水封洞库作为国家战略能源储备的重要方式之一,其建设的安全可靠性尤为重要。针对砂岩地区地下水封洞库围岩结构的特殊性,研制了一种适用于砂岩区地下水封洞库的高性能钢纤维喷射混凝土,经过室内力学测试、现场喷射试验,并对比分析了该混凝土与C20普通喷射混凝土衬砌在各开挖时段的应力分布情况。结果表明,该高性能钢纤维喷射混凝土具有良好的综合性能,其抗压、抗折和黏接强度等均满足水封洞库围岩支护的稳定性等各项要求。

现有机械抓手多为刚性结构,对被抓物品的自适应能力差。为实现柔顺抓取常采用欠驱动的方式,由此带来设计的机械抓手结构复杂、控制难度大的问题,而且通常只能应用于特定的目标对象。设计一种结构与控制简单、自适应能力强的软体抓手。该抓手由三个具有纤维增强结构的软体弯曲驱动器作为爪子协调配合实现抓取任务,气体的可压缩性与软体驱动器的弹性使此抓手拥有可对易损物品无损抓取的良好特性。选取合理的性能参数后,采用3D打印出模具浇注硅胶的方式制作出特性优良的驱动器,同样采用3D打印的方式制作抓手的连接基座,同时,整个装置的气密性通过独特设计的结构得以保障。该抓手配合UR机械臂抓取形状大小各异物品的试验结果表明该抓手抓取稳定、自适应能力强、控制简单并且能够很好地实现无损抓取。

针对基于视觉辅助下的机器人对目标物体识别精度与抓取精度的要求,提出了一种基于深度学习目标检测方法的视觉抓取系统。系统首先通过改进的深度学习的目标检测算法实现被抓物体的识别;其次根据张正友相机标定的方法对末端夹持器柔性夹爪和深度相机实现手眼标定;最后在气动仿生手臂实验平台上完成物体的抓取实验。实验结果表明,与传统视觉抓取系统相比,基于深度学习目标检测的抓取系统不仅能够提高机器人对被抓物体的识别精度,而且还能够适应在各种复杂环境下实现对多种类别物体的抓取,取得了令人满意的抓取效果。

保压控制器作为深部煤炭原位保压取心器的核心部件,其密封设计对保压取心效果有着决定性作用。为了获取最优的密封结构方案,本文建立了保压控制器密封结构二维轴对称非线性接触模型,通过正交试验分析不同凹槽设计、锥角选型及摩擦因数对密封性能的影响,并研究不同闭合阶段、介质压力下密封圈各应力变化情况。结果表明:1.9 mm凹槽深度的30°锥角保压控制器密封效果最优;摩擦因数对密封性能的影响较小,应根据实际情况选择尽可能小的摩擦因数;室内打压试验结果表明保压控制器在较小预紧力作用下即可形成密封,且其密封性能随密封压力的升高仍维持稳定,该自适应密封特性保证了其密封能力与工作稳定性。研究成果提高了深部煤矿保压保瓦斯取心器的密封可靠性,对实现深部煤矿瓦斯精准测定具有重要工程意义。

当今世界制造业智能化发展趋势下,产品制造过程愈加重视机器人的使用和柔性化生产,轻量灵活的协作机器人与人进行协同作业能有效提高工作效率,实现人与机器的优势互补。但人机协作的开放环境中,动态障碍物如人的运动轨迹具有时变性和不确定性,为了使人与机器人的协作过程更安全、流畅,机器人需要感知人类同伴正在进行的动作,预测人体下一步的运动轨迹,并相应地进行自己的运动规划。具体来说,机器人具备早期预测的能力很重要。为了保证人机共享时空下操作人员的安全,使人与机器更高效地协作,介绍了近年来国内外学者针对人机协作安全策略中人体运动预测方法的研究状况,并对其发展趋势和下一步的研究方向进行探讨。