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废墟表层顶撑机器人研究

废墟表层顶撑机器人研究

作者：刘义祥哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

全球范围内地震灾害频发，给相关国家和人民造成了巨大的生命和财产损失。在救援工作中，救援人员多是采用手动工具在复杂的废墟环境中完成切割、起缝和空间顶撑，以打通救援通道。这种方法降低了救援工作的效率，危险的现场环境也时刻... 详细信息

全球范围内地震灾害频发，给相关国家和人民造成了巨大的生命和财产损失。在救援工作中，救援人员多是采用手动工具在复杂的废墟环境中完成切割、起缝和空间顶撑，以打通救援通道。这种方法降低了救援工作的效率，危险的现场环境也时刻威胁着救援人员的人身安全。本文结合国家863计划重点项目“地震灾害辅助救援机器人示范系统研究”，研制出一种能够进入震后复杂废墟环境中，辅助或代替救援人员完成起缝和顶撑作业的废墟表层顶撑机器人。根据废墟表层顶撑机器人的功能要求，设计出机器人的本体结构，机器人包含顶撑模块、左右两侧的支撑模块和运动模块等五个模块。顶撑模块采用液压驱动的二级剪叉式顶撑机构，具有结构紧凑、承载力大等优点;运动模块采用基于平行四杆机构的可变形履带式运动机构，具有较好的机动性能，并可根据不同作业任务的需要改变自身结构形式。顶撑机器人具有快速运动与蠕动两种运动模式，快速运动时利用履带驱动机器人在废墟等非结构化环境中进行直线、转向或爬坡运动，蠕动时机器人可以在废墟中建立运动通道，使自身在废墟下面穿行。顶撑机器人在顶撑作业时需要承受较大负载，各零部件必须要有足够大的强度和刚度，因此对顶撑机器人在整个顶撑作业过程中的运动与受力状态进行了运动学和动力学分析;针对顶撑作业时的最危险工况，利用ANSYSWorkbench进行了有限元静力结构分析，为结构优化提供了理论依据;并在ADAMS环境中完成了顶撑机器人的蠕动过程仿真，验证了结构设计的合理性。为了增强顶撑机器人控制系统在复杂工作环境中的可靠性，基于模块化原则搭建了控制系统硬件平台;控制系统软件采用LAAS体系结构，将控制软件分为决策层、执行控制层、功能层、逻辑系统层和硬件层，这种软件体系结构基本不受硬件变化的影响，具有较强的灵活性和扩展性;基于Windows系统的多线程机制，利用Visual C++编写了控制软件。研制出顶撑机器人样机，进行了快速运动、蠕动、爬坡、原地转向等运动实验和起缝、顶撑作业实验。实验结果表明，顶撑机器人具有较强的运动能力，可以利用蠕动功能在重物下面建立运动通道使自身通过，最低可以插入到40mm的缝隙中，并可将700kg的物体顶撑至距离地面410mm，各项技术指标均达到设计要求。

关键词：救援机器人顶撑机器人蠕动运动学动力学

基于35kV变电站改造项目安全管理流程审批系统的设计与实现

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基于35kV变电站改造项目安全管理流程审批系统的设计与实现

作者：刘义祥电子科技大学

学位级别：硕士

当前变电站改造项目安全管理业务相对较多,业务会关系到较多部门、人员的审核,整体程序较为复杂,申请人员通常对于业务流程缺乏认知,进而造成对业务处理出现滞后、低效等问题。基于当前变电站改造项目安全流程审批管理容许基础上,结合... 详细信息

当前变电站改造项目安全管理业务相对较多,业务会关系到较多部门、人员的审核,整体程序较为复杂,申请人员通常对于业务流程缺乏认知,进而造成对业务处理出现滞后、低效等问题。基于当前变电站改造项目安全流程审批管理容许基础上,结合流程过程化的基本管控方案,实现项目申请、审批的综合流程化管理模式。论文研究内容包括如下:1.分析了35k V变电站改造项目安全管理上关联的业务范围以及基本流程,对于典型功能开展深入研究,功能方面主要为业务关联流程的信息管理、相关的审批以及管理、业务流程具体处置的查询、文档管理等。2.通过对电力企业运行环境的调研,对典型的功能性需求开展研究。完成系统需求运用的体系以及物理结构,后续选定相应的典型功能,结合案例构思完成各方面的功能板块,最后设计时期构建设计所需求的数据库。3.选定较为典型的功能,使用Java EE框架、Java语言完成此次设计开发,数据库方面则是选择SQL Server实现了变电站改造企业资计划管理模块。4.模块完成之后,进行功能、性能的相关测试工作,测试得出的数据论证了功能满足变电站改造项目安全管理的要求,而且系统也有运行较为稳定以及可靠的特征,当前已经在相关改造业务机构中有良好的运用,而且效果也较为理想。

