机械臂设计论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇机械臂设计论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词:机械臂;总体坐标系;附体坐标系;变换矩阵

中图分类号: TP241.2 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-10-0120-1

四自由度采摘机械臂可以看成是由一系列通过活动联接连接起来的杆件组成的。

1 三维空间中的附体坐标系和总体坐标系

为了便于处理机械臂复杂的几何参数,机械臂各杆件的运动可在总体坐标系中描述,在每个杆件处建立一个附体坐标系。运动学问题便归结为寻求联系附体坐标系和总体坐标系的变换矩阵。如图1所示,参考坐标系Oxyz是三维空间中的固定坐标系,在机械臂运动学中将其作为总体坐标系,把Ouvω看成是附体坐标系。

图1 总体坐标系和附体坐标系

2 建立附体坐标系和总体坐标系的规则

Denavit和Hatenberg(1955)提出了一种为关节链中的每一杆件建立附体坐标系的D-H矩阵方法。对于每个杆件来说,在关节轴处可建立一个正规的笛卡儿坐标系(xi,yi,zi),i=1,2,3,4,再加上机座坐标系。建立在关节i+1处的坐标(xi,yi,zi)是固联在杆件i上的。当关节驱动器推动关节i时,杆件i将相对于杆件i-1运动。机座坐标定义为第0号坐标(x0,y0,z0),它也是机械臂的惯性坐标系。确定和建立每个坐标系应根据下面3条规则:

(1)zi-1轴沿着第i关节的运动轴;

(2)xi轴垂直于zi-1轴和zi轴并指向离开zi-1轴的方向;

(3)yi轴按右手坐标系的要求建立。

按照这些规则,第0号坐标系在机座上的位置和方向可任选,只要z0轴沿着第1关节的运动轴运动。

3 四自由度采摘机械臂坐标系的关系参数

根据上述坐标系的定义,描述四自由度采摘机械臂相邻坐标系之间的关系可归结为如下4个参数:

θi 绕zi-1轴(右手规则)由xi-1轴向xi轴的关节角;

di 从第i-1坐标系的原点到zi-1轴和xi轴的交点沿zi-1轴的距离;

ai 从zi-1轴和xi的交点到第i坐标系原点沿xi轴的偏置距离;

αi 绕xi轴(右手规则)由zi-1轴转向zi轴的偏角。

对于四自由度采摘机械臂来说,di,ai,αi是关节参数,θi是关节变量。根据上述三条规则以及各参数的解释,可以求得四自由度采摘机械臂的四个参数,结果见表1。

4 循环法建立坐标系

除了上述D-H矩阵方法以外,也可以通过以下6个步骤为四自由度采摘机械臂建立一组相容的标准正交坐标系。

(1)建立机座坐标系。在机座上建立右手正交坐标系(x0,y0,z0),使z0轴沿关节1的运动轴,x0和y0轴与z0垂直,但方向可任选;

(2)初始化和循环。对每一个i,i=1,2,3,完成步骤(3)至(6);

(3)建立关节轴。把zi轴与关节i+1的转动轴对准;

(4)建立第i个坐标系的原点。将第i个坐标系的原点放在zi和zi-1轴的交点处,或放在它们的公垂线与zi轴的交点处;

(5)建立xi轴。使xi=±(zi-1×zi)/||xi=±(zi-1×zi)/||,如果zi-1与zi平行,就使xi沿它们的公垂线;

(6)建立yi轴。令yi=±(zi×xi)/||zi×xi||,使(xi,yi,zi)成为右手坐标系。建立好的坐标系如图2所示。

图2 四自由度采摘机械臂连杆坐标系

参考文献

[1] 朱梅.具有五自由度及张合气爪的液压机械手[J].机床与液压, 2006,1:96-97.

[2] 毕诸明.六自由度操作手的逆运动学问题[J].机器人. 1994,3(16):92-95.

[3] 高锐.草莓收获机器人的初步研究[D].中国农业大学硕士学位论文,2004.

[4] 郝海青.串联关节式机械手的控制系统分析与设计[D]. 西安交通大学硕士学位论文,2002.

