基于双目立体视觉的重叠柑橘空间定位

果实的精准识别和定位是智能采摘面临的难题之一。基于双目立体视觉，提出了一种针对户外重叠柑橘的三维空间定位方法。首先，从双目左右图像中提取重叠柑橘果实轮廓并进行高斯平滑，通过曲率分析，找出异常的轮廓像素点；其次，依次连接相邻两个异常像素点，分析该线段上的像素点到柑橘轮廓的距离，在相邻两正常线段的交点处完成重叠柑橘轮廓分割，并通过寻找异常线段剔除对应的非柑橘轮廓像素点；再者，采用最小二乘椭圆拟合方法重建柑橘目标轮廓，并获取柑橘的中心；最后，根据双目极线约束和图像相似度，对重叠柑橘中心点进行匹配，并基于视差原理计算柑橘中心的深度值及三维空间坐标，确定重叠柑橘的遮挡关系。户外实验结果表明,所提出的方法定位误差为6.38 mm，满足柑橘采摘机器人户外采摘作业的定位精度要求。     

基于咬合型末端执行器的柑橘采摘机器人采摘姿态研究

针对采摘机器人视觉系统在复杂自然环境中无法准确提供柑橘果实生长姿态,进而导致采摘成功率下降的问题,基于柑橘采摘机器人咬合型末端执行器提出了一种最佳采摘姿态确定方法。该方法依据末端执行器构型参数,建立其采摘姿态对果实中心位置影响的性能评价函数,并使用该函数计算得到执行器最佳采摘姿态。通过搭建采摘实验平台和设计采摘实验,对计算出的最佳采摘姿态进行验证。实验结果表明,与一般的水平采摘姿态相比,采用最佳采摘姿态评价方法优化后的采摘姿态,在进行柑橘采摘时采摘成功率提高26.32%。     

交互式演示文稿在工程力学教学中的应用

利用Mathematica编写交互式的可计算文档,并将其集成到教学演示文稿中,从而增强课堂的互动性。以工程力学课程中三向应力状态知识点的讲授为例,设计了教学环节。实践表明,该法能有效帮助学生理解力学课程中的抽象概念和数量关系,激发学生学习兴趣。     

基于轮廓曲率和距离分析的重叠柑橘分割与重建

自然环境下重叠果实的精准识别是智能采摘面临的难题之一。针对自然环境中成熟的重叠柑橘，提出了一种基于轮廓曲率和距离分析的果实分割方法。首先，提取重叠柑橘果实轮廓并进行高斯平滑，通过曲率分析，找出异常的轮廓像素点；其次，依次连接相邻两个异常像素点，分析该线段上的像素点到轮廓的距离，在相邻两正常线段的交点处完成重叠柑橘轮廓分割，并通过寻找异常线段剔除对应的非柑橘轮廓像素点；在此基础上，采用最小二乘椭圆拟合方法，对获取的柑橘目标进行轮廓重建。结果表明：利用该方法所得到的重叠柑橘重建轮廓的平均误差、不重合度和时间分别为4.903%、5.593%、0.408 s，优于Hough变换算法和RANSAC算法，能够满足自然环境下成熟重叠柑橘果实的智能识别需求。     

基于模糊综合评价法的农机零件关联度计算及模块划分

为了实现产品的快速设计和创新设计,可以对现有的产品进行模块划分,再通过模块组合,从而以有限资源组合出尽可能多种类的产品,这种设计方法叫做模块化设计,是当前的研究热点。运用合理、实用的方法对现有产品进行模块划分,从而为快速设计和创新设计做好准备工作。使用模糊综合评价法,完成了多个专家对产品零件关联度大小的综合评判,再通过不同算法实现了模块划分。观察和对比划分结果验证了评价模型及划分结果的合理性。     

SMA驱动的MRF风扇离合器的设计方法

形状记忆合金驱动的磁流变风扇离合器是一种利用磁流变液剪切应力来传递转矩的一种装置,其输出转速可随外界温度的改变而迅速变化。本文介绍了形状记忆合金控制的磁流变风扇离合器的工作原理,用Bingham模型描述了磁流变液随外加磁场的变化的流变特性;分析了能控制励磁线圈电流大小的形状记忆合金温控开关的热效应特性;分析了磁流变液在风扇离合器中流动及传力,建立了其传递转矩的方程;得到了离合器两圆盘间间隙和有效磁流变液体积的计算公式,为汽车发动机用磁流变风扇离合器的设计提供了理论基础。     

基于双目立体视觉的重叠柑橘空间定位

果实的精准识别和定位是智能采摘面临的难题之一。基于双目立体视觉,提出了一种针对户外重叠柑橘的三维空间定位方法。首先,从双目左右图像中提取重叠柑橘果实轮廓并进行高斯平滑,通过曲率分析,找出异常的轮廓像素点;其次,依次连接相邻两个异常像素点,分析该线段上的像素点到柑橘轮廓的距离,在相邻两正常线段的交点处完成重叠柑橘轮廓分割,并通过寻找异常线段剔除对应的非柑橘轮廓像素点;再者,采用最小二乘椭圆拟合方法重建柑橘目标轮廓,并获取柑橘的中心;最后,根据双目极线约束和图像相似度,对重叠柑橘中心点进行匹配,并基于视差原理计算柑橘中心的深度值及三维空间坐标,确定重叠柑橘的遮挡关系。户外实验结果表明,所提出的方法定位误差为6.38 mm,满足柑橘采摘机器人户外采摘作业的定位精度要求。     

柑橘采摘机器人末端执行器设计与试验

作为采摘机器人的重要组成部分,末端执行器是与采摘对象直接接触的最后执行部件,由于其采摘对象的特殊性,末端执行器的研制成为了农业机器人尤其是果蔬采摘机器人的关键技术之一,它的性能优异程度直接影响机器人的收获效率。基于仿生学理念,以蛇的吞咽动作和上颚结构为构型设计原型,提出末端执行器设计的机构构型,并完成末端执行器的初步模型设计。完成其控制系统设计与气压驱动系统设计,实现下位机控制器Arduino与PC上位机的通信。根据柑橘果实的生长情况与该型末端执行器作业状态分析,设计了末端执行器采摘试验,完成其采摘成功率分析与采摘执行系统优化。     

两轮自平衡车姿态参数检测研究

本文通过两轮自平衡车原理的分析,得知必须准确检测车体运行过程中的角度θ和角速度ω这两个姿态参数,在此基础上进一步阐述角度和角速度检测的方法及其优缺点,从而解决两轮车自平衡控制的关键问题之一。     

基于三维重建的柑橘采摘机械臂避障研究与实验

利用机器人采摘柑橘果实需要解决机械臂运动过程中对障碍物的感知与避障问题。根据枝干的特征对枝干进行分段标记，使用深度学习Mask R-CNN神经网络进行训练、识别，然后与Kinect v2相机得到枝干障碍物关键点的三维信息进行重建。应用快速扩展随机树（rapidly-exploring random trees，RRT）的改进算法进行机械臂的避障运动规划。搭建了仿真及控制平台，并在实验室环境下通过课题组自行研制的柑橘收获机器人进行了验证，结果表明，样机避障成功率为90.7%，平均规划时间为1.5 s。上述结果为进一步进行实际环境采摘奠定了基础。