温室大棚轨道式巡检机器人设计

传统温室大棚生产中存在人工获取农作物巡查数据不方便、覆盖率小等缺陷,急需智能巡检装备实时准确获取管控信息。通过对温室大棚结构环境和生产需求调研分析,设计了一种温室大棚巡检机器人,在实验室环境搭建巡检机器人平台进行了性能试验研究,该机器人能够执行全天候自动巡检任务,快速高效获取蔬菜生产过程的实时管理监控信息。     

变电站巡检机器人路径规划策略

根据巡检路径点数量的不同,变电站巡检机器人巡检任务可划分为:协助应急处理、缺陷定点跟踪和全站全巡.在搜索区域内采用Dijkstra算法,完成起点到终点的最短路线规划;在获取各缺陷点最短距离矩阵的基础上,采用智能算法对各缺陷点巡检顺序进行优化设计;对巡检道路拓扑图中的奇点进行配对优化,缩短机器人行走路程,采用Fluery...     

变电站智能巡检机器人导航算法改进

随着北斗三号卫星导航系统全球组网成功,北斗地基增强系统已基本实现国内区域全覆盖,可具备厘米级高精度定位能力.基于变电站巡检业务场景需要,文章针对常用的机器人导航方式进行了分析,提出了一种使用北斗地基增强系统并辅以视觉导航的巡检机器人导航方法,可以实时有效地对智能巡检机器人的运动姿态进行控制,满足变电站智能巡检机器人巡检...     

南疆地区防渗渠清淤机器人的设计

通过采样南疆地区防渗渠的淤泥样本,搭建清淤装置试验平台,寻找清淤装置的最优结构和最佳动力学参数,结合实际工况,建立了基于南疆地区防渗清淤机器人整机设计方案与动力学模型,对该机器人进行了机械臂的轨迹规划和优化.该清淤机器人设有滚筒刷,可以实现对防渗渠底部以及侧边的清淤功能,在滚筒刷顶部设置有传感器系统,传感器检测清淤装置...     

全国首台轨道式变电站巡检机器人投入试运行

2012年春节期间,一台轨道式巡检机器人在辽宁鞍山220kV王铁变电站投入试运行。这是全国首台轨道式变电站巡检机器人,其代替人工巡视变电站线路,可节省人力,保障人身安全,并且比其他类型巡检机器人更具稳定性和实用性。     

煤矿巡检救援机器人行走机构设计

通过对常见机器人行走机构特点进行分析,结合煤矿的非结构化地形特点,设计了一种平行四边形连杆机构履带巡检救援机器人行走机构,并对其进行运动特性分析和稳定性分析。研究结果表明,该行走机构具有优越的越障性能和较强的稳定性。     

基于D-H法的新型巡检机器人的运动学分析

阐述了一种新型的高压输电线路巡检机器人,对其机械结构进行了介绍。用D-H法推导了该机器人的正运动学方程并给出了运动学逆解。经试验证明,该机器人具有跨越所有线路障碍的能力。     

基于激光雷达的巡检机器人导航系统研究

智能巡检机器人能够高效、可靠地完成巡检任务,降低工作人员的劳动强度,准确、稳定的导航定位是巡检机器人执行巡检任务的基础。本文研究了基于激光雷达的巡检机器人导航系统,可实现机器人在室内外环境下的地图建立、路径规划和导航定位。导航系统由远程监控平台与巡检机器人组成,远程监控平台发布巡检任务、监控机器人状态、查询与存储检测数据,巡检机器人可实现自主导航定位、遍历检测点、执行数据采集等巡检任务,二者通过无线网络实现远程数据交互。融合激光雷达与编码器信息,使用高鲁棒性Gmapping算法建立二维环境地图。根据地图与检测点信息,采用分支界定算法搜索最优巡检路线,以减少巡检时间和能源消耗。使用自适应蒙特卡罗定位(AMCL)算法估计机器人位置和姿态,结合巡检路线,进行导航定位。根据横向偏差与航向偏差,通过经典的PID算法完成机器人驱动控制。机器人搭载可见光相机与红外相机,可对目标进行可见光通道与红外通道的融合图像检测。对巡检机器人进行了室内导航定位试验,试验结果表明,在1 m/s的速度下,位置与航向偏差的平均绝对误差(MAE)分别小于5 cm和1.1°,标准差(SD)分别小于5 cm和1.5°,能够满足巡检导航定位的要求。     

