跟踪算法下的果树修剪机器人路径规划设计

以果树修剪机器人为研究对象，基于轨迹跟踪算法对修剪机器人进行作业路径规划，并分别与传统的往复式路径规划算法和跟踪算法进行仿真对比实验分析。分析结果表明：与传统往复式路径规划算法相比，修剪机器人作业过程中漏剪率降低3%,重复率降低2.5%;与传统跟踪式路径规划算法相比，修剪机器人作业过程转角范围增大36°,横向轨迹误差降低600mm。     

基于园林的修剪机器人结构优化研究

针对园林修剪机器人作业精度和自动化作业程度较低的问题,对修剪机器人进行了结构优化设计。园林修剪机器人的主要组成包括主控制器模块、机械臂模块、电机模块、电机驱动模块、传感器模块和供电模块。为了实现园林修剪机器人自主导航时避障和自适应转向的功能,在机器人上增加激光传感器,并对其控制性能进行分析;为了保证机器人的性能最优化,从结构出发对其进行动力学分析,确定机械臂的运动方程。为了验证园林修剪机器人的性能,对其进行转向性能测试和移动性能测试。试验结果表明:机器人能够成功识别障碍物并自适应转向,且具有良好的移动和作业性能。     

基于动力学特性的机器人自适应鲁棒控制算法研究

针对鲁棒控制在串联机器人轨迹跟踪控制性能较差以及自适应控制收敛性能有限、容易出现震荡和发散的现象,为了提高串联机器人的作业精度和效率,本文在辨识机器人模型参数的基础上,考虑机器人动力学及摩擦特性,并将自适应鲁棒控制的积分型的参数估计修改为比例积分型的参数估计,提出了改进自适应鲁棒控制算法。仿真验证表明:本文提出的改进自适应鲁棒控制算法提高了系统的稳态性能以及运动控制性能,实现了较高的轨迹跟踪精确度。     

全自动草坪修剪机器人

本课题设计的全自动草坪修剪机器人是集环境自动感知、路径自主规划、系统控制于一体的全自动智能四驱割草器.通过树莓派控制搭载ROS系统完成机器人的应用开发,机器人系统中利用传感器和摄像头进行数据信息采集,采用SLAM技术构建地图以控制小车路径和轨迹规划;底层采用嵌入式系统,控制机器人的运动和行迹推演;底盘采用四轮差分驱动结...     

直接驱动机器人自适应-PD复合运动控制研究

针对直接驱动机器人结构参数与摩擦参数的非确定性,提出机器人自适应-PD控制策略。首先分析了机器人的两类不确定性,推演了机器人动力学方程,给出不确定性动力学结构量的线性化表示;然后,对关节摩擦力矩矢进行了建模;为补偿动力学不确定性给机器人带来的控制误差,构建含位置与速度反馈的双闭环控制系统,引入自适应机构辨识不确定性参量,并据此规划出自适应控制律;为提高运动控制精度,在控制器中嵌入PD子控制器。仿真实验显示,系统的位置和角速度跟踪误差分别为-0.02°~0.03°与±0.005 rad/s,表明自适应-PD控制律可实现直接驱动机器人精密轨迹控制。     

全自动草坪修剪机器人设计

本文设计的全自动草坪修剪机器人是集环境自动感知、路径自主规划、系统控制于一体的全自动智能四驱割草器.通过树莓派控制搭载ROS系统完成机器人的应用开发,机器人系统中利用传感器和摄像头进行数据信息采集,采用SLAM技术构建地图控制小车路径和轨迹规划;底层采用嵌入式系统控制机器人的运动和航迹推演,底盘采用四轮差分驱动结构,辅...     