篇(2)

关键词:棒材 计数 图像

棒材自动计数分隔一直是未能彻底解决的问题,目前我国棒材生产企业普遍采用人工计数方法。该方法劳动强度大,工作效率低,系统生产能力有限,而且准确性难以保证。针对这种情况,我们想通过采用现代化手段和技术创新,能否开发出适合我国钢铁企业的棒材自动计数系统,以有效提高劳动生产率,把工人从繁重的体力劳动和恶劣环境中解放出来,力求为企业提供高科技设备,现从以下方面论证自动计数系统可行性。

针对轧钢厂棒材生产工艺现状,为了实现标准化打捆包装要求,我们希望利用综合图像识别、机械系统、光电检测和控制技术,实现棒材生产线计数定支环节机械化和自动化操作。

轧钢厂中,生产线上的棒材在进行打捆包装之前需要计数,每种规格的每捆数量是不同的,计数必须按不同规格的棒材要求在线完成。当棒材从传输辊道上移送到计数链条台架上时,有重叠和交叉现象,尤其是对φ6mm～φ14mm小规模棒材更是如此,这就使棒材的分离工作难度增加,也给计数工作带来了一定的误差。所以需要特定的执行机构对棒材进行处理。下面浅谈一下棒材自动计数系统的思路和原理。

棒材在线自动计数分隔系统可由振动装置、阻挡振动平铺振动装置、光电计数、分离装置、图像处理和控制系统几部分组成,如图1所示。

图像处理系统包括软件和硬件部分,通过对棒材分散程度进行辨别确定是否符合平铺前要求。振动装置用来振动直径较小的多层棒材的情况。棒材阻挡振动平铺装置是一个齿臂结构,其上有主齿臂和副齿臂,可以调整齿形的大小。光电计数利用光纤传感器检测棒材通过,可编程控制器进行计数累加。控制系统以目前在工业现场应用。

图1 棒材在线自动计数分隔系统的组成

阻挡振动平铺装置是本系统的一个最重要的组件,安装在二段传送链之间的轧道上。该装置为一个齿臂机构放在一个振动平台上,上有主齿臂和副齿臂,可以调节齿的大小,该装置结构简单,并且具有振动功能,能够适应现场复杂状况,不会出现堵死现象。此机构在挡住棒材的同时,又进行图像处理的计数。当计数值超过设定值时,齿臂机构升起,对棒材进行平铺处理,只有实现了平铺,后面的光电计数装置才有意义。其结构简图如图2所示。

设计齿臂时,应考虑以下因素:

(1)齿臂的数量不宜过多或过少。齿臂安置过多,会使整个系统庞大、笨重,并且增加制造成本造成浪费。(2)将齿臂安装在棒线材平铺于传送链条上时挠度最大的位置（即两链条的中间处）,以减少棒材可能出现交叉情况的点,同时,也便于安装。(3)齿形设计。齿的深度应保证棒线材落如齿槽后,高点与齿的上表面在同一水平面上,以减小下滑棒材与齿臂间的摩擦系数,便于棒材滑落。齿槽间距过窄可能导致计数分离环节的分离手无法准确开要分离的棒材,因此,最小齿间距应足够宽。(4)为了满足不同直径棒材批量生产的需要将齿槽宽设计成可调整,可以有效降低系统的生产、安装成本,并避免由于拆换齿臂造成的生产效率降低。

分离装置是系统重要的执行机构,是实现棒材自动分离的关键设备,也是机械系统设计的另一个重点和难点。

分离系统可以采用汽缸装置组成。当计数值达到定支数时,可编程控制器发出信号,链条停止运动,分离系汽缸升起,以挡住后面的棒材,链条运动,把棒材自动分离开来,而前面的棒材由传送链输送到收集槽中,进行捆扎打包。

图像采集区:齿臂正上方即为图像采集区。当传送链将棒材运送致齿臂上方时,齿臂前端的挡板将阻碍棒线材继续向前运动,从而使棒材处于图像采集区,便于摄像头准确采集棒线材端面图像。

振动平铺:当图像处理计数装置记录的棒材数目超过设定值时,齿臂将缓慢倾斜至临界角度,使齿臂上棒材分为两部分。一部分将落入臂齿;另一部分将沿倾斜的臂齿滑下。

本论文在分析现有棒材计数方法的基础上,对比国内外目前同类棒材自动计数方法,提出了一种利用图像处理和识别技术实现工业生产线上棒材自动计数的新方法,对于小直径棒材,图像处理方法显示出其优越性;提出了一种棒材在线自动计数分隔方法,包括机械系统、图像处理、光电检测以及控制系统,为棒材计数开辟了一条新途径;结合工业现场环境,设计了一套机械系统包括振动装置、阻挡振动平铺装置、分离装置,能够实现棒材的平铺和分离,并分析了振动模型的运动仿真,为棒材在线自动计数分隔系统的实现奠定了基础;通信的可靠实现是系统运行的关键。本论文中,从软、硬件两方面给出了PLC与变频器通信设计方案和具体实现。该种通信设计经济实用,实现方便。

棒材在线计数分隔是一个非常复杂的系统,本文的计数方案是基于现有的图像处理技术,充分考虑了现场因素对系统的影响,具有很强的实用价值。

参考文献

[1]章家岩.棒材自动计数系统的设计与应用[J].全国第二届特种电源与元器件学术年会论文集,2002.

