【麻省理工学院新型可变形自主船】

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近日,麻省理工学院的机器人船队已经更新了“变形”的新功能,通过自主断开和重新组装成各种配置,在阿姆斯特丹的许多运河中形成浮动结构。

自主驾驶船 - 配备传感器,推进器,微控制器,GPS模块,摄像机和其他硬件的矩形船体,作为麻省理工学院和阿姆斯特丹高级大都市解决方案研究所(AMS研究所)正在进行的“Roboat”项目的一部分。该项目由麻省理工学院教授Carlo Ratti,Daniela Rus,Dennis Frenchman和Andrew Whittle领导。在未来,阿姆斯特丹希望这艘渡船能够巡航其165条蜿蜒的运河,运送货物和人员,收集垃圾或自行装配到“弹出式”平台,以帮助缓解城市繁忙航道的拥堵。

2016年,麻省理工学院的研究人员测试了一种可以沿着运河中的预编程路径向前,向后和横向移动的船形原型。去年,研究人员设计了低成本,3D打印,四分之一规模版本的船,这些船更加高效灵活,并配备了先进的轨迹跟踪算法。6月,他们创造了一种自主锁定机制,让船只相互瞄准并相互扣合,如果失败则继续尝试。

在上周举行的IEEE多机器人和多智能体系统国际研讨会上发表的一篇新论文中,研究人员描述了一种算法,可以使直升机尽可能有效地平滑地重塑自己。该算法处理所有规划和跟踪,使得一组roboat单元能够在一组配置中彼此解锁,行进无碰撞路径,并重新连接到新设置配置上的适当位置。

在MIT水池和计算机模拟中的演示中,链接的单元组将自己从直线或正方形重新排列成其他配置,例如矩形和“L”形状。实验性转换只需要几分钟。更复杂的变形可能需要更长的时间,这取决于移动单元的数量 - 可能是几十个 - 以及两个形状之间的差异。

“我们已经让现在的船只与其他船只建立和断开联系,希望将阿姆斯特丹街头的活动转移到水面上,”计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)和安德鲁的主任罗斯称,“如果我们需要将材料或人员从运河的一侧送到另一侧,那么一组船可以组合在一起形成线性形状作为弹出式平台。或者,我们可以为花卉或食品市场创建更广泛的平台。”

无碰撞轨迹

对于他们的工作,研究人员不得不通过自主规划,跟踪和连接roboat组来应对挑战。例如,赋予每个单元独特的能力,如何相互定位,就如何分裂和变换达成一致,然后自由行动,需要复杂的通信和控制技术,这些技术可能会使运动变得低效和缓慢。

为了实现更顺畅的操作,研究人员开发了两种类型的单位:“协调员”和“工人”。一个或多个”工人”连接到一个协调员以形成单个实体,称为“连接船舶平台”(CVP)。所有“协调员”和“工人”单位都有四个螺旋桨,一个无线微控制器,以及几个自主锁定机制和传感系统,使它们能够连接在一起。

然而,协调员还配备了导航GPS和惯性测量单元(IMU),它可以计算定位,姿势和速度。”工人”只有能够帮助CVP沿着路径转向的执行器。每个”协调员”都知道并可以与所有连接的”工人”进行无线通信。结构包括多个CVP,并且各个CVP可以彼此锁定以形成更大的实体。

在变形过程中,结构中所有连接的CVP都会比较其初始形状和新形状之间的几何差异。然后,每个CVP确定它是否保持在同一位置以及是否需要移动。然后为每个移动的CVP分配一个时间来拆卸和新形状的新位置。

每个CVP使用自定义轨迹规划技术来计算在不中断的情况下到达目标位置的方式,同时优化速度路线。为此,每个CVP预先计算移动CVP周围的所有无碰撞区域,使其旋转并远离静止CVP。

在预先计算了这些无碰撞区域之后,CVP然后找到到达其最终目的地的最短轨迹,这仍然使其不会撞击固定单元。值得注意的是,优化技术用于使整个轨迹规划过程非常有效,预计算只需要100毫秒就可以找到并改进安全路径。然后,“协调员”使用来自GPS和IMU的数据估计其质量中心的姿态和速度,并无线控制每个单元的所有螺旋桨并移动到目标位置。

