农田信息采集机器人推进电机系统的混沌控制

针对农田信息采集机器人采用永磁电机系统推进,直接影响农田信息采集机器人稳定性、可靠性和安全性的混沌现象,对其进行相轨迹图、耗散性和Lyapunov指数等复杂动力学分析;为控制处于混沌态的系统达到稳定周期态,应用PI滑模变结构控制理论,设计了控制器,并通过MATLAB数值模拟验证其有效性。结果表明:该控制方法具有较好的动态性能和稳态精度,为相关农业机器人的运行与控制提供了依据。     

农田环境信息采集机器人设计与试验

农业信息采集主要收集农作物的生长状况和所处的环境特征,作为农艺操作的依据。传统的信息采集主要依靠人工观察记载或仪器测量记录,获得的数据量有限,参考价值不高。为此,设计了一种以铝合金框架车体为平台的轮式机器人,具有行走控制、路径识别和信息采集的功能,且在农田环境中行走平稳,能够识别田间的空行和作物并规划行走路径。试验结果表明:机器人采集的信息数据与人工测量数据之间差异很小,符合农田环境的实际情况,可以为农业的信息化和智能化提供技术支撑。     

田间轮式机器人的导航控制系统设计

设计了一种基于预瞄准纯追踪模型及模糊控制的轨迹追踪控制算法、基于液压系统及PID算法的自动转向控制系统。为测试轨迹追踪控制算法和自动转向控制系统的效果,以田间作业轮式机器人为试验平台,进行农机轨迹跟踪和转向控制试验。结果表明：轨迹追踪试验中车速为0.6m/s时,横向偏差最大为0.07m,平均横向偏差为0.05m左右;转向控制试验中,转向角响应时间不超过1.5s,超调量小于5%。     

高地隙农田信息采集机器人设计与试验

为适应水田行走和不同垄宽等复杂的农艺条件,设计了一种轮距宽度可调的高地隙四驱农田信息采集机器人。利用SolidWorks对整体结构进行设计分析和零部件选型,设计了基于GNSS和INS的组合导航与路径跟踪控制系统,并对机器人进行了水田行走性能测试和信息采集试验。结果表明,机器人四轮驱动方式具备较好的速度一致性,地隙与轮距调节机构调节到位误差率为1.33%和0.73%;直线路径跟踪的平均横向误差为6.8 cm,直角转弯的平均收敛时间为25.6 s;机器人最大行驶速度为1 m/s,单点信息采集平均耗时为24.5 s,传感器采集的各类数据均满足使用要求,该信息采集机器人可实现复杂条件下的农田信息采集工作。     

类壁虎农田信息采集机器人运动控制系统的研究

机器人作为引领未来的高科技产品,在各个行业的作用非常明显,发展前景十分广阔。类壁虎机器人是特种机器人的一个重要分支,具有高灵活性和机动性,可替代人完成重复、繁琐或者危险的劳动,不但可以对大型机器设备零部件进行探伤检测和灾后搜救工作,也可以应用于信息收集、军事、深山探险等领域。以DSP智能控制平台为核心模板,通过研究类壁虎机器人运动规划与控制系统,对农田信息进行实时采集,并根据农田作物的发病情况进行预警。实验表明:本文设计的农田信息采集机器人具有智能化程度高、控制精度高、灵活性大、可靠性强及开发周期短等显著特点,应用前景十分广阔。     

地空两用信息采集机器人设计

针对现阶段农业生产过程中使用的农业信息采集技术方式单一及一种采集方式无法适应多种环境的问题,设计了一种可同时进行地面和空中农业信息采集的机器人.此机器人是将地面行走式机器人与四旋翼无人机相结合的地空两用新型机器人.在地面信息采集时,通过行走的方式进行信息采集;当遇到无法规避障碍时,通过飞行的方式进行信息采集;在指定位置...     

精细农业田间信息采集关键技术的研究进展

快速、有效地采集和描述影响作物生长的田间信息,是开展精细农业实践的重要基础.随着现代信息技术的不断发展,田间信息采集技术也在快速发展和不断更新.阐述了GPS定位技术、传感技术、多传感信息融合技术、无线通讯技术等在田间定位信息、土壤属性信息、作物生长信息、环境信息和作物产量信息获取中应用的研究现状,指出现有采集技术存在的优缺点,并提出开发集各种先进技术为一体.低成本、多通道、高精度、定位快速的动态农田信息数字化智能测量装备是今后田间信息采集技术的研究方向.     

轮式并联调姿机器人冗余控制策略研究

针对大型精密复杂零部件的集成装配,提出一种将全域全向运动与调姿微运动融合于一体的轮式并联调姿机器人。通过共享部分自由度方式将全向运动特征融合于并联机构,解决大范围任意方向移动与小空间内精密调姿高效连续操作的问题;针对轮式并联调姿装备的定平台开放特性与冗余特征,设计基于力位混合的单分支与整体冗余控制策略,选取并优化轮式并联调姿机构的主动输入方式,基于螺旋理论对位置控制轴的选取合理性进行分析,评估2种控制方式在不同的末端姿态域内的性能,得到设备在不同目标姿态时力位混合控制主动输入选取策略。基于ADAMS与Simulink软件搭建环境一致性良好,可控制较强的机电一体化模型,验证轮式并联调姿装备采用力位混合控制策略可行性与设备调姿精度。工程样机实验结果验证了所提出的冗余控制策略能够实现轮式并联调姿机器人功能,保证了调姿精度,为开发具有高可靠性、大尺度、重载荷、高精度同时兼具高精度全向运动和精密调姿功能的高效连续作业特征的6自由度并联调姿、对位、装配智能机器人奠定了理论与实践基础。     