[2]王培珍.图像边缘检测融合方案初探[J].安徽工业大学学报,2001.

篇(3)

关键词：高空作业车 作业臂 三维设计 有限元

黑龙江八一农垦大学校级"大学生创新创业训练"项目

引言

高空作业车是一种用来运送工作人员和工作器材到达指定高度进行作业的工程机械，被广泛用于高层建筑的装饰、清洁与维护、供电及城市交通设施的安装与检修、影视作品的拍摄与现场直播、高空险境的脱困救生等方面。为了确保高空作业人员的人身安全，高空作业车的作业臂应具有更高的安全性和可靠性。然而长期以来，高空作业车作业臂的设计都是采用传统的力学计算方法，计算复杂，设计周期长，计算精度低，采用有限元分析方法则可以有效地解决这些问题[1]。

本文以GKC20型高空作业车为研究对象，利用三维软件，建立作业臂三维模型，并分析其结构强度，得出构件应力分布情况，为设计和改造提供理论依据。

1.作业臂结构

GKC20型高空作业车采用折叠式工作臂结构，工作装置为液压驱动，360°全回转。其组成由高空作业臂和起重工作臂两部分，如图1所示。高空作业臂包括上臂2和下臂1，上臂头部有工作平台6。行驶状态时，2节工作臂折叠在一起；进行高空作业时，2节工作臂分别由上下臂油缸4举升伸展至一定角度。上臂和下臂间通过水平销轴铰接。起重工作臂由基本臂1和伸缩臂3组成。高空作业时下臂兼做起重基本臂。伸缩臂由伸缩臂油缸5控制，不工作时伸缩臂回缩至基本臂内部；起重作业时，伸缩臂根据需要的起重幅度和起升高度进行伸缩。伸缩臂根部通过销轴与伸缩臂油缸铰接，伸缩臂和基本臂间有滑块，以保证伸缩臂能平稳运动。伸缩臂与油缸、基本臂根部和回转平台也通过水平销轴铰接。

1.基本臂（下臂） 2.上臂 3.仲缩臂 4.上臂油缸 5.伸缩臂油缸 6.工作台

2.作业工况分析

高空作业车需根据不同作业高度和起重量调整作业状态，高空作业时有以下5种典型工况[2]：

工况1 高空作业最大作业幅度

工况2 基本臂水平最大吊重

工况3 基本臂倾斜75°最大吊重

工况4 全升臂水平最大吊重

工况5 全升臂倾斜75°最大吊重

实际作业中，由于上臂体体身端部与两侧的板材在部分处没有焊接或者加强筋板与围板没有施焊，极易引起上臂体体身端部板材断裂，从而导致事故发生。因此上臂的强度直接影响了工作臂的可靠性。

3.静力学分析

根据设计图纸提供的结构尺寸，建立三维实体模型并对工作臂的动作进行运动学模拟仿真，得出仿真曲线如图2所示。由该曲线可以得出上臂的最大应力出现在小臂完全展开，上臂刚要抬起时（图3）。

4.上臂有限元分析

分别在无焊接缺陷和存在焊接缺陷两种情况下使用相同的载荷条件对高空作业车上臂进行应力分析，分析结果如图4-7所示。

分析表明：无焊接缺陷时上臂端部板与轴套附近的连接处受到的应力最大（639MPa），超出材料HQ60的屈服强度（600MPa），当外载作用于此处时，此处易发生变形，影响整体强度；有焊接缺陷时上臂腹板与上臂箱体的连接处受到的应力最大（2482MPa），远远超出材料HQ60的屈服强度（600MPa），此时上臂强度下降，将会使围板从焊缝处瞬间撕裂下来，导致上臂与下臂脱落，造成事故的发生。

结论

本文分析了高空作业车的作业工况，利用三维软件对GKC20型高空作业车作业臂上臂在有焊接缺陷和无焊接缺陷两种情况下进行有限元强度校核，得出了上臂在两种状态下的应力分布情况，该分析结果为高空作业车作业臂的结构优化设计奠定了基础，在设计时应对分析中的高应力区加以特别关注。

参考文献

[1] 张华，肖小芬.高空作业车作业装置的优化设计[J].城建机械设备，1993（1）：18～22

篇(4)

