沙地草方格铺设轮仿真设计

草方格铺设轮是防风固沙草方格铺设机器人纵向铺设机构重要的工作部件.为此,根据铺设轮的工作条件与工作要求,应用力学理论建立了铺设轮滚动工作数学模型,应用Matlab/Simulink仿真软件建立了仿真模型.通过仿真及结果分析,确定了铺设轮设计主参数,实现了铺设轮的半实物仿真设计,为整机动力匹配提供了重要的参考依据.     

防风固沙草方格铺设机器人总体设计

为有效治理沙漠、减少沙漠化的危害,设计了防风固沙草方格铺设机器人。该机器人由WTC5120TSM型轮式牵引车与草方格铺设机组成。牵引车上安装有控制系统、发电机组和水箱;铺设机由纵向压草机构、横向插草机构、液压站、气泵、监控系统等组成。该机器人可一次性连续铺设间距为1m,总宽为3m的草方格。与人工铺草作业相比,可提高铺设效率161倍,降低铺设成本80%左右,并适合在恶劣的沙漠环境下工作。     

防风固沙草方格铺设机器人通过性研究

在沙漠沙土物理性能试验的基础上，对轮胎与沙土相互作用力进行计算，得到沙漠牵引车在行驶过程中产生的驱动力，进行了纵向铺草机构滚轮压草阻力试验，依据汽车地面力学理论对草方格铺设机器人的通过性进行了研究，结果表明所设计的机器人在沙漠中具有良好的通过性。     

多杆件横向推草装置设计与分析

立体固沙设备可实现秸秆沙障自动铺筑，横向推草装置是草方格横向铺设装置中重要的组成部分。针对草方格铺设装置所要完成的任务，设计一套既适合工作环境，又能完成推草任务的新型机构。利用计算机仿真技术，运用惯性力平衡原理对推草机构的翻草板进行改进设计，并用Adams软件对推草机构进行动力学仿真，结果表明，优化后的结构比优化前在受力上得到了改善。样机试验结果表明，该装置满足强度和设计功能要求。      

防风固沙机器人通过能力的试验研究

为了解决CFGR-100型防风固沙草方格铺设机器人在沙漠地区通过能力的问题,提出了切线牵引力和行驶阻力的计算公式,采用挂钩牵引力和牵引性系数作为通过能力的评价指标。试验结果表明,该机器人在沙漠中有较好的通过能力,能够满足草方格铺设作业的要求。     

六轮支撑式管道机器人弯管通过性仿真分析

针对管道机器人对弯管自适应性差的问题,建立弯管机器人虚拟样机装置模型,采用弹簧预紧支撑机构的有源调节方式,增强对管径变化的适应性。在Motion运动仿真环境下进行弯管约束条件下的仿真分析。通过对支撑轮上的速度曲线以及弹簧支撑机构线性位移曲线的分析,证明该机器人在弯管内移动的运动平稳性和可行性。通过比较不同条件下的试验结果,得出在弯管内稳定行走的影响因素。     

防风固沙草方格铺设机的设计

根据草方格的铺设特点,并考虑设备工作的地理环境影响,设计了一种全新的草方格铺设机。该装置由压草装置、输送装置、监测反馈装置、电控装置、履带行走装置组成,能够实现草方格的送料、铺设到最后填埋加固的一整套自动化操作,极大减轻人员的工作强度,提高生产效率,为大面积、低成本的土地荒漠化治理打下良好的基础。     

一种遥控多功能草方格铺设履带车的设计

【目的】铺设草方格是防沙固沙的有效方法之一,但现有重型草方格铺设设备无法铺设沙漠腹地及沙丘坡面的问题有待解决。【方法】课题组设计了一种能够远程遥控的多功能草方格铺设履带车,首先,利用SolidWorks软件完成了履带车整体结构的三维建模。其次,在履带车控制系统设计中采用INFINEON/英飞凌SAK-TC264D-40F200W为主控芯片,采用DRV8701电机驱动板为履带车行走机构和液压系统的驱动单元。最后,完成了草方格铺设履带车的主控电路设计和驱动电路设计,并利用PWM控制技术设计了履带车的行走电机和蒲草压刀执行单元的控制算法。【结果】该设备以履带作为行走装置,采用远程遥控行进的方式铺设草方格,一次行进可以完成铺草、播种和撒种等工作,能够较好地降低工人工作强度,有效规避工人在陡峭位置铺设草方格时的风险。【结论】本设计能较好地弥补当前草方格铺设设备工作中的不足,在荒漠化防治方面具有重要现实意义和广阔应用前景。     

汽车驾驶机器人驾驶性能评价半实物仿真平台

为了克服汽车驾驶机器人在实际车辆上调试存在的危险以及快速获得试验车辆的性能,设计了汽车驾驶机器人驾驶性能评价半实物仿真平台,可以借助这个平台对驾驶机器人驾驶车辆的品质进行性能评价.该平台中实际车辆由汽车纵向动力学数学模型代替,它可以模拟实际车辆的工作状态,输入信号为通过传感器测得的驾驶机器人油门机械腿、制动器机械腿、离合器机械腿和换挡机械手的位移,输出信号为经模型计算得到的发动机转速和车速,驾驶机器人不用做任何改动就可在该平台上进行驾驶操作.仿真和实车试验结果验证了该平台的有效性.     

