电解铝溜槽清理机器人系统设计及应用

为解决电解铝烟气净化工艺中氧化铝粉输送存在砂石等杂质,在溜槽内易形成结痂片,影响生产效率和产品质量的问题,开发了溜槽清理机器人系统。设计了永磁吸附多轮式小车本体、清理模块、监控模块、降温模块、辅助模块,搭建了基于工控触摸一体机、PLC、嵌入式硬件STm^(3)2为上下位机的远程控制系统,编写了控制系统软件,研制了工程样机并在现场进行了试验验证。试验结果表明:溜槽清理机器人在受限空间下结构尺寸可调,能够在80℃高温、高粉尘、强磁场环境下进行溜槽内杂质推铲聚堆、吹扫清理作业;可实时监测溜槽内部件及机器人作业状态等,适应溜槽清理的复杂工况;机器人清理覆盖率达到了95%以上,相较人工可节省约30%的时间,工作稳定可靠,降低了人工作业劳动强度和高温作业风险,提高了电解铝原料的输送效率。

排水管道自适应清理机器人支撑机构的优化设计

为了清理中大型排水管道中的硬质废物,借鉴MIT机械狗和Ascento腿部机构的轻量化及可靠性优点,设计了一种排水管道自适应清理机器人的支撑机构,采用了二自由度支撑机构,在保持机器人稳定的同时具有较强的越障能力。在ANSYS Workbench中对支撑机构进行不同展开角度下的静力学仿真,根据仿真结果进行优化设计。仿真结果显示,与原结构对比,优化后的支撑机构的受力变形和内部应力显著下降,30°展开状态的变形量小于5%,120°状态的应力集中现象得以消除。

基于Halcon的水面垃圾清理机器人目标定位与路径规划方法

针对中小型水域垃圾清理作业困难,人工成本较高的问题,提出了基于视觉的水面垃圾清理机器人垃圾检测、定位、路径规划方法。首先,基于Halcon软件对含有水面垃圾的原始图像进行图像分割和边缘检测,实现目标物在原始图像中的二维坐标;接着,通过双目摄像头为垃圾清理机器人提供实际位置的空间坐标信息,再运用蚁群算法进行路径规划,优先选择最短路径,规划水面垃圾清理机器人清理目标垃圾的运行轨迹,以提高清理效率;最后将目标定位和路径规划结果融合,实现水面垃圾清理机器人的自主运行,达到垃圾清理的功能。实验结果表明所提方法能够较好地克服水面复杂环境影响,机器人运行效果较好,有利于提高水环境的卫生水平,具有重要的实际意义和应用价值。

智能水下清理机器人性能评估及优化设计研究

通过明确垃圾清理效率和能源利用效率等关键指标,文章对水下清理机器人的性能进行科学评估。通过机器人设计、智能算法改进、环境适应性提升等方面的深度优化,提出了系统性的性能优化策略与机器人设计方案,为推动水下清理机器人技术的进步、促进海洋环境保护与可持续发展作出贡献。

基于PLC的储油罐清理机器人液压系统设计

目前储油罐多采用人工清洗,存在危险、低效率、污染环境、浪费资源等问题,亟待机器人自动清罐技术;基于PLC自动控制,采用电液比例阀实现了对机器人驱动液压马达的精确控制;实验表明,液压系统设计合理,运行可靠。

基于森林火灾数据的余火清理机器人模块化设计

森林火灾损失巨大、案例众多,案例中的数据信息能够反映出火灾救援中存在的问题。为降低森林火灾造成的损失,以及为余火清理装备设计提供指导,先利用制作图表的方法对收集整理到的森林火灾数据进行分析,再对国内外现存余火清理装备及装备研究趋势进行分析,最后探讨模块化设计方法在余火清理装备设计中应用的可行性。研究表明,森林火灾难以预防;救援人员数量不低于5000人有利于控制过火面积在1000 hm;范围以下;清理余火是当前最有效降低森林火灾损失的方法,但现存余火清理装备因问题突出而不能满足需求;目前余火清理装备的研究趋势为机器人,设计余火清理机器人顺应行业发展方向;模块化设计方法在余火清理装备设计中具备可行性,二者结合所设计出的机器人能够解决余火清理工作中面临的问题。此研究结果为余火清理机器人设计提供了方法,同时对余火救援工作具有一定的指导意义。

轨道式多臂铸件清理机器人的设计与分析

针对现有铸件清理工作费工费时且需要大量劳动力问题,基于TRIZ理论进行系统功能和冲突矩阵分析,结合多用性原理、动态化原理、小人法和拓扑结构设计了一种悬挂轨道式多臂型铸件清理机器人。结果表明,该机器人能够完成铸件清理的所有工序,且其适应性和多用性较好,能够克服现有铸件清理机器人存在的技术缺陷,并为机器人样机制作提供理论依据,为新产品研发提供实时指导。