在他们的实验中,研究人员在几种不同的变形场景中测试了三个单元的CVP,包括一个”协调员”和两个“工人”。每个场景都涉及一个CVP从初始形状解锁并移动并重新连接到第二个CVP周围的目标点。

例如,三个CVP从连接的直线重新排列 - 它们在两侧锁定在一起 - 成为前后连接的直线,以及“L”。在计算机模拟中,最多12个roboat单元例如,将矩形重新排列成正方形或从实心正方形重新排列成Z形。

放大

实验是在四分之一大小的roboat上进行的,这些roboat的长度约为1米,宽度为半米。但研究人员认为,他们的轨迹规划算法在控制全尺寸单位时可以很好地扩展,这些单位的长度约为4米,宽度为2米。

在大约一年的时间里,研究人员计划在阿姆斯特丹市中心的NEMO科学博物馆和正在开发的地区之间的60米长的运河中使用这些渡船形成一个动态的“桥”。这个名为RoundAround的项目将使用直升机在整个运河上连续航行,在码头上接送乘客,当他们发现路上的任何东西时停止或重新前进。目前,在水道周围走动大约需要10分钟,但该桥可以将时间缩短到大约两分钟。

“这将是世界上第一座由自主船队组成的“桥”,”拉蒂说。“普通的桥梁将是非常昂贵的,因为你有船只通过,所以你需要建座非常高的桥梁。但现在我们可以连接运河的两侧通过使用自主船,使得它们成为漂浮在水面上的动态、反应灵敏的基础设施。

为了实现这一目标,研究人员正在进一步完善Robaot,以确保它们能够安全地运人,并且能够适应各种天气条件,例如大雨。他们还确保船可以有效地连接到运河的两侧,这可能在结构和设计上有很大差异。

生猪屠宰厂场污水处理设备及工艺流程介绍
屠宰污水首要源自于圈栏清洗、淋洗、屠宰以及它厂房地坪清洗、烫毛、剖解、副食生产加工、洗油等工艺所出现的污水。

一、水质特征

①屠宰污水通常呈红褐色,有刺鼻的腥臭味,这其中包含大量的血污、油脂质、毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的东西、排泄物等污物,固态悬浮固体成分高。

②屠宰污水物质成分高,可生化性好这其中浓度较高的有机质不宜溶解,解决难度系数比较大,宰污水中的营养物首要是氮、磷,这其中氮首要以物质或铵盐方式普遍存在,而磷首要以磷酸盐的方式普遍存在。

二、设计思路

依据屠宰污水特征和解决难点大致设计思路是:

(1)一级解决:排出的污水依次流过粗细两道格栅,首要清除比较大悬浮固体和悬浮物,避免污水提升泵等机械设备堵住。随后流入隔油沉淀池,污水中包含泥砂等,这些可根据自然沉淀清除,沉淀的泥砂定期用污泥泵打入污泥浓缩罐。油脂则漂浮在水面,能够 人工捞出回收解决。由于其污水水质水量波动比较大,以保障事后解决实际效果和运作可靠性,在解决工艺流程中设置调节池,以均化水质水量。保证系统平稳运作。还可以根据调节池均化其本身的酸、碱度,以使污水的pH值满足事后处理工艺的要求。污水中包含的血污、油脂、油块等,根据混凝气浮得到有效的清除。

(2)二级解决:对于屠宰污水中难溶解、浓度较高的CODCr、BOD5,预处理流程中无法彻底清除,故二级解决采用生化解决,本设计采用水解酸化-好氧生物解决技术。水解酸化池首要目的将生物大分子物质转化成小分子物质,以便在好氧流程中进一步得到清除。