【关键词】谐波齿轮传动；螺杆泵；增速；柔轮

0.前言

目前，世界蕴藏有巨大的稠油资源，据有关专家估计比常规原油资源高数倍至十余倍，具有替代常规石油能源的战略地位。稠油资源分布广泛，几乎所有产油国都有发现。据调研资料，世界上稠油资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、前苏联等，其稠油资源约为4000～6000x108m3（含预测资源量）[1]。中国大部分含油气盆地稠油多于常规油，有共存和有规律过渡分布的规律，稠油资源非常丰富，约占总石油资源的25%～30%以上。国内老油田大多处于开发后期，排量小，油层较深的稠油、含砂、含气的难采油井越来越多，并且常规采油工艺投入大、产出低、短期产出与投入比不经济，制约了各油田后期开采。针对这种情况，可以采用螺杆泵采油技术加以解决。

1.螺杆泵驱动系统设计设计要求

（1）基本参数：谐波齿轮传动的增速比大于等于20；谐波齿轮传动的结构外径小于等于Ф116cm；（2）总体方案分析及设计；（3）谐波齿轮传动结构方案及结构设计。

由于井下空间狭小，需要所设计的装置体积较小。油管转速为6r/min，螺杆泵转子的转速为120r/min，在保证增速比大于等于20的条件下，转速可以调整。油管转速低可以实现较长的寿命。

在功能方面，要改变原来采用的采油方式。原来的采油系统在工作时动力源的动力通过减速箱首先减速到合适的转速然后驱动方卡子，再由旋转的采油杆柱驱动井下采油螺杆泵转动，从而实现将井下原油通过采油杆住与油管的环形空间举升到地面。

2.主要功能实现方法

考虑到增速器结构尺寸较小，传动比大，所以选择用少齿差行星轮系。少齿差行星轮系具有体积小，传动比大，重量轻等优点。由此，有三种增速方案：谐波齿轮传动，少齿差行星齿轮传动，摆线针轮传动。

2.1谐波齿轮传动增速

谐波齿轮传动是一种依靠弹性变形运动来实现传动的新型传动，它突破了机械传动采用刚性构件机构的模式，使用了一个柔性构件机构来实现机械传动。构成谐波齿轮传动的3个主要部件有：波发生器，柔轮，刚轮。谐波齿轮传动对运动的传递是在波发生器作用下，迫使柔轮产生变形，并与刚轮相匀作用而达到传动目的。 在未装配前，柔轮的原始剖面呈圆形，柔轮和刚轮的周节相同，但两者的齿数不相等。柔轮的齿数Z1，比刚轮的齿数Z2略少，而波发生器的最大直径比柔轮的内径略大。一般情况下为了有确定的输出，都会有一个固定件，一个主动和一个从动。具体哪个固定，哪个主动，哪个从动，需要根据需要实现的功能要求来决定。当波发生器装入柔轮后，受到一对方向通过椭圆的曲率中心和它的旋转中心的力的作用。当输出轴上承受载荷后，柔轮产生变形，这是柔轮对波发生器的作用力方向仍通过椭圆的曲率中心，但不通过发生器的旋转中心，这就形成了使波发生器旋转的旋转矩。当输出轴上载荷继续增加时，柔轮作用在波发生器上的作用力和这时作用力之间的力臂也随之增加。则作用在发生器上的旋转矩也随之增加。当此旋转矩超过发生器的阻矩时，就产生了增速现象。

2.2少齿差行星齿轮传动增速

少齿差行星齿轮传动按传动型式可分为NN型和N型。以N型为例。这种型式的传动，通常均是采用输出机构把行星轮的回转运动传给低速轴。N型传动，其转臂有单偏心和双偏心两种。双偏心的转臂，两个偏心相差180度，装在其上的两个行星轮也相差180度，这样由偏心而产生的离心力相互抵消（但这两个离心力大小相等方向相反，且不在同一直线上，所以不平衡力偶仍然存在）。单偏心的转臂只有一个方向的偏心，其中装一个行星轮，必须在偏心的相反方向加上平衡重才能使离心力得到平衡。

N型常用的输出机构有五种类型，即销孔式、浮动盘式、滑块式、零齿差式和双曲柄式。以零齿差输出机构为例。主要特点是用标准刀具在普通机床上就可加工，不需要专门的工艺装备。零齿差输出机构可内齿轮输出，也可外齿轮输出。两对齿轮中只有一对是少齿差，起增速作用，另一对则是作为平行轴间联轴器的零齿差内啮合。转臂是单偏心，必须装设平衡重。

这种传动增速的特点是传动比大，体积较小，重量轻，运转平稳，齿形容易加工，装拆方便。合理地设计、制造及，可使其传动效率达0.85-0.91。实践证明，少齿差传动最适合于大传动比、小功率的场合，在我国已经被用到很多机械或者齿轮装置上。但少齿差要考虑变位问题。由于内啮合和内齿轮加工中，相啮合双方的位置关系、几何关系与外啮合不同，在设计内啮合变位齿轮传动时，齿数的搭配和变位系数的选择要受到各种干涉条件的限制。为避免干涉要进行验算，设计时要考虑齿轮根切问题。提高了加工难度，且刚度不够高。

