果蔬采摘机器人视觉系统研究综述

视觉系统是果蔬采摘机器人的重要组成部分,其性能好坏决定了采摘机器人的采摘效率、速度和质量。通过论述近年来国内外关于果蔬采摘机器人视觉系统对采摘目标、障碍物识别与定位等方面的研究方法和进展,分析并指出当前研究存在的问题及未来研究建议,为今后深入研究果蔬采摘机器人视觉系统提供了参考。     

一种基于预瞄控制的Robocup足球机器人带球轨迹跟踪方法

通过深入分析足球机器人带球状态下的运动特点, 结合智能预瞄控制方法建立带球状态下的非线性数学运动模型。分别对机器人的线速度和旋转速度使用专家PID控制，实现在带球情况下不丢球的机器人轨迹跟踪。仿真和试验证明该方法具有良好的快速性和鲁棒性。     

采摘机器人控制系统设计与实现

针对目前机器人大赛采摘机器人控制系统存在的问题进行研究,提出了1种基于嵌入式微处理器控制系统的设计。该控制系统采用ARM9为核心控制器,以红外避障传感器、灰度传感器以及碰撞传感器等作为检测装置,通过对反馈信号的采集、处理,来规划机器人行走路径。本文详述了该控制系统的硬件设计,并对其软件进行了编程。通过赛前测试和比赛验证,该采摘机器人的控制系统能够很好地完成比赛任务,其可靠性和速度方面均有所提高。     

机器人足球比赛防守与进攻队形转换的研究

随着机器人足球的发展，机器人防守和进攻的队形对于比赛显得尤为重要。为了加强机器人足球比赛中的防守和进攻，文章通过分析足球在不同区域时防守队形的选择、防守与进攻的队形转换、以及在极端情况下剩余机器人的有效利用等几个问题，研究和设计机器人防守和进攻队形转换的算法和策略。机器人队形的选择采用人性化的方法，大大提高了队形的形成速度，在极端状态下也做出相应的策略来加强进攻。通过实验表明，该策略增加了防守和进攻的效率，提高了进球的几率。     

基于双CPU的营养钵苗嫁接机器人控制系统

针对营养钵苗机器人嫁接工序繁多和时间长的问题，为了提高嫁接速度，采用双CPU系统对机器人进行控制。设计的机器人控制系统按功能划分为识别和嫁接2个子系统，识别子系统主要实现取苗及子叶方向和生长点高度的识别。嫁接子系统控制对砧木和穗木进行搬运、切削、接合、固定及排苗等。通过I／O接口，2个CPU可互通信息，以协调动作，实现了对嫁接机器人的并行控制。样机作业试验结果表明，采用该控制系统的嫁接机器人作业速度可达360～480棵／h，与传统的单CPU顺序控制系统相比，工作效率提高了将近1倍。     

一种行走机械腿机构的运动仿真研究

基于复杂的农田对机器人运动性能的需要,提出了一种新型机器人腿部行走机构的设计方案,并通过Pro/E机构运动仿真与动力分析功能,分析了该机构与地面接触点的位移、速度和加速度,并分类讨论了其各构件尺寸变化对结构性能的影响。     

面向黄鳝养殖的自主移动投喂机器人研制

研制一种面向黄鳝养殖的自主移动投喂机器人系统,主要包括AGV搬运小车、XYZ数控电动同步带滑台直线导轨模组、投喂蠕动泵、运动控制器等组成部分。AGV搬运小车通过传感装置实时检测导向磁条确定工作路径。运动控制器对XYZ三维数控电动同步带滑台直线导轨模组的步进电机输出脉冲信号,实现机器人投喂位置的空间定位。通过控制蠕动泵驱动电机的转速,实现饵料的精准投喂和投喂过程的稳定性。针对三层立体结构黄鳝养殖池样进行9次样机性能测试,每次目标投喂量为9.5 g。结果显示,机器人空间定位精度的平均误差为（2.1,1.8,2.1） mm,标准偏差为（2.6,2.3,2.5） mm。机器人的平均投喂速度为1.85 g/s,平均投喂量为9.3 g,投喂量的误差小于5%。为评估系统的稳定性和可靠性,机器人以0.5 km/h的移动速度连续运行50 h,未发生技术故障和系统中断。综上所述,该自主移动投喂机器人运行稳定可靠、投喂精度高,投喂效果良好,具有较强的实用和推广价值。     

