割草机器人自动控制系统 —基于智能视觉和人工算法

为解决无导航功能的智能割草机割草区域最佳覆盖的问题,将智能视觉和人工智能聚类算法引入到了割草机控制系统的设计上,通过分解目标区域和计算质心位置,实现作业区域的全覆盖识别。机器人控制系统利用智能视觉来判断割草作业区域,代替了以信号和微波等为依据的导航功能,可以有效地提高作业区域的识别效率和精度。为了验证方案的可行性,以割草机器人路径规划为例,对割草机器人的路径规划时间和准确率进行了测试。结果表明:基于智能视觉和人工聚类算法的割草机器人具有较高的路径规划效率,且路径规划的准确率也较高,可以满足割草机器人控制系统的设计需求。     

小型多功能旋转割刀式割草机设计

旋转割刀式割草机是草坪割草作业最常用的工具,为了提高割草机的自动化作业水平,对手推式旋转割刀式割草机进行了改进,将神经网络PID控制器引入到了割草机控制系统的设计上,使其具有自主导航、自动反馈调节、自我诊断等多种功能,有效地提高了割草机的自动化和智能化水平,以及作业质量和作业效率。为了验证方案的可行性,对多功能旋刀式割草机器人的性能进行了测试,结果表明:采用神经网络PID系统后,割草机具有更快的响应速度,对作业区域的准确识别率和自主沿着规划路径行走的精度也有所提高,可以满足割草机自动化作业的设计需求。     

“智”理杂草——高效便捷的草地修建工

家庭绿地的规模不断扩大,草坪的修建和维护已经成为一项非常艰巨的任务。我国现在还是以人工半自动化的燃料式割草机修剪草坪,而割草机的使用会带来噪声和废气等污染。针对以上问题,本研究团队设计了一种四轮四驱草坪机器人。该机器人由行走系统、割草机构、传感系统、显示系统组成,机器人通过搭载单目摄像机对目标草坪区域进行图像获取,再将图像识别数据发送至树莓派进行灰度转换、二值化处理、形态学运算处理和草坪边界线提取等处理,实现边界提取和识别。并通过STC89C52单片机进行控制。草坪机器人具有自动规划割草路径、噪音小、节能无污染的优点,克服了传统割草机工作繁重、枯燥、噪音大、污染环境等缺点。并带有灯光调节和音乐播放等娱乐功能,在保证实用性的基础上又增加了园林机器人的娱乐性。     

智能草坪修剪机器人设计

随着家庭以及城市的绿地面积逐步增多,草坪修剪工作变得十分繁重,而且重复性高。然而,目前国内的草坪修剪方式还是以人工半自动化的燃料式割草机为主,割草机的利用会带来噪声和废气等污染。针对以上问题,文章设计了一种四轮四驱草坪机器人。该机器人由行走系统、割草机构、传感系统、显示系统组成,由STC89C52单片机控制,具备主动规划割草路径、噪音小、节能无污染的优点,克服了传统割草机任务繁重、单调、噪音大、污染环境等缺陷。此外,该机器人带有灯光调节和音乐播放等娱乐功能,在保证实用性的基础上又增加了草坪机器人的趣味性。     

一种太阳能割草机的设计与试验

随着割草机技术的发展,存在噪声大、尾气污染严重和操作人员劳动强度大等方面缺点的传统割草机,逐渐被节能环保型割草机械取代。太阳能割草机作为节能环保型割草机械的代表得到了广泛的关注,对其研究取得了丰富的经验。针对现有的太阳能割草机体积小、作业能力有限的不足,研制了一种适宜中大型草坪修剪的乘坐式太阳能割草机。其特点是可驾乘、操作简单、节能环保。试验证明:设计的这种太阳能割草机能够满足中大型草坪的使用要求,对其进行理论研究和试验具有重要的意义。     

新技术 新产品

随着我国城市现代化的发展和经济产业结构的调整，城市园林绿化规模越来越大，草坪割草机的需求日益增加。由于草坪割草机为高速旋转的机械，对人身安全和城市环境影响较大，所以试验检测工作亟待改进。鉴于我国在草坪割草机试验检测方面尚处于手工操作阶段，测试方法比较落后，且测试安全性差，检测手段亟待改进，北京市农机试验鉴定推广站进行了草坪割草机专用试验台的研制开发工作。我们所研制的草坪割草机专用试验台，可对国内各种机型的草坪割草机进行安全性能试验，能够完成草坪机的撞击试验、刀片护罩强度试验，该专用试验台达到国内…     