休眠期果树修剪机器人视觉感知系统研究现状

视觉感知系统是休眠期果树修剪机器人重要的组成部分,其决定了修剪机器人完成剪枝作业的质量。为明确修剪机器人视觉感知系统所面临的挑战以及未来发展方向,本文首先对休眠期果树修剪机器人系统组成进行了描述,然后对果树枝干信息采集方法、枝干的识别方法等进行概述。分析目前修剪机器人视觉感知系统存在的问题,并指出果树修剪机器人研究的重点方向,为未来修剪机器人的落地应用提供一些参考。     

神经网络与计算力矩复合的机器人运动轨迹跟踪控制

为了实现机器人精密运动控制,在其关节系统引入计算力矩法(CTC)与神经网络复合的控制器,旨在通过CTC实现系统的初步控制并利用神经网络补偿机器人的不确定动力学特性所带来的运动误差.首先,建立了机器人的动力学模型并对其不确定性动力学量进行了描述;然后,为机器人构建了双闭环控制系统,并依据机器人标称模型规划出CTC控制律;进而,引入函数链神经网络(FLNN)对不确定性动力学量进行估值,并推导出FLNN的学习律;最后,对系统进行了仿真,结果显示,该复合控制器可将关节位置和速度跟踪误差控制在±0.001 rad和士0.001 rad/s之内,且其对机器人的参数变化及外部扰动具有较强的自适应性与鲁棒性.     

基于机器视觉的工业机器人在果树修剪中的研究与应用

随着农业自动化技术的发展,为了提高果树修剪的效率和精度,减轻劳动强度,基于机器视觉的果树修剪机器人逐渐成为研究的热点。基于此,笔者探讨了基于机器视觉的果树修剪机器人的系统设计,包括硬件组成和软件设计。硬件方面,机器人系统主要包括机器视觉模块、运动控制模块和执行器,机器视觉模块采用摄像头捕捉果树图像,并通过图像处理技术进行枝干结构的识别,运动控制模块确保机器人的精确定位和有效路径规划,执行器则负责具体的修剪操作;软件设计则涉及图像处理、数据分析、路径规划和控制算法等环节,确保机器人的准确性和稳定性。仿真结果表明,基于机器视觉的修剪机器人将为农业生产带来更大的效益,提高生产效率,降低人工成本和风险。     

树莓剪枝机器人设计

树莓在我国边疆地区大面积种植,如要有良好的长势,剪枝尤为重要,需要大量的人力。受地理条件限制,边疆地区地广人稀、人力成本高,为降低生产成本,研制树莓剪枝机器人非常必要。为此,针对早春时节树莓需要定植修剪的实际需要,研发了一款树莓剪枝机器人。工作时,以上位机与下位机进行串口通信的控制系统为核心,利用机器视觉技术,对采集到的图像进行实时处理,控制剪枝机器人前进,左右机械臂同时工作,高效地实现对细弱枝、破损枝的识别与剪除。试验表明:树莓剪枝机器人工作时有极大的可靠性与自适应能力,能适应各种复杂环境,可在早春时节实现智能化树莓定植修剪,对过密的细弱枝、破损枝可以齐地剪除。     

大型模具曲面微小研抛机器人动力学仿真

提出了一种可以在大型模具曲面上进行研抛的微小机器人结构,机器人采用轮式移动方式,可以在行走中作业。针对其同时具有非完整约束和完整约束的特点,建立机器人运动坐标系,附加约束方程作为系统输入,利用Lagrange方法建立了微小研抛机器人多体系统动力学模型。通过动力学仿真分析,得到了比较稳定的机器人动力学特性曲线。     

基于参考轨迹实时修正的机器人轨迹跟踪控制方法

针对动力学不确定性的机器人轨迹跟踪问题,本文提出一种基于参考轨迹实时修正的机器人轨迹跟踪控制方法。将轨迹跟踪中已产生的误差进行累加,实时前馈补偿到参考轨迹上即将被跟踪的点上。给出了该方法的控制框图,由控制框图导出跟踪误差与命令误差之间的关系式。关系式表明只需控制器中的控制算法保证速度误差稳定,即可保证跟踪误差收敛。此外,提高补偿增益的值可以提高误差的收敛速度。分析PD控制律能满足所提方法的收敛条件。给出了所提方法中参数的调节方案。通过仿真和实验验证了该方法的有效性。实验结果表明,各个关节跟踪轨迹1得到的误差绝对值均不大于0.008 7 rad;跟踪轨迹2得到的误差绝对值均不大于0.005 9 rad。     