2.3摆线针轮行星传动增速

摆线针轮主要由4部分组成：

（1）行星架H由输入轴1和双偏心套2组成，偏心套上的两个偏心方向互成180°。（2）行星轮C齿形通常为短幅外摆线的内侧等距曲线。按运动要求，一个行星轮就可传动，但为使输入轴达到静平衡和提高承载能力，对于一齿差针摆传动，常采用两个完全相同的奇数齿的行星轮，装在双偏心套上，两轮位置正好相差180°。行星轮和偏心套之间装有用以减少摩擦的滚子轴承（称为转臂轴承）。（3）太阳轮 又称针轮，针齿壳上装有一组针齿销，通常针齿销上还装有针齿套，称为针齿。（4）输出机构这种常采用销轴式输出机构。

3.结论

本次设计针对螺杆泵采油系统做了改进，由于原来用抽油杆的采油方式转速高、磨损快、寿命低，改为直接用油管驱动螺杆泵采油。螺杆泵采油系统按驱动方式可划分为地面驱动和井下驱动两大类，本次设计采用了地面驱动方式。油管转速较低，螺杆泵转速较高，所以要设计一个增速器。

由于所设计的结构尺寸小，且传动比大，故可选择的螺杆泵增速有三种方式，谐波齿轮增速，摆线针轮增速，少齿差行星齿轮增速。这三种增速方式各有优缺点，也都广泛应用。通过对三种传动采油方案的对比分析，选择基于谐波齿轮传动的螺杆泵驱传动系统。

【参考文献】

[1]万仁薄.采油技术手册（修订版）第四分册[M].北京：石油工业出版社，2003.

[2]孙俊峰.螺杆泵采油技术在锦州油田的改进及优化[D].哈尔滨：东北石油大学硕士论文，2009.

[3]周卫东.渐开线谐波齿轮传动齿廓参数优化及动态仿真[D].大连：大连理工大学硕士论文，2008.

篇(5)

张雨浓：目前来说，人工神经网络、冗余度机器人学和科学计算与优化是我们科研攻关的三个主要方向，最早当始于导师毛宗源教授主持负责的“仿人脑信息处理与控制的人工系统的研究”，随后开展了近年来承担的国家自然科学基金委支持的课题“机器手臂的基于二次规划的冗余度解析方案”“冗余机器人实时运动规划的统一理论”等项目。就人工神经网络、人工智能等相关领域的研究情况而言，我国很多学术前辈、同事甚至是后学不同程度地做出了不少创新性的成果，有些甚至达到世界领先的水准，这一点还是值得我们欣喜的。

以人工神经网络为例来说，其理论在国内外都已经取得了许多令人瞩目的成果，国内也有许多学者相继提出了不同的人工神经网络模型，并取得了较为广泛的应用，且应用范围在不断扩展，渗透到了多个领域，如信号处理，智能控制、模式识别、机器视觉、非线性优化、图像处理等等。我团队近期拓展的神经网络模型的连接权值直接确定一项可避开传统BP(误差回传)神经网络的内在弱点，如冗长的权值迭代计算、局部极小点问题、网络参数及隐神经元数的选取困难等等，并将递归神经网络应用于冗余度机械臂的运动规划与控制中，展现出了良好的成果。

笔者：早在2001年，您率先提出变矩阵／向量／优化问题的神经网络新解法，能否借此机会有针对性地讲述几点其与传统解析与架构上的不同?

张雨浓：其与传统梯度方法的不同之处可归纳为如下数点：首先，新型神经网络解法是基于矩阵／向量形式的误差函数而设计的，令其每个误差元素不断递减至零而成。与此相对，基于梯度法的传统神经网络解法是基于非负或至少下有界的标量形式的能量函数而设计的；值得指出的是，在基于梯度法的神经网络解法中涉及的参数矩阵等多是探讨定常的情况。

其次，新型神经网络在处理时变问题时，系统地采用变矩阵，向量的时间导数信息，这也是新型神经网络能够全局指数收敛到时变问题的准确理论解的原因之一。与此相对，基于梯度法的传统神经网络解法因没有使用如此重要的时间导数信息而难以有效地求解时变矩阵／向量／优化问题。

另外，新型神经网络通常是用更为普适的隐动力学方程描述的；而基于梯度法的传统神经网络则多是采用显动力学方程描述的。

笔者：在您的科研范围内，冗余机器人是您科学研究的主项，它显然代表着高端的科技发展方向，我们想请张教授谈一下冗余机器人今天的发展状况及其特性、优势，其在未来科技领域内的应用情况，给人类社会所带来的利好。

