农业机器人底盘研究现状与展望

在自走式农用机器人中，底盘总成是非常关键的部件。结合当下机器人的快速发展的情况，以农业机器人机械底盘技术的研究现状为出发点，详细介绍了农用机器人底盘的类型、先进技术、先进原理以及底盘技术的特点。将农业机器人机械底盘的问题进行归类总结和分析，根据问题提出了机械底盘技术未来的发展趋势，并对未来的农用机械底盘的研发工作提出了技术建议。     

农业机械底盘技术研究现状与展望

农业机械底盘是移动式农业动力机械的重要组成部分,其技术发展反映了农业现代化程度和智能化发展水平。本文从传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统、底盘遥控等方面阐述了国内外农业机械底盘技术的发展现状,着重归纳了四轮驱动、无级变速、轮距可调、空气悬架、悬浮车桥、线控转向、制动防滑等新技术在农业机械底盘上应用的进展,并结合不同应用环境阐明了农业机械底盘各系统相关技术的基本原理和特点,最后根据我国农业机械底盘技术研究与应用需求,从加强基础理论研究和关键零部件性能优化、提升底盘平台化与轻量化设计水平、实现底盘智能化控制与信息化管理等方面对农业机械底盘未来研究方向进行了展望。     

柔性底盘试验台的设计及仿真

为了实现柔性底盘的刚性化,获取柔性底盘的协调控制系统参数,研究柔性底盘的运动学和动力学特性,设计了柔性底盘试验台及其测量系统。用Pro/E软件对试验台进行三维造型,用adams/view软件进行了仿真分析,得到水平转盘角速度随驱动轮转速和正压力变化的规律。该试验台能够测量柔性底盘驱动轮的转速、偏置轴转向角及刹车力,水平转盘的转速及柔性底盘的控制响应时间,为柔性底盘控制系统的开发奠定了基础。     

基于本体的水稻收割机底盘虚拟装配工艺知识库设计

目前,水稻收割机底盘虚拟装配方法不能很好地实现知识共享与知识重用,制约着人工交互的智能技术在水稻收割机底盘虚拟装配方面的发展。为此,以建立水稻收割机底盘虚拟装配工艺知识模型为目标,基于本体论对水稻收割机底盘的虚拟装配语义模型、OWL本体描述语言及虚拟装配工艺知识推理等进行了深入的研究与分析,构建了水稻收割机底盘虚拟装配工艺知识的本体模型,实现了不同平台之间的水稻收割机底盘装配工艺的知识共享与知识重用。     

液压后驱式轻型农机水田自走底盘的设计

为了加快农村水田播种机、插秧机和园艺机械的发展,设计研发了一种液压后轮驱动式轻型农机水田自走底盘.底盘采用125摩托车发动机与液压传动系统相结合实现动力匹配,底盘的液压系统实现了一泵同时驱动两轮马达差速行走、同步动力输出和液压油缸升降的功能,底盘的大部分部件为标准生产件,为底盘的单件小批量、快速、低成本生产提供了有利条件.试验证明,底盘可用于水田作业,亦可用于旱地作业.     

基于快速原型的底盘测功机阻力电模拟研究

针对目前底盘测功机电模拟研究存在模拟模型不精确的问题,通过研究底盘测功机电模拟原理,对汽车在道路工况和测试工况下进行了动力学分析,建立了底盘测功机加载装置阻力电模拟的数学模型。在基于快速原型的底盘测功机加载平台上,运用底盘测功机进行了恒速测功试验。结果表明:实时速度与设定速度误差在0.5 km/h以内,驱动轮输出功率16.8 kW,模拟精度较高。可为电力底盘测功机软件开发提供技术支持和硬件平台。     

移栽机自动升降底盘设计与试验研究

针对旱地移栽机插深一致的需要,设计了一种基于双四杆机构的移栽机自动升降仿形底盘,包括底盘机架、导向轮、驱动轮、仿形机构、升降机构和液压控制回路等。对双四杆底盘升降机构进行理论分析,建立了底盘升降高度与液压缸伸缩量之间的数学模型。用Solid Works建立了该移栽机升降底盘的虚拟样机模型,并将虚拟样机模型导入ADAMS中,基于ADAMS/Hydraulics建立了移栽机自动升降底盘的机液联合仿真模型,进行机液联合仿真分析,得到了底盘高度、液压缸受力等相关参数变化。仿真结果验证了理论分析了的正确性,表明所设计的底盘升降机构和液压回路能够满足工作需求。以自制的2ZXW-2型穴盘苗自动移栽机为试验对象,以底盘和垄面间距稳定性及钵苗栽植深度均匀性作为评价指标,对样机仿形作业性能进行试验研究。试验结果表明:作业中底盘和垄面的间距能够基本保持稳定,钵苗栽植深度合格率为98%,栽植深度变异系数0.036,自动升降仿形底盘满足设计要求,很好地保证了钵苗栽植深度的均匀性。     

