采用再生微粉和工业废渣固化淤泥,研究了固化材料的类型(工业废渣基固化材料A、工业废渣-再生微粉基固化材料B)和掺量(5%、10%、15%、20%)、淤泥含水率(17%、45%、70%)对固化淤泥力学性能的影响,并进行了XRD和SEM分析,探讨了固化机理。结果表明:固化材料B的抗压强度比固化材料A的抗压强度低;固化材料B固化淤泥的无侧限抗压强度比固化材料A固化淤泥的无侧限抗压强度低;随着固化材料掺量的增加,固化淤泥的无侧限抗压强度增大;随着淤泥含水率的增加,固化淤泥的无侧限抗压强度降低;综合考虑经济性、绿色低碳和固化淤泥的力学性能,推荐采用固化材料B作为淤泥的固化材料。

为了提高煤矸石混凝土的力学与耐久性能,将煤系偏高岭土部分取代率水泥,研究了不同取代率的煤系偏高岭土对煤矸石混凝土抗压强度、劈拉强度、耐磨性和抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明:掺加煤系偏高岭土可显著提高煤矸石混凝土的力学性能;当煤系偏高岭土取代率为30%时,煤矸石混凝土的抗压强度和劈拉强度均最大;掺入适量煤系偏高岭土能够有效改善煤矸石混凝土的耐磨性和抗硫酸盐侵蚀性能,其最佳取代率为30%。

以建筑垃圾、水泥和自来水厂尾泥(含水率为60%)为主要原材料制备了免烧砖,研究了水泥掺量、尾泥掺量和含水率对免烧砖抗压强度的影响,分析了尾泥固化的作用机制。结果表明,免烧砖的最佳配合比为:水泥20%+尾泥20%+建筑垃圾60%,此时,免烧砖的28 d抗压强度、抗冻性能、软化系数和吸水率均达到MU15非烧结垃圾尾矿砖的性能指标要求。实际生产时,需对免烧砖采取覆膜养护措施。

针对超高性能混凝土(UHPC)因胶凝材料用量大、水胶比小导致的体积稳定性问题,采用0、5%、10%、15%、20%陶粒等体积取代细骨料,制备了一种陶粒内养护UHPC,研究了陶粒取代率对UHPC工作性、力学性能、体积稳定性的影响,并运用压汞法、XPS、SEM微观测试方法分析了陶粒对UHPC微观结构的影响。结果表明:陶粒在胶凝材料水化过程中因内部相对湿度差释放水分,促进了水化反应,提高了水化产物的数量,增加了结构的致密性,改善了UHPC的力学性能、体积稳定性和孔结构;但当陶粒超过一定掺量时,也会带来不利影响。

在机器人两轮差速运动模型分析的基础上,根据运动模型的航迹演算公式可实时计算机器人轨迹姿态。基于机器人操作系统架构平台设计了机器人本体、机器人底座、驱动液压马达、导向轮、激光雷达等7个关节和连接的结构模型。各机器人关节坐标系变换关系经过Tf实时发布,用于计算机器人位置坐标信息。针对液压机器人没有配备编码器和视觉系统的不足,系统采用2D平面激光里程计模型(RF2O),通过建立连续激光扫描点对距离的流约束方程获得机器人平面运动估计,进而得出激光雷达的速度和机器人实际运行轨迹。设计了自主导航软件系统,实现了导航地图构建、定点任务导航和多机器人管理等功能,并对机器人定位导航精度进行了测试,分析对比多次指定位置和导航位置的数据差异,结果表明机器人导航定位精度达到设计要求。

为完成箱式物品的装车任务,采用自主研发的关节式机器人与移动导轨配合的方式,设计了一种基于OtoStudio开放式控制平台和PLC的机器人码垛装车控制系统。该系统采用层次化架构和模块化设计方法,实现车辆位姿测量、装车规划及机器人本体的运动控制。在移动导轨上设置有多个机器人装车工位,对应不同装车区域,PLC控制导轨及物料输送线与机器人配合实现分段装车,PLC与Otostudio之间通过Modbus总线进行通信。这种控制方式扩展了机器人的运动能力,使得系统工作区间覆盖整个装车区域,固定工位分段装车有效避免了机器人频繁移动搬运,提高了装车效率。

基于单目视觉提出了工业机器人拆垛系统构想。为实现工业机器人视觉拆垛系统中机器人精确运动控制与工件位姿识别,运用D-H位移矩阵法建立了机器人运动学模型,得到机器人末端相对机器人坐标系的位姿信息。基于形状模板匹配法提出目标图像识别算法,得到各个目标图像在相机坐标系下的位姿信息;将三维视觉模型与机器人运动学模型进行信息融合,建立机器人视觉拆垛控制系统数学模型。基于CCD工业相机、4-DOF工业机器人搭建视觉定位抓取实验系统。通过对空间目标进行抓取的实验,验证基于单目视觉的工业机器人拆垛系统的正确性、精确性、鲁棒性。

针对放射源处置机器人工作环境的特殊需求及驱动电机功率限制,设计了一种相互独立的双通道电液比例阀控马达行走控制系统,建立了电液比例行走控制系统数学模型。为实现机器人行走控制系统快速、稳定、准确的速度控制,提出一种双通道模糊PID控制策略。对所设计的电液比例速度控制系统进行仿真与实验,结果表明电液控制系统及控制策略满足系统性能需求。