采伐联合机液压驱动控制系统研究

介绍了采伐联合机的基本结构和工作原理,建立了液压驱动控制系统数学模型,为进一步研究机械手的驱动控制系统奠定了基础.     

穴盘苗自动移栽机的研究进展

穴盘苗自动移栽机是温室蔬菜和花卉自动化的关键设备之一。阐述国内外穴盘苗自动移栽机的研究成果,详细分析几种典型穴盘苗自动移栽机的结构及特点,并对制约穴盘苗自动移栽机发展的关键问题提出了对策,为设计结构合理、经济适用的穴盘苗自动移栽机提供参考。     

刚柔耦合串联机械臂末端位置误差分析与补偿

机械臂连杆柔性、关节柔性等非线性变形的综合影响,导致其末端位置发生偏离而产生误差。本文以IRB1410型串联机械臂为研究对象,采用理论分析、仿真分析与实验验证相结合的方式,对机械臂末端位置误差进行分析与补偿研究。首先,建立机械臂刚柔耦合理论误差模型,并运用Newmarkβ法进行数值仿真分析;联合ANSYS和ADAMS进行刚柔耦合机械臂末端位置运动误差仿真;为了实现快速补偿,提出基于BP神经网络的伪目标点法对位置误差进行补偿,补偿后其位置误差均方根减小了68.3%,说明该方法具有较好的补偿效果;最后,自主设计并搭建了测量实验平台,采用所提算法进行了误差补偿实验,对比补偿前后距离误差,补偿后误差均方根减小了77.01%,验证了伪目标点法对柔性误差补偿的有效性。     

液压Stewart主从系统六维控制策略

设计了一种主从手均为液压Stewart机构的主从控制系统,用于操作者以遥操作的方式进行复杂曲面的研磨,避免研磨粉尘对现场工作的工人造成呼吸道伤害。针对该机构需具有六维力反馈的工作要求,采用基于工作空间的四通道力觉双向伺服策略,以降低连杆差异和外界干扰力等非线性因素的影响,提高力反馈精度。在此基础上提出了六维的策略切换控制,解决因从端遭遇刚性冲击引起的主手震荡问题。通过柔性及刚性碰撞实验证明了该策略的有效性。     

库尔勒香梨几何物理参数和采摘挤压因素研究

对库尔勒香梨的几何物理参数和采摘挤压因素进行分析,可以为香梨采摘机器人的机械手设计提供理论依据。统计分析160个成熟期库尔勒香梨的几何物理参数,采用单因素加卸载试验研究机械手采摘过程中抓握挤压因素对力学指标的影响。物理参数研究结果表明:香梨果实平均质量为122.34 g,纵径大于横径,纵横比均值约为1.22,与硅胶材料之间的静摩擦因数均值为1.13,动摩擦因数为1.10,抓取力约为0.53~35N。加卸载试验结果表明:各力学指标和压缩量线性相关,压缩量小于3.5mm能保证香梨果体所受的挤压损伤更小;加载速率为60 mm/min时,峰值力、滞后损失最小,进而果体损伤程度最小;赤道部位比中部和尾端受到的损伤程度更大,抗压能力更弱;接触材料硅胶比不锈钢和塑料能更好地吸收压缩过程中产生的能量,为果实提供保护作用。     

李干脱核机翻转机构的研究与设计

本文介绍一种应用于李干脱核机中将李干翻转180°的机械手原理方案的设计和分析。文中着重介绍以下几个方面的内容:根据设计要求,制定了机械系统方案;夹持机构中机械手手部的设计与分析;提升机构中圆柱凸轮机构的设计计算;翻转机构中半转马氏机构的设计与分析;分度机构中齿轮—槽轮组合机构的设计。该原理方案已应用于产品设计上,且取得了良好的效果。它对于机械式机械手的设计与分析以及在教学上都具有一定的参考价值。     

关节式蔬菜育苗穴盘播后自动摆放机设计

为解决中国蔬菜育苗播种后人工摆放穴盘劳动强度大的难题,设计了关节式蔬菜育苗穴盘播后自动摆放机,并对机器的关键部件进行了理论分析及设计计算。确定了以关节式机械手作为摆盘执行机构,对其进行了数学建模并得到了摆盘机械手运动学方程。在单因素试验的基础上,进行Box-Behnken Design响应面优化试验设计,探求了穴盘输送高度、输送角度、输送速度3个关键参数对穴盘间距合格率、穴盘摆正率、穴盘排齐率3个评价指标的影响规律,利用Design-Expert软件对试验结果进行方差分析,建立了评价指标与各影响因素的数学回归模型,并进行响应面分析,得到了影响摆盘效果的3个关键参数的最佳组合为：穴盘输送速度为60 mm/s,穴盘输送角度为31°,穴盘输送高度为40 mm。并对优选出的最佳摆盘参数组合进行了试验验证分析,试验结果为：穴盘间距合格率97.6%,穴盘摆正率96.5%,穴盘排齐率95.7%,试验结果与理论预测值的误差绝对值均低于5%,表明摆盘执行机构在最佳工艺参数组合下工作平稳可靠,满足穴盘摆放技术要求。该研究可为全自动化、智能化穴盘摆放机的设计提供参考。     

机器人运动学的旋量表述

应用李群知识和旋量理论描述了串联机器人的刚体运动,建立了机器人运动学关系的算法,并利用软件Mathematica进行了算法的实现;选取了具有代表性的串联机器人进行了运动学关系的分析,对算法和程序进行了验证;最后将运动学关系式的旋量指数积方法与传统的D-H参数方法进行了比较分析,从运动学参数的几何描述以及运动学关系式对后期分析的影响2个方面分别阐述了旋量指数积描述方法的优势。     

基于深度强化学习的柑橘采摘机械臂路径规划方法

【目的】为解决非结构化环境下采用深度强化学习进行采摘机械臂路径规划时存在的效率低、采摘路径规划成功率不佳的问题,提出了一种非结构化环境下基于深度强化学习(Deep reinforcement learning, DRL)和人工势场的柑橘采摘机械臂的路径规划方法。【方法】首先,通过强化学习方法进行采摘路径规划问题求解,设计了结合人工势场的强化学习方法;其次,引入长短期记忆(Longshort term memory,LSTM)结构对2种DRL算法的Actor网络和Critic网络进行改进;最后,在3种不同的非结构化柑橘果树环境训练DRL算法对采摘机械臂进行路径规划。【结果】仿真对比试验表明：结合人工势场的强化学习方法有效提高了采摘机械臂路径规划的成功率;引入LSTM结构的方法可使深度确定性策略梯度(Deep deterministic policy gradient,DDPG)算法的收敛速度提升57.25%,路径规划成功率提升23.00%;使软行为评判(Soft actor critic,SAC)算法的收敛速度提升53.73%,路径规划成功率提升9.00%;与传统算法RRT-connec...     

气动柔性果蔬采摘机械手运动学分析与实验

采用气动弯曲型柔性驱动器设计了一种带有柔性机械臂的多自由度果蔬采摘机械手。基于分段常曲率理论,根据柔性驱动器形变规律,建立了多关节串并联的采摘机械手运动学模型和抓持力模型,研究了机械手采摘作业时抓取模式、工作空间和手指输出力与气压的关系,并进行了相关实验验证。制作了机械手样机,并在实验室环境下进行了多种果蔬模拟采摘实验,结果表明,该果蔬机械手具有多种抓取模式,且动作灵活、柔顺可靠、易于控制,适用于球形和圆柱形果蔬自动化采摘作业。