荷兰:采摘机器人大规模应用尚有时日

在设计采摘机器人时,视觉辨识系统设计是关键。机器视觉算法的改进和多光谱相机的使用,有助于机器人更快地找到采摘目标。瓦赫宁根大学荷兰园艺研究所设计的早期机器人最先用于采摘黄胡椒,这是低垂生长的果实,训练机器人上的摄像头来寻找绿叶中黄色或红色的辣椒相对简单。在技术工人短缺、全球人工费增长的情况下,机器人研发人员和园艺从业人员正合作开发机器人,以提高生产率。     

GPS组合模糊控制的农田机器人导航系统设计

设计了一种GPS组合模糊控制的农田机器人导航系统,采用GPS对田间Ι坐标定位;模糊控制对田间Ⅱ坐标定位。根据GPS信号接收机能够确定农田机器人所在田间行;根据导航角、导航距建立模糊控制规则及数据库,确定农田机器人在行间的行走路线。通过Matlab Simulink软件对输入、输出信号及误差反馈量E模拟仿真显示:GPS组合模糊控制对农田机器人导航易于实现、系统响应快、鲁棒性好。     

采摘机器人承载平台构型设计与工作空间分析

通过构型演变,设计一种五自由度采摘机器人承载平台机构,去掉Stewart六自由度并联机构的一条驱动支链,得到五驱动支链并联机构。机构采用SPS支链为驱动支链,驱动支链对运动平台无约束。由于仅有5条驱动支链,需增加1条约束从动支链限制运动平台1个空间自由度。为此,采用螺旋理论分析约束从动支链,得到满足不同自由度的从动支链约束螺旋和对应结构,综合出具有不同运动特征的五自由度并联机构。针对此类五自由度并联机构构型,提出了机构构型的符号表示方法,建立了机构的输入与输出关系方程,利用速度Jacobian矩阵研究机构的奇异性,选取无奇异的机构构型为承载平台,并计算了承载平台的工作空间。     

柑桔机械化采收研发现状与展望

世界各地的科研工作者数十年来致力于柑桔机械化采收的科研和实践,实现了成本降低和效率提高。柑桔因受其常绿树种特性的限制,机械化采收水平一直落后于大多数水果,距离普及实用尚远。目前柑桔的机械收获主要包括空气振摇式收获(Air shake harvesting)、枝干振摇式收获(Trunk shake harvesting,Limb shake harvesting)、冠层摇床式(Canopy shake harvesting)收获三大类别,其中冠层摇床式收获发展前景较好;不依赖化学脱落剂收获、大小选择性收获、过行收获将是今后的重点研发方向。机器人采摘作为当前研究热点,已从“采摘路径规划;避障,分割柑桔枝条和果实;分割、定位、采摘柑桔果实;末端执行器,果实定位,剪切果柄;机械臂伸入树冠内部,提高环境适应性”等方面取得了一些进展,未来的突破方向将放在“路径规划、导航;机械臂避障;果实分割和定位;果实抓握、剪切、采摘;机器人系统”。     

散养家禽的自主投料机器人设计及应用

为解决家禽散养模式中饲喂投料环节劳动力需求大、饲喂投料不精准等问题,试验设计并研制散养家禽农场自主投料机器人,该投料机器人由三部分系统组成,分别为投料执行系统、导航避障系统和动力系统。投料执行系统通过机器视觉模块识别并定位饲料桶口位置,再通过多级螺旋输送联动机构进行饲料定量输送;导航避障系统配备Velodyne16线激光雷达和九轴IMU,用于构建地图和路径规划,并且在导航过程中能实时避障;针对投料机器人底盘的结构,构建单舵轮底盘的运动模型并提出控制方法。初步应用试验显示：研制的投料机器人可以完成自主导航并以较高的定位精度到达饲料桶旁,投料执行模块能顺利完成投料任务,并且饲料投放量误差小于1%。表明研制的投料机器人能够提高家禽饲喂投料效率和投料精准性,有效减少劳动力的投入,为散养家禽养殖场提供设备支持。     

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。     

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。     

三平移并联机器人机构的精度分析

针对一种具有相似平台的3-TPT型三平移并联机器人，根据该机器人的位置反解方程，利用全微分理论建立了该机器人精度分析的数学模型；通过计算机仿真研究了机器人的驱动杆杆长误差、结构尺寸变化和位姿变化对机器人精度的影响，为该机器人机构的实际误差补偿与控制提供了理论依据。     

温室移动机器人避障功能研究

为了实现移动机器人在温室内的避障，应用虚拟力场法建市了避障模型，描述了目标点的虚拟引力和障碍物的虚拟斥力之间的关系及其功能设计，实现了从机器人运动班杯值到控制量的转变。结果证明，机器人在多变的周边环境中能够实现避障的功能。     

基于腕力传感器的机器人操作臂末端位置误差补偿

针对机器人操作臂夹持工具与环境作用时基于传感器坐标系内的微分运动分析 ,推导出基于工具坐标系的定位误差及基于基坐标系的定位误差补偿 ,并以 PU MA5 60型机器人为例计算了定位误差及其误差补偿