基于Ansys Workbench的卷式割草机滚筒模态分析

卷式割草机是修剪草坪的重要工具,滚筒是卷式割草机的主要零部件,利用Solid Works软件建立模型,通过ANSYS Workbench软件对滚筒进行模态分析,证明了实际工作过程中滚筒不会产生共振,同时能够满足正常作业的需求。     

智能割草机的关键技术探讨

智能割草机主要是协助完成割草工作,它的主要特点就是操作简单、工作效率高、外型美观小巧、噪音小的特点。智能割草机的实现需要借助于一些先进的科学技术,主要有信息感知与信息融合技术、路径规划技术、工作区域边界的建立与自我识别和避障技术。这四种技术主要是支持智能割草机在工作过程中,全程无需人工干预,以最低的能耗,最高的效率,最高的标准完成割草工作。     

采摘机器人定位和导航研究—基于足球比赛动态路径规划

首先介绍了足球比赛行为的路径规划,并将足球机器人比赛动态路径规划系统应用于采摘机器人,结合采摘机器人应用特性,设计了采摘机器人智能定位和导航系统,并对该系统进行了仿真试验。结果表明:系统可以实现实时定位和导航,且路径规划路线最优,在整个过程没有发生碰撞行为,实现了成功达到终点的目的,证明了该定位和导航系统的有效性和可行性。     

仿形多软轴遥控割草机的开发

堤防段面地形起伏大、坡度大、杂物多,常用草坪割草机无法完成割草作业。分析仿形多软轴遥控割草机的基本原理和结构、设计仿形多软轴遥控割草机的控制系统,开发一种仿形多软轴遥控割草机。割草机具有多软轴动力分解输出、鞭式三切割轮高效大割幅、适用于堤坡等复杂地形以及减重式便携设计等特点。     

割草机器人工作原理及试验研究—基于GPS/DR组合导航系统

随着国民经济不断发展,我国人民生活水平不断提升,多种人工作业逐渐被机器所取代。GPS/DR组合导航系统能够有效提升割草机器人定位精度,克服传统割草机器人固有弊端,提高工作效率。为此,对GPS/DR组合导航系统原理展开了分析,进行了GPS/DR组合导航系统割草机器人研究,并进行了相关试验研究,验证了GPS/DR组合导航系统割草机器人相对于传统割草机器人的优势。     

我国果园割草机发展现状与展望

我国是世界水果生产大国,随着近年来果园生草覆盖技术的推广,果园割草机快速发展迫在眉睫。分析和阐述了我国果园割草机切割装置、行走系统、仿形装置等关键部件,以及导航、避障和自动识别等关键技术的相关发展,同时介绍和分析了国内外割草机的发展现状,结合牵引式、自走式等割草机类别,归纳了部分国内外具有代表性的割草机机型、特点及存在的问题。结合矮砧密植与乔砧适植两种果园种植模式,总结了我国割草机发展过程中农机农艺结合较差、研发制造水平较低、机具作业速度与割刀工作速度匹配不当、高新技术应用欠缺等问题,提出了在割草机应用中应注重与农艺相结合,提升设计研发与生产制造水平,注重解决割草机作业速度与割刀工作速度的匹配,加强高新技术应用,尽早实现割草机自动化、智能化、信息化应用,推进果园机械化除草进程。     

悬挂式割草机折叠机构优化与液压仿形系统研究

为了增强割草机在复杂地形条件下的作业能力,开展了割草机折叠机构优化与液压仿形系统研究,使折叠机构具备±30°的摆动范围,液压仿形系统可顺利通过250mm的凸起路面。通过对折叠机构不同工况的姿态分析以及运动学、有限元分析,试制出适用于幅宽3.2m割草机的折叠机构,通过野外试验验证了折叠机构具备±30°的摆动范围。研制液压仿形系统,解决折叠机构刚性连接的问题,通过ADAMS-AMESim联合仿真技术验证液压仿形方案的可行性,结果表明液压仿形系统通过250mm波形路面过程中,蓄能器气囊体积变化范围为0.4～0.7L,切割器接地压力变化范围为1700～2500N。将试制的仿形系统搭载在折叠机构上,在安徽省芜湖市三山区进行田间试验,结果表明：样机能顺利完成割草机折叠动作,满足各种工况下的力学和强度要求;切割器具备了±30°以内的摆动范围;搭载仿形系统的试验样机可以顺利通过250mm高度的波形凸起路面,提高了割草机在丘陵山区作业的地形适应能力,可为悬挂式割草机折叠机构的设计、割草机接地仿形技术提供参考。     

