基于IAP15W4K58S4单片机的管道内钢珠运动测量装置研究

本文设计了一个管道内钢珠运动测量装置,本系统装置主要由IAP15W4K58S4单片机作为主控芯片、JY901_9姿态传感器检测系统倾角、电感式接近开关作为检测金属弹珠传感器,通过该测量装置可以检测到进入管道内的钢珠及其运动状态,实现了对管道内钢珠个数、钢珠运动方向、运动周期及管道放置角度的测量。     

田间作业车辆外部加速度辨识与姿态测量系统研制

复杂田间作业环境与精细作业效果要求农机装备具备实时精准感知农机具姿态的能力,田间作业时普遍存在的车辆外部加速度对此带来挑战。为进一步提高农机装备作业质量,该文以6轴微惯性传感器为硬件传感器,以方向余弦矩阵法进行姿态解算,基于一阶外部加速度模型设计卡尔曼滤波融合算法,实现动态情况下田间作业车辆外部加速度辨识与姿态精准估计。分别采用Innova 2100型摇床与装配有MTi300航向姿态参考模块的高地隙喷雾机对系统进行试验验证。摇床试验结果表明:在外部加速度小于10g情况下,系统对外部加速度辨识误差小于0.214 m/s2;田间作业高地隙喷雾机试验结果表明,相比于MTi300,横滚角最大误差为0.23?,俯仰角最大误差为0.39?。说明该文研制姿态测量系统可准确辨识外部加速度与测量姿态,研究结果可为满足精细农业作业要求的姿态测量系统研发提供依据。     

基于惯性传感器的短跑运动腿部姿态监测方法

为了实现对短跑运动腿部姿态准确监测,提出基于惯性传感器短跑运动腿部姿态监测方法。利用无线传感器网络设计分布式短跑运动腿部姿态信息采集节点,在运动员腿部安装压力传感器和惯性传感器,根据传感器的输出振荡幅值进行信息融合和关联挖掘,完成短跑运动腿部姿态数据信息重组;结合传感量化跟踪识别方法进行短跑运动腿部姿态数据自动监测,根据短跑运动腿部姿态监测输出信息的特征聚类结果进行模糊自适应融合处理,采用相关匹配滤波检测方法进行干扰数据滤波,实现短跑运动腿部姿态数据智能监测。仿真结果表明,采用该方法进行短跑运动腿部姿态监测准确性和精度较高,监测过程抗干扰能力较强,有效提高了短跑运动腿部姿态跟踪识别能力。     

基于加速度传感器的人体姿态识别系统

设计了一种基于加速度传感器的人体姿态识别系统,系统采用MPU-6050九轴运动处理传感器采集人体的运动轨迹信号.当人体在做日常的一般运动以及突发跌倒时,三轴陀螺仪和三轴加速度计分别将其测量的模拟量转化为3个16位可输出的数字量,得到的结果直接送入单片机进行相关处理,然后经nRF2401无线传输模块传送到接收计算机.对人体的各种日常姿态进行检测,通过对各项实验数据进行观察分析,确定了人体跌倒的阈值以及根据人的生理特征设置了发生跌倒的倾斜角度,两者相结合进行人体姿态的识别与判读.在试验条件下,系统对跌倒识别的准确率平均为95％.     

树木盆景色彩的魅力

鉴赏树木盆景，姿态是第一要素，但色彩的魅力也是不容忽视的。一般情况下，树冠的色彩支配着全株的色彩，而叶片的色彩又支配着树冠的色彩。人们在欣赏由根、干、枝、叶所构成的姿态美的同时，也会不假思索地感受到色彩所传达的意境和氛围，从而产生某种特有的情绪。由此可见，叶片的色彩对于盆景的欣赏价值有着举足轻重的作用。     

基于姿态实时监测的多路精准排肥播种控制系统研究

针对现有精准排肥播种控制系统缺少对机具姿态进行监测判别的现状，在现有精准排肥播种控制系统架构基础上，增加了机具作业姿态实时监测模块，使系统可以根据机具的实时前进速度和作业姿态自动控制排肥量和播种量，减少人员对系统的操作。该系统主要由车载控制终端、PID控制器、多路集成比例阀、光电转速测试码盘、机具姿态解析模块、机具位置与速度解析模块、液压马达等组成，其中机具姿态解析模块采用MPU6050芯片实时测量下拉杆与机架的俯仰角，应用STM32F103MCU芯片实时获取MPU6050芯片的输出数据，并反馈到车载控制终端，封装后的机具姿态解析模块安装在拖拉机三点悬挂的下拉杆中部，对下拉杆与水平面的夹角数据进行实时记录和反馈，判别机具的作业姿态是否处于工作状态。将该控制系统安装在小麦基肥精准分层施肥播种机上，在北京市昌平区小汤山国家精准农业研究示范基地，对该控制系统进行静态标定和动态试验，以检测可靠性和稳定性。静态标定试验结果显示，马达转速与系统的排肥排种量存在一元线性关系，此时浅层肥料、深层肥料和种子的单圈排量分别为16.97、29.31、11.2g；姿态标定结果表明，设置临界角为5.3°时，系统的机具姿态提示信息正确，能够满足姿态监测的要求；动态试验表明，机具工作状态下，浅层肥料、深层肥料和种子排量变异系数分别为3.5%、3.8%和3%，3路的排量偏差都控制在5%以内，机具抬升状态下，排肥排种轴处于静止状态，说明该系统的运行过程总体比较稳定，能够满足小麦基肥分层施肥播种机具的精量排肥排种的作业要求，同时能够减少人为操作流程。     