高地隙喷杆喷雾机底盘可靠性试验

对高地隙喷杆喷雾机底盘结构可靠性进行了有限元仿真和实测试验,计算了底盘结构薄弱部位的积累损伤。基于ANSYS有限元软件分析底盘结构的应力分布并确定结构薄弱部位。对喷雾机底盘进行载荷谱实测试验,绘制了结构测试部位在典型使用工况下的载荷-时间历程。利用有限元软件计算结果,建立测试部位和薄弱部位载荷之间的关系方程。结合实测数据得到底盘薄弱部位的载荷-时间历程,采用雨流法进行数据统计处理,基于Miner线性损伤法则计算各个典型工况下底盘薄弱部位的积累损伤,根据喷雾机工作实际使用情况对典型工况下的损伤加权平均,得到底盘结构的实际使用寿命。     

山地电动履带底盘设计与仿真分析

针对丘陵山区地形起伏大、地块碎小、土壤粘重等复杂的农机作业背景,以及现有农机作业对高效、安全、环保的履带底盘需求日益增长的现状,设计制造了一种山地电动履带底盘。通过Solidworks软件建立履带底盘模型,并借助Adams多体动力学仿真软件对底盘的爬坡、过沟和越障性能进行了动力学仿真。仿真结果表明,最大爬坡角度为25°,最大过沟宽度为400 mm,最大跨越垂直障碍物高度为200 mm,仿真试验验证了底盘在行驶过程中的可行性,为进一步优化丘陵山区农业机械底盘结构提供了参考。     

柔性底盘性能检测试验台设计与应用

为了检测基于偏置转向轴结构的四轮独立驱动、独立转向柔性底盘的性能和运动控制参数,试制了一种由4个水平转盘构成的柔性底盘性能检测试验台,设计了试验台检测控制电路和系统软件。通过柔性底盘在试验台上的运行,模拟直行和90°横行运动,进行柔性底盘运动性能及控制参数的测试。试验结果表明:在不同运动状态下柔性底盘轮毂电机的转速从0增加到匀速状态所需的时间为2~3 s,柔性底盘直行和90°横行的牵引力分别可以达到1 132 N和1 165 N;定速行驶时,柔性底盘各轮毂电机的驱动力不同,需要实时自动调节各轮毂电机的驱动电流,保证各独立驱动的轮毂电机协调运动。测试结果可为四轮独立驱动独立转向柔性底盘控制策略的制定和参数优化提供依据。     

丘陵山区农田信息采集车底盘爬坡性能仿真

针对丘陵山区精细农作时农田信息数据采集困难的现状,设计了一种新型的丘陵山区农田信息采集车底盘。为了提高该底盘的爬坡性能,运用多体动力学仿真软件RecurDyn中的低速履带模块(Track-LM),建立了该底盘的虚拟样机模型,并对其纵向和横向爬坡性能进行仿真研究,分析了不同坡角和路面对该底盘行驶速度、俯仰角、侧倾角及侧履带压力的影响。此研究可为改善该底盘爬坡性能提供理论依据。     

基于神经网络的底盘测功机控制策略研究

针对底盘测功机控制系统在动态控制方面延迟较高和误差大的问题,提出一种基于RBF(径向基函数)神经网络的底盘测功机控制策略。通过对比分析汽车实际运行工况与底盘测功机加载工况的动力学特征,建立了底盘测功机输出力加载模型。基于电涡流测功机的加载力输出特性设计了控制系统框架和RBF神经网络控制器。通过MATLAB中的S-function函数语言编写了控制策略,且在DCG-10E型底盘测功机上进行了硬件在环试验。对比PID控制下的加载力输出曲线,结果表明,输出力上升过程稳定且快速。本文验证了在底盘测功机上应用RBF神经网络PID控制策略的可行性。     

