基于EDA技术的自动立木整枝机无线遥控接收系统

在分析自动立木整枝机工作过程和控制要求的基础上,该文详细阐述了自动立木整枝机无线遥控接收系统的组成及工作原理,进而采用电子设计自动化(EDA)技术设计了自动立木整枝机无线遥控接收系统的数字控制逻辑.通过优化CPLD内部逻辑电路,有效消除了逻辑竞争冒险.仿真结果表明,该系统控制可靠性较高,能有效提高自动立木整枝机的功能安全性.      

遥控自动立木整枝机电源控制系统

便携式遥控自动立木整枝机控制系统电源的使用效率是整个系统的一个重要指标及可靠工作的前提.该文在分析控制逻辑的基础上,从节能的观点出发,合理地研制了自动立木整枝机发射与接收系统电源控制电路.电源供电能力测试的结果证明:该电源控制电路可以有效地提高整个系统电源的效率,能够很好地满足自动立木整枝机的工作需要.      

基于数学形态学的树木图像分割方法

该文针对智能整枝机视觉系统的需要提出一种以数学形态学为主的图像分割方法,解决了智能整枝机视觉系统中背景复杂下树木图像分割困难的问题.该方法分成5个步骤:①利用小波变换将图像进行压缩;②亮度矫正;③用分水岭算法对图像进行分割;④用区域合并法解决分水岭算法中的过度分割问题;⑤用中值滤波器滤除分割过程产生的孤立点.结果表明:该方法比Roberts算子、Sobel算子及Prewitt算子对树木图像的分割效果好,为立木整枝机视觉系统的深入研究打下了基础.     

基于计算机视觉的立木枝干直径自动测量方法

立木枝干直径是智能型立木整枝机器人工作的重要工作参数.该文提出了一种基于计算机视觉原理的立木枝干自动测量方法.该方法利用已知大小的标定尺简化无线性畸变CCD摄像机标定过程.首先,将标定尺与被测立木紧贴在一起并通过CCD摄像机获取它们的图像;其次,从图像中通过二次模板匹配方法检测标定尺并统计标定尺像素数;然后,计算出图像每一个像素代表的实际尺寸;第四,通过立木枝杈点检测分离出树干和树枝;最后,将统计立木枝干直径的像素数与每一个像素代表的实际尺寸相乘就可以很容易地计算立木枝干直径.该文测量了12组立木枝干的直径,平均绝对误差为0.67 cm,平均相对误差为1.9%.实验结果表明,计算机视觉的立木枝干直径自动测量方法能够比较精确地解决智能型立木整枝机器人中的立木枝干自动测量问题,但是该方法在进行复杂背景立木枝干直径测量时精度需要进一步提高.      

基于整枝抚育目的的立木枝干自动识别研究

为了适应我国人工工业用材林自动化整枝抚育的需要，该文提出一种用于工业用材林自动整枝的立木枝干动态识别系统框架，对人工林侧柏的枝干进行了数字图像采集及处理，利用计算机视觉、图像处理、小波分析技术对图像进行压缩、滤波、分割、消噪及边缘特征提取.同时提出了一种立木枝干计算机自动识别算法，提取立木图像枝干形状、尺寸、弯曲度及相对空间位置关系基本生长特征，即利用模式识别技术验算其与特征数据库的匹配情况，从而达到立木枝干自动识别的目的，为后续的自动识别研究提供了依据.      

立木整枝机设计方法与主要参数的研究

该文研究了立木整枝机的工作方式、切削机构、传动机构,提出了螺旋式上升、锯链式切削机构、机械传动是较为理想的整枝机的工作方式.同时,对整枝机的工作参数、对象进行研究,提出了整枝机的合理工作参数,设计了一套测试系统;采用测力传感器测定整枝机系统轮胎与树木的作用力,计算出了轮胎与树木之间的摩擦系数;测定了侧柏、银杏、刺槐等几种主要树木的摩擦系数,为整枝机的动力选择提供了重要的依据.      

基于计算机视觉的立木树干曲率自动测量方法

树干曲率的自动测量是智能立木整枝机作业的重要步骤.该文针对立木图像的特点,提出了一种基于计算机视觉的立木树干曲率自动测量方法.该方法包含4个主要步骤:利用阈值分割对树干图像进行提取,得到图像的粗分割;在中值滤波的基础上,利用拉普拉斯算子对图像进行边缘位置点的检测,从而得到准确而连续的边缘;利用数学形态学方法对树干边缘进行细化处理;以道格拉斯-普克法提取树干曲线上的特征点,对其进行曲线拟合并求得树干曲率.实验结果表明,该方法能比较准确地识别树干的弯曲度.      

