农业机器人腿部运动单元的运动学性能分析与结构参数设计

农业机器人通常采用履带式或轮式机构作为下肢运动单元,这类农业机器人实现跨越障碍的能力较弱。为了克服这类农业机器人存在的缺点,扩大农业机器人的应用范围,本文提出一种基于3分支6自由度腿部运动单元作为农业机器人的下肢运动单元。该腿部运动单元采用3-UPS机构作为原型,它与履带式、轮式的下肢运动单元相比,具有良好越障能力;对腿部运动单元进行运动学性能分析和结构参数设计,首先推导腿部运动单元的运动学传递方程,利用范数理论定义了腿部运动单元的运动学性能评价指标,分析了运动学性能评价指标的分布情况,采用空间模型理论对腿部运动单元进行了结构参数设计,应用基于全域性能图谱的蒙特卡罗的参数优选方法选取了结构参数。分析结果表明:农业机器人腿部运动单元的运动传递性能指标呈对称分布,腿部运动单元结构参数设计的范围为:上平台半径为120～130mm,下平台半径为40～50mm,上下平台初始姿态的高度为650～700mm,根据优化的结构参数,设计了腿部运动单元的虚拟样机,为农业机器人下肢运动单元的研究提供了理论基础。     

实验室涂装机器人底座的改进

实验室喷涂机器人是研发汽车涂料的主要设备之一,本文根据实验室现有二维汽车涂装机器人的性能,确定了改进的三维汽车涂装机器人。利用CATIA软件对涂装机器人的运动机构进行三维建模。对伺服电机和执行机构进行了分析和选择。对改进设计的喷涂机器人进行组装测试,对改进前后和进口国外的喷涂机器人的实验性能进行比较。得出改进涂装机器人达到实用要求的结论。     

三臂结构高压线巡检机器人设计与运动学仿真效果研究

为保证电力可靠运行,需定期对广泛分布于山区的高压线路进行巡检。针对高压输电线路巡检工作及巡检路径的特点,开发了一种能够稳定移动并有效越障的高压线巡检机器人。该机器人由具有相对运动的三个机械手臂组成。每个手臂的末端安装了轮式驱动机构,实现线上的移动功能。通过驱动前后手臂与中间手臂之间的相对垂直运动及相对转动实现跨越线上障碍物的功能,并适应高压线的方向变化。建立了巡检机器人的运动仿真模型,仿真分析了其通过跨越悬垂线夹的过程。仿真结果表明:本研究机器人结构设计合理,可以在高压线上稳定地行走并能够较好跨越带有转折线的悬垂线夹,说明了本研究机器人具有较好的越障能力,对机器人样机的制造提供了有利的参考,也为巡检机器人的越障问题提供了新的思路和设计方法。     

履带式遥控灭火机器人的设计及爬坡理论分析

在发生森林火灾时,通常有毒性气体的散发,给消防人员的人身安全带来了严重的威胁,同时复杂的林区地形也极大地阻碍了救援设备的进入.设计一种履带式多功能遥控灭火机器人,通过换载相应的灭火装备实现在不同火灾环境中灭火、救援、侦查等功能作业.该研究确定了履带式灭火机器人相关性能参数,对履带式灭火机器人的行驶机构进行了创新设计,并通过设计一种两自由度搭载装置,实现对灭火装备的控制;同时分析了几种灭火设备的搭载模式和环境适应性,保证了灭火机器人能够在多种环境下灵活作业;对履带式机器人底盘进行爬坡运动分析,验证了其运动的可行性,为以后的研究提供了理论依据.     

并串联复合机器人的一种鲁棒控制

提出一种由3自由度平动并联机构和放大机构组成的新型并串联复合机器人．为了减小负载变化以及机构参数变化对系统响应特性的影响，对3自由度并串联复合机器人控制系统设计了一种基于Lyapunov方法的鲁棒控制器，并证明了这种鲁棒控制器能够保证事实稳定．理论分析与仿真结果表明该控制器能明显改善机器人的轨迹跟踪精度．     