柔性驱动立筒仓清理机器人转动控制系统建模及简化

立筒仓清理机器人在旋转运动中,由于采用钢丝绳作为驱动部件,在驱动力和重力的共同作用下必然存在一定的摆动。如何对钢丝绳建模并进行合理的简化,将对防摆动控制系统的构建起到至关重要的作用。首先给出了机器人工作环境和基本结构。其次从动力学角度详细探讨了机器人建模的方法,采用有限段模型在ADAMS软件中构建钢丝绳。针对有限段模型计算速度偏慢的问题,对有限段进行进一步对比分析,得到了简化结果。最后通过Matlab/Simulink与MSC.ADAMS软件对建模与防摆动控制进行了仿真,说明了建模与简化的正确性和实用性。

伐根清理机器人研制

本文介绍了伐根清理机器人的基本构造和主要功能 ,以及液压驱动与控制系统的设计原理。试验使用表明 ,该机器人每天可清理落叶松伐根 10 0个左右 ,效率为人工清理的 2 0～ 2 5倍 ,最大清理伐根直径为5 5 0mm。

林木伐根清理机器人设计与试验

林木伐根用途很广 ,但采掘相当困难。为了提高采掘伐根的效率 ,减小对地表的破坏 ,研制了林木伐根清理机器人。该机器人采用 SDWY- 60型履带式液压挖掘机底盘作行走机构 ,卸下铲斗换装上伐根清理旋切头 ,构成了具有 6个自由度的伐根清理机械手 ,可对伐根的侧根进行旋切 ,然后夹紧并拔出归堆。机械手采用全液压驱动、单片机系统控制 ,作业半径 4～ 8m ,最大可清理伐根直径 5 5 0 mm。使用表明 ,该机器人每天 (以 6h计 )可清理直径 5 0 0 mm以上落叶松伐根 10 0个左右 ,而人工每天只能清理同样伐根 4～ 5个 (6h) ,机器人的效率约为人工清理的 2 0～ 2

轨道式多臂铸件清理机器人结构设计与分析

针对现有铸件清理技术的不足,为解决人工清理铸件和串联机器人固定工位搬运存在的负载小、柔性度不足和工作效率低等问题,基于机构拓扑结构理论设计一种混联且多臂执行部为变胞结构的铸件清理机器人。介绍了铸件清理机器人的总体设计方案和工作原理,完成并联工作臂的设计和自由度计算;并运用ANSYS Workbench软件对铸件清理机器人抓取铸件的过程进行静力学仿真,并对结果进行优化,使得铸件清理机器人的结构设计可靠合理。所设计的铸件清理机器人能够满足铸件清理要求,提高了铸件清理的效率。

基于SolidWorks的伐根清理机器人虚拟设计与运动仿真

通过使用SolidWorks软件的机械系统虚拟设计和运动仿真的基本方法,综合运用SolidWorks的参数化、变量化建模技术以及自上向下的设计思路,完成伐根清理机器人及其行走底盘的虚拟建模,并对由于行走底盘的改变而重新设计的接口和机械臂采用最新的COSMOSMotion2006软件进行了运动仿真和参数优化,以确定其机构可用性,有利于缩短产品的开发周期和减少开发费用。

基于AHP-FCE模型的道路清理机器人设计评价应用

为解决城市治理过程中所面临的道路清理问题,对道路清理机器人进行了优化设计。首先采用层次分析法对道路清理机器人相关的设计准则进行分析,主要从功能、应用、成本、外观四个方面入手,得到分析模型,并计算不同设计要素点的权重。然后再根据模糊综合评价法对三种不同的设计方案进行打分,并计算得到评价集、矩阵集和模糊评价向量。最后通过计算得出不同设计方案的设计评分,并通过比较设计方案评分来选择最优的设计方案。

管道机器人在线清理技术在煤矿的研究与应用

煤矿主排水管道内壁易形成一些诸如钙镁盐结晶垢,使管道有效过流截面减小、阻力加大以及电耗增加,威胁矿井生产安全。当输水阻力达到一定程度时,常要拆除旧管线,重新安装新管线,人工成本和材料成本很大,井筒内悬空作业安全风险大,并影响矿井正常生产。而利用管道机器人在线清理技术,能安全、经济、全面、高效解决上述问题,是目前的最佳选择。

伐根清理机器人变幅系统动态分析

应用控制论的方法,研究了伐根清理机器人变幅系统的动态特性,建立了系统动态方程,求出了系统传递和系统在阶跃信号作用的输出响应函数。并在此基础上,分析了系统的动态稳定性以及系统各参数、作业环境对系统动态特性的影响,提出了为提高伐根清理机器人变幅系统动态特性在设计和使用应采取的措施和方法。

