一种太阳能种植机器人的设计与实现

针对当前种植过程中尚未完全实现自动化的问题,设计开发一款集灌溉、施肥、播种、除草、环境数据收集以及远程操作等功能于一体的太阳能种植机器人.以Delta并联机械手的运动学研究为核心的综合硬件设计,并且融入云物联网技术开发了一款云端控制系统,用户可通过电脑、手机等智能设备来实现对种植机器人的基本控制以及基础数据收集,如进行...     

基于YOLOv5s的筐装禽蛋上料机器人视觉定位方法

针对国内禽蛋制品加工过程中,散装蛋水中上料时筐装蛋搬运自动化程度低的问题,设计一种自动上料机器人的视觉定位方案。该方案采用YOLOv5s和图像处理相结合的方法,在复杂环境中对散装禽蛋筐进行定位识别。建立最佳分割阈值T与图像平均灰度值M之间的关系模型,使用动态阈值分割法对图像中的堆垛整体进行分割,通过堆垛最小外接矩形的长宽比区分2种筐装禽蛋堆垛类型,堆垛类型识别准确率为100%。使用YOLOv5s对堆垛顶层的单个蛋筐进行定位识别,模型识别精确率为98.48%,检测单幅图片用时为0.005 4 s。根据YOLOv5s输出的定位结果对图片进行裁剪,通过图像分割将蛋筐边框分割出来并用Canny算子检测其边缘信息,计算所有蛋筐旋转角度,平均角度误差为0.41°。结合蛋筐高度得出筐装禽蛋堆垛中所有蛋筐的位姿信息。结果表明,基于YOLOv5s和图像处理的筐装禽蛋定位方法可以准确识别出筐装禽蛋堆垛中所有蛋筐的位姿信息,该系统具有较好的鲁棒性和可行性。     

刮板式荞麦捡拾装置的设计与试验研究

针对荞麦两段式机械化收获过程中捡拾损失率过高的问题,设计了一种由刮板捡拾机构与辅助捡拾辊相结合的刮板式荞麦捡拾装置,以降低荞麦在捡拾作业过程中的籽粒损失.基于刮板捡拾机构运动学的理论分析,确定了刮板捡拾机构的工作条件,对刮板捡拾机构和辅助捡拾辊进行了参数化设计.依照单因素试验,分别以物料输送速度、刮板捡拾速度、刮板捡拾倾角为自变量,以籽粒捡拾损失率为因变量,确定捡拾损失率随各因素的变化趋势与Box-Benhnken试验因素水平.根据Box-Benhnken试验设计原理,通过回归分析和响应面分析,建立了物料输送速度、刮板捡拾速度、刮板捡拾倾角与籽粒捡拾损失率之间的数学模型.结果表明：各因素对籽粒捡拾损失率的影响由大到小依次为刮板捡拾速度、刮板捡拾倾角以及物料输送速度.应用Design-Expert软件的寻优功能对回归方程进行优化求解,结果表明：当物料输送速度为0.79 m/s、刮板捡拾速度为1.08 m/s、刮板捡拾倾角为14.39°时,籽粒捡拾损失率最小值为4.61%.     

自动卸膜式残膜回收机捡拾齿和滚筒的优化

为了更好地解决破碎残膜难以回收以及残膜和土壤、根茬分离的问题,通过理论分析和试验对捡拾齿和滚筒进行优化设计。依据自动卸膜式残膜回收机的工作原理与作业要求,基于Adams运动仿真软件分析捡拾齿的运动特性,优化关键工作部件捡拾齿和滚筒的结构与参数,建立捡拾齿和滚筒的运动方程。通过捡拾率和卸膜率的正交试验和方差分析,确定影响捡拾率和卸膜率的因素和水平以及较优因素水平组合。试验结果表明,在滚筒直径800 mm,转动速度120 r/min,捡拾齿入土深度80 mm,轴向距离110 mm及周向个数为16的条件下,捡拾率最高;在卸膜辊转动速度为400 r/min及半径300 mm的条件下,卸膜率最高。该残膜回收机实现自动卸膜,不需停机卸膜,捡拾率达到89%,卸膜率达到95.4%,为新型残膜回收机的研究提供依据。     

