苹果采摘六自由度机械手设计——基于迭代学习和智能轨迹规划

为了提高苹果的采摘效率、降低采摘过程的漏采率和破碎率,设计了一种新的六自由度的采摘机械手。该机械手可以完成夹紧、旋转、俯仰、摇摆及回转动作,通过神经网络迭代学习算法,可以有效地控制机械手的运动轨迹,提高采摘过程的自动化程度。为了验证六自由度机械手对苹果采摘的有效性和可靠性,对机械手进行了苹果采摘测试,并使用脉冲神经网络PID调节的方式调节轨迹控制误差。通过测试发现:该机械手的误差较小,可以有效地完成采摘作业,且漏采率和破碎率都很低,是一种高效的苹果采摘机械手,可以在其他果蔬采摘作业中进行设计和推广。     

巧用PLC实现机械手运动的示教与再现

提出一种基于西门子S7-200可编程控制器实现机械手运动的示教与再现功能的设计方法。利用机械手运动的固定性,计算出机械手所有动作的传感器数据及对应的气缸动作数据,建立数据表,并通过示教对数据表进行重组建立。新数据表存储于PLC内存中,完成示教;程序根据新数据表动作,再现预定的运动轨迹。试验结果表明,该设计程序简洁、更新方便。     

巧用PLC实现机械手运动的示教与再现

提出一种基于西门子S7-200可编程控制器实现机械手运动的示教与再现功能的设计方法。利用机械手运动的固定性,计算出机械手所有动作的传感器数据及对应的气缸动作数据,建立数据表,并通过示教对数据表进行重组建立。新数据表存储于PLC内存中,完成示教;程序根据新数据表动作,再现预定的运动轨迹。试验结果表明,该设计程序简洁、更新方便。     

物流搬运站PLC控制系统设计

对物流搬运中的搬运站进行研究设计,设计出了以PLC为核心的高效率工作搬运站.主要由一个三自由度的机械手组成,能够按照生产要求,采用西门子S7-200系列PLC对电磁阀进行控制,然后用电磁阀控制气动系统来驱动气缸的运动.实现机械手手指的抓紧与松开、手臂的旋转、手臂的伸长与收缩、整体的上升与下降进而达到搬运站的各种搬运动作,不仅大大减少了劳动力的使用,节约了生产成本,还加快包裹搬运速度,提高了工作效率.     

龙门式气动机械手的PLC控制系统研究

【目的】为满足工业生产的需要,气压传动被广泛地应用在工业控制领域。其中,龙门式气动机械手模拟了现场搬运工作过程,主要运用在一些小巧轻便且不易变形的工作环境中,有效提高了现场工作效率,然而却面临着继电器控制拓展困难的问题。【方法】课题组对龙门式气动机械手的PLC控制系统进行研究,研究发现龙门式气动机械手以压缩空气为传输介质,以三菱FX1N系列PLC为控制器,运用三菱的编程软件GX Works2来实现无杆滑台气缸横向运动,双轴气缸和超薄气缸的升降运动以及气动手指的夹取动作,模拟了生产过程中工件的搬运夹取工作。【结果】通过用PLC控制有效克服了继电器控制拓展困难的问题,用软触点取代了硬触点,提高了龙门式气动机械手的可靠性。【结论】本研究可为PLC控制系统在龙门式气动机械手中的应用提供启示。     

浅析自动化机械手的柔性化生产

柔性化生产是指机械设备、系统或者过程以"制造系统响应内外环境变化的能力"建设为核心的生产方式。而自动机械手,就是将自动化技术融入到生产制造中的产物。它模仿了人类的手部动作和手臂动作,根据程序的需要来进行抓取、搬运或者操作工具等动作。它的最显著特点就是不受体力和精力制约,动作精确并适用于极端环境,可以通过编制可编程控制器程序完成各种需要的工作,可通过MCGS嵌入式组态系统进行远程监视和控制。笔者分析了自动化机械手的现状,设计了一套机械手通用生产线来分析其能否具备柔性化生产的特点,通过对这套生产线的工作流程和硬件结构的设计、可编程控制器的程序编写、功能实现来判断整套系统是否满足不同类型产品的生产。仿真结果表明,该套机械手通用生产线能快速进行产品结构的调整,极大地增强了泛用性,节约了生产工具资源的成本。     

