打结器支架精铸毛坯误差分析与五轴数控加工方法

针对打结器支架铸造毛坯存在误差、支架结构复杂、难以加工成型等问题，为了减小支架毛坯铸造误差对加工质量的影响，基于三维扫描技术对打结器支架毛坯进行逆向检测与分析，得到同一批次铸造支架毛坯的误差分布规律。通过推导不同空间坐标系下的轴孔中心坐标变换规律，提出一种支架轴孔加工位置偏离理想位置的调整方法。针对打结器支架的5个空间交错轴孔和1个凸轮曲面，设计了打结器支架的专用夹具，制定了五轴数控加工工序，通过一次装夹可完成5个空间交错的轴孔和凸轮曲面的加工。将加工成型的支架和其他零部件组装成打结器，进行了方草捆打结试验，结果表明，打结器支架上各轴孔的相对位置与角度关系准确，打结动作精准、可靠，支架加工成品率为99%，方草捆成结率为100%。     

不同生长状态下多目标番茄图像的自动分割方法

将自然生长状态下的成熟果实从复杂背景中识别出来并确定其空间位置，是实现果实采摘作业智能化的基础。该文针对在自然光照条件下多个番茄自然生长状态为相互分离、靠拢或重叠以及被枝叶部分遮挡的情况，研究了一种成熟番茄图像的自动分割方法。该方法利用RGB颜色空间下番茄图像中目标与背景的(R-G)灰度值存在明显差异的特点，首先使用Otsu法对番茄的RGB彩色图像的色差灰度图像(R-G)进行动态阈值分割,然后对番茄的R分量灰度图像应用基于形态重建的受控标记分水岭算法搜索靠拢或重叠番茄的分界线，最后对前面两次运算的结果作交集运算得到最终分割的二值图像，将番茄从背景中分割出来。通过100幅番茄图像进行试验表明，该方法不仅能对自然光照条件下不同生长状态的多目标番茄图像进行有效分割，而且对番茄的成熟度及品种差异也具有很好的鲁棒性。     

基于机器视觉的田间杂草定位技术

采用摄像机弱透视模型,对采集的标定靶图像进行处理,获取48个靶点质心的像素坐标,利用DLT的最小二乘法获取摄像机隐参数矩阵.室内土槽的有序杂草和无序杂草定位试验表明,利用建立的摄像机隐参数矩阵,有序杂草和无序杂草的质心定位误差分别为19.2 mm和22.8 mm,可以满足除草剂精确喷施的要求.     

淀粉-偶氮苯衍生物接枝共聚物的反相乳液合成及表征

以Span-80为乳化剂,K2S2O8的碱性溶液引发淀粉与偶氮苯衍生物接枝共聚,考察了反应温度、时间、pH值及乳化剂用量对接枝率和接枝效率的影响。结果表明:在反相乳液中应用价廉无毒的K2S2O8的碱性溶液引发接枝共聚反应,可以达到较高的接枝率和接枝效率。当淀粉用量7.00%,[单体]=0.391 mol/L,[K2S2O8]=8.650 mmol/L,[KOH]=0.178 mol/L,乳化剂用量8.02%,反应时间120 min以及反应温度50℃时接枝率和接枝效率分别达最大值69.88%和94.60%。并应用X-ray衍射、热重分析TGA和差热分析DTA等测试手段对接枝共聚物进行了表征,确证了接枝的发生。     

方捆机捡拾器高度自动仿形装置参数分析与试验

设计了一种弹簧力平衡式方捆机捡拾器高度自动仿形装置。通过对仿形装置的静力学和运动学分析,以仿形轮在垂直方向受力和仿形误差最小作为仿形性能的评价指标,建立了捡拾器运动参数λ、铰接仿形轮的可调节摆臂长度L和起伏地面的幅值H对仿形性能的影响关系。初选多组参数,按照评价指标获得了捡拾器运动参数和仿形装置结构参数的较优组合。通过仿形装置的运动分析表明,当机组前进速度vt为5~7.9 km/h,铰接仿形轮的可调节摆臂长度L为358 mm,仿形装置能满足地形起伏幅值H为±(8~12)cm的作业要求。样机的田间测试表明,仿形装置能够适应起伏均匀的地块,使捡拾器弹齿尖端具有合适的离地高度,仿形误差可以控制在-4~18mm。     