一种用于沙障铺设的机器人设计

【目的】解决目前国内沙漠固沙机器智能化程度低、人工成本高、治理周期长等问题。【方法】课题组设计了一种新型的用于沙漠治理的智能固沙机器人,综合分析了设备的整体结构及工作原理,包括横、纵向送草机构、轧草机构等,并基于Boustrophedon算法和双向搜索算法,为设备搭载了GPS定位器,可根据实际情况对固沙机器人的种插路径进行规划,优化草方格的种植面积。【结果】该机器具备人工操作和智能操作两种模式,能够高效快捷地种插草方格,减少人工成本的投入,实现沙漠治理、防风固沙。【结论】本设计对治理荒漠化以及绿色植被的恢复工作具有较为重大的意义,可为沙漠地区提供技术支持和解决方案。     

基于OFDM-MIMO移动通信模型的采摘机器人设计

为了提高果树采摘机器人的智能化和自动化水平,提高机器人的实时通信和在线控制能力,实现机器人作业过程的远程控制,在采摘机器人通信系统中引入了OFDM-MIMO模型,并将移动4G技术应用到了机器人的设计中,突破了机器人控制距离限制,实现了机器人的跨区域无线通信。机器人采用视觉传感器和4G网络采集并传输图像,图像数据可以在远程浏览器端实时显示,便于掌握机器人作业信息。当机器人碰撞传感器发出信号时,可以利用OFDM-MIMO信道模型进行图像的高效传输,并将视觉传感器采集的图像信息传送给远程控制端,在采摘出现失误时可以及时地调整机器人的状态,实现果实采摘的在线控制。同时,设计了机器人的实验样机,并对机器人的果实定位能力和通信能力进行了实验和仿真。实验和仿真结果表明:该种机器人可以有效地识别普通果实和套袋果实,并且通信实验测试和仿真测试的结果吻合,从而验证了结果的可靠性及OFDMMIMO模型在采摘机器人通信系统中的可行性。     

垂直铺塑在獾子洞水库除险加固工程中的应用

垂直铺塑是近几年新发展起来的堤坝防渗技术。在獾子洞水库除险加固工程中,从工程设计、铺塑施工、防渗效果分析等方面详细介绍垂直铺塑技术的实际应用。通过工程实践,证实垂直铺塑技术具有很好的防渗效果。     

黄瓜收获机器人避碰轨迹规划

提出了一种基于机器视觉和关节空间的黄瓜收获机器人障碍避碰轨迹规划新方法,描述了算法的实现过程。该算法中,障碍分为球体、正方体和长方体3类;根据黄瓜果实图像信息,按照距离由近及远原则,规划成熟黄瓜的采摘顺序;根据障碍类型,进行障碍判断和归类,构造障碍保护圆和障碍保护点;采用过中间障碍点的三次多项式插值函数进行描述黄瓜收获机器人相应阶段关节空间的运动轨迹。     

切削加工机器人刚度模型研究

通过对机器人臂杆的分析研究,把机器人臂杆当作一个柔性杆进行处理,分别求出其拉伸、扭转和弯曲的挠度,运用误差参数建立运动学模型,从而求得臂杆末端挠度的映射模型,并结合机器人各关节传动误差在机器人操作末端上的挠度误差映射,最终在机器人操作末端叠加关节挠度和臂杆挠度,通过刚度的定义求解出机器人总的操作空间刚度。建立的机器人刚度模型可为机器人切削加工过程中刀具的误差补偿提供依据。     

基于ZRM-MDH模型转换的串联机器人运动学参数标定

运动学参数误差是影响工业机器人绝对定位精度的主要因素,通过误差标定能够有效地提高工业机器人的精度。运动学模型的完整性、连续性与冗余性对运动学参数的辨识精度影响较大。为尽可能地提高机器人的标定精度,并易于实现机器人误差补偿,本文提出一种基于ZRM-MDH模型转换的机器人运动学参数标定方法。首先,基于零参考模型(ZRM)建立TX60型串联工业机器人的位姿误差模型,结合测量位姿误差辨识ZRM的参数;其次,基于圆点分析法将ZRM转换成MDH模型。在TX60型机器人前侧工作区域内任意选择50个测量点,实施运动学参数误差标定。实验表明,基于MDH模型标定后的机器人平均综合定位误差为0.081 mm,而经过ZRMMDH模型转换后的机器人平均综合定位误差为0.062 mm。为验证标定方法的稳定性,在TX60型机器人前侧工作区域内,选择5个区域实施运动学参数误差标定,结果表明,基于ZRM-MDH模型转换获得的标定精度稳定性相对较好。     

移动机器人SLAM的系统建模研究

移动机器人同时定位与地图构建（SLAM）实现的过程,需要设计相关的系统模型,文章描述了二维空间SLAM过程的系统模型,其中包括坐标系统模型、环境地图模型、机器人位置模型、机器人运动模型、传感器观测模型以及环境特征的增广模型,为SLAM过程的实现提供借鉴。     

COMAU-120机器人逆运动学分析及其求解

机器人逆运动学在机器人学中占有非常重要的地位。为此,建立了COMAU-120机器人的运动学模型,并利用奇次变换导出了逆运动学求解公式。机器人逆运动学分析方法在实际中得到了应用,为实现弧焊机器人系统路径规划和离线编程奠定了基础。     

基于多路由协议的株间锄草机器人结构和控制优化设计

为获得理想的苗间机械锄草效果,提出了一种新的锄草机器人结构优化方法.该方法主要采用多目标优化模型对锄草末端结构进行设计,采用多路由协议对多锄草机器人进行协同控制,大大提高了田间锄草机器人的工作效率.在建立了机械锄草齿运动轨迹数学模型的基础上,结合现代农艺对机械锄草参数的限定及要求,建立了多目标优化模型,并利用MatLab优化工具箱得到最优解,将其应用在多机器人系统控制的多路由协议框架中.为了验证优化方法的有效性,在田间对多锄草机器人协同作业进行了试验,结果表明:优化后的多路由锄草机器人不仅大大提高了作业速度和锄草效率,而且降低了作物苗损失率,为大型中耕除草机的设计提供了理论依据.