振器在不同工况的迟滞环,并和实验数据进行对比。结果表明,参数识别方法准确可靠,实验数据和理论计算曲线具有较强的一致性,该模型能够有效地描述隔振器的动态特性。

改进锚固的钢丝绳-聚合物砂浆交叉条带加固砌体墙拟静力试验研究

本文基于新的钢丝绳锚固方式和墙体构造措施,进行了5片砌体墙的抗震拟静力试验,其中4片采用钢丝绳-聚合物砂浆交叉条带法加固,1片未加固墙作为对照组。综合前期已有试验数据,推导钢丝绳-聚合物砂浆交叉条带法加固砌体墙的抗剪承载力公式。试验表明:改进锚固方式后的交叉条带法在构造上更为可靠,能有效提高砌体墙抗剪承载力,组合墙体承载力较未加固墙提高65%以上,较旧锚固法承载力平均可提高30%;交叉条带对墙体裂缝的出现和发展有一定限制作用,使得墙体的延性有所提高;受力时条带拉压杆体系与原有墙体之间的协同效应能有效提高承载力。最后根据8片墙拟合出的加固墙体抗剪承载力计算公式与试验数据吻合较好,可在相关研究分析中参考使用。

秸秆绳不开沟深埋还田机切土刀的设计与试验

为解决北方寒地秸秆直接还田难腐解、还田均匀性差以及影响机械化作业播种质量等问题,提出先将作物秸秆加工成秸秆(草)绳后再应用专用设备将草绳深埋还田的新思路。介绍了秸秆绳不开沟深埋还田机整机结构与工作原理,重点对切土刀的结构参数进行了理论分析与设计,并对切土刀切削土壤进行了有限元动力学分析。以作业深度、作业速度为影响因素,以切削阻力为试验指标,进行仿真模拟试验,获得了两因素对切削阻力的影响规律及回归方程。通过田间试验验证了切土刀设计的合理性,为样机设计和新机型的开发提供参考。

新型双质量飞轮弹性元件动态特性建模研究

为解决现有双质量飞轮存在的刚度跃变、离心力影响扭振特性和阻尼特性无法满足多工况需求等问题,提出了一种采用钢丝绳环作为弹性元件的新型双质量飞轮;对飞轮的重要弹性元件钢丝绳环开展了试验研究,获得不同频率和振幅下绳环的动态迟滞特性试验曲线;建立了钢丝绳环的多项式迟滞模型并基于试验数据进行模型参数识别,获得钢丝绳环动态迟滞模型通用公式并通过试验验证模型有效性。结果表明:所建立的模型能够很好的描述钢丝绳环非线性迟滞特性,方便计算弹性元件的动刚度和阻尼特性,为厘清钢丝绳环非线性迟滞特性规律提供了新的分析方法,为进一步研究新型钢丝绳环双质量飞轮的扭振特性奠定了基础。

基于磁场模型的矿用钢丝绳检测信号特性试验研究

电磁检测是矿用钢丝绳缺陷可靠的检测手段之一。基于电磁法的矿用钢丝绳缺陷检测,目前存在缺陷与信号特性表征规律不明确的问题,定量识别时存在无关信号特性,影响识别准确性。采用三维磁偶极子理论计算、Maxwell模拟仿真与试验相互验证的方法,总结漏磁信号特性与缺陷变化之间的表征关系。首先建立磁场环境下的钢丝绳三维磁偶极子理论模型,应用模型对标准缺陷处进行磁场理论计算并进行Maxwell模拟仿真;分别提取理论值与仿真值的峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值、峰谷值宽度四项信号特性,进行缺陷与信号的表征分析;最后设计缺陷进行试验验证,得到试验数值的斯皮尔曼相关系数。试验结果表明:缺陷的宽度、深度与峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值3个信号特征值呈正相关,与峰谷值宽度无明显相关性;缺陷长度与峰/谷绝对值呈先上升后下降的趋势,与波宽、峰谷差值、峰谷值宽度呈正相关。并且发现宽度缺陷信号幅值最强,长度缺陷信号幅值最弱,深度信号幅值居中,峰谷差值和峰谷绝对值与缺陷相关性最高。该研究具有一定的工程指导价值。