张雨浓：就冗余机器人而言，现主要研究的是冗余机械臂，其可广泛地应用于工业生产之中，包括焊接、油漆，组装、绘图、挖掘，送料和其他智能活动等等。冗余机械臂是指末端执行器在执行给定的任务时有比其所必需自由度之上更多的自由度和灵活度的机械臂。在冗余机器人的运动学研究中，正运动学和逆运动学都是研究的核心部分。正运动学指给定关节变量，通过已知的手臂函数映射关系，能够唯一地确定末端执行器的位姿，而逆运动学是指给定末端执行器的笛卡尔变量，如何来实时求解机械臂的关节变量。两者刚好相对，但逆运动学的求解却不容易。后者直接关系到运动分析，离线编程、轨迹规划等等，是将工作空间内机器人末端的位姿转化成关节量值的前提。由于机械臂逆运动学问题的复杂性，我们将机械臂逆运动学逆动力学问题都统一地转化为最优化问题，具体为时变二次规划问题，这种做法能减少大量矩阵求逆，矩阵相乘等运算，减少计算时间，也更灵活、更加智能化。

这些科研结果能为装备制造，加工作业乃至空间机器人等领域的运动控制和新型机械臂的研发，制造以及技术提升提供一个更为科学更加有力的理论与实践基础。该冗余度解析理论将会在重工制造装备等方面展露，并带来广阔的应用前景和较大的社会经济效益，如用以改造和提升喷浆机器人、焊接和绘图机器人、车载机器臂系统等机械设备的运动解析与控制技术、操作模式及其安全性稳定性等。

笔者：2007年您所提出的BP神经网络权值直接确定理论研究，克服了传统BP神经网络所固有的迭代时间长、迭代次数多，易陷入局部极小点和学习精度不高等诸多缺陷。您一直站在科技前沿，在未来您的研究方向还将力求冲破哪些方面的障碍?

张雨浓：我们的一个科研工作重心就是人工神经网络的权值直接确定法以及外延的新方法新理论，比如在权值直接确定基础上的隐层神经元数目自适应确定研究等等。就未来在该方面继续做工作而言，首先我们仍将继续寻找，挖掘、探讨和考察不同的激励函数、网络模型，以求从不同的角度更加丰富地证实权值直接确定法的可行性，有效性、普适性以及优异的学习能力等等；其次，我们将(也已经在)探讨多输入多输出人工神经网络的权值直接确定法，并同时探研拓扑结构自适应确定算法于其中；另外，也如同我们向中科院某所提交的一个开放课题申请书中所言，应用神经网络权值与结构直接确定理论处理海量数据同样值得尝试与探讨，我们以往曾开发出基于Toeplitz矩阵的时间序列高斯过程回归技术处理了六万维矩阵求逆和两万四千维数据，这一结果或可以借鉴用以开发神经网络超万维数据处理技术。

篇(6)

关键词：DX多节挤扩灌注桩，施工技术

 

DX多节挤扩灌注桩（以下简称DX桩）是一种获国家实用新型和发明两项专利的新型桩，DX桩作为高层建筑、一般工业与民用建筑等多种构筑物的桩基，可用于建筑物抗压桩、抗拔桩、基坑及边坡支护桩、复合地基、高承载力锚杆、桥梁桩等工程领域。鲁铁花样年华商务楼工程建筑面积45000平方米，共三栋，18层框架，在基础施工中为降低成本、缩短工期、减少施工噪音，采用了DX桩，现结合本人参与该工程基础施工的经验，对DX桩的施工特点、施工技术、施工效果作如下介绍。

一、DX多节挤扩灌注桩简介

1、DX桩概念

DX桩是在原有等截面桩的基础上，使用一种专用液压机扩装置，经高能量挤压土体，而成型盘、岔腔体,巧妙合理地与现有桩工机械配套使用，灌注混凝土而构造出的一种新型变截面桩。硕士论文，施工技术。

2、DX桩成桩原理

DX桩是在传统灌注桩施工工艺中增加了一道挤扩工序，他根据各种地层不同的力学指标、选择了几个有力地层、采用DX专用挤扩设备在钻孔的不同深度挤扩，完成侧面型腔，然后再浇筑混凝土，使DX桩变成了多层三叉型桩，或多个盘和三岔组成的桩。侧面型腔的直径是主桩径的2至3倍，从而将摩擦桩变成多端承、多端侧摩阻共同作用的新型桩。

