基于SA-PSO算法采摘机械臂参数优化

当前油茶果的采摘方式为人工采摘,采摘方式落后,采摘效率低,导致生产成本高,严重制约油茶产业的健康发展。为解决这一问题,实现油茶果机械化和自动化采摘,设计了一款振动式油茶果采摘机。油茶果采摘机工作过程中采摘机械臂的结构尺寸将会限制其工作的范围。为确保采摘机能高效率的采摘油茶果,对采摘机械臂进行参数优化,寻找最优参数。结合实地考察的结果,确定优化设计的变量为举升液压缸行程Sj、伸缩液压缸行程Ss、俯仰液压缸行程Sf,建立目标函数,确定约束条件。基于SA-PSO算法,对油茶果采摘机械臂进行结构参数优化,得到最优参数解:举升液压缸行程为Sj=154mm,伸缩液压缸行程为Ss=320mm,俯仰液压缸形成为Sf=166mm,为采摘机的优化设计了提供了理论数据支持。     

浅析采摘机械臂的国内外研究现状

采摘作业约占整个果蔬生产作业量的40%,自动化程度仍然很低,目前国内采摘作业基本上都是手工进行,因此研究采摘机械臂具有巨大的应用价值。     

采摘机械臂的自适应神经网络滑模控制

针对采摘机械臂的位置终端的精确控制问题,提出了一种将自适应神经网络与滑模控制相结合的控制策略.首先通过神经网络来估计系统模型中的不确定性,提出了一种具有神经网络补偿作用的滑模控制器,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性,并改善了系统的动态性能.仿真试验表明,该控制方法能够有效地削弱抖振现象,具有很好的鲁棒性和动态特性.     

五自由度采摘机械臂运动学通用算法应用

通过建立通用采摘机械臂运动学模型,构造初始矢量方程,完成求解,验证了基于Groebner基法的运动学算法的可行性,为采摘机械臂结构设计与控制研究提供了参考数据。     

四自由度采摘机械臂坐标系的建立

为便于处理机械臂复杂的几何参数,机械臂各杆件的运动可在总体坐标系中描述,在每个杆件处建立一个附体坐标系。运动学问题便归结为寻求联系附体坐标系和总体坐标系的变换矩阵。     

基于三维重建的柑橘采摘机械臂避障研究与实验

利用机器人采摘柑橘果实需要解决机械臂运动过程中对障碍物的感知与避障问题。根据枝干的特征对枝干进行分段标记,使用深度学习Mask R-CNN神经网络进行训练、识别,然后与Kinect v2相机得到枝干障碍物关键点的三维信息进行重建。应用快速扩展随机树（rapidly-exploring random trees,RRT）的改进算法进行机械臂的避障运动规划。搭建了仿真及控制平台,并在实验室环境下通过课题组自行研制的柑橘收获机器人进行了验证,结果表明,样机避障成功率为90.7%,平均规划时间为1.5 s。上述结果为进一步进行实际环境采摘奠定了基础。     

油茶果采摘机采摘机械臂的机构设计及运动仿真

油茶是我国重要的林业经济植物,是我国食用油的重要来源之一,随着品种的优化和种植的规范化,油茶果机械化采摘成为必然,研制油茶果采摘机成为林业机械的一个新领域。在实地考察研究油茶果植物特性和采摘方式的基础上,设计了油茶果采摘机采摘臂的机构,并应用三维软件pro/e,针对采摘臂的液压驱动方式,对采摘臂进行了运动仿真。     

五自由度机械臂的番茄智能采摘机器人

为实现温室大棚内番茄的自动采摘工作,通过模拟人工采摘番茄的过程设计了基于五自由度机械臂的番茄智能采摘机器人,主要由定位导航系统、双目视觉系统和五自由度机械臂等组成。首先,通过对五自由度机械臂进行建模,求解出各关节的角度与目标点坐标的关系;然后利用双目视觉系统对植株上番茄的大小和颜色扫描来判断成熟程度,并定位目标中心点的三维坐标,再将其转化到机械臂坐标系下,最终通过控制各关节的舵机将末端执行器送到成熟番茄的位置完成采摘任务。对五自由度机械臂的控制精度进行测试,结果表明:在9个不同高度和不同方向的目标点中最大的距离偏差仅为6. 71 mm;在实际作业试验中,采摘成功率高达94. 82%,而单颗平均采摘耗时仅为9. 94 s,完全满足设计的要求,能够胜任温室内大规模番茄采摘的工作。     

