基于改进蚁群算法的机械臂路径规划

针对机械臂在运动过程中的避障问题,提出基于改进蚁群算法对其路径进行规划。首先引入可选节点周围安全因素对蚁群算法中的转移概率进行改进,得到机械臂末端执行器的路径轨迹;其次根据执行器位置,利用伪逆法进行运动学逆解的求解,获得各关节变量;最后进行仿真及利用实物机械臂进行验证,结果表明,与传统的蚁群算法相比,改进的算法在相同的规划环境下具有较快的收敛速度,获得的路径轨迹较为合理,避障效果明显。     

基于模糊微粒群的微执行器优化

应用一种演化计算技术——微粒群优化算法（PSO），对所设计的惯性式压电执行器进行求解。为进一步提高算法性能，又提出用模糊逻辑在线调整PSO的惯性权值。结果表明，优化后执行器的速度大大提高，该算法是行之有效的。     

基于贝叶斯网络分类算法的采摘机器人故障诊断研究

提出了贝叶斯网络分类算法和采摘机器人故障诊断节点的选取的方法,建立了采摘机器人故障诊断贝叶斯网络模型,并从采摘机器人动力故障和执行器故障两方面进行了分析研究。实验结果表明:TAN贝叶斯网络算法在诊断正确率和耗时时间两方面,都明显优于NB算法,说明该系统不仅适用于采摘机器人动力故障和执行器故障诊断,且能够较大地提高故障诊断正确率和效率。     

应用于分布式智能FA的区域差动保护实现机制的研究

文章介绍了区域差动保护技术的工作原理,定义了区域差动保护中的节点和区域概念,推论出了节点和区域关系的两个定理,在此基础上总结了区域差动保护的4条控制策略,并进一步设计了FTU产品针对区域差动保护和FA应用的通用的程序体系架构,包括节点和区域的元数据结构的定义,以及为实现区域差动保护的专门任务的设计。     

变雨强人工模拟降雨自动控制系统设计与试验

针对变雨强降雨的室内人工模拟,通过分析降雨执行器件性能参数,建立了模拟雨强和流量频率、流量频率和执行器调节电压之间的线性关系,设计了基于供水流量调节的人工降雨控制系统.通过分析信号采集设备性能参数和电动执行器的电压-机械灵敏度,提出基于LabVIWE语言的变时间步长自动控制算法,用于人工降雨系统中模拟降雨雨强的渐变控制.电动执行器的电压-机械灵敏度为0.2 mm/V;供水流量频率的最小控制精度为7 Hz;雨强的最小控制精度为0.053 mm/min.试验结果显示,设计雨强和模拟雨强的相对误差在4%以下;降雨的重现性、稳定性在0.98以上;降雨空间分布的均匀性在0.97以上;渐变降雨的线性相关系数在75%以上.     

探究交通工程设施中机电一体化技术的应用

近年来,我国交通事业的发展十分迅速,越来越多的先进技术也在交通工程中得到了逐渐的利用,机电一体化技术就是一种新时期先进的信息科技技术,其在交通工程设施中的应用有效提高了交通工程施工和管理的水平。本文主要针对交通工程设施中机电一体化技术的应用进行探究,并将其应用于专业教学实践中。     

大容差高效草莓采摘末端执行器设计与试验

针对目前草莓果实视觉识别中的定位重叠和被遮挡果实的算法复杂、耗时长,末端执行器对定位精度要求高且无法采摘重叠果实和被遮挡果实等问题,设计了一次可采摘多粒果实的大容差末端执行器。该末端执行器采用从下向上拢起果实、在避开障碍后再进行夹持和切割果梗的采摘方式,主要由机械爪拢夹切断机构和垄壁仿形机构组成。将末端执行器安装在采摘机械臂上进行了果实采摘试验。试验结果表明：该末端执行器在定位误差±7mm范围内都能完成采摘,容差范围大;无需进行重叠成熟果实的分割和目标果梗位置的计算,可一次采摘3粒重叠成熟草莓;对含1、2、3粒果实的果实域,采摘一次平均耗时分别为2.00、2.13、2.28s,采摘成功率不低于97.7%。     

温室幼苗图像的多算法融合区域生长分割算法研究

将区域生长算法应用于温室幼苗图像的分割,针对该算法种子点选取的复杂性及执行效率等问题,通过引入小波变换和最小二乘原理,提出一种多算法混合的区域生长算法。该算法能够提升图像分割的执行效率,并获得良好的分割效果。通过采集温室中三种植物幼苗图像进行验证,新算法在执行效率上比G通道区域生长算法有较大的提升,尤其是对于小叶片幼苗的图片,其分割时间缩短3倍;且本算法有效地减少背景对于分割结果的影响,在对不同植物幼苗图像的分割上,也表现出良好的鲁棒性。     

机器视觉技术在温室营养液调控系统中的应用

现代设施农业趋向于采用无土栽培.无土栽培是一种采用灌溉营养液来栽培作物的方法.为此,介绍了国内温室无土栽培中营养液供给系统的研究现状,针对目前营养液供给控制存在的问题,将机器视觉技术应用到温室营养液调控中,利用作物的图像信息和环境信息,参考作物专家系统,提出控制策略,调整营养液配置参数,并阐述了系统的软硬件实现方法.     