柑橘采摘机器人末端执行器夹持机构设计与实验

改进末端执行器的采摘成功率是提高采摘机器人采摘能力的重要手段。由于在相同剪切速度和果柄直径下,采用简支梁的剪切方式比采用悬臂梁剪切方式更容易剪断果柄,而通过夹持机构夹住柑橘再进行剪切能实现简支梁方式剪切果柄,因此可在末端执行器增加夹持机构来提高末端执行器的采摘成功率。通过对柑橘的极限挤压试验,得出柑橘在受压面直径为14.12 mm的条件下,所能承受的极限载荷为14.0 N。据此结果和柑橘相关参数,设计了夹持机构手指,并确定了其对柑橘的最大夹持力不超过102.41 N,同时根据前期研究成果和果柄受力分析,确定夹持机构的最小加持力不得小于3.79 N。由夹持机构运动特点完成控制系统设计,建立夹持机构三维模型并进行有限元分析与验证。制作了夹持机构样机并进行了不同品种柑橘的夹持实验,并将夹持机构安装在末端执行器上,在室外自然条件下进行无夹持机构和有夹持机构的采摘对比实验。实验结果表明,夹持机构可实现对各品种柑橘的无损夹持,增设夹持机构后末端执行器采摘成功率由70%提升至85%,对末端执行器采摘成功率有显著提升,从而提高了采摘机器人的采摘作业能力。     

油气管道机器人技术研发进展

管道机器人综合了智能移动载体技术和管道缺陷无损检测技术,主要用于输油气管道的检测、喷涂、接口焊接、异物清理等检修维护作业.运动方式是管道机器人的技术核心,包括主动运动方式和被动运动方式两大类.系统阐述了仿生式、履带式、螺旋驱动式、车型式和支撑轮式等5种主动运动方式管道机器人及被动运动方式管道机器人PIG的技术特点和难点,例举了国内外现有产品和技术.对比分析了各种技术的综合性能,提出了管道机器人研发需要重点解决的技术问题.     

并联机构的发展及应用领域的概述

详细介绍并联机构的发展概况,介绍国内和国外不同时期并联机构的发展进程。并且分别介绍了从六自由度并联机器人及少自由度并联机器人的应用领域。介绍了不同并联机器人的性能     

柑橘采摘机器人末端执行器设计与试验

作为采摘机器人的重要组成部分,末端执行器是与采摘对象直接接触的最后执行部件,由于其采摘对象的特殊性,末端执行器的研制成为了农业机器人尤其是果蔬采摘机器人的关键技术之一,它的性能优异程度直接影响机器人的收获效率。基于仿生学理念,以蛇的吞咽动作和上颚结构为构型设计原型,提出末端执行器设计的机构构型,并完成末端执行器的初步模型设计。完成其控制系统设计与气压驱动系统设计,实现下位机控制器Arduino与PC上位机的通信。根据柑橘果实的生长情况与该型末端执行器作业状态分析,设计了末端执行器采摘试验,完成其采摘成功率分析与采摘执行系统优化。     

番茄采摘机器人目标识别方法研究

针对目前采摘机器人工作环境复杂、效率低下等问题,在采摘机器人体系结构的基础上,提出了一种将AdaBoost分类器和颜色特征分类器相结合用于番茄采摘机器人的目标识别方法.通过试验分析该方法的性能,并与改进前的性能进行比较.试验结果表明,该方法的平均番茄识别时间为78.955 ms,识别准确率达到97％以上,性能优良,达到番茄采摘机器人对目标识别的要求.为实现采摘机器人智能化提供了一定的参考和借鉴.     

面向黄鳝养殖的自主移动投喂机器人研制

本文研制了一种面向黄鳝养殖的自主移动投喂机器人系统，主要包括AGV搬运小车、XYZ数控电动同步带滑台直线导轨模组、投喂蠕动泵、运动控制器等组成部分。AGV搬运小车通过传感装置实时检测导向磁条确定工作路径。运动控制器对XYZ三维数控电动同步带滑台直线导轨模组的步进电机输出脉冲信号，实现机器人投喂位置的空间定位。通过控制蠕动泵驱动电机的转速，实现饵料的精准投喂和投喂过程的稳定性。针对三层立体结构黄鳝养殖池样进行9次样机性能测试，每次目标投喂量为9.5 g。结果显示，机器人空间定位精度的平均误差为(2.1, 1.8, 2.1)mm，标准偏差为(2.6, 2.3, 2.5)mm。机器人的平均投喂速度为1.85 g/s，平均投喂量为9.3 g，投喂量的误差小于5%。为评估系统的稳定性和可靠性，机器人以0.5 km/h的移动速度连续运行50小时，未发生技术故障和系统中断。综上所述，该自主移动投喂机器人运行稳定可靠、投喂精度高，投喂效果良好，具有较强的实用和推广价值。     