采摘机器人执行末端控制系统设计 —基于PLC三自由度控制

为了提高采摘机械手执行末端的定位精度和动作效率,提出了一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计方案,并对控制系统的硬件结构和软件执行流程进行了详细的设计,采用步进电机和PLC编程控制实现了采摘机械手执行末端的三自由度动作。为了验证方案的可行性,建立了MCGS组态环境界面,并对系统的运行进行监控和仿真调试。结果表明:采用PLC编程控制器可以成功地实现采摘执行末端的自动控制,采摘机械手执行末端具有较高的控制精度和执行效率,将PLC控制器引入到采摘机械手的控制系统中是可行的。     

基于PLC的水果抓取机械手控制系统设计

采用先进的可编程序控制器PLC作为水果抓取机械手的控制系统,气压驱动作为驱动机构,由机械手的动作流程和输入输出要求来选PLC的型号并确定其I/O接口;根据机械手需要完成的动作及其相关技术参数,最后进行程序的编辑与调试,完成装夹任务.     

基于FPA控制系统的多指多关节采摘机械手设计

针对传统机械手爪存在抓持动作单一、自由度少及通用性较差等缺点,设计了一种新型的由FPA直接驱动的多指多关节采摘机械手,有效地提高了机械手的灵活性和对不同果实采摘的自适应能力。从静力学的角度,建立了弯曲关节的转角及输出力的静态模型,并利用多目标优化方法对各个关键受力的均匀性进行了优化设计,分析了三自由度手指的输出力特性。最后,通过实验方法建立了机械手的苹果抓持实验,分析了气压值与抓持能力之间的关系。实验结果表明:随着待采摘果实目标半径的增大,机械手抓取关节角度有所减小,机械手抓取关节手指内腔的压力有所降低,为新型采摘机械手的研究提供了理论借鉴和技术参考。     

一种三自由度气动机械手结构设计

文章利用SolidWorks完成了一种三自由度气动机械手的三维模型,阐述了其机械结构和运动动作,并且设计了控制机械手运动的气压系统以及气压系统的原理图。该机械手主要用于自动送料、自动取件,实现搬运功能。     

苹果采摘机器人仿生机械手静力学分析与仿真

提出了一种应用于苹果采摘机器人末端执行器的仿生机械手。采用腱传动式仿生机械手取代了简单的夹具,提高了末端执行器在复杂环境中抓取苹果的适应性。建立了腱传动式机械手开环控制的驱动力和抓握力间的力学模型。仿真结果表明,在相同的驱动力下,腱传动仿生机械手的抓握力与其机构参数相关。其中,有效抓握力由手指的长度和厚度决定;抓握力的分布由各指节的长度比例决定;手指的初始张角决定了其可抓取苹果的半径范围;随着苹果半径的增大,有效抓握力将减小。摩擦力能够改善抓握力在各指节的分布,使抓握力分布均匀化,同时使有效抓握力变大。     

基于ADAMS的油茶果采摘机械臂试验设计及优化

针对目前我国油茶采摘主要以人工为主,劳动强度大、采摘效率低等问题,设计了一种适合园艺化栽培的履带式油茶果采摘机,并在Adams软件中对机械臂进行试验设计和优化仿真。试验数据表明:油茶果采摘机工作区间与各机械臂的长度和液压缸安装距离呈线性相关,最佳组合处的机械臂长度总和减小25.67%,可为油茶果采摘机的机械臂设计提供参考。     

基于计算机视觉的苹果生长姿态估算多方法融合

为了避免机械手在采摘过程中因缺少苹果生长姿态信息造成对苹果和枝干的损伤,提出了一种苹果生长姿态估算方法.利用纹理和颜色特征两步法实现背景分离后,采用链码跟踪法获得轮廓;阐述了二阶中心矩法、最短距离法、斜率方差法和三点一线法4种苹果姿态识别方法,并比较了4种方法的识别率.为了提高姿态的识别率,综合4种方法进行决策融合,识...     