青皮核桃采摘机械臂设计与仿真

针对大多数核桃种植区采摘核桃仍为人工采摘,效率低下、用工多等问题,设计了一种机械臂和末端执行器协作的采摘装置。首先,采用SolidWorks建立虚拟样机,对末端执行器进行受力分析并且利用ANSYS Workbench中的Static Structural模块对末端执行器关键部件进行静力学分析,得到手指最大应力为17.69 MPa,能够完成果实抓取任务。然后,采用D-H法对机械臂建模,使用MATLAB软件的机器人工具箱(Robotics Toolbox)进行建立机械臂数字模型,并对其进行工作区间分析和轨迹规划仿真。结果表明,所选机械臂和末端执行器能够满足设计要求。     

温室作业机具室内定位方法研究

针对农机具在温室大棚内的定位、作业轨迹跟踪及作业面积核算需求,提出一种基于多源数据融合理论的温室机具室内定位优化算法。首先根据惯性导航测量技术预估被测目标定位初值,再利用无线RSSI测距技术使用加权质心算法获得定位测量结果,利用卡尔曼滤波算法进行定位信息最优化计算,以消除基于单一测量技术存在数据漂移、测试信号受遮挡、电磁干扰造成的误差,获得准确的定位信息,进而实现作业轨迹的实时跟踪以及作业面积的有效核算。在Matlab仿真分析中,首先建立定位算法评价指标以便于定位效果评估,通过仿真计算得出:基于多源数据融合的优化定位算法的定位精度及稳定性均优于单一无线RSSI室内定位算法。温室大棚田间试验的实际测试结果表明,室内定位精度不大于0.125 m,定位误差小于0.4%,能够较好地满足温室内作业机具的定位及作业轨迹实时获取与监测的需求。     

基于WebGIS的农机多机协同导航服务平台设计

为向多台农业机械协同作业应用场景提供地图和导航服务支持，设计并开发了基于WebGIS的农机多机协同导航服务平台，该平台由GIS服务和农机调度2个功能模块组成。GIS模块基于GeoServer和JavaWeb提供网页端地图服务，在显示农场地图、实时标注农机位置的同时，也提供多农机导航结果的可视化显示功能；农机调度模块以路径规划算法和任务分配算法为核心，负责提供导航服务，在用户输入任务列表并调用服务的情况下，以GeoJSON格式返回各农机的任务分配以及路径规划结果。此外，为了筛选出满足平台需求且性能最优的算法，针对路径规划算法设计了算法性能对比实验，在导航距离近、中、远的3条路径上分别测试了基于A*、Bellman-Ford、Dijkstra、Floyd和SPFA 5种算法的路径规划算法，并对不同算法的执行时间和最优路径长度进行了对比；针对任务分配算法设计了不同任务数量场景下的仿真对比实验，在任务数量为8、10、14、18的场景下分别测试了基于蚁群算法和遗传算法的任务分配算法，并对两者的执行速度和最优路径长度进行了对比。结果表明：基于Dijkstra算法的路径规划算法在结果最优的前提下执行速度最快,平均单次执行时间为0.25ms。基于遗传算法的任务分配算法可以有效降低多机协同的路径代价，相较于随机生成的工作序列，路径代价减少50%~54%；相较于基于蚁群算法的任务分配算法，农机最佳路径长度减少19%~36%，执行时间减少51%~66%，平均执行时间在1s以内。开发的多机协同导航服务平台通过使用Dijkstra算法和遗传算法分别进行路径规划和任务分配，能够基本满足多机协同作业的实时性需求。     

基于宏微结合的田间作业机器人路径规划

农业机器人对推动农业现代化加速变革和实现智慧农业有重要作用。高精度定位技术是保障机器人安全高效完成各类作业的基础,而作业路径准确规划是实现农业场景下导航的核心。针对田间作业机器人复杂环境下因测绘误差与局部障碍进而造成作物损伤率较大这一问题,本文提出一种基于宏微结合的路径规划算法,该算法首先基于作业区域宏观测绘信息生成全局静态作业路径,同时利用雷达传感器对机器人局部作业环境进行实时动态监测进而生成局部动态最优路径,将全局静态路径与局部动态路径进行有机融合以实现作业路径优化修正,保障田间作业的顺利进行,最终应用MPC算法控制机器人对规划后的路径进行追踪。经试验验证,当机器人田间作业两侧安全距离分别为0.2、0.1 m时,本算法可将作业过程中平均作物损伤率由3.405 8%、1.276 3%降低到0.677 2%、0.188 9%,保证了机器人作业的安全可靠,为大田稳产条件下的高效作业奠定基础。同时,本算法提升了精准农业要求下田间作业精度,对实现农业高产高效高质目标有重要意义。     