设施蔬菜自动对靶喷药技术研究现状与分析

【目的】回顾与总结国内外设施蔬菜自动对靶喷药技术的研究现状与进展,为该技术在设施蔬菜自动对靶喷药机器人的发展应用上提供理论和科学依据。【方法】采用相关文献资料、实地调研的方法,汇总、整理及分析。【结果】导航技术国外主要采用基于GPS、机器视觉、激光雷达等技术开发的路径识别及智能避障技术,国内主要采用电磁诱导、基于GPS、激光雷达和视觉技术的道路边缘获取与道路识别技术。病虫害检测现阶段国外主要采用图像识别、红外成像和高光谱及基于深度学习的病虫害识别技术,技术较为成熟,国内现阶段主要采用图像识别技术,利用作物颜色、纹理及形状特征进行识别。国外对靶喷药采用机器视觉、激光主动视觉和超声波技术并结合传感器对目标作物进行识别,利用变速喷药技术在生菜、番茄等作物上进行了应用,国内开发了温室自主喷药机器人,采用机器视觉技术获取靶标病虫害位置信息,对喷头进行单独控制,以达到精准对靶施药的效果。【结论】导航技术、病虫害识别技术及对靶喷药技术是自动对靶喷药技术的核心。导航方面在温室中利用机器视觉和激光雷达技术相比GPS技术更加可靠、灵活,精准度更高,高光谱与病虫害识别技术可提高病虫害识别的效率,对靶喷药技术中目标作物的识别与冠层稠密程度的判断是发展趋势。     

蘑菇采摘机器人的对象检测算法

随着通信技术以及计算机视觉技术的快速发展,农业生产逐步向智能化方向转变,农业机器人的开发越来越受到重视.在规模化种植领域,智能采摘机器人可以有效的节约人工,便于生产规模化、规范化.结合实际情况,对蘑菇采摘机器人系统和工作原理进行介绍,然后提出了基于计算机视觉的蘑菇对象检测算法,并在真实环境下进行了验证,取得良好效果.提...     

基于结构光视觉引导的工业机器人定位系统的研究

本文通过对基于结构光视觉引导的工业机器人定位系统进行研究来实现工业机器人对目标的三维定位。     

智能巡检机器人在500kV变电站的应用

面对变电站运维工作日益精益化的管理趋势,要采用智能巡检机器人对变电站进行巡检运维管理,解决巡检导航定位精准度、巡视覆盖率、红外测温分析不足的缺陷,采用基于地图匹配的激光导航系统,进行智能巡检机器人的全局规划,并进行全站设备点的导航路径的构建,提高智能巡检机器人在500kV变电站的巡检应用覆盖率,提高智能巡检机器人的应用精度。     

基于宇宙算法的物联网智能监控异常检测研究

目的为了提高物联网智能监控异常检测效果,解决监控中漏检率、误检率与实际相差较大的问题。方法首先建立物联网视觉采集器模型,视觉采集器采用的芯片选用Xilinx公司的(FPGA)芯片和三星公司的S3C2440A芯片,采集器主要包括CCD驱动、信号调理、模拟前端、信号采集存储、数据处理传输和网络接口等电路;对宇宙算法模型中包括宇宙空间位置结构、宇宙间信息共享过程进行并行处理;最后物联网智能监控背景建模采用VIBE算法。结果实验仿真显示算法从发现到处理需要消耗的时间最少,在30次蒙特卡罗实验中,每次实验介于3.5~3.8s之间,有助于快速实现对异常情况的处理,其他算法在处理时间上缺少时效性,且算法漏检率、误检率较低。结论宇宙算法有助于物联网智能监控异常检测中保证正确的检测率,从而减少处理过程中对物力、财力的浪费。     

基于视觉分析的机器人最优避障路径识别方法

传统的机器人避障路径识别方法存在识别不准确、误差大、效率低的问题.对此,本文提出基于视觉分析的机器人最优避障路径识别方法:建立机器人避障路径观测模型以分析机器人运动状态,采用基于RBPF的SLAM方法对避障路径进行降噪滤波处理,在此基础上运用适应度函数排序避障路径,并引入视觉分析法识别排序后的避障路径,从而实现有效识别最优避障路径的目的.实验结果证明,与传统识别方法相比,改进方法的识别精度较高,运行耗费时间较短,具有一定的实用性.     

