基于移动通信网络的农业移动机器人遥操作研究

以农业移动机器人为研究对象,首先介绍了基于移动通信网络的遥操作技术,并基于ARM嵌入式技术,设计了农业移动机器人硬件方案,并从硬件和软件两方面设计实现了该系统。实验结果表明:该系统能够出色地完成任务,满足了预期的效果,具有一定的稳定性和可靠性。     

基于无线网络的拖拉机遥操作系统设计与试验

为降低驾驶员的劳动强度以及改善其工作条件,设计了一套基于无线网络的拖拉机遥操作系统。首先提出了拖拉机遥操作系统总体设计方案,然后针对茂源MY250型拖拉机进行了执行机构改造,包括离合、制动、转向、油门、熄火执行机构以及启动控制,并设计了遥操作控制系统,包括用户界面与车载控制系统。最后进行了通信性能测试、执行功能测试与驾驶试验。结果表明,遥操作系统平均指令通信时延为0.074 ms,视频时延最大不超过373 ms,拖拉机各执行机构控制误差最大不超过2.21%,行驶速度为2.08 km/h时,直线行驶最大误差绝对值不超过208.5 mm,RMS误差最大不超过85.5 mm。     

拖拉机遥操作系统优化与性能试验

为改善农田作业者的工作环境、降低其劳动强度,课题组前期设计了一套基于无线网络的拖拉机遥操作系统,并通过试验验证了系统的可行性,但是该系统因采用单线程技术存在数据拥堵、人机交互界面通过鼠标按键操作存在误操作隐患、且不符合驾驶习惯等问题。为此,开展基于原有硬件条件的多线程技术与基于集成操纵装置的人机交互系统的拖拉机遥操作系统的优化与改进设计,进行随动性能试验与直线行驶、直角转弯、蛇行驾驶试验,以验证优化后系统的综合操作性能。试验表明,优化后的遥操作系统随动控制精度良好,指令执行时延在60 ms内;在拖拉机行驶速度为3. 17 km/h时,直线行驶最大误差绝对值不超过105. 3 mm,RMS误差最大不超过60. 1 mm;直角转弯执行精度较第1代系统有明显改善;蛇行轨迹与驾驶员实际驾驶时差别不大;总体遥操作驾驶体验良好。     

基于手控器触觉共享控制的主从遥操作

为了提高主从遥操作的效率和系统的安全性,设计了能够实现主从位移控制的手控器,构建了基于虚拟墙引导主动控制模型,通过融合操作者的人工控制和机器人的视觉引导,实现机器人遥操作中主从两端的信息共享和相互引导,对手控器和从端作业机器人进行控制。通过搭建基于共享控制策略的手控器-机器人系统实验平台,验证所设想控制方法的有效性,最终实现了提升主从遥操作的作业效率,减轻了机器人对环境的瞬间冲击,提高了系统的安全性。     

基于临场感增强的果园机器人遥操作可视化系统研究

针对果园作业机器人使用单目相机进行遥操作时，仅用二维视频获取环境信息缺乏临场感的问题，设计了一套基于临场感增强的果园环境信息可视化系统，用于果园机器人遥操作。系统由计算服务器、云服务器、网络摄像头、激光雷达、嵌入式开发平台等组成。计算服务器采用T7920工作站，并在其上部署Tensorflow计算框架和Open3D点云算法库，计算服务器在接收到云服务器转发来的环境图像和点云数据后，分别对图像进行导航信息增强，对点云进行曲面重建；嵌入式开发平台可以收集来自于网络摄像头和激光雷达的原始数据，并上传至云服务器；在云服务器部署了以ZeroMQ为基础的消息中转程序和HTML5后台服务，提供跨互联网的消息通信服务和可移动的遥操作环境信息可视化服务。测试结果表明，部署在计算服务器的导航信息提取模型平均提取导航线时间86 ms,提取导航线平均精度16°,均优于对比模型结果。点云重建算法可以有效建立场景轮廓，平均精度4.9 cm,平均重建时间24 ms。压缩图像传输及增强处理时延不超过230 ms,点云的传输时延不超过400 ms。各项参数可以满足遥操作机器人进行果园作业的基本要求，相比仅有单目相机的遥...     

遥操作拖拉机路感模拟系统设计与实验

为了使遥操作拖拉机驾驶员对路面信息有更直观的感受,在课题组前期设计的一套拖拉机遥操作系统的基础上设计了路感模拟系统.首先提出路感模拟系统的总体设计方案.然后分析拖拉机路感产生机理,并对遥操作拖拉机的转向执行机构以及控制器进行改造,设计出路感测试系统.最后根据所设计的路感测试系统,在草地、水泥地等路面上对遥操作拖拉机进行...