3、DX桩可应用的地质条件

DX桩可应用于一般粉性土、粉土、砂土、砾石、卵石层，也可用于软硬交互层土层。

4、DX桩可应用的建筑部位

DX桩可应用于建筑物抗压桩、抗拔桩，基坑及边坡支护桩，复合地基，高承载力锚杆，也可用于桥梁桩等工程领域。

二、DX桩施工特点

1、DX桩径小而短，而且能够满足承载力较大要求的深桩基础。

2、DX桩技术应用范围广，在许多地质条件复杂工程中均能顺利的应用并受到良好的效果，单方混凝土承载力较普通钻孔桩提高1-2倍。

3、采用DX桩有利于建筑物上部结构的优化，使之省工，省料，因此经济效益十分显著，基础工程造价可降低20%-40%。

4、施工简单，工期比常规节省三分之一左右，机械化程度高，对外界坏境即相邻建筑无干扰。

三、DX桩施工技术工艺

根据该工程的地址勘察报告及设计要求，选择正循环泥浆护壁回转成孔，采用双向液压、三岔双向等长弓压臂挤扩灌注桩专利挤扩设备DX-450型挤扩机挤扩成盘，导管水下灌注混凝土形成柱身与扩径体共同承载的DX柱。

1、测量定位

使用JII经纬仪定向，配合钢尺量距的极坐标法测放桩位，个别桩亦可以采用方向交汇法测放定位。桩位复核之后，报监理验收同意，方可进行下一道工序。

2、成孔

（1）护筒埋设

护筒以不小于3mm厚的钢板卷制，内径不小于700mm。护筒坑开挖前先依据已定好的桩位布设十字护桩，并做好保护，以免桩位产生较大偏差。护筒坑内径比护筒外径大100mm以上。护筒坑挖好后，拉上十字线，放好护筒并调整，使护筒中心相对桩位偏移不超过50mm，筒壁倾斜不超过1% 。

(2) 钻机就位

钻机底座就位必须稳固平整，确保施工中不发生位移、倾斜。天车、游动滑车、转盘中心三点一线，位于同一铅垂线，钻机对位偏差不超过2cm，钻机就位结束后，经验收方可开钻施工。硕士论文，施工技术。硕士论文，施工技术。

（3）钻进成孔

针对场地土层多为粘土、粉质粘土的特点，开孔采取轻压慢转，待钻进一定深度（超过钻头扶正圈）后，方可适当增大钻压，增加钻速，但要防止增压过火。钻速以能够平稳钻进，减小钻具晃动为宜，以防造成人为孔斜或坍孔。

当地层出现较大变化或软硬换层钻进时，注意减少钻压，提调保直。硕士论文，施工技术。

3、挤扩成盘

（1）工程开工前，须对DX挤扩装置进行检测调试，并填写《DX液压挤扩装置现场监测记录》：直径、盘高、空载压力、行程时间等。

（2）挤扩机采用汽车吊吊放。

（3）挤扩机入孔前必须检查设备可靠性，包括法兰连接、螺栓、油管、液压装置及弓压臂分合情况。

（4）挤扩机吊放入孔，检查桩孔垂直度、孔径。

4、扩底

采用四翼压张式扩底钻头扩底。挤扩结束立即进行扩底施工。

5、钢筋笼制作与安放

6、混凝土搅拌与运输

本工程使用商品砼，混凝土塌落度宜为160-220mm。

7、灌注成桩

混凝土灌注采取导管水下灌注混凝土成桩。

四、DX桩施工效果

1、DX桩的主要优点

（1）可充分利用桩身上下各部分好土层的承载能力，单桩承载能力高。

（2）挤扩腔稳定，不易塌崩。

（3）成孔成桩工艺适用范围广。

（4）成本低，工期短，并且施工时噪音低、震动小，泥浆排放量少，有利于保护环境。

（5）施工过程中可监控测试，挤扩效率高，

2、DX桩与其他桩的区别

（1）DX桩不同于支盘桩，DX多功能液压挤扩装置独有的三岔双向液压和上下等长弓压臂设计，是其他挤扩盘、支设备所没有的。

（2）DX桩与普通等截面混凝土灌注桩相比，单桩承载能力明显提高，沉降量显著降低，单方承载力可提高1-2倍以上。硕士论文，施工技术。

（3）DX桩承载力的提高主要原因在于扩径体支撑力的发挥。

（4）扩径体的存在使得DX桩的承载机理与普通桩不同。硕士论文，施工技术。

（5）DX桩身下部的护径体为DX桩提供了承载潜力。

篇(7)