基于机器视觉的烟仓机器人路径识别与控制

仓库中醇化的烟叶因含有水分,在微生物作用下会发生霉变。为降低烟叶霉变检测的劳动强度,提高烟叶检测效率,我们基于机器视觉研发了一款搭载FLIR C3红外热成像检测仪的烟仓机器人。本研究主要介绍了烟仓机器人软硬件控制系统的设计,并对机器人行进路径的识别与控制进行研究。烟仓机器人的硬件控制系统采用32位ARM处理器STM32F103ZET6,利用OV2640传感器进行图像的采集与传输;软件控制系统基于Microsoft Visual Studio 2010开发环境,调用OpenCV等图像处理函数,实现图像分割、边缘检测及路径识别与规划。路径识别采用基于机器视觉的方法,利用高斯滤波去除图像中的噪音、干扰,经阈值化处理后采用Canny算子进行图像边缘检测处理,通过Hough变换,提取出车道的边缘线及车道中心线,根据车道中心线的角度偏差和像素偏差制定控制策略,从而实现烟仓机器人的自控行走,实际运行试验结果表明,该系统能够很好地实现路径识别和运动控制。本研究可为无线通讯和路径识别控制类机器人的相关设计研究提供参考。     

禽蛋蛋壳品质无损检测方法研究进展

禽蛋蛋壳品质对于新鲜蛋、种蛋及蛋制品均是重要参数,而实现蛋壳品质的智能化检测是禽蛋生产、经营和加工过程中的必要环节,不仅可保证禽蛋的品质、提高禽蛋的利用率,也是实现禽蛋商品初加工处理自动化和规模化的前提条件,具有实际价值和现实意义。综述了红外光谱技术、机器视觉技术和敲击振动分析技术在禽蛋蛋壳品质无损检测的研究进展,从实际应用角度分析各项技术所存在的问题和难点,并对蛋壳品质在线检测的应用前景进行了展望。     

基于视觉的并联移苗移栽机械臂运动控制分析

为了满足移苗移栽作业自动化对精度、速度和灵活性的需求,基于Delta机构设计了一种并联构型的穴盘移栽机械臂,建立了机械臂的运动学模型。本文在移栽机械臂的基础上增加了视觉识别环节,以相机获得幼苗图片,将相片传递至中央处理器完成图片预处理,对图像进行光滑、增强处理和识别,提取图片特征,计算出作业对象中心位置,将中心位置反馈至中央处理器,计算出运动量,中央处理器输出指令,从而控制末端执行器完成作业。     

基于羊只应激反应的智能饲喂机器人功能与造型研究

基于羊只的应激反应,对羊只饲喂机器人进行设计分析,探讨羊只智能饲喂机器人的功能与造型设计。在功能方面,实现智能饲喂、监控反馈、自动行走;在造型方面,实现形态、颜色、材料的适应性和创新性。避免羊只的有害应激反应,为国内工厂化、智能化养羊产业提供可行性参考。     

籽瓜捡拾脱籽联合作业机优化设计与试验

[目的]通过设计、试验、优化,为籽瓜捡拾脱籽联合作业机提供适用、配套的去瓜秧装置,便于籽瓜机械化收获.[方法]选用成熟度较高的打瓜为试验材料,以籽瓜捡拾脱籽联合作业机为研究对象,优化设计旋转橡胶条式去瓜秧装置,并对该装置进行正交试验,确定最优参数组合,将最优参数组合带入打瓜实际收获作业中进行验证.[结果]捡拾辊行走速度为1.7 km/h,旋转轴转速为90 r/min,旋转轴旋向与捡拾辊前进方向相同时,瓜秧杂草量、籽瓜捡拾率和作业效率明显比其他参数组合下的作业效果好,收获打瓜时平均瓜秧杂草含量为0.576 kg/667m2,平均捡拾率96.16;,平均工作效率为0.407 hm2/h(6.11亩/h).[结论]旋转橡胶条式去瓜秧装置,更有利于瓜秧和杂草的祛除,同时捡拾率和工作效率也达到了设计要求.     