立木枝杈点自动识别方法

立木整枝机器人在整枝作业过程中需要实时自动识别立木枝杈点并计算出其相对空间位置关系.该文给出了一种适用于立木整枝机器人的立木枝杈点识别新方法.该方法首先使用数学形态学方法对图像进行二值化处理,然后对二值图像进行骨架化处理,最后将骨架化后的图像与一个3×3的全1矩阵构成的模板进行卷积运算;卷积结果大于给定阈值3的像素点就是枝杈点位置.实验证明,该方法能够比较准确地检测到立木图像枝杈点并计算出枝杈点的位置.      

面向整枝机控制的手势识别技术研究

为了实现对自动立木整枝机的手势控制,需要完成手势识别和无线遥控两部分工作,因此开展了基于表面肌电信号的手势识别技术研究。首先根据整枝机6个工作状态的特点定义相对应的6个手势,即:握拳、上切、下切、外翻、内翻和展拳;然后对采集到的表面肌电信号进行预处理,包括消噪和活动段分割;再对表面肌电信号进行时域和时-频域分析,得到3类特征,即:平均绝对值、自回归参数模型系数和小波分解后的各子频段信号平均能量;最后,构建支持向量机分类器,通过V折交叉验证得到最佳参数,分别进行单用户和多用户的识别实验。手势识别实验结果表明:单用户识别的准确率最高达100.00%,平均准确率为98.07%,高于多用户识别(91.19%)。本研究为实现整枝机手势控制的后续工作奠定了基础,为推进林业机械的智能化与人机交互进程提供了一种有效的新思路。      

基于PDA的立木价值评估系统的设计与实现

基于PDA的立木价值评估测算系统是一个能够在调查现地进行立木价值估算的便捷应用软件,该系统提供详细的数据采集录入功能,并利用抽样调查方法,辅助确定调查样本数目并对立木资产进行评估及抽样精度控制.该系统可应用在立木的评估及交易中,为立木价值评估提供决策支持,使立木资产评估更加准确、快捷、方便、可信.     

直流伺服电动机运用PC104总线控制

在PC104总线控制下,应用运动控制芯片LM629和电动机驱动芯片LMD18200实现了直流伺服电动机的控制。文章介绍了电动机控制系统的组成、电机控制板和系统控制软件。该控制系统具有体积小、功能强、反应速度快和控制简单等特点,可以应用在小型移动机器人的运动控制系统上。     

高速插秧机无线遥控驾驶系统的设计

针对2ZG630A型插秧机设计了一套基于STC单片机和NRF24L01无线数传模块的遥控驾驶系统。遥控驾驶系统采用带位置传感器的电动推杆来控制速度的大小与方向,通过步进电机带动方向盘达到控制插秧机转向的目的,并设计了控制发动机的点火/熄火电路。系统下位机软件采用模糊控制算法实现了对插秧机转向和速度的精确控制,利用基于VB.NET2008编写的上位机软件,通过2.4G无线模块来与下位机进行通讯,达到遥控插秧机的目的。经试验,在100 m遥控距离内,系统运行可靠,响应速度快,控制平滑灵敏。     

遥操作农田信息采集机器人控制系统研究

提出了一种基于遥操作机器人的农田信息采集方法,设计了新型农田信息采集机器人的控制系统并制造了移动机器人样机.主控计算机与车载网络摄像机构成无线局域网,实现视觉图像传输.在遥操作模式下,操作人员通过计算机导航软件控制机器人的动作,实现遥控导航和信号采集,可为精确农业提供原始数据.试验结果表明,机器人工作可靠性高、稳定性好.     

一种基于反步法的移动机器人运动控制算法

针对球形机器人、独轮机器人和双轮机器人的一种共同运动方式,提出一种稳定的运动控制算法。首先,将运动控制方式简化为平面内均质圆盘的垂直运动,并基于拉格朗日法建立了具有链式形式的非完整运动模型;其次,利用反步法设计一种反馈控制算法,并证明了该算法是原点渐进稳定的。仿真结果表明该算法是可行的、有效的。     

基于PC104总线的直流伺服电动机控制

在PC104总线控制下，应用运动控制芯片LM629和电动机驱动芯片LMD18200实现了直流伺服电动机的控制。本文介绍了电动机控制系统的组成、电机控制板和系统控制软件。该控制系统具有体积小、功能强、反应速度快和控制简单等特点，可以应用在小型移动机器人的运动控制系统上。     

基于机器视觉的仿人机器人运动跟踪技术研究

针对仿人机器人的特点,设计了一个具有单目视觉的仿人机器人视觉识别系统。在比较各种追踪算法的基础上,将算法应用于机器人视觉识别,并以此调整机器人前进路线。根据FIRA比赛规则,决策系统通过视觉反馈和姿态反馈信息,调用底层动作库,进行短跑运动规划。实验显示算法适合仿人机器人参加竞技类比赛。