关键词：变电站改造项目审批流程管理 Java开发

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煤矿井下仿生机器人技术应用与前景分析

煤炭学报 2020年第6期45卷 2155-2169页

作者：宋锐郑玉坤刘义祥马昕李贻斌山东大学控制科学与工程学院山东济南250061 智能无人系统教育部工程研究中心山东济南250061

当前煤矿安全生产正面临着重大技术挑战,井下作业技术的智能化、无人化迫在眉睫,机器人化替代已成为重要解决途径。煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,从煤矿井下智能化、无人化作业需求出发,综述了目前掘进、采煤、运输、... 详细信息

当前煤矿安全生产正面临着重大技术挑战,井下作业技术的智能化、无人化迫在眉睫,机器人化替代已成为重要解决途径。煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,从煤矿井下智能化、无人化作业需求出发,综述了目前掘进、采煤、运输、安控、救援五大类煤矿机器人国内外的应用现状。在此基础上,就国内外仿生机器人技术在煤矿作业中的应用现状做了概述,指出了煤矿仿生机器人技术与装备发展思路和研究方向。综述了仿生机构、仿生感知、仿生控制、仿生驱动和仿生材料等关键技术的研究现状,并阐述了仿生技术较现有设备的优势及可应用场景。结合目前仿生技术与人工智能技术的发展水平,科学分析了仿生机器人的发展趋势,包括:从传统驱动器向生物肌肉驱动器的发展,从刚性结构向软体和刚柔混合结构发展,由传统材料到新型生物材料发展,从单一运动模式向高机动多栖机器人发展,从传统控制方法向生物智能控制发展,从机电系统机器人向生物系统机器人发展,从单一机器人向集群机器人发展。结合仿生机器人技术的发展趋势,展望了仿生机器人技术在煤矿无人化作业中的应用前景:新型功能材料的应用,高效行走方式的应用,智能环境感知的应用,智能化自主作业的应用,为煤矿仿生机器人的开发利用提供参考。

关键词：煤矿机器人仿生机器人无人化作业煤矿智能化

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杨木刨花板炭化痕迹特征研究

消防科学与技术 2015年第5期34卷 681-683页

作者：刘义祥许洁中国人民武装警察部队学院河北廊坊065000

采用明火引燃和热辐射两种方式,制备刨花板受热炭化试样,利用图像分析和扫描电子显微镜观察等方法,研究刨花板炭化痕迹特征。研究发现,热辐射作用下,刨花板受热炭化痕迹呈不规则的多边形,随着受热时间和温度的增加,刨花板炭化层裂纹增多... 详细信息

采用明火引燃和热辐射两种方式,制备刨花板受热炭化试样,利用图像分析和扫描电子显微镜观察等方法,研究刨花板炭化痕迹特征。研究发现,热辐射作用下,刨花板受热炭化痕迹呈不规则的多边形,随着受热时间和温度的增加,刨花板炭化层裂纹增多,裂纹宽度增加,炭化块面积变小,微观上细胞管壁变得光滑。明火作用下,刨花板出现表面炭化卷曲现象。

关键词：刨花板炭化痕迹裂纹火灾调查

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阴极充氢后堆焊熔合区裂纹萌生机理

兵器材料科学与工程 2001年第2期24卷 69-71页

作者：刘义祥吴敬梓武警学院西安交通大学材料学院

利用阴极充氢法研究了堆焊熔合区裂纹形核机理。研究发现 ,在阴极充氢条件下进入试样的氢在熔合区发生集聚并形成气团 ,在气团内压的作用下裂纹萌生 ,裂纹一般在熔合区内扩展。

关键词：阴极充氢熔合区裂纹堆焊石油化工业加氢反应器

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铜导线短路熔痕中共晶体的定量金相研究

消防科学与技术 2022年第2期41卷 279-281页

作者：刘义祥李阳刘彬中国人民警察大学河北廊坊065000 衡水市消防救援支队河北衡水053000

通过模拟短路条件制备铜导线短路熔痕,对短路熔痕中共晶体进行了金相分析和定量研究。研究发现,铜导线一、二次短路熔痕共晶体组织特征具有一定区别,短路喷溅熔珠中共晶体含量分别为15.28%、5.10%,远远超过同短路类型线端熔痕中0.33%、0... 详细信息