猕猴桃采摘机器人的研究与设计

设计了一种针对规范化种植的猕猴桃采摘机构,它能够在果实成熟期的果实分布平面内对果实进行识别与定位,以夹持和扭转的方式摘取果实,实现果实的自动化采摘。所采用的传动方式简单有效,有利于在实际中推广,也为后续研究提供了基础。     

组培苗移植机器人机械臂的设计

根据组培苗的生长特点和移植作业要求,采用参数化设计方法,研制设计了一个3自由度水平关节式组培苗移植机器人机械臂。该机械臂主要由大臂、小臂和伸缩臂组成,具有两个水平转动关节和一个垂直移动关节,能够实现绕垂直轴线的两个回转运动和1个沿垂直轴线的上下平移运动。该机械臂结构轻便小巧、运动平稳、定位精度高,能够满足移苗作业要求。     

农业智能巡检机器人轨迹跟踪控制

设计了一种农业智能巡检机器人,可以巡检农作物生长环境和生长状况。机器人的实时位置通过GPS定位获取,通过事先设定好的轨迹运行;轨迹跟踪控制算法采用自适应鲁棒滑模控制算法,并通过Matlab软件进行了仿真验证,证明了算法具有较好的实时性和鲁棒性;最后,将算法写入TI公司的TMS320F28335处理器,并进行了田间试验。试验表明:基于该算法的智能巡检机器人运行稳定,可以较好地实现农业田间巡检功能,解放了劳动生产力。     

一种自动化柑橘采摘机器人设计

目前,我国柑橘果实采摘方式多为人工采摘,存在劳动强度大、人工易受伤等问题。针对以上问题,结合现阶段研发的柑橘采摘机器人存在的不足,设计了一种全自动柑橘采摘机器人。该机器人由圆筒式末端执行器对果实进行捕获,由锯刀片将果梗切断,使得果实滑落进输送软管直至储存箱,能有效降低对果实机械损伤的风险。根据实际采摘需求,运用D-H法建立了采摘机械臂坐标变换矩阵,给出了运动学正解并进行仿真,仿真结果验证了采摘机械臂结构设计的科学性和合理性。     

巡检机器人获取柑橘树上果实完整表面信息方法研究

为监控柑橘的生长情况,提出了一种通过巡检机器人获取单个柑橘果实完整表面信息的方法。使用LabelMe为标记工具,采用类圆形和类长方形分别对柑橘果实和分段枝干进行标记,再使用Mask R-CNN模型对其进行训练与识别,可从Kinect V2相机拍摄的含有深度信息的图像中提取出柑橘果实及分段枝干的三维信息。根据柑橘果实生长情况及发生病虫害情况,〖JP2〗对柑橘果实表面进行区域化划分,并采取积分制描述其表面信息获取率。通过机械臂末端连接的CCD相机对柑橘果实进行表面信息获取,提出了获取柑橘完整表面信息的3种机械臂拍摄方案。搭建了巡检机器人实验平台,在机器人操作系统(Robot operating system,ROS)下进行了仿真,提出实验室环境下柑橘表面信息的获取流程,并在实验室环境下对巡检机器人获取柑橘完整表面信息进行了实验验证。实验结果表明,柑橘果实的横纵径比越接近1,拍摄所获取的柑橘外表面信息越完整,当采用3个拍摄位姿的拍摄方案时,在保证获取柑橘表面完整率的同时可以获得较高的避障成功率和工作效率,柑橘表面信息获取率可达94.21%,〖JP3〗机械臂平均运动时间为86.57s。本研究为农业巡检机器人获取柑橘表面情况、监控柑橘生长及病虫害信息提供了方法。     

抚育机器人优化性设计——基于MatLab

以当前广泛应用于森林抚育采伐的抚育机器人作为研究对象,对其核心动作部件-机械臂进行优化性设计。根据运动部件的抚育原理及所要达到的育林效果,建立理论数学动力学模型,通过对各机械臂构件进行机械优化,绘制三维动作部件物理模型,并结合机械臂的协作运动控制机理及轨迹方案,对主要控制参数对比计算并选取。同时,利用MatLab分析工具,在核心控制算法理论支撑下开展试验仿真。针对抚育机器人的核心动作部件—机械臂系的软硬件系统进行改进优化,研究抚育机器人在抚育过程中的运动轨迹及部件动作变化情况,为进一步优化抚育机器人整机结构及协调性提供了改进思路和方法,并可为提升抚育机器人装置的整体工作效率提供理论参考。     

日光温室番茄采摘机器人设计与试验

针对目前日光温室中番茄采摘主要靠人工且费时费力的问题,设计并制作了一种可以应用于日光温室的番茄采摘机器人.该机器人能够在大棚垄道间巡检并自动识别成熟番茄,完成采摘、收集.本设计以STM32微控制器为主控制器,使用麦克纳姆轮全向移动平台作为机器人的移动底盘,采用由Raspberry Pi 4B控制器驱动的深度相机作为成熟...     