平行四杆机构在点焊机器人中的作用

结合国产的HT120点焊机器人，分析了平行四杆机构对机器人可达工作空间的影响；对机器人平行四杆机构模型进行了详细的动力学分析。分析结果表明，平行四杆机构能改善点焊机器人的动力学特性和使用性能，但在实际应用中仅使用平行四杆机构来保持动平衡是不够的，还必须和其他平衡方式结合使用才能获得比较满意的效果。     

卧式旋耕机耕作重叠量的理论计算与分析

通过对卧式旋耕机耕作重叠量的分析,建立了耕作重叠量的数学模型,探讨了主要参数机组前进速度Vm、刀齿角速度ω、刀齿数量Z对耕作重叠量L的影响。     

基于单片机的小型犁耕机自动调平系统设计

实现丘陵地区坡耕地机械化耕作,对于全面提高该地区农业机械化水平和实现农业可持续发展具有重要意义。但是,耕作机械的倾斜作业不仅对土壤的硬底层造成破坏,而且还影响到耕作平整度和深度等耕作性能指标,导致耕作效果不理想和作业效率较低等问题。针对丘陵地区现有的耕作机械只能在坡度较小的耕地上作业的现状,本文采用倾角控制调平策略,以AT89C51单片机为控制器、液压油缸为执行元件、倾角传感器为反馈元件,设计一套适用于丘陵地区的小型犁耕机的自动调平系统,其主要由耕作机构、整机机身、调平控制机构和自动调平控制系统四个部分组成。该系统具有调平速度快、精度高和操作简单等特点,能保持小型犁耕机的平稳性,提高了小型犁耕机在丘陵地区作业时的稳定性及坡地适应性。     

水稻栽培适宜品种选择的知识模型

在阅读大量献资料及咨询农学专家的基础上，运用知识工程和系统建模方法，总结、归纳和提炼水稻品种选择与品种类型、生态环境和农作制度之间的动态关系，定量计算了水稻品种特征值与环境因子和生产需求之间的符合度，建立了适宜品种选择的量化知识模型。该模型可用于定量设计不同环境和生产条件下水稻种植的适宜品种。利用沈阳、南京、常德、昆明和广州5个代表性生态点的常年逐日气象资料、当地的生产条件以及24个不同品种资料，对品种选择知识模型进行了实例分析。结果表明模型预测结果与当地实际情况基本吻合。从而证明知识模型能有效地依据决策点的自然资源条件．对决策点适宜种植品种的选择具有较好的解释性和可靠性。     

湖南省稻田养鱼产业扶贫研究

稻田养鱼具有投资小、见效快、风险低、效益高等特征,是一种重要的绿色产业扶贫方式。分析了湖南省稻田养鱼的现状,以郴州市、益阳市南县和怀化市辰溪县稻渔综合种养为例,总结出适合湖南省不同地区发展的稻田养鱼产业扶贫模式,分别为“政府主导型”、“市场主导型”和“政府与市场并重型”。为进一步发挥湖南省稻田养鱼效益优势,更好地促进产业扶贫,从产业规划、绩效考核机制、产业化运作机制、基础设施建设、研究培训支撑体系、政策保障等方面提出稻田养鱼产业扶贫相关建议。     

冷应激对家禽神经内分泌系统的影响

冷应激可引起家禽生产性能下降,诱发多种疾病,甚至造成死亡。研究家禽冷应激发生机制,探索科学的应激监测方法,对提高应激预防水平,保障畜牧业发展有重要意义。冷应激反应的生理机制几乎涉及所有器官和组织,能量代谢、神经内分泌、行为和生产性能等均发生改变,其中,神经内分泌在整合调节过程中起主导作用：主要综述了寒冷应激对以交感神经．肾上腺髓质（SAM）系统、下丘脑-垂体-肾上腺皮质（HPA）轴和下丘脑-垂体-甲状腺（HPT）轴为主的神经内分泌机能的影响.     

六自由度机器人S型曲线速度规划

通过对机器人运动过程中的速度分段处理,得出平滑、稳定的速度曲线。根据矢量积法建立雅克比矩阵,将末端速度转换到机器人的关节速度,并且通过matlab仿真,验证这种规划方法的可行性。