海洋钢桩清刷机器人清除粘附藤壶的力学研究

为了清除附着在海洋钢桩上的污损生物,本文设计了一款海洋钢桩清刷机器人,携带刮削清理工具,以藤壶为典型清理对象,研究了切削力对附着在海洋钢桩表面污损生物的清理作用。基于正交切削理论和Peel Zone方法,提出了将刮削法及其切削力模型用于清理被污损生物附着的海洋钢桩表面。用有限元方法验证分析模型误差,表明切削力的相对误差小于15%。该模型可用于清刷机器人设计中的切削力估算。分析表明:刀具前角对切削力影响较大,减小刀具前角到45°,较前角为60°时,曲线拟合相对误差增大,清理效果相对不理想,在今后设计海洋钢桩清刷机器人设计中,不建议减小设计清理刀具的前角。

基于负压吸附的船体清刷机器人研究

为了减少因船体附着污损物对船舶航行造成的阻力,提高船舶运输业的效益,研究设计了水下船体清刷机器人。介绍了水下船体清刷机器人的移动方式、吸附方式和驱动方式,设计了一种以轮式行走、液压驱动、负压吸附方式的船体机器人本体结构方案,并对船体清刷机器人进行了静力学分析,建立了其在船体表面运动的运动学模型,分析了机器人能够稳定安全地吸附在船体表面所需要的吸附力、驱动力矩以及运动过程中的回转半径。

水下船体表面清刷机器人磁吸附系统的研究

介绍了船体表面清刷机器人磁路的设计,磁吸附力的计算和磁吸附系统的封装工艺及在水下磁吸附力的变化情况.研制了水下船体表面清刷机器人所用的磁吸附系统.经样机试验证明该吸附系统具有体积小、吸附性好、防护性能强的优点.

水下鱼池清刷机器人系统设计与试验分析

由于大量藻类等浮游植物会附着在鱼池池底及池壁四周,导致水体污染和鱼病频发。为解决人工清刷存在的问题,研究基于履带式行走和盘形刷清刷的智能型水下鱼池清刷机器人。对清刷机器人整体系统进行设计,包括机器人总体结构、运动系统、清刷系统及部分控制系统,同时建立清刷机器人力学模型和水动力学分析,使其在清刷过程中具有良好的运动平稳性、结构稳定性及水动力特性。根据要求制作模型样机,并模拟水下清刷试验。样机试验分析结果显示:在不考虑刷盘直径、刷丝材料、接地压力以及清刷路径的情况下,影响清刷性能的主要因素是刷盘转速,得出最优组合方案为刷盘转速600 r/min,驱动速度0.4 m/s。

工厂化循环水养殖鱼池清刷机器人的定位精度分析

为研究机器人在工厂化循环水养殖鱼池环境下的建图和定位效果,设计了基于机器人操作系统(ROS)和传感器的机器人建图定位系统。首先对鱼池机器人建立同步定位和地图构建(SLAM)系统模型,然后利用传感器提取环境特征,实现基于Gmapping算法的地图构建功能,采用自适应蒙特卡罗定位(AMCL)算法和选择方切角鱼池的基础试验组条件下,最后通过设置不同因素的对比试验,研究分析鱼池清刷机器人定位性能。结果显示:在机器人移动速度0.1 m/s,平均定位距离误差为9.02 cm,平均定位角度误差为4.6°。研究表明,该鱼池清刷机器人能够在未知环境中构建精度较高的地图并且实现有效定位,具有良好的定位导航能力。

船体清刷机器人水动力阻力计算及其结构优化

对船体清刷机器人进行了水下阻力计算,首先确定机器人仿真所需要的数学模型和湍流模型,本文提出用RNG k-ε模型作为仿真的湍流模型,该模型不但增加了反映主流的时均应变率E_(ij),体现流体的流动情况和空间变化,有效提高计算精度,而且考虑了近壁面的湍流问题,提高了分析低雷诺数湍流的可靠性。利用Flunt软件计算出机器人在不同流速下的阻力,根据仿真结果对机器人结构进行了优化,改善了机器人的单方向阻力性能。

鱼池清刷机器人控制系统设计与试验

水产养殖中,鱼粪、残饵及微生物菌群等物质会附着在池底和池壁上,影响水质导致病害发生,需要定期予以清除。为了解决人工清洗的问题,笔者设计出一款智能化的鱼池清刷机器人。该鱼池清刷机器人主要采用STM32控制器、复合传感器等控制模块,根据内螺旋路径规划算法驱动机器人完成全覆盖清扫任务。样机试验表明,本机器人能够稳定行走,在不考虑刷盘材料的影响下,清刷覆盖率达到85%、重复率低于10%的清洗指标。

水下船体表面清刷作业机器人的控制系统

水下船体表面清刷作业机器人是一种新型的用于水下特种作业的机器人。作者从电机驱动、姿态检测、自主控制等几个方面进行了机器人控制系统的硬件及软件设计 。