基于Netvlad神经网络的变磁力吸附爬壁机器人控制系统设计

变磁力吸附爬壁机器人是一种具有快速、灵活移动方式的爬行机器人,但其吸附力难以控制,越障稳定性较差,难以保证机器人的平稳爬行;为实现爬壁机器人在大型建筑结构外表面的自主避障,提升机器人与运动平面之间的吸附紧密性,设计基于Netvlad神经网络的变磁力吸附爬壁机器人控制系统;按照PCB控制要求,连接外置SRAM设备与传感器模块,借助驱动I/O口电路提供的电力驱动作用,控制气动阀门的闭合情况,完成变磁力吸附爬壁机器人控制系统硬件结构设计;建立Netvlad神经网络体系,通过划分控制指令程序任务的方式,确定移植参数取值范围,实现对控制协议的移植处理,联合相关硬件应用结构,完成基于Netvlad神经网络的变磁力吸附爬壁机器人控制系统设计;实验结果表明,在所设计系统作用下,障碍物所在位置与爬壁机器人所在位置之间的实测距离未大于30cm,能够有效实现自主避障,保证机器人与运动平面之间的紧密吸附。

磁力吸附自动校零中心静脉压测量仪的研究与应用

目的探讨一种更简便、实用的测量中心静脉压方法。方法将30只家兔按测量中心静脉压(CVP)方法的不同分为A、B、C、D、E 5组,各组6只。置入改制两腔导管,其中一个接口接液压传感器系统(A组),另一个接口通过4个医用三通联结器分别与水平测量尺校零(B组)、直角限位尺指示校零(C组)、自制简易自动调零中心静脉压测量尺(D组)及磁力吸附自动校零中心静脉压测量仪(E组)连接,同时进行CVP测量。对各组CVP测量所需时间及CVP值进行比较。结果各组测取CVP值比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。CVP初次测定中A组时间最长,E组最短(P<0.05)。初次测量中E组的测量时间明显低于A、B、C、D组、再次测量中E组时间明显低于D、B、C组(均P<0.05)。结论应用磁力吸附自动调零中心静脉压测量仪进行CVP测量较其他测压方法更简便,测量值更准确。

基于ADAMS的磁力吸附爬柱机器人运动学分析

为解决高铁站雨棚金属支柱维护问题,提出一种可吸附在金属支柱表面工作的磁力吸附爬柱机器人。该磁力吸附爬柱机器人可在金属支柱上实现前进、90°转向、变径、后退等动作。通过ASAMD多体动力学软件对其进行仿真分析,并使用ANSYS软件进行磁吸附力计算,验证该机器人的可行性。在仿真条件中充分考虑了金属支柱表面的真实情况,并完成各动作的仿真试验。进一步考虑了磁吸附力随着工作间隙的改变而改变,采用SPLINE函数完成磁吸附力的设置,并最终确定了合理的行走速度、磁吸附力的变化范围及工作间隙的范围。仿真结果对于磁力吸附爬柱机器人的设计和制作有一定的参考价值。

磁力吸附电加热器升温曲线实验研究

目前为解决液压站冬季冷启动问题普遍采用管式电加热,但这种直接加热方式存在诸多弊端,为此提出一种新磁力吸附电加热器。通过实验研究与理论分析,表明该设备具有加热均匀、可操作性强、可有效提高液压油使用寿命等优点,并计算了其在冬季特定条件下的加热时间。

磁力吸附式花岗岩高精度多功能直角尺检查仪的研制

改善目前市场上的直角尺检查仪功能单一,体积笨重,不能携带到现场工作的弊端。采用磁力吸附式滑动结构,减小摩擦力,在滑座工作面上采用摩擦系数很小的特氟纶材料,滑座运动灵活平稳不仅精度高、稳定性强且轻巧便于携带。

海洋平台水下磁力强吸附阳极应用

针对目前海洋平台多采用焊接式阳极进行防腐保护,存在阳极块更换作业时间及质量难以保证的问题,开展阳极与被保护钢结构连接的强磁力吸附系统设计,针式导电极系统研究及相关室内实验与现场实验,研发可实现水下快速安装与拆卸的吸附式防护阳极,实验结果表明,研发的永磁吸附式水下牺牲阳极与常规水下焊接阳极相比,安装设备的方式更为简化,可大大减少安装更换时间,且显著提升施工安全性。