日光温室群监控系统设计

为了解决传统温室群管理困难、调控复杂等问题,设计开发日光温室群监控系统。采用可编程控制器(PLC)作为系统主控制器,控制各温室内的控制节点,实现温室环境调控的自动化运行;应用无线通讯技术实现温室各模块之间的数据通讯;设计MCGS组态监控界面,实现温室群各执行设备的现场实时调控;设计PID通风控制器,利用粒子群算法优化控制参数,精确调控温室内湿度;应用巨控智能远传模块(GRM500)开发远程上位机数据管理系统,设计远程图形控制界面,实现温室的集群调控。测试结果表明,系统能够完成设计目标,自动化和智能化程度较高,便于用户管理温室群。     

温室移动机器人驱动与控制系统的硬件设计

在温室的三维干涉环境中,应用硬件技术实现移动机器人的实时响应性、鲁棒性和对复杂作业环境的适应能力,以及多电动机协调驱动算法和高效智能控制算法等。采用面向数字控制应用的DSP芯片TMS320LF2407作为主控芯片,由DSP发出电动机PWM控制信号,将其他传感器及数控接口集成到CPLD芯片EPM7128上,由CPLD输送到DSP,完成驱动系统的闭环控制。在提高性能的前提下,整个控制器硬件结构变得简单、经济、可靠。     

基于改进A*与DWA算法融合的温室机器人路径规划

根据温室环境下移动机器人作业的实时路径规划要求,提出一种基于改进A^*算法与动态窗口法相结合的温室机器人路径规划算法。针对传统A^*算法搜索算法拐点过多的问题,对关键点选取策略进行改进,融合动态窗口法,构建全局最优路径评价函数,采用超声传感器进行局部避障,实现实时最优的路径规划。仿真实验结果证明,与传统A^*、Dijkstra、RRT算法相比,基于改进A^*算法的路径更为平滑和高效。真实环境下实验表明,移动机器人能够实现自主导航,跟踪误差保持在0.22 m以内、定位误差不大于0.28 m,能够满足实际需求。     

设施温室影像采集与环境监测机器人系统设计及应用

中国设施园艺近30年来发展迅速，面积目前居世界首位，但由于务农人数呈下降趋势，如何用“机器代替人力”成为当前研究热点。为实现设施温室生产的数据感知环节作物影像和环境监测数据精细化采集，本研究设计了一套多自由度设施温室影像采集与环境监测机器人系统。机器人由感知中枢、决策中枢和执行中枢三部分构成，分别进行机器视角环境感知、数据分析与决策指令生成和动作执行。在感知层实现多角度图像、实时视频和监测数据网格化精确采集，为作物多源异构数据精细化汇聚奠定基础；传输层通过无线网桥将监测数据与控制指令汇聚至本地数据中心；数据处理层通过作物基础模型分析进行控制指令反馈信息，同时对上传图像进行预处理；最终在应用层提供web端和手机端智能服务。系统可广泛地应用在设施温室生产与研究中，用于黄瓜、番茄、大棚桃等作物的全生育期图像、实时视频和监测数据收集与分析处理，已在北京小汤山国家精准农业基地7号日光温室、石家庄市农林科学研究院5号日光温室进行示范应用，取得了较好的效果。     

组态软件在农业生产中应用的前景分析

计算机自动控制的智能温室已成为现代农业发展的重要手段和措施,其功能在于以先进的技术和现代化设施人为控制作物生长的环境条件,使作物生长不受自然气候的影响,做到常年工厂化生产,并进行高效率、高产值和高效益的生产.计算机自动控制包括肥水灌溉控制、综合环境控制、信息处理和紧急状态处理等.力控组态软件能够实现智能化温室的控制,即实现数据网络化、参数的批量控制和实时参数的检测等.     

一种基于无线传感网络的温室Web监控系统

无线传感网络以自组织、部署方便的优点使其在温室自动监控领域具有广阔的应用前景.为此,提出了一种基于MOTE-KIT2400的温室Web监控系统,开发了网关接口程序,给出了数据解析算法,实现了传感数据的获取;同时,利用ASP.NET 2.0技术开发了Web应用程序,实现了对温室环境的远程监控.     

贵州省农业水价综合改革主要做法及存在问题

贵州省遵循"试点先行、逐步推开"的原则,重点以农业产业园区、农民专业合作社、种植大户等新型农业经营主体作为农业水价综合改革的实施对象,在农田水利工程建设、产权制度改革、水管组织建设、水价形成机制等方面取得了一些改革成效但也存在若干问题。推进全省农业水价综合改革一是完善工程配套设施,加快计量设施建设;二是合理测算供水价格,健全水价形成机制;三是加快落实奖补机制,加强改革宣传指导;四是规范水管组织建设,各项改革同步推进。