基于智能交流接触器的采摘机器人机械臂设计

在充分考虑机械臂伺服电机智能速度检测装置的结构和闭环运动过程控制的基础上,将智能交流接触器引入到了采摘机器人机械臂关节伺服电机的反馈控制中,并建立了PID闭环反馈调节回路,有效地提高了机械臂的控制精度。同时,将智能交流接触器以速度控制函数的形式嵌入到了PID控制环节,采用ADMAS和MatLab软件对机械臂的轨迹控制精度进行了测试,并利用Mat Lab软件计算得到了关节的控制变量,以Spline形式将变量导入到了ADMAS中对机械臂两关节进行控制。通过仿真得到了机械臂关节的输入和输出位移随时间变化曲线和机械臂末端的运动结果,结果表明:输入和输出的位移基本吻合,并且机械臂末端可以按照预定的圆环轨迹运动,从而验证了智能交流接触器PID控制的控制精度。     

无人值守配电站智能巡检机器人的应用与运维

随着我国现代社会科学技术的快速发展,大量技术被运用于电力行业中,电力自动化、智能化成为电力行业的主要发展趋势.在配电站运营管理过程中,工作人员引进先进技术,构建无人值守配电站,提出智能巡检机器人应用思想,利用智能机器人代替人工巡检,有效提升巡检效率、准确性与可靠性,全面获取配电站运行资料,分析异常情况,及时发现异常问题...     

规模化猪场巡检机器人底盘设计与试验

为适应规模化猪场过道狭窄、道路纵横多的特点,设计一款适合在规模猪舍环境内进行自主机器巡检作业的底盘结构。基于麦克纳姆轮开发,采用铝型材作为支撑框架,设计独立减震悬架系统,试制底盘结构样机;对底盘结构进行运动学分析;并采用有限元仿真技术对底盘支撑框架进行计算。结果表明,在设定的满载状态下,最大变形发生在底盘框架顶部,总变形量为7.15×10~(-3) mm;底盘框架最大等效弹性应变为3.86×10~(-5);底盘框架的最大等效应力发生在顶部铝型材相连处,为5.42×10~6 N/m~2。针对底盘结构的减震性能进行对比试验,得到不同底盘形式的震动信号,对数据信息进行挖掘分析,验证所设计的底盘结构的减震性能。该底盘结构方案为行走式畜禽养殖环境巡检机器设计提供参考。     

农业采摘机器人机械臂结构设计

【目的】农业采摘机器人是一种集机械、电子、传感、计算机于一体的多功能农业机械设备,被广泛应用于水果、蔬菜采摘领域。但其在对果实的识别和抓取方面仍存在很大的不足。【方法】机械臂是农业采摘机器人重要的组成部分之一,也是其主要执行机构。笔者根据机械臂结构特点与功能需求,设计了一种六自由度、关节运动灵活且可更换的采摘机器人机械臂,该机械臂通过控制系统调节3个平动关节在工作空间中的位置和角度,从而获得末端执行器能够完成采摘任务所需的最小工作空间,通过六自由度变换得出6个关节在工作空间中坐标系之间运动轨迹关系。该机械臂由视觉模块、驱动模块及控制模块构成。基于D-H参数法对采摘机器人机械臂进行运动学分析,并进行仿真验证。【结果】该机械臂具有较好的定位精度,能够满足农业采摘机器人对果实的抓取要求。     

农业喷雾机器人的机械结构创新设计

农业机器人是21世纪农业机械的发展趋势之一。为此,讨论了农业机器人的技术特点和基本特征,重点论述了一款可以自主行走且能避障的农业喷雾机器人机械结构创新设计。其主要包括载体移动系统和车载喷雾系统的创新设计,给出了具体的设计方案和部分结构图以及参数。该农业喷雾机器人一方面提高了农业喷雾作业的效率,实现作业的自动化;另一方面降低了作业对操作者的健康影响。