面向机器人抓取的小型直线串联弹性驱动器设计与控制

面向机器人力控自适应抓取,设计一种微型直线串联弹性驱动器及其机电一体化系统。开展非线性校正试验,采用BCM法对微型直线串联弹性驱动器感知系统进行校正,以提高力控系统测量精度。基于双位移传感器构建驱动力、位移同步感知方法,并开展模型辨识试验建立目标变形轨迹及驱动力观测模型,根据目标变形轨迹模型建立驱动力PID控制策略。开展阶跃力控与自适应抓取试验,优化力控制器参数并研究串联弹性力控自适应抓取特性。试验结果表明,建立的微型串联弹性驱动器具备感知驱动一体化特性,可在无力传感器的情况下实现驱动力准确感知与控制。微型串联弹性驱动器力控超调量极低,当目标驱动力幅值为15N时,超调量为0.6%。在机器人力控自适应抓取试验中,指尖抓持姿态可通过驱动力控制实现调控,使指尖抓持力方向指向物体质心,从而达到增强抓持稳定性的目的。     

基于灰色预测的农业机器人GPS导航系统硬故障隔离

采用卡方检验和灰色预测相结合的算法,综合利用卡尔曼滤波数据和GPS历史有效定位数据,在不增加额外传感器信息条件下,对农业机器人导航中常见的GPS定位数据突变故障进行了检测和隔离。实验结果表明,这类故障被有效隔离后,不会影响导航系统的正常工作。GPS定位数据的灰色预测残差小于10cm,当虚警率仅为0.05时仍可降低卡方故障检验的漏检率。     

基于单片机控制的玉米收获机器人转向系统

玉米作为我国主要农作物之一,其收获劳动强度大,作业环境恶劣,是整个玉米生产中最耗时和费力的环节,改善驾驶员的工作环境,减小劳动强度成了玉米收获机发展的必然趋势,即通过研制相应的机器人来实现玉米收获机的无人驾驶。为此,介绍了一种基于单片机控制的玉米收获机器人的转向系统,包括该系统的组成结构、功能实现以及软硬件设计。通过在电脑上进行模拟仿真以及现场的安装调试,最终研制出了一种基于单片机控制的转向系统,该系统简单稳定,可用于多种农业机械的转向控制。     

农业移动机器人远程监控系统的研究

随着计算机技术的发展和网络技术的成熟,用农业移动机器人代替传统的人工劳作势在必行,目前使用无线通信设备和计算机实现对机器人的远程监控、图像采集以及数据传送等工作是一种可行性高、性能优异的方法。为此,对农业可移动机器人远程监控系统的设计进行研究,通过控制效果的测试数据表明:使用无线设备对农业移动机器人进行监控所需响应时间短,机器人能够及时完成控制命令,因此基于无线通信设备的远程监控系统可以满足对农业机器人监控的实时性及可靠性要求。     

基于BP神经网络的田间青椒识别

对于田间青椒的识别,利用图像处理,提出一种采用BP神经网络的识别方法。将青椒的形状系数、紧密度、长宽比、伸长度和主轴周长比等5个归一化变量作为神经网络的输入,通过调节神经网络的参数值对神经网络进行优化训练,利用训练后的网络就可以对处理后的青椒图像进行识别。实验结果表明,训练后的神经网络能够以较高精度进行田间青椒的识别。     

农业机器人关键技术及应用研究进展

简要阐述了农业机器人的概念、特点,并就此提出了研究应用农业机器人的重要性与必要性;简要分析了传统农业机器人的3种关键技术,并在此基础上重点介绍了在两种不同实现方式下的6种典型的传统农业机器人,同时分析了这些机器人的不足:通用性与适应性差、使用效率低、生产成本高、不利于推广使用等。最后提出了新的研究思路:具有开放式结构的农业机器人,并分析了此种机器人的3种关键技术。     

植物根系特征与根区土壤水分高通量监测管道机器人研制

研究水分胁迫下的根系特征对于节水农业的发展具有重大意义。针对现有根系观测与土壤水分监测方法难以满足野外条件下根系和根区水分的同步、原位、高通量监测的不足,该研究研制了一种基于STM32芯片的管道机器人系统。系统由管道机器人、数据基站与PVC透明管道组成,通过在土壤中埋设管道机器人系统,控制机器人搭载的微距相机与土壤水分传感器在巡航时拍摄根系图像,并获取土壤水分数据。由根系图像识别分割与提取程序对图像进行畸变校正与根系识别,获取管道方向上植株的根系面积、长度与密度等特征参数。实验室条件下进行相机拍摄效果、图像畸变校正、识别与分割误差及里程轮测距误差测试,以及土壤水分传感器标定试验。测试结果表明：1)管道机器人能够清晰地拍摄到根系图像,图像畸变校正效果较好,单个像素点长度和面积分别为44μm和0.002 mm²,单张根系图像的拍摄范围为14.17 mm×10.60 mm;2)土壤水分传感器输出电压与土壤体积含水率之间呈现良好线性关系,决定系数R²为0.990;3)自主巡航定位准确度较高,平均相对误差为1.47%。在田间条件下进行的根系生长动态监测...     

面向黄鳝养殖的自主移动投喂机器人研制

研制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 h,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。     

Development of the “Applied Proteomics” Concept for Biotechnology Applications in Microalgae: Example of the Proteome Data in Nannochloropsis gaditana

Most of the marine ecosystems on our planet are still unknown. Among these ecosystems, microalgae act as a baseline due to their role as primary producers. The estimated millions of species of these microorganisms represent an almost infinite source of potentially active biocomponents offering unlimited biotechnology applications. This review considers current research in microalgae using the “omics” approach, which today is probably the most important biotechnology tool. These techniques enable us to obtain a large volume of data from a single experiment. The specific focus of this review is proteomics as a technique capable of generating a large volume of interesting information in a single proteomics assay, and particularly the concept of applied proteomics. As an example, this concept has been applied to the study of Nannochloropsis gaditana, in which proteomics data generated are transformed into information of high commercial value by identifying proteins with direct applications in the biomedical and agri-food fields, such as the protein designated UCA01 which presents antitumor activity, obtained from N. gaditana.     

坚持发展生态低碳农业：内涵、挑战与战略构想

发展生态低碳农业,是中国式农业现代化的重要特征,是建设中国特色农业强国的有效路径。为推进农业发展全面绿色转型,加快建成中国特色农业强国,本文在明晰生态低碳农业内涵特征的基础上,提出发展生态低碳农业的愿景,分析当前中国发展生态低碳农业的现实基础和困难挑战,并据此提出战略构想。研究发现,中国发展生态低碳农业已经具备一定的现实基础,但仍然存在多重目标相互掣肘、减排固碳空间有限、技术储备不足、生态产品价值难以实现等问题。新阶段新征程上发展生态低碳农业的具体思路是充分运用农耕经验与现代科技,同步推进绿色科技创新与推广应用,统筹结合有为政府和有效市场;重点任务是健全以绿色生态为导向的农业补贴制度,构建支撑生态低碳农业发展的技术体系,建立健全生态产品价值实现机制。