基于视觉检测的苹果采摘机器人系统设计与实现

为提高苹果采摘的自动化与智能化水平,降低重复繁琐的人工劳动强度,减少对果实的损坏率,研制了一款用于苹果成熟自动检测并采摘的轮式机器人系统。系统由硬件平台和软件平台两部分组成。其中,硬件平台由四轮驱动越野小车、IPC-610L工控机、图像数据采集卡、四自由度机械臂和末端执行器组成;软件平台基于Visual C++6.0开发环境,使用双目立体视觉技术和图像处理技术实现对苹果的识别与定位,再通过机械臂的路径规划实现对苹果的采摘。通过仿真实验和数据分析表明:机器人在无人值守的情况下,能实现自动导航、自动识别、自动采摘苹果等功能,并且识别成功率大于94.00%,采摘成功率达到91.33%,平均采摘周期约为1 1 s,具有较高的准确性及稳定性。     

X射线图像在农畜产品内部品质无损检测中的应用

内部品质检测一直是农畜产品品质无损检测的难点之一，X射线图像检测是解决这个难点的较好方法。为此，分别概述了X射线产生原理、X射线图像无损检测系统及X射线图像在苹果、梨、鸡肉和其它农畜产品的内部品质检测中的研究现状等几个问题。并对今后的研究提出了建议。     

多功能果园作业平台安全性研究进展

多功能果园作业平台主要应用于梨、苹果等容易因碰撞造成表皮损伤的鲜果采摘，同时兼有果品运输、枝干修剪及疏花疏果等运载平台功能，可显著提高果农工作效率和降低劳动强度。近年来，随着我国果园轻简化管理技术的推广应用，多功能果园作业平台设备快速发展，因平台上作业属于半高空和高空作业，其安全性备受关注。基于多功能果园作业平台的通过性、升降机构、自动调平技术及防侧翻4个方面的研究进展，介绍了履带式及轮式行走装置的优缺点及在国内外的具体应用，套缸式、剪叉式、曲臂式及链式升降机构应用场景，自动调平技术的研究进展及在果园应用中的调平水平、平台侧翻评价指标，以及利用该指标进行侧翻预警和主动防侧控制的方法，并提出多功能果园作业平台农机农艺融合、导航技术及智能机械手等多技术融合方向发展趋势，以期为提高作业平台的技术水平及安全性提供参考。      

基于PLC采摘机器人机械手控制系统改进设计

随着农业生产规模的扩大,农业劳动力的需求也逐渐增大,传统手工采摘方式效率低、产能不足,且具有一定的危险性。为克服这一难题,改进农业生产方式,设计了一种基于PLC的采摘机器人机械手控制系统,通过建立机械手的动力学数学模型,基于控制系统的总体构架,分别对系统的硬件和软件进行设计。硬件设计主要包括PLC控制器、主控计算机、传感器模块、驱动模块和控制模块等5个部分,并完成了PLC程序设计及梯形图的编制。最后,通过实验验证了该机械手控制系统的安全性和稳定性,结果表明:系统可有效地完成采摘过程,且控制精度高,成本投入更低,大大提高了劳动生产效率,降低操作人员的安全风险,具有较大的推广价值。     

基于遗传RBF网络的电子鼻对苹果质量的评定

提出一种根据苹果气味对苹果进行无损检测的方法,研制了一套适合苹果气味检测的电子鼻系统。对好坏苹果各50个进行了检测,在获得传感器阵列数据的基础上,从每个传感器曲线中提取了5个特征参数,作为模式识别的输入向量。用主成分分析法和遗传RBF网络对所测的样本进行分析,主成分分析可较好的把好坏苹果区分开,遗传RBF网络对训练集的回判正确率和对测试集的测试正确率分别为100％和96．4％。     

液压力觉双向伺服系统的策略切换控制

在主手为液压力反馈手柄而从手采用液压缸位置伺服装置驱动的力觉双向伺服系统中,为解决从手与刚性物体接触时产生的震荡问题,提出策略切换控制算法。针对柔性负载,采用包含主从手力及位移的四通道式从端驱动型策略,使用主从手力之差驱动从手,再以主手跟随从手位移;在刚性负载下,为避免从手力突变影响位置环而产生震荡,采用不包含从手力的三通道策略;根据从手负载力和速度设计判断指标,控制两种策略的切换。通过刚柔性两种物体的抓取实验证明该策略对刚柔性物体均有良好的力反馈控制效果,并避免了原有的从端力驱动型策略在抓取刚性物体时产生的震荡问题。     

用计算机图像技术进行苹是坏损自动检测的研究

根据苹果光学反射特性建立了一套适于苹果坏损自动检测的计算机图像系统。鉴于坏损出现位置、大小等因素的不同可预测性,提出了一种葳知识的坏损点单调检测方法以及坏损区域判别方法。试验表明：系统有较高的坏损检出率,且能有效地消除果梗区和花萼区对坏损区域判别的影响;检测方法具有较强的鲁棒性。