机器人自动割草机的研究

自动机器人的主要目标是用最少的人为控制可靠地完成指定的任务。为了解决传统割草机工作效率低、消耗大量人力且安全性能不够稳定的问题,进行了机器人自动割草机的研究,用于花园或草地工作的机器人自动割草机,通过多传感系统和以单片机为主体的控制系统来满足要求。     

一种新型传动系在步进式割草机上的应用

传动系的功能就是将发动机的动力通过减速、改变扭矩传给驱动轮,使机器行驶.利用传动系的减速、改变扭矩的作用,来适应自行式草坪机机械在各种不同情况下克服外界阻力的需要.文章从传动系功能出发结合割草机的工作特性,阐述了一种新型传动系在步进式割草机传动系中的应用.     

国内外割草机械发展概况

介绍了国内外割草机械的研究和开发情况，列举了一些具有代表性的机型，并对其特点进行了分析，为国内企业进一步研制开发割草机系列产品提供参考。      

智慧果园构建关键技术装备及展望

传统果园生产中面临着人口老龄化带来的劳动力短缺、农机作业装备与生产资料管理困难、生产效率低下等问题,通过建设融合物联网、大数据、装备智能化等技术的智慧果园,可有望解决上述问题。为应对北京市农业现代化建设需求、引领中国农业发展方向,基于桃、梨果园全程机械化、智能化管理等目标,本研究在北京市重要的桃、梨等优势果品产区——平谷区峪口镇西营村构建了约30 hm²梨与桃的智慧果园。果园中应用了10多种病、虫、水、肥、药的各类信息获取传感器,装备了28种机械化、智能化技术支持的农机装备,采用的关键技术包括智能信息获取系统、水肥一体管理系统以及病虫害智能管理系统,智能作业装备系统包括无人驾驶割草机、智能防冻机、开沟施肥机、自动驾驶履带智能仿形变量喷雾机、六旋翼枝向对靶无人机、多功能采摘平台以及整理修剪机等。同时,在果园中还构建了智能管理平台。经比较发现,智慧果园生产模式可减少人工成本50%以上,节省农药用量30%～40%、肥料用量25%～35%、灌溉用水量60%～70%,综合经济效益提升32.5%。智慧果园的推广实施将进一步推动中国果业生产水平的提高,促进中国智慧农业的发展。     

牧草收割机械的现状和发展趋势

针对浙江省牧草畜牧业和草坪种植业的发展,分析了国内外草业收割机械的现状以及浙江省发展牧草收割机械的机遇,并提出浙江省牧草收割机械应向价格低廉、与已普及的农机具配套使用、适合小田块和丘陵地区作业的牧草收割机械方向发展,认为研制一种既能适用于牧草收割与荒地杂草的整理又能适用于绿化草坪的维护和修剪的中小型割草机是十分必要的.     

基于PLC的智能割草机器人控制系统

通过对目前割草机市场和智能割草机器人控制系统的分析,结合传感器检测技术、直流电机驱动技术、PLC控制技术、GPS定位技术以及触摸屏人机交互技术,设计了一套智能割草机器人控制系统,其具有运行稳定、安全可靠和响应快等性能。同时,该智能割草机器人的定位精度误差减小,割草工作效率大大提高,而智能化程度也大幅提高。      

基于视觉导航的割草机器人运动控制

以割草机器人为研究对象,重点进行了草地识别和非接触避障两方面的研究,提出了基于视觉导航的割草机器人运动控制策略。并对割草机器人进行了场地试验,试验测试表明各控制方案相对有效,能够有效解决实际问题,对于智能割草机器人控制应用领域具有重要价值。