基于MATLAB-Robotics的七自由度机器人运动轨迹规划仿真

目的以七自由度Sawyer机器人为例,用MATLAB中的Robotics工具箱,对机器人进行建模、示教和仿真,并对机器人在空间中2点间的运动轨迹进行规划和仿真。方法从机器人的结构入手,采用改进的D-H方法建立机器人模型;利用MATLAB的Robotics工具箱所提供的函数对机器人进行建模、显示和示教;根据已知的初始和终止的关节角度及迭代步骤,利用五次多项式来规划机器人的运动轨迹,用Robotics工具箱提供的函数来实现机器人运动轨迹的规划、各关节的角度、角速度以及角加速度的变化过程曲线的绘制,并用fkine函数求出机器人在初始位置和终止位置处的末端姿态。结果机器人7个运动关节从初始位置A1运动到终止位置A2的角度位置变化情况:关节1的角度位置由0逐渐变化到-0.54,关节2的角度位置由0逐渐变化到-0.4,关节3的角度位置由0逐渐变化到0.34,关节4的角度位置由0逐渐变化到0.4,关节5的角度位置由0逐渐变化到0.54,关节6的角度位置由0逐渐变化到0.62,关节7的角度位置由0逐渐变化到0.8;7个关节的初始速度、末速度均为0,各关节的运动速度都是由0加速到最大速度后再减速到0停在末端位置;7个关节的初始加速度、末加速度均为0,在从初始位置运动到终止位置的过程中,各个关节的加速度2次出现极值,且一正一负。结论通过仿真可知,机器人在空间中从初始位置A1运动到终止位置A2的过程中,各个关节角度位置平滑变化,速度和加速度曲线连续、平滑,其运动过程平稳。     

驱动伺服一体化型机器人云台系统的设计与实现

机器人云台是一种用于机器人图像采集的运动装置，能够精确的调速并且实现不同方向上的精确定位。设计采用数字信号处理器（TMS320LF2407 DSP）作为主控芯片，能提高控制系统的实时性和数据处理能力。设计包括供电与驱动电路系统、闭环控制系统与通信系统。控制系统包括位置闭环与速度闭环系统。位置闭环可实时检测并调整位置，速度闭环采用PI控制算法实现，PI参数的调试采用塔卡哈什经验方法。通信系统通过串口实现DSP与上位机的数据交换。     

基于VR技术的机器人离线编程技术研究

为了实现机器人离线编程技术与虚拟现实技术及仿真技术的有机结合,分析了传统机器人离线编程技术存在的不足,明确了基于VR技术的机器人离线技术的应用优势,提出一种基于VR技术的机器人离线编程系统,并对该系统的结构、仿真环境构建技术、任务生成技术及碰撞检测等技术进行了深入的探讨与研究。最后建立了基于VR技术的机器人离线编程系统的高级人机交互接口,提高了机器人的离线编程速度,使离线编程变得更加便捷、直观。     

播种机多项性能检测及图形打印装置

开发了一种基于8031单片机的播种机多项性能检测装置。该装置具有脉冲计数、统计计算、显示打印等功能。结合不同的传感器，可以完成播种机排种均匀度和排种数、排种器轴的转速、拖拉机前进速度、播种机地轮滑移以及拖拉机驱动轮滑转等多项检测。速度检测能够打印曲线，排种检测除能打印统计数据外，还能够以点阵图形打印出种子在种沟分布的田间效果模拟图。     