关键词:掘进 远程控制 悬臂 煤岩识别

1、引言

我国是一个产煤大国。到2010年底,全国年产120万吨及以上大型煤矿661处,产量18.8亿吨,占全国的58%,巷道掘进工程量巨大。煤矿要实现可持续健康发展,采掘平衡至关重要,但我国煤炭企业管理上依然存在着严重的“重采轻掘”问题。掘进机是实现煤矿机械化掘进的关键设备。掘进技术、装备和工艺水平,直接关系到煤矿生产的采掘接续、生产能力、经济效益。正因如此,我国综合机械化掘进程度正逐步提高,综合机械化掘进已成为我国煤炭生产和安全高效矿井建设必不可少的技术支撑。近年来,我国煤矿掘进技术装备得到了突飞猛进的发展,适应煤巷及半煤岩巷的掘进范围越来越广,并开始研制岩巷掘进机,机型种类齐全,并向着连续切割、框架结构、控制模块化方向发展。

2、掘进技术装备新进展

2.1 掘进机远程控制技术

目前普通掘进机还是主要靠人工操作,操作者劳动强度大和安全保障性较差。国家“863计划”重点项目“掘进机远程控制技术及监测系统”课题,综合应用自动化、智能化和信息化等高新技术,研制了掘进机任意断面自动截割成形控制系统,可自动截割出任意巷道形状的规整断面,提高了巷道成形质量;提出了掘进机机身位姿绝对误差检测原理及方法,实现了高精度定向掘进;研制了掘进机远程监控系统与远程无线遥控系统,实现了掘进机远程控制、遥控和状态监测;研制了掘进机远程监测诊断系统,实现了对掘进机运行状态参数的实时监测与显示,并具有远程故障诊断和报警等功能。该项目的研制成功,填补了国内采掘监控技术空白,带动了我国掘进装备整体技术的提高,对我国实现煤矿井下无人工作面开采具有深远意义。

2.2 岩石掘进机

岩巷掘进,就是在岩石层开掘巷道。在以前,开掘岩巷只能采用先打眼放炮,再人工清理渣石的办法,不仅效率极低,而且放炮产生的粉尘对职工的健康造成极大危害。石煤机公司于2009年向市场推出了系列岩石掘进机,该类掘进机截割岩石过程中不用放松动炮就可直接进行截割,具有性能稳定、故障率低、智能全遥控功能、可实现巷道的自动截割成形等特点,可有效保证矿工安全、降低矿工劳动强度、有效提高掘进机的掘进速度。解决了我国煤巷掘进岩石硬度高、开采难度大、相关设备落后、依赖进口等难题,填补了我国大功率、横轴、智能化截岩掘进机的空白。EBH300(A)型岩石掘进机在开滦集团东欢坨矿井下进行岩巷掘进中,创造了22个工作日进尺200.2米的佳绩,岩巷掘进速度属于国内领先。该型掘进机在新汶矿业集团、鹤岗矿业集团、内蒙长城集团等公司中使用良好。新矿集团协庄煤矿自主研发设计、自主制造生产、拥有完全自主知识产权的EBZ230大功率硬岩综掘机在＋24°的2202回风巷一举创出了月进尺800米的惊人佳绩,大大提高了该矿井的掘进机械化水平。

2.3 多功能掘进机

中煤集团所属石煤机公司自主研发的国内首台多功能掘进机可实现一机两用。在巷道掘进过程中,能够根据岩石硬度决定采取机掘作业还是钻孔炮掘作业,并能快速实现两种功能的互换。不仅有效降低了劳动强度,提高了巷道掘进速度及工作效率,而且降低了对作业空间的要求,扩大了巷道适用范围,为煤矿巷道掘进作业提供了一种安全高效的新型煤机装备,为国内掘进机产品首创。

2.4 悬臂式掘进机

开滦集团与上海科煤机电有限公司共同研发的EBH120悬臂式掘进机采用了分节可折转切割臂型式的创新技术,结构新颖、设计合理、切割断面大、切割效率高,装煤效果好,有利于煤巷、半煤岩巷单进效率的提高,适用于硬度f≤6的煤巷与半煤岩巷掘进。解决了铲板与切割臂干涉、切割臂挑顶、卧底、挖支架柱窝、摆动不灵活、司机视野不开阔、装煤效果差等主要技术难题。

2.5 煤巷自动化快速掘进自动纠偏与煤岩识别技术

潞安集团王庄煤矿联合国内有关科研院所、煤机厂家等单位合作完成的国家863重点科技项目“煤巷自动化快速掘进自动纠偏与煤岩识别技术研究与实践”,先进可靠、自动化程度高,达到了国际领先水平。该技术应用后,掘进机平均月进尺达670米,最高月进尺达690米,工作面用人每班由10人减少到5人,掘进工作效率比原来提高了一倍,原煤品质也得到了改善,年掘进经济效益可增加1300多万元。