通过模拟短路条件制备铜导线短路熔痕,对短路熔痕中共晶体进行了金相分析和定量研究。研究发现,铜导线一、二次短路熔痕共晶体组织特征具有一定区别,短路喷溅熔珠中共晶体含量分别为15.28%、5.10%,远远超过同短路类型线端熔痕中0.33%、0.19%的共晶体含量。通过对比短路熔痕中共晶体微观组织与含量大小,可以鉴别铜导线短路熔痕种类,其中喷溅熔痕的特征较明显。

关键词：短路熔痕喷溅熔珠共晶体定量金相

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液压机械臂集中式驱控系统研究与应用

吉林大学学报(工学版) 2024年第11期 3358-3371页

作者：郑玉坤孙如月李凤鸣刘义祥李东广宋锐山东大学控制科学与工程学院智能无人系统教育部工程研究中心山东建筑大学信息与电器工程学院中信重工开诚智能装备有限公司

针对大负载作业需求，设计了一种基于液压驱动的六自由度机械臂实时控制系统。采用单一工控机构建液压机械臂实时控制系统，即上层任务调度和底层电液伺服驱动通过单一控制器完成。设计了基于抛物线的改进梯形速度曲线优化策略；提出了... 详细信息

针对大负载作业需求，设计了一种基于液压驱动的六自由度机械臂实时控制系统。采用单一工控机构建液压机械臂实时控制系统，即上层任务调度和底层电液伺服驱动通过单一控制器完成。设计了基于抛物线的改进梯形速度曲线优化策略；提出了融合Levenbergmarquardt(LM)与拟牛顿（Quasi-Newton methods）的逆运动学迭代求解方法；引入了具有抗积分饱和PI控制器，抑制积分饱和影响；通过仿真和物理样机完成了机械臂在笛卡尔空间中的连续轨迹跟踪性能测试和控制系统综合性能测试。实验结果表明：该控制系统稳定可靠，实时性强，满足工程控制要求。

关键词：控制工程液压机械臂实时控制迭代电液伺服

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聚丙烯板材燃烧痕迹特征研究

消防科学与技术 2014年第7期33卷 735-737页

作者：刘义祥王米兰中国人民武装警察部队学院河北廊坊065000 洛阳市消防支队河南洛阳471000

采用小型试验的方式,研究聚丙烯(PP)挤出板材燃烧痕迹特征及其与板材厚度的关系。研究发现,作为热塑性聚合物,PP板材明火点燃后,会产生池火燃烧。PP板材燃烧后残留痕迹沿火蔓延方向可分为4部分,即初始冷凝区、过渡区、稳定池火区、烧失... 详细信息

采用小型试验的方式,研究聚丙烯(PP)挤出板材燃烧痕迹特征及其与板材厚度的关系。研究发现,作为热塑性聚合物,PP板材明火点燃后,会产生池火燃烧。PP板材燃烧后残留痕迹沿火蔓延方向可分为4部分,即初始冷凝区、过渡区、稳定池火区、烧失区。板材厚度越大,燃烧后残留痕迹中初始冷凝区越小,稳定池火区和烧失区面积越大。分析各部分形成的原因。

关键词：聚丙烯明火引燃池火燃烧痕迹

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气热阻隔灭火方法及灭火材料的性能研究

油气储运 2005年第11期24卷 58-60页

作者：李建华黄郑华刘义祥赵阳中国人民武装警察学院

根据油池火灾燃烧的持续和发展的控制过程,提出了一种液面气热阻隔灭火方法,并针对该灭火方法开发研制了一种阻隔固体浮子及其灭火散料。热辐射试验和小型油罐灭火试验证明,该材料具有良好的液面隔热阻气性能和灭火效果,适合扑救任何油... 详细信息

根据油池火灾燃烧的持续和发展的控制过程,提出了一种液面气热阻隔灭火方法,并针对该灭火方法开发研制了一种阻隔固体浮子及其灭火散料。热辐射试验和小型油罐灭火试验证明,该材料具有良好的液面隔热阻气性能和灭火效果,适合扑救任何油池火灾。

关键词：油池火灾阻隔方法消防材料特性