WDB800圆捆机草捆称重系统设计与试验

基于STM32处理器设计了圆捆机草捆随车动态称重系统,确定了称重试验台的安装位置,并利用网卷代替草捆,选取影响称重试验台监测精度的固定架长度、秤台宽度,以及秤台末端距固定架尾端距离进作为试验因素,以称重系统有效数据段的数据平稳度作为评价指标进行试验研究。结果表明:当固定架长度为1.2m、秤台宽度为0.6m、秤台末端距固定架尾端距离为0.1m时,有效数据段最为平稳。以该组参数安装草捆随车动态称重试验台,能有效对圆捆机草捆质量实行动态监测,监测误差小于3%。     

打结嘴缠绳故障分析与曲面形态改进设计

针对打结嘴绕扣过程出现的缠绳故障问题,应用虚拟打结方法,分析夹绳盘搭绳点位置与打结嘴凸台倾角对绕扣与钳咬动作的影响,得出夹绳盘搭绳点偏差是打结嘴发生缠绳故障的主要因素,减小打结嘴凸台倾角有利于避免打结嘴缠绳故障。通过受力分析建立捆绳不沿打结嘴凸台曲面向上滑动的临界条件,获得改进的打结嘴凸台倾角。基于边界相似与B样条曲面造型方法重构打结嘴凸台曲面,获得改进的打结嘴模型。600次打结试验表明,凸台倾角50°的打结嘴模型具有更好限制捆绳沿打结嘴凸台曲面上滑的效果,能有效防止打结嘴缠绳故障发生,提高打结器的打结可靠性,可为打结嘴的改进设计提供参考。60°凸台倾角的打结嘴绕扣,夹绳盘搭绳点偏差应控制在±3°之内,而50°凸台倾角的打结嘴允许夹绳盘搭绳点偏差范围在[-4.5°,3°],可为夹绳盘搭绳点位置控制提供参考。     

葡萄采摘4-DOF机械臂设计与虚拟样机仿真

为实现篱架式栽培的食用葡萄自动化采摘,设计了一种关节型四自由度(4-DOF)机械臂,并利用DH参数法建立机械臂的连杆坐标系。通过MatLab里的Robotics Toolbox建立机械臂的数学模型,对机械臂的正、逆运动学进行仿真,对末端执行器走直线轨迹进行了轨迹规划。利用ADAMS建立机械臂的虚拟样机,将轨迹规划仿真数据作为驱动,进行动力学仿真,获得夹持2kg葡萄时腰关节、肩关节、肘关节及腕关节所需驱动力矩分别为95、52、48、12N·m,从而为采摘机械臂的物理样机制造与采摘试验提供了技术依据。     

番茄采摘机器人机械臂避障路径规划

以关节型机械臂避开垂直茎秆或撑杆采摘番茄为研究对象,提出了一种基于构形空间的关节型机械臂避障路径规划方法.利用空间映射原理,将关节型机械臂工作空间的三维避障问题转换为平面R-R机械臂避开障碍圆的问题,用临界碰撞关节角建立C-障碍空间的映射计算模型,将工作空间的位置避障转换为构形空间连杆关节角的计算.以能量最优函数优选避障规划的关节终点角度,利用A*算法计算平面R-R机械臂的避障关节角路径,获得一系列表示空间连杆位置的相交竖直面,并在竖直面内进行其余关节角的规划.避障采摘番茄的试验表明,机械臂带动夹持器能成功绕过直线状障碍物,引导夹持器到达果实目标位置,证明对平面R-R机械臂的空间映射建模是正确的,验证了提出的避障路径规划方法是可行的,可以应用于番茄的自动收获.