农业机器人底盘关键技术研究现状分析

底盘总成是自走式农业机器人的重要组成部分,其性能优劣直接影响机器人的作业质量和效率。随着我国精准农业、智慧农业的迅猛发展,机器人技术在现代农业生产中的应用日益广泛,尤其是机器人底盘技术,集中在底盘技术的定位建图、路径规划和自主避障等方面,承载了机器人整体的定位、导航及避障等基本功能。本文基于现阶段国内外农业机器人底盘技术的发展概况,主要对我国农业机器人底盘定位建图、路径规划以及自主避障等关键技术的研究现状进行分析,并针对目前我国农业机器人底盘技术存在的不足,提出了未来农业机器人底盘技术的研究方向与展望,为智慧化现代农业生产中机器人技术深入研究和持续发展提供参考。     

果园机械底盘发展现状与趋势分析

针对目前果园机械底盘在机械作业中面对作业地形的多样性和复杂性,讨论果园作业机械底盘在果园机械作业过程中起到的重要作用,概括不同类型的果园作业机械底盘的研发对相应的果园作业地形的重要性,介绍果园机械底盘的历史发展进程,归纳当前果园作业机械底盘的研究发展现状和底盘发展的主要研究方向,展望果园机械底盘未来的发展趋势以及发展前景,分析我国的果园种植业对多功能的果园机械底盘的迫切需求,最后指出我国的果园作业机械底盘向一机多能型的多功能果园作业机械底盘转变的必然性。     

丘陵山区农用预检测主动调平底盘设计与试验

针对目前丘陵山区农用底盘倾斜后调平精度低、滞后的问题,提出一种预检测主动调平方法,该方法提前检测行驶前方地面情况,判断如何实施调平动作,并在底盘倾斜同时进行主动调整,可主动预防、避免或减少在崎岖不平地面上行驶作业过程中的底盘倾斜。设计了一种采用Y型可调悬架作为调平机构的农用车辆预检测主动调平底盘,分析计算了底盘悬架调整与预检测调平参数、承载能力与调平速度及调平执行策略,分析计算表明,可通过Y型可调悬架的高度调节实现底盘调平。利用样机在室外试验田中进行崎岖不平地面的行走试验验证,试验结果表明,在预检测主动调平行走过程中,丘陵山地农用预检测主动调平底盘可在精度0. 5°范围内实现动态调平,验证了预检测主动调平方法以及丘陵山地农用预检测主动调平底盘设计方案的可行性。     

基于一种两侧独立驱动全驱轮式底盘的转向性能分析

本研究对两侧独立驱动全驱轮式底盘结构进行运动学及动力学分析,得出影响其转向能力的数学表达式。进而对底盘进行仿真分析,得出底盘在转向过程中的横摆角速度、转向半径和转向灵活性等评价参数,并提出改善转向性能的措施。结果表明：1）底盘的行驶稳定性受速度、质心高度、转弯半径等因素影响,其中速度和转弯半径变化对底盘的稳定性影响较大。当底盘速度大于设定值25 km/h时,底盘在双移线试验中的侧向加速度大于0.4 g,底盘的稳定性变差。2）当转弯半径R﹤13m时,轮胎与地面将产生滑移,导致底盘侧滑。故该底盘的最高车速不应超过25km/h,以最高车速行驶时,转弯半径不应小于13 m。     

自走式红薯苗注水移栽机底盘的研制与试验

指出了自走式红薯苗注水移栽机底盘是根据我国北方红薯垄作铺膜移栽的特点而设计的一种新型结构装置,介绍了自走式红薯苗注水移栽机底盘的结构设计情况,并对田间试验结果进行了分析,对自走式红薯苗注水移栽机底盘的性能作出了结论,预测了自走式红薯苗注水移栽机底盘的推广应用前景。     

农用拖拉机可变底盘技术的发展研究与分析

根据农业生产条件各异、农作物品种不一和农艺技术的差异,要求农用拖拉机具备良好的适应能力,以保证拖拉机配套农机具作业过程中不会对农业生产条件造成不利影响。通过研究拖拉机可变底盘相关技术和发展情况,说明了可变底盘研究的重要作用,对可变底盘实施的可行性和研究案例进行了分析和介绍,总结了拖拉机底盘技术的发展趋势和特点。     

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。     

以内外信息相结合的轮式底盘状态预测研究

以底盘外部信息和底盘内部测试信息,分别对轮式底盘进行状态评价,均有各自缺陷,故特底盘外部信息进行定性分析各自权重、对相应总成的内部测试信息进行预处理,然后相结合,利用神经网络建立预测模型,得到较准确的底盘状态概率,为进一步保障提供依据.