基于多元变量的南极磷虾拖网作业状态影响因素分析

拖网作业过程中的网位、网身状态、拖网整体状态是评价拖网性能优劣的重要指标。以南极磷虾拖网为例,通过测量拖网不同部位(上纲、第3~4节网身连接处和网囊口上部中点)深度,以部位间深度差表示拖网作业状态,分析捕捞操作、海洋环境和渔获量对拖网作业状态的影响,确定中层拖网作业过程中状态的变化趋势。结果表明:上纲与第3~4节网身连接处深度差范围为-0.20~8.02 m,上纲与网囊口上部中点深度差范围为6.49~30.16 m;曳纲长度、拖速、风速、150 m水层流速对磷虾拖网上纲深度影响显著,上纲深度与曳纲长度和150 m水层流速呈正相关关系,与拖速呈负相关关系,随风速增加,上纲深度先减小后增大;拖速、200 m水层流速和浪高对上纲与第3~4节网身连接处深度差影响极显著;上纲与第3~4节网身连接处深度差具有随拖速和200 m水层流速的增加,先增大后减小的趋势,其中拖速为2.6 kn以及200 m水层流速为0.3 kn时,上纲与网囊口上部中点深度差最大,2 m浪高时,深度差最小;渔获量与上纲和网囊口上部中点深度差呈正相关关系;曳纲长度是影响拖网作业状态的最重要因素,其次是拖网速度、风速、浪高和水流速度。     

流速对云南华鲮幼鱼游泳行为的影响

[目的]研究水流速度对云南华鲮幼鱼游泳行为的影响。[方法]在25℃水温下,采用特制的鱼类游泳行为测定装置对静水和0.1、0.2、0.25 m/s流速下幼鱼的游泳状态、游泳速度、趋流率、摆尾频率进行了测定。[结果]云南华鲮幼鱼游泳状态的变化与流速有关,当水流速度增大,主要游泳状态由逆流静止变为逆流前进;摆尾频率和游泳速度均随流速的上升而显著增大,趋流率从0到0.2 m/s显著增加,但是当流速为0.25 m/s时趋流率有所下降,而且在90 min内随时间的延长趋流率逐渐下降;而泳速则受到游泳状态的显著影响。在逆流游泳的3种状态中,游泳速度都随着水流速度的增大而显著增大,顺流而下状态的游泳速度和水速间无明显规律;游泳速度、摆尾频率和水流速度之间均存在显著的线性正相关。[结论]水流速度对云南华鲮幼鱼的游泳状态、趋流率、摆尾频率游泳速度等有显著影响。     

Laboratory measurement of seed drill seed spacing and velocity of fall of seeds using high-speed camera system

Due to the individual volumes of fluted wheel metering systems each holding more than one seed, seed drills provide random seed distribution. A prerequisite for the improvement of seed spacing is the fast and reliable evaluation of distribution accuracy in laboratory tests.A high-speed camera system for evaluating seed spacing uniformity and velocity of fall of seeds is described. The performance of the high-speed camera system in terms of seed spacing evaluation was compared with a sticky belt test stand, used as a reference. Identical seed patterns were evaluated applying both methods simultaneously using wheat and soybean seeds. The speed of the metering rollers of the seed drill was set at 10, 20, 30 and 40 rpm and that of the seed drill at a simulated travelling speed of 1 m/s.In general, the high-speed camera system worked well in obtaining the seed spacing and velocity of fall of seeds. In all the tests with the wheat and soybean seeds, the high-speed camera system did not miss any seed.The sowing uniformity of the seed drill as investigated was affected by the speed of the metering rollers. Coefficient of variation of seed spacing, velocity of fall and coefficient of variation of velocity of fall of seeds decreased as the speed of the metering rollers increased.     

辽西农林复合系统中杨树水分耗散规律

以辽西杨树-烟草复合系统为研究对象,采用Granier热扩散探针法,对杨树-烟草复合系统的杨树树干液流进行连续观测,并对环境因子(空气温度、空气湿度、净辐射、风速、土壤温度和土壤湿度)进行同步观测。结果表明:杨树液流速率具有明显的早晚低、中午高的单峰型日变化特征,并具有从6月到9月逐渐降低的季节性变化规律,6月液流速率月平均的日变化峰值为5.77×10-3cm/s,9月下降至2.34×10-3cm/s。相关分析表明:净辐射、空气温度、空气湿度是杨树液流速率的主要影响因子,风速和土壤温度次之,土壤湿度影响最小,并建立了依据环境因子估算液流速率的逐步回归模型。树干液流与环境因子之间的数量关系能很好地预测杨树的蒸腾耗水量。     