可重构机器人动力学自动建模研究

针对可重构机器人单元模块结构及对接机构的局限性,提出了一种可移动重构机器人模块单元,该单元具有12种连接方式,设计了一种独特的正弦加速度传动槽与插销组合的对接锁紧机构。针对可重构机器人几何构型参数的不确定性问题,构建双模块空间方位变换表,基于递归牛顿-欧拉方法提出多支链机器人系统的动力学方程自动生成方法,并给出自动生成的算法流程。最后以6个模块组成的双支链构型为例,进行了自动生成动力学方程的计算与仿真分析,验证了该自动建模方法的可行性和有效性。     

家禽养殖场自动清扫机器人设计

针对我国家禽养殖场清洁清扫强度大、清扫环境恶劣、劳动强度高和养殖员工对特殊气味不适应等难题,设计开发了家禽养殖场清扫机器人.采用清扫风扇和单片机控制系统相结合的方案,实现了机器人对家禽养殖场大型障碍物进行合理躲避并对废弃物进行清扫等功能.该机器人由移动部分、传感器和清扫3大部分构成,具有体积小、清扫效率高和造价低等优点,为我国家禽养殖业的自动清扫提供了技术支持.     

一种多机械手编码控制系统的果蔬采摘机器人设计

为了提高果蔬的采摘效率,对果蔬采摘机器人进行了改进,设计了一种新的多机械手的编码控制采摘机器人。通过对机器人功能和结构的设计,使机器人具有了利用机器视觉技术的图像边缘提取来划分每个机械手的作业区间的功能,并可以利用编码器对每个机械手进行编码,从而完成多机械手的协同作业。对机器人的采摘作业性能进行了测试,首先利用机器视觉模块完成了苹果采摘区间的划分,并预设了每个机械手的采摘作业轨迹,利用编码器对预设轨迹进行了追踪。通过测试发现:机器人多机械手的实际追踪轨迹和预设轨迹的误差很小,满足设计需求,多机械手的协同采摘平均速度可以达到80个/min以上,具有高效的果蔬采摘性能。     

基于硬件在环仿真实现的纯跟踪轨迹控制

在传统验证平台一般都是利用Simulink+Carsim进行联合仿真,缺少在Ros中的调试,这样与实际情况不符.将在搭建Ros+Carsim+Simulink硬件在环环境中进行纯轨迹跟踪的验证.实验结果中设计轨迹与真实轨迹吻合度较高,即该仿真平台可以作为轨迹跟踪实验的实验平台.     

6—PSS柔性并联机器人动力学分析与仿真

为了提高风洞试验的安全性,对风洞试验用6-PSS并联机构进行柔性动力学分析。首先,对机构进行运动学分析,得到机构的运动学逆解,利用一阶影响系数法,推导出机构雅可比矩阵。其次,在拉格朗日方程基础上,采用一种合理简化模型动力学建模方法,给出机构动力学方程。提出一种简单实用的柔性动力学建模方法,运用ADAMS软件建立机构的柔性动力学模型,进行并联机构的柔性动力学仿真。对比刚体动力学和柔性动力学曲线,验证了柔性动力学仿真的正确性。最后,分析柔性动力学中驱动力和柔性变形等数据曲线,总结出并联机构柔性状态下动力学特征。     

四足机器人静步态轨迹规划与仿真分析

以四足机器人为研究对象,针对四足机器人在正常行进过程稳定性不高的问题,提出一种基于重心移动的间歇性walk步态规划.利用SolidWorks建立四足机器人的三维建模.首先利用D-H算法推导出单腿的运动学方程,然后借助MATLAB采用摆线曲线进行轨迹规划.同时,利用五次多项式曲线借助MATLAB、ADAMS搭建联合仿真平...     

基于Trot步态的液压四足机器人关节驱动力仿真分析

采用液压能代替传统的电能驱动机器人的功率密度高、控制算法简单,输出转矩较大,负载能力强.以液压四足机器人为参考对象,利用SolidWorks建立四足机器人的三维模型,并利用MATLAB,ADAMS搭建联合仿真平台,采用联合仿真的方法研究其在对角(Trot)步态行走过程中步态参数对液压四足机器人关节驱动力的影响,通过参数...