一种基于磁力的抛物轨迹记录仪

应用发明问题解决理论(TRIZ)中的九屏图、技术矛盾、最终理想解等方法分析并设计一种用磁力吸附原理记录抛物轨迹的装置,适用于在教学或家庭自主学习使用,是一种不要电力驱动,可以通过不同角度球体碰撞,使目标球在铅垂面上运动,目标球的磁力吸附铁粉微粒附着在磨砂坐标面板上构成连续抛物线轨迹的一种抛物轨迹记录仪,具有组合性、便携性和多用性特点。

磁吸附系统的磁力仿真计算与测试

针对擦窗机器人的吸附问题,设计了用于擦窗机器人的双面磁吸附系统中的磁路,应用ANSYS软件对磁路进行了建模、仿真和磁力计算,得出了磁路的磁感线分布规律及吸附磁力,并进行了磁力测试,结果表明,ANSYS数值算法得到的吸附磁力大小与其测量值的误差较小。通过MATLAB软件对磁体间相对距离与吸附磁力的仿真值、测量值的关系进行了曲线拟合,结果表明,随着磁体间相对距离的增大,吸附磁力的仿真值与测量值均逐渐减小,仿真值与测量值的变化规律大致相同。该吸附系统可用于一定厚度范围的玻璃,且可通过改变磁体间相对距离来调整吸附磁力。

一种磁吸附壁面移动机构

本文提出了一种轮、履带复合式磁吸附壁面移动机构，介绍了结构方案和磁性支重轮的设计方法，并分析了该机构的稳定性和被动柔顺功能．该机构既可作为铁磁性壁面上爬行的运载工具，又能运用到封闭管内行走机器人的行走装置上．

磁场对磁性吸附剂吸附锌、汞的影响

本文探讨了磁场对磁性吸附剂吸附Ｚｎ２＋和Ｈｇ２＋，以及共存体系的吸附性能。结果表明：磁化吸附剂的吸附量比不磁化大，并随磁场强度增大而增加。磁化吸附剂的吸附平衡关系可用Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ经验公式描述。

Halbach方形阵列吸附机构优化设计

为了实现爬壁机器人永磁吸附单元的可调节性,提出了基于Halbach方形永磁阵列的变磁力间隙吸附结构,将吸附单元与船体壁面之间的间隙作为变量,根据不同的壁面倾角进行实时调整,使吸附力处于最佳值。通过数值仿真和有限元分析研究了各参数(如磁轭厚度、阵列周期、空气隙和磁铁尺寸)对磁吸附力的影响,基于多岛遗传算法的磁吸附单元的结构尺寸参数优化分析,并通过实验验证了仿真值的正确性。结果表明,优化后的磁吸附力和吸附单元体积比优化前提高了近100%,极大提高了磁能利用率;通过对实测值进行曲线拟合,得出吸附力与空气间隙的函数关系,为磁力控制系统提供理论依据。

轮足式爬壁机器人的磁吸附结构设计与优化

近年来,随着中国劳动力成本的不断上涨,机器人协助或代替人工作业已受到越来越多人的关注。通过开发爬壁特种机器人,可以减少对自然环境造成的污染,降低工作风险和强度,提高劳动效率。然而,在大型金属立面维护机器人作业过程中,永磁吸附会影响机器人的越障灵活性,提高越障灵活性变得尤为重要。针对一种具有越障能力的三段式轮足爬壁机器人本体模型,设计了一种体积小、单位磁能积大、磁铁-轭铁-磁铁交叉排布且能够在机器人越障时提供可靠吸附力的复合式变磁力吸附模块。通过设定优化函数对复合式变磁力吸附模块的各项参数进行逐级优化设计,包括复合式变磁力吸附模块与壁面间距、复合式变磁力吸附模块上部轭铁厚度及磁铁厚度、复合式变磁力吸附模块磁铁间隙轭铁厚度、磁铁宽度及间隙数,从而得到详细的复合式变磁力吸附模块模型,以132 mm(长)×212 mm(宽)×39 mm(高)的体积就满足了机器人越障状态下单组复合式变磁力吸附模块所需提供的3200 N吸附力。

钢管杆塔机器人移动和吸附等关键技术研究

为了检测钢管杆塔焊缝缺陷,防止倒塌事故发生,研究了一种爬壁机器人的原型设计。分析了各种吸附方式、移动方式和驱动方式的优缺点,结合钢管杆塔的壁面特性,讨论了电磁吸附的四足电机驱动爬壁机器人的系统方案和机械结构;同时研究了机器人爬行的具体行走步态和受力分析,计算出机器人在杆塔表面稳定和安全性爬行时每只脚上电永磁铁所需具备的最小吸附力,从而为爬壁机器人的控制策略和关键部件的设计提供理论参考。