基于CNN-Transformer的视觉缺陷柑橘分选方法

针对产线分拣缺陷柑橘费时费力等问题,以柑橘加工生产线输送机上随机旋转的柑橘果实为研究对象,开发了一种基于卷积神经网络（CNN）的检测算法Mobile-citrus,用于检测和暂时分类缺陷果实,并采用Tracker-citrus跟踪算法来记录其路径上的分类信息,通过跟踪的历史信息识别柑橘的真实类别。结果显示,跟踪精度达到98.4%,分类精度达到92.8%。同时还应用基于Transformer的轨迹预测算法对果实的未来路径进行了预测,平均轨迹预测误差达到最低2.98个像素,可用于指导机器人手臂分选缺陷柑橘。试验结果表明,所提出的基于CNN-Transformer的缺陷柑橘视觉分选系统,可直接应用在柑橘加工生产线上实现快速在线分选。     

温室悬挂喷施机跨垄作业控制系统设计

为提高温室悬挂喷施机效率,实现单台机器对温室全方位覆盖,设计基于PLC通信的温室悬挂喷施机跨垄作业控制系统。该系统采用SIEMENS PLC 之间的PPI通信及SIEMENS PLC与Delta变频器之间的MODBUS通信方式,结合多传感器位置融合技术,通过主从PLC通信编程,对动作流程进行决策,实现了温室悬挂喷施机全自动换轨。在温室环境下对换轨作业精度与单次换轨时间进行试验结果表明,换轨车行驶速度为0.15 m/s时,作业精度＜1 mm,单次换轨时间为185s。与人工换轨相比作业精度大幅提高,单次换轨时间明显缩短,满足工程应用需要。     

小型悬索并联机器人的系统设计

针对普通悬索机器人位置控制精度不高、力传感成本高等问题,基于电机内部传感器设计一种具有力位混合控制功能的悬索机器人。构建平面四索并联机器人模型,获取运动学反解方程及静力学平衡方程,设计力位混合控制系统;设计精准收放绳装置,以Arduino为控制核心、总线电机为驱动装置,实现机器人点位及轨迹控制。仿真及样机实验表明,系统具有较高的精确度和可行性,对实现悬索机器人高精度定位具有一定意义。     

基于PLC的涂胶粘接生产线控制系统设计

涂胶粘接是工业生产中的重要环节,传统的手工涂胶存在诸多的问题,采用机器人涂胶成为提高涂胶质量和生产效率的有效途径。设计了一种基于PLC的涂胶粘接生产线控制系统：涂胶粘接生产线主要由清洗烘干、加强圈和镜座涂胶粘接、三层常温高温固化线、前环涂胶粘接、回转线、连接体涂胶粘接、链传动线以及视觉系统组成;软件编程分为FamaView组态编程、PLC编程、触摸屏编程以及YAMAHA工业机器人编程4个部分。实践表明,该控制系统能够满足实际生产需要,切实改善了生产环境,提高了产品的生产质量。     

基于机器人技术的工厂化育苗生产线模型设计与制作

本文详细阐述了工厂化育苗在现代农业中的重要地位,介绍了工厂化育苗生产线流程及特点.基于(fishertechnik)慧鱼创意组合模型中的机器人技术,设计并制作了工厂化育苗生产线机器人模型.该模型主要建立在LLWin.3.0软件基础上,采用感光传感器检测光线,将"感应"变换为电信号,实现基质装盘、基质压穴、播种、覆基质、浇水的机械化与智能化.为工厂化育苗生产线的进一步理论研究提供了明确的思路以及研究方向.