(3)三级解决:好氧解决后的出水,溢流到沉淀池中,沉淀后上清水进入消毒池,沉淀池中的污泥定期用泥浆泵打入污泥浓缩罐中。

三、工艺流程

源自屠宰场的污水经格栅(网)清除污水中的毛、皮、浮渣和大颗粒悬浮固体后自流入隔油池,清除大部分油脂和泥砂后进入调节池,经调节池调节水质水量后,并保证事后解决设备的正常运作。通过调节池的水经泵提升至平流式气浮沉淀一体机。前期清除水面悬浮固体(ss),去除率达90%以上,出水进入一体化废水处理设备,一体化废水处理设备由(水解酸化池、二级接触氧化池、沉淀池组成),污水在水解酸化池进行酸化解决,根据厌氧菌将生物大分子物质转化成低分子物质;经水解酸化池流入接触氧化池进行生化反应后再进入沉淀池,出水经过滤消毒达标排放。

四、应用分析

充分考虑到猪屠宰废水水质特性,对比各类解决方法的优点和缺点,算出现阶段猪屠宰污水最经济发展合理的解决工艺技术为:以生物法为核心,辅助必要的物理、化学等办法作预备处理。比如以选用生物解决法为主体的二级SBR法工艺线路解决作用比较好。在北方地区,特别是经济发展不繁荣的北方地区,充分考虑到平均温度低,占地面积需求小,运作花费需求低等各种因素,深井曝气法为优选办法。

厌氧生物解决价格低,但无法比较好地清除氨氮,故针对出水水质需求较高的情况下,通常通过厌氧解决后,还需进行好氧解决或选用化学法清除氨氮才可以达到水质排放需求。好氧法不但可以获取很高的CODcr去除率,而且还能清除氮、磷,但成本很高,所以针对高浓度猪屠宰废水,通常首先经厌氧生物法解决,然后采用好氧法解决,综合性采用厌氧和好氧生物法的优势,可以获取高CODcr去除率,同时清除氮、磷,还节省成本。

选用生物法解决猪屠宰废水可充分考虑到回收利用问题。活性污泥通过相应解决后,可充当饲料原料用[24],还可回收利用猪屠宰废水中的蛋白和脂肪酸,产品可作为饲料原料,还能生产制造沼气和无害肥。达标开发能源,废物利用,又推动农业养殖业发展的目的,是一项具有生态平衡良性循环的可持续发展工程项目。猪屠宰废水的治理经验针对城市和养殖业粪便污染的治理有着比较好的实用价值。

五、设备原理

考虑到猪屠宰废水中包含一些 的块状悬浮物(血污、毛皮、杂物 染物等),因而提前用格栅应当阻拦下来,以确保事后设备的正常运作,由于猪屠宰废水中包含血污、油脂等大分子有机物存在,直接进到好氧将很难降解,因而格栅出水进到化粪池。屠宰场现有化粪池可以具有相应的解决作用,但现有出水浓度依然很高而且携带一部分油脂,以便减轻事后解决设备的负载,因而充分考虑到在前端加一座隔油池以清除油脂。
屠宰场由于工作时间的各种因素,它的排出污水周期时间跟其余污水排放周期时间有所不同,它首要集中在晚上排放,因而必须设置一个较大的调节池来调节水质水量以确保全套设备的正常运作,减轻对事后设备产生的冲击性负载,废水经调节池收集然后通过泵泵入事后解决设备。废水通过前端化粪池解决后,废水中依然包含大部分大分子有机污染物,因而需要进一步对其降解为小分子物质,为事后好氧生化做准备,而且充分考虑到废水中氨氮和总磷的超标,因而务必设备好氧—缺氧的更替运行环境来达标硝化—反硝化的更替运作来达标脱氮除磷的作用,此处通过设置水解酸化池将事后好氧解决出水一部分回流至水解酸化池来实现。

污水通过水解酸化池后进人好氧池,在此将好氧池分成两段,它的作用取决于在不一样的好氧段,微生物按照自然环境不一样而展现的空间的分布,具有针对性,拥有更佳的清除功效。污水通过前端每个生化处理设备解决后,有机污染负荷较大程度取得溶解。但污水中对比度仍然很难符合标准,以便对对比度的清除,并同时考虑到对COD的降低和氨氮及总磷的降低,为此在此设置混凝沉淀池而且投加可操作性的药剂。沉淀池出水,进人消毒池,然后zui终达标排放。

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