煤矿爆炸后巷道内温度变化规律

为了研究煤矿爆炸后巷道内温度的变化,建立煤矿巷道爆炸后的简化数学物理模型.以热力学方程为基础,分析对流系数、密度对温度变化过程的影响,通过迭代计算得到了巷道降温曲线;为了避免因简化对流换热模型引入过大误差,又采用Fluent软件进行非稳态气固耦合换热分析,得到巷道内温度变化的过程信息.两种方法得到的结果相吻合,分析了爆炸后巷道内温度的变化规律,结果表明:爆炸后巷道内的高温不会持续很长时间,可为优化矿用救生舱以及避难硐室的设计参数提供参考.

煤矿瓦斯爆炸后巷道内超压及温度分布规律研究

基于气体爆炸动力学强冲击波爆炸等相关理论,根据瓦斯爆炸释放的能量,推导出爆炸后巷道内的超压、温度与至爆炸点距离的非线性计算公式,将计算值与试验值进行对比分析,得到瓦斯爆炸后冲击波的衰减规律,即爆炸后瞬间随传播距离的增加,巷道内超压和温度也都逐渐衰减。

二轴框架平台动力学特性及其可镇定性的研究

对一类典型的Yaw-Pitch结构导引头控制回路中被控系统的动力学特性及内环回路的设计进行了研究。建立了描述结构动力学特性的微分方程组,讨论了基座角振动和结构耦合等因素对多自由度框架结构运动-动力学特性的影响。分析了模型中非线性因素和结构参数摄动导致的稳定性问题,给出了内环回路状态反馈校正的保守鲁棒稳定域。

腹腔微创手术机器人的主从控制

为提高基于内窥镜的腹腔微创手术机器人系统的手眼协调一致性,提出了一种主从控制方法.基于旋量理论建立从手系统的正逆运动学模型,基于运动模型提出内窥镜坐标系下的主从运动控制算法,该算法包含了运动的一致性控制、相对运动控制和比例运动控制.主手的腕部为被动方式(无电机驱动),不能在任意位置保持静止,在手术开始、中途中断或调节主手工作空间时,主手和从手姿态不能保持一致.为此,开展3种辅助功能实现研究,分别为主从姿态配准、手术器械更换和主从二次映射.最后进行了套环和穿线实验,这两组实验最大空间位置误差均小于1mm,说明该算法可有效地提高手眼协调的一致性.

空间大型结构体在轨组装单元及对接接口研究

近年来,在轨服务技术日趋成熟,因此在空间技术研究领域在轨组装受到了较高的关注度。研究了一种大折展比高刚度索杆张拉式六棱柱组装单元及三爪式对接接口机构,并对其运动学及动力学特性进行了研究。首先,提出并设计了一种新型的空间结构组装单元和一种结构为三爪式的对接接口,进行在轨组装时可应用该接口。接着,分析了空间结构组装单元的运动学特性,验证了组装单元具有良好的展开与锁定功能。最终,通过对大型结构体模型进行有限元分析,发现了结构体的基频受到多个参数的影响,通过进一步的分析得到了具体的影响关系和灵敏度,为在轨组装空间大型结构体的设计奠定了基础。

基于单目视觉的星球车车轮沉陷量和滑转率实时检测

松软地形下,星球车车轮会发生滑转和沉陷,实时检测沉陷量和滑转率在星球车仿真、车轮协调控制以及土壤参数辨识等方面具有重要意义。提出基于单目视觉的车轮沉陷量和滑转率的实时检测方法,对车轮感兴趣区域进行边缘检测并将轮壤交界拟合为直线,得出沉陷量;对车轮图像进行霍夫圆检测和标志物角点检测,得出车轮转动像素距离,并使用光流法从地面图像中得出车轮移动像素距离,由车轮转动和移动像素距离计算滑转率。仅利用一个单目摄像头,实时检测车轮滑转率和沉陷量两个重要参数,且在数据处理过程中无需转化为实际距离,计算量小,精度高。通过单轮测试台进行典型车轮和典型工况试验,对比视觉方法和测试台的检测结果,验证提出方法的有效性。结果表明,车轮滑转率测量相对误差不超过3%,车轮沉陷量测量误差不超过3 mm。