WPJ2-40型微喷灌机行走速度与滚筒线速度协调性的研究

WPJ2-40型微喷灌机是1种新研制的双旋转臂直行自走式微喷灌机。该喷灌机在实际喷灌过程中,要求整机行走的速度必须应与滚筒(绞盘)旋转时的线速度同步一致。本文根据研究过程中的实际要求,提出了利用可编程控制器(PLC)以实现二者同步的具体设计方法。     

摆动分离筛上马铃薯运动速度分析与试验

研究马铃薯挖掘机摆动分离筛上马铃薯的运动过程和马铃薯运动速度对分离筛性能的影响。对马铃薯相对分离筛的运动过程进行理论分析,并推导出马铃薯绝对运动速度公式;采用高速摄像技术对薯土分离过程中马铃薯相对分离筛的运动情况进行试验研究,并通过田间试验测试出分离筛在沙土和黏土中作业时马铃薯的绝对运动速度,将试验值除以理论值得到速度修正系数。结果表明:马铃薯相对分离筛要经历正向滑动和反向滑动的连续运动过程,高速摄像试验结果与理论分析结果吻合;沙土中马铃薯绝对运动速度试验值大于理论值,速度修正系数为1.02,黏土中马铃薯绝对运动速度试验值小于理论值,速度修正系数为0.89。     

基于空间自相关的中国区域经济增长趋同研究

研究了基于空间自相关的中国区域经济增长趋同。结果表明,1978～2004年,中国省域经济增长符合新古典经济学关于趋同的推论,绝对β趋同速度为0.536%。加入东、中、西三大地带虚拟变量后的条件β趋同速度为2.071%,这表明地理位置对省域经济增长趋同有着显著的影响;在对省域经济增长的空间依赖性加以控制之后,1978～2004年间中国省域经济增长存在比较明显的β趋同,其趋同速度为1.664%,这也从另一个方面说明,中国省域经济增长存在比较明显的空间正相关性,即在地理空间上呈现为某种类型的"俱乐部"现象。     

井窖风场特征的CFD模拟与验证

为明确井窖内部空气受外界气流的影响及井窖维持适宜水热条件的机制,通过建立未移栽作物条件下井窖的三维数值模拟模型,利用CFD计算流体力学软件分析在1.50、2.70和3.90m/s近地表风速条件下,对井窖内部空气流速和流向进行数值模拟计算,并进行试验验证。模拟试验结果表明:近地表风速设为1.50、2.70和3.90m/s时,模拟的井窖纵切面平均空气流速分别为0.25、0.48和0.72m/s,井窖内的平均空气流速较近地表下降81.54%~83.34%;近地表风向由右向左时,井窖内纵切面的空气呈逆时针流动。验证试验结果表明:井窖内空气流速与地表风速成线性相关,模拟方程为y=0.220 9 x-0.176(R2=0.925 3);近地表风速为2.70m/s时,井窖内实测空气流速为0.42m/s,模拟值为0.48m/s。井窖内部空气受外界大气扰动较弱,减少热量和水分向外散失,有利于保持烟苗生长适宜的水热条件。     

苜蓿薄层干燥特性试验研究

以紫花苜蓿为研究对象,在薄层干燥试验台上进行了不同处理、不同热风温度、热风速度和物料初始水分的单因素薄层干燥试验,建立了苜蓿干燥特性曲线。结果表明,苜蓿叶片的干燥速度最快,是未压扁茎的3.5倍,其次为压扁茎杆,压扁切段的干燥速度与叶片的干燥速度最接近;随着介质温度升高,干燥时间缩短,介质温度分别为100、140和180℃时,干燥时间分别为8、4.5和2.5 min,可见介质温度每提高40℃,干燥时间大致缩短一半;热风速度加大使干燥时间缩短,热风速度为0.15、0.4和0.65 m.s-1时的干燥时间分别为10、5和4 min,即热风速度在临界速度以下时,提高热风速度可以缩短干燥时间;物料初始水分为74.98%、50.03%和25.43%时,干燥时间分别为4、2和1 min,即物料初始水分越低,干燥时间越短,物料的初始水分每增加25%,干燥时间成倍增加。