履带式联合收割机横向调平底盘设计

针对履带式联合收割机在不平坦地表作业时,车体倾斜角度大、收获效率低、驾驶舒适性差的问题,设计一种履带式联合收割机横向调平底盘。该调平底盘基于平行四边形原理设计,可实现底盘离地高度与横向倾斜角度的主动调节。设计底盘调平控制策略,可在联合收割机作业时自动调节车体横向倾斜角度。使用ADAMS与AMESim搭建机电液联合仿真平台,并针对调平底盘与传统底盘在同一条件下进行仿真分析。仿真结果表明:与传统底盘相比,在横向落差为130 mm的条件下调平底盘最大横向倾角降低约75%。同时搭建底盘调平试验台,进行静态调平与动态调平试验。静态调平试验表明:在系统调节范围内,调平误差小于0.5°,调节时间小于5 s。动态调平试验表明:在系统调节范围内,车身倾斜角度小于±1.5°。     

马齿型玉米种子侧立定向定距输出装置的设计与试验

为了实现玉米种子的定向定距输出,该文设计了一种玉米种子侧立定向定距输出装置,并对其定向定距原理进行了分析。该装置包括侧立排序机构和定向定距机构2部分。侧立排序机构能够对成堆玉米种子进行分散、排序输送、分选和姿态变换使之变为一列呈侧立姿态排序的玉米种子,定向定距机构能够对侧立姿态的玉米种子进行定向和定距,使其尖端统一朝前、相邻种子之间间距一致,然后排序输出。以侧立喂入轨道的倾角α、振幅Z_1、定向定距转盘的角速度w和侧立输出轨道的振幅Z_2为因素,以玉米种子的定向定距成功率和定距间距为指标,对定向定距机构进行仿真试验,得到最佳工作参数:α为3°、Z_1为0.3 mm、w为30°/s、Z_2为0.3 mm。搭建玉米种子侧立定向定距输出装置进行性能试验,结果表明在最佳工作参数下该装置工作稳定,玉米种子定向定距成功率为90.7%,定距间距平均为45 mm。该研究为后续机械化玉米定向播种提供了参考。     

八轮四摆臂无人机动平台越障性能分析与试验

针对南方山区丘陵地带地形复杂、传统农田运输车辆通过性不足的问题,提出并设计了一种具有仿生液压驱动摆臂机构的八轮无人机动平台,其车体姿态可通过四摆臂协同动作进行调节,以适应不同形式地面障碍。越障性能是制约平台通过性的根本因素,建立了无人平台姿态规划模型和关键越障过程动力学模型,得到无人平台在典型垂直障碍的越障性能。为验证理论分析,在ADAMS建立了二次开发仿真平台,并进行了样机动力性试验。研究表明,八轮四摆臂无人机动平台可攀爬高度为轮胎直径1. 13倍的垂直障碍,具有良好的复杂地面环境通过能力,可满足丘陵地带农用运输车辆在复杂农田地形的行走需求。     

丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统研究

针对丘陵山地拖拉机作业地形复杂，传统电液悬挂控制系统地形适应性差的问题，设计了一套横向姿态可调的丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统。根据丘陵山地拖拉机仿形控制作业需求，在传统悬挂结构基础上加装一个液压驱动旋转装置，设计了一种仿形悬挂机构，基于液压多点动力输出技术设计了带有负载反馈的闭心式液压控制系统，并提出了一种基于带死区的经典PID算法的控制方法。通过对阀控非对称液压缸工作原理的分析，建立了其数学模型并推导出仿形控制系统的传递函数，运用Matlab/Simulink建立了电液悬挂仿形控制系统的动力学模型并进行了仿真分析，仿真结果表明，系统在0°~11°阶跃信号的作用下，调整时间约为0.4s，几乎无超调，系统稳定后农机具横向倾角约为11.1°，稳态误差约为0.1°，仿真结果验证了该控制算法的有效性。通过对传统拖拉机的液压悬挂装置进行改装，将原来的手柄操纵式液压悬挂装置改装成带有虚拟终端的电液悬挂控制系统，搭建了仿形控制试验台并进行了室内台架试验，试验结果表明，系统调整时间约为2.2s，几乎无超调，系统稳定后农机具横向倾角约为11.2°，稳态误差约为0.2°，在系统允许误差（0.5°）范围内，试验结果验证了所设计的丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统调节的快速性与稳定性，满足拖拉机等高线坡地作业需求。