林木球果采集机器人机械臂起升运动分析

为了使林木球果采集实现自动化操作，研制了林木球果采集机器人。其总体结构分为三个部分：机械手、行走机构和计算机控制系统。文中对林木球果采集机器人在采集过程中机械臂起升时的运动做了分析计算，求出了当采集爪匀速直线上升时，大、小臂协调动作的运动规律，为液压驱动和计算机控制系统的设计提供了依据。     

一种芦笋采摘机机械手的设计

为了实现芦笋机械化采摘,降低人工劳动强度,提高芦笋种植经济效益,设计了一种小型芦笋采摘机,重点对采摘机构和三轴运行机构进行了设计、计算和分析。通过计算,确定了X/Y/Z进给机构丝杠的选型,并对其受力和刚度进行校核;同时对采摘机械手的结构进行了设计,确定了采摘机械手的尺寸,液压缸的行进距离,并对其关键零部件进行仿真分析,结果表明设计强度均满足要求。按照实际工作状况,对关键零部件进行三位建模,进行模拟组装后最终建立整机的三维模型。芦笋采摘机在劳动强度大的蔬菜采收环节能够大幅降低人工成本,在农村劳动力老龄化问题日益突出的情况下,具有一定的市场前景。     

使用网络遥控渔船机械手的系统研究

渔业船舶上的机械手臂可以帮助人们在恶劣环境中实现很多操作作业,为了充分发挥渔船机械手的自主性以及他所具备的主观能动性,实现了一种在非结构环境下使用网络进行遥控渔船机械手。阐述了一种使用Agent的网络遥控渔船机械手的控制系统结构,对系统中主要部分的功能进行了分析,并对各Agent的实现方法进行了一定的阐述。     

一种新型林地采育作业臂的设计与优化

针对当前履带式联合采育机作业臂存在的不足,在计算机虚拟环境下,利用SolidWorks进行了一种新型作业臂的设计,并开展了基于CosmosWorks的有限元分析与结构优化,优化后的新型作业臂,在保证结构可靠性的同时,质量达到了最优,有效地降低了研制成本,为项目下一步的物理样机试制打下了基础。     

基于MATLAB的移栽机械臂运动学分析与仿真

为了实现对四自由度移栽机械臂的精确控制,采用D-H法建立机械臂的连杆坐标系和运动学方程,实现了机械臂运动学正解。根据移栽机械臂的特点及参数,用解析法求得移栽机械臂的运动学逆解。运用MATLAB中的Robotics Tool-box工具箱对移栽机械臂进行运动学仿真,验证了所求得的正解和逆解。     

果蔬采摘机器人研究进展

综述了果蔬采摘机器人的国内外研究现状,介绍了目前大部分典型的果蔬采摘机器人的研究成果。通过分析大部分采摘机器人的工作情况、功能、存在问题,指出了目前采摘机器人的应用与研究过程中的主要难点与制约因素,提出了研究开发的方向与关键技术。     

柑橘采摘机器人末端执行器设计与试验

作为采摘机器人的重要组成部分,末端执行器是与采摘对象直接接触的最后执行部件,由于其采摘对象的特殊性,末端执行器的研制成为了农业机器人尤其是果蔬采摘机器人的关键技术之一,它的性能优异程度直接影响机器人的收获效率。基于仿生学理念,以蛇的吞咽动作和上颚结构为构型设计原型,提出末端执行器设计的机构构型,并完成末端执行器的初步模型设计。完成其控制系统设计与气压驱动系统设计,实现下位机控制器Arduino与PC上位机的通信。根据柑橘果实的生长情况与该型末端执行器作业状态分析,设计了末端执行器采摘试验,完成其采摘成功率分析与采摘执行系统优化。     

基于改进遗传算法的移动机器人PID参数优化设计

针对移动机器人位置与速度控制的要求,基于遗传算法对移动机器人PID控制器的参数进行优化设计。采用误差绝对值时间积分性能指标作为参数选择的最小目标函数,利用遗传算法的全局搜索能力,使得在无须先验知识的情况下实现对全局最优解的寻优,以降低PID参数整定的难度,达到总体上提高系统的控制精度和鲁棒性的目的。     

水稻工厂化育秧拔苗机械手及仿生机理的研究

介绍一种水稻工厂化育秧穴盘,设计机械手进行拔苗和抛植,以人手拔秧、抛秧的实测 为机械手的仿生设计依据,专门设计了机械手拔苗、抛植的秧苗硬化软塑穴盘,对平移型及转臂型的拔苗、抛植机械手３种方案进行了理论分析,认为平型较简单、适用和合理,设计了连杆杠杆型、平移型２种拔苗,抛植秧夹、１６行拔苗抛秧机械手抛播按１６０００￣１８０００颗／ｈ设计。