火电厂爬壁机器人研究进展

爬壁机器人能够替代人工完成高难度、高风险的高空工程作业,在舰船清洗、液化气罐检测等诸多领域已经得到广泛的应用。基于现代爬壁技术在机器人领域的实际应用,对爬壁机器人的工作原理进行了介绍,分析了真空吸附、磁力吸附、静电吸附、仿生吸附以及攀附式吸附等不同吸附技术的特点,比较了轮式爬壁机器人、履带式爬壁机器人、足式爬壁机器人等多种爬壁机器人移动机构的优缺点。最后,结合火电厂应用环境特点,重点分析了爬壁机器人在火力发电厂的应用案例,探讨了火电厂爬壁机器人的发展趋势,指出复合吸附结构与移动方式是未来火电厂爬壁机器人的发展热点。

大型养殖工船养殖舱壁清洁机器人设计

为解决深远海大型养殖工船养殖舱壁水下智能清洗问题,制定水下清洁机器人本体结构与控制系统方案,分析其机器人力学特性,计算满足稳定行走不倾覆与打滑的最小磁吸力要求,阐述基于机器视觉的清洁度图像识别的具体实现方法。制作水下清洁机器人样机,并在养殖工船中试船上开展机器人清洗验证试验,结果显示,机器人平均清洗效率为413 m^(2)/h,清洗效果良好,满足技术要求。

钢制管道带压开孔后的铁屑回收装置研究

带压开孔是钢制油气管道常用的维抢修方法,该方法因采用机械刀具来切管,不可避免地会产生残余铁屑,随着油气管道长久运行,其内的铁屑对油气介质的纯净度和管道上阀门的开关都有较大影响。利用磁力吸附原理,研发出带行走轮的折叠旋转磁吸式铁屑回收装置,通过多次测试改进,圆满解决了带压开孔后残余铁屑回收的难题,最大限度减少了开孔铁屑对管道长久运营的不利影响。

油罐检测爬壁机器人结构设计与运动分析

为解决大型化工容器石油储油罐罐体缺陷检测问题,文中设计了一种适应其内部结构且可调节工作间隙的四轮四轴式磁力吸附爬壁机器人,该机器人可在化工容器储油罐罐体上完成前进、后退、越障、90°转向及调节工作间隙等动作,同时也能够实现罐底与罐立壁之间的爬壁转换。通过对机器人静力学与越障性能分析,得出机器人正常工作所需的最小磁吸附力并采用40块(单块尺寸为6 cm×6 cm×2.5 cm)Halbach阵列布局的永磁铁构成磁吸附装置(提供磁吸附力)。使用ANSYS软件对该机器人在不同工作间隙下进行磁吸附力计算,得出合理的磁吸附力范围与工作间隙范围,并以此为依据,在ADAMS软件中完成各动作及跨越焊缝、罐底与罐立壁之间的爬壁转换等仿真试验。仿真结果表明,针对储油罐等大型化工容器的罐体缺陷检测,该四轮四轴式磁力吸附爬壁机器人设计方案可行。

管道带压开孔的残余铁屑回收装置开发

带压开孔是钢制油气管道常用的维抢修方法,该方法因采用机械刀具来切管,不可避免的会产生残余铁屑,随着油气管道长久运行,其内的铁屑对油气介质的纯净度和管道上阀门的开关都有较大影响。本研究通过借用磁力吸附原理,研发出带行走轮的折叠旋转磁吸式铁屑回收装置,通过多次测试改进,圆满的解决了带压开孔后残余铁屑回收的难题,从安全性上提升了油气管道维抢修作业与后续运营维护间的谐和度。

履带式壁面检测机器人安全设计

介绍了履带式壁面检测机器人的功能、工作原理、工作条件和失效模式．在理论分析和现场试验的基础上，提出了机器人的吸附与行驶安全性的技术措施、设计方法及机器人在罐壁涂层质量检测中的应用．

风电机组自升式攀登平台设计

为设计一种应用于风电设备安装、维护的风电机组自升式攀登平台.根据风力发电机组的工作环境,确定了履带式磁力吸附的攀升机制,采用环抱式可变径桁架增加工作的安全性,利用软件Creo建立了风电机组自升式攀登平台的三维模型,应用ANSYS软件对其关键部件进行了静力学分析,得出了关键部件的最大变形量、最大等效应力,推导磁学相关公式并计算平台对风电塔筒的吸附力,运用Matlab软件绘制吸附力随磁隙变化的曲线.结果表明,在磁隙为1 mm时,吸附力可达179 724 N,能够携带质量为3.5 t的负载.