基于模糊控制的立筒仓清理机器人转动调节研究

针对立筒仓清理机器人这一典型的柔性欠驱动机械系统的控制问题,提出了一种基于模糊原理的控制算法。本文首先给出了机器人工作环境和基本结构,简要介绍了机器人转动过程中结构的变化和相应的建模方法。针对机器人柔性欠驱动的特点和变结构运动问题,采用了基于模糊算法的控制器,并详细的讨论了算法的构建过程。最后通过Matlab/Simulink与MSC.ADAMS软件对建模与控制过程进行了仿真与分析,说明了系统建模与控制算法的有效性。

煤仓清理机器人研发与应用

储煤筒仓在我国应用广泛、现存量巨大,储煤筒仓的粘壁、蓬煤、堵塞现象,长期以来一直给煤矿、电厂等企业带来困扰。储煤筒仓内部呈圆柱体,底部有多个方锥形落料口,落料口通常为一米见方远小于煤仓内径,原煤自上而下靠自重下落,这种结构形式决定了锥形落料口附近原煤流速变缓、受挤压、易粘壁蓬堵,再遇上煤料颗粒细、含水量高、存煤时间长等情况,粘壁更易发生,粘壁使煤料流动通道更为狭窄、流速更慢,进而逐渐发展为堵塞,这种情况很难完全避免;在冬季气温很低的地区,含水量较高的煤料还会形成冻粘壁,进而逐渐发展为冻堵,更加难以疏通。目前煤矿解决粘壁蓬堵是靠人工巡检发现蓬堵、定期人工清理粘壁、人工疏通堵塞,人员须钻入煤仓中手动清理,环境恶劣劳动强度大、耗时长效果差,且存在极大的安全隐患,每年都有因人工煤仓清堵而导致的人身伤亡事故;而且对于放小炮也无效的冻堵只能等待来年回暖,使煤仓使用率降低,给煤矿及电厂的正常生产带来影响。为解决上述问题,运用特种工业机器人技术和控制算法,针对储煤筒仓研发了一套煤仓全方位智能清理机器人系统,在不改变储煤筒仓现有结构的情况下,在每个落煤口内部安装一套以液压为动力、可往复移动、捶打破煤的机器人执行单元,由机器人集群控制软件操控,根据每个落煤口布置的堵煤监测传感器及其他传感器的信号,实现自动监测判断蓬堵情况,自动选择最优的清理措施、操控相关机器人协调动作,使落煤口迅速恢复畅通。整个系统全自动无人值守运行,可迅速有效解决储煤筒仓中的蓬煤、粘壁、冻煤等落煤不畅和阻塞的情况,以成体系的技术化手段安全有效地替代人工高危工作,避免了因人工清堵而导致伤亡的可能,解决了长期困扰煤矿、电厂的痛点,提高储煤系统运行安全性。详细说明了煤仓清理机器人的运行机理、安装布局、样机试验测试、煤矿企业应用效果等情况,证明了煤仓清理机器人是解决煤仓粘壁、蓬煤、冻煤等落煤不畅和煤仓阻塞情况的有效手段。

树障清理机器人的设计与实现

针对环境复杂的区域,高大树木、复杂地形等问题容易造成用电危险,而传统的人工清理树障的方法易造成安全事故,我国现有研发的机器人具有空中姿态控制不稳定以及数据传输不稳定等问题,对树障清理空中机器人进行了设计和实现.该机器人的结构组成主要包括多旋翼无人机、控制系统、远程监控系统、通信系统和刀具装置.通过确定地面坐标系和无人机坐标系的关系,建立空中机器人的动力学模型.充分考虑环境等因素对空中机器人传感器采集数据的影响,建立了传感器的数据融合算法,对传感器采集数据进行处理.采用PID(Proportion Integral Differential)控制方法对空中机器人的姿态控制器进行设计.为了验证该树障清理空中机器人的性能,对其进行了姿态控制试验和树障清理试验.试验结果表明机器人的姿态控制响应时间较短,最短可达1.2 s.在进行树障清理时,最大可清理树障直径约为4 cm,切割最长时间为3 s.

煤仓清理机器人机械臂结构的设计与仿真

针对露天矿大直径储煤仓清理应用现状,设计机器人清理煤仓来代替人力解决煤仓拥堵,提出煤仓清理机器人机械结构设计方案。利用SolidWorks软件设计煤仓清理机器人机械本体结构,利用ANSYS软件对煤仓清理机器人的机械臂以及主要受力部件进行了静力学分析与仿真研究。从而验证所设计结构的可行性。