地空两用农业信息采集机器人设计研究

随着农业科技的发展,机器人在农业生产方面的应用日益广泛.但是,机器人受地形环境的影响较大,不能保证农业信息采集的连续性,容易导致农业信息采集不完整、不准确.为此,设计了地空两用农业信息采集机器人,完成了地空两用机器人的总体结构设计,建立了地空两用机器人地面系统和飞行系统的运动模型,并通过仿真实验,验证了地空两用机器人采...     

农业信息采集机器人设计及试验研究

随着农业现代化的不断发展,人们对于精细农田各方面的要求也达到了新的高度,需要将自动化、智能化的设备应用于农业信息采集中。为此,提出一款新型的农业信息采集机器人,主要在农业信息采集机器人的总体结构设计的基础上,对图像采集、温湿度检测及图像处理进行了试验分析与验证。试验结果表明:该机器人可通过自行走的方式来精准探测农田的温湿度,并根据获取的图像了解作物的生长状态。实现了在减少人力消耗、提高效率的前提下,仍得到可靠的数据与图像,为更好的管理农田作业提供了可靠依据。     

可变径管道机器人结构及控制系统设计

分析管道运输在当今社会生活中的重要性,提出了一种轮式可变径管道机器人机械结构和控制系统总体方案,能够适应机器人对120～220 mm管径变化的需求.设计了管道机器人驱动装置和自适应调节机构,同时设计了管道机器人的控制系统.该控制系统上采用了上、下位机控制方式,下位机以Arduino单片机为中央控制器,上位机使用LabV...     

基于ATmega8515的轮式智能小车控制系统的设计

为了研究各种智能控制算法,设计一种基于ATmega8515单片机的能在特定跑道上循迹行驶的轮式智能小车控制系统。该控制系统主要包括传感器数据采集模块、直流电机PWM驱动模块、单片机控制模块及相应软件。试验表明,以ATmega8515为核心的控制系统具有控制精度高、起停快、同步性好等特点。     

作物表型信息获取机器人底盘设计与试验

为进一步提升农业机器人底盘田间适应性和行驶稳定性,面向我国山东地区小麦表型信息获取作业场景,设计了一种四轮独立驱动转向的农业机器人底盘。根据小麦种植农艺需求和行驶地形环境,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。分别开展了底盘驱动部件、转向部件以及摆臂平衡部件设计,并进行了参数校核和元件选型。建立了关键部件ANSYS有限元模型,分别进行了摆臂平衡机构的应力形变分析和车架振动模态模拟,仿真结果表明,摆臂平衡机构的强度和刚度均能满足设计要求,车架能够有效避免因地形激励产生的共振。建立底盘ADAMS动力学仿真模型,分别进行纵向、横向稳定性分析和单侧凸起、凹坑越障性分析,仿真结果表明,底盘横纵向稳定性能够满足设计要求,摆臂平衡机构能够有效补偿单侧障碍造成的质心高度变化,提高了底盘的行驶稳定性。田间试验表明,机器人底盘具有良好的行驶性能,硬质地面直线行驶平均偏驶率为0.51%,田间地面平均偏驶率为1.13%。原地转向中心点偏移量为3.1mm,阿克曼转向最小转向半径为1.125mm。纵向翻倾角为34°,横向翻倾角为28°。单侧越障最大高度为160mm,单侧跨坑最大深度为160mm。     

轮式AGV纯滚动转向系统设计与无侧滑转向控制研究

为了解决前轮导向AGV的车轮侧滑问题,基于Ackermann转向原理设计了一种变长连杆的双曲柄转向系统。通过推导转向动力学模型,建立了考虑转向阻力矩的左、右前轮转向角闭环控制模型,提出了左、右前轮转向角PID同步控制算法,利用Matlab仿真转向控制模型的动态响应,获得了相关控制参数。以松下PLC为核心,构建了由左前轮转向交流伺服电机、推杆伺服电机、驱动器和编码器组成的AGV转向测控系统,设计了前轮转向系统同步闭环控制流程,实现了满足纯滚动转向原理的左、右前轮转角实时同步控制及转角信息采集。草地路面原地转向及硬质路面S型轨迹转向行驶试验表明,前轮导向AGV转向系统的左、右前轮期望转角与实际转角误差小于0.1°,AGV转向系统近似满足车轮纯滚动无侧滑运动条件,验证了轮式AGV纯滚动转向系统设计和转向控制的正确性与有效性。     

轮式自走方捆打捆机行走速度控制系统设计与试验

为解决目前轮式自走方捆打捆机行走速度自动控制问题,设计了一种基于工作负荷反馈的轮式自走方捆打捆机行走速度控制系统。分析了带传动无级变速装置的工作原理和控制特性,进行了控制系统的总体设计与液压回路设计,确定了无级变速装置传动比与油缸伸长量的数学模型。道路增、减负荷试验表明,在设置阈值为0.2km/h、允许偏差为0.1km/h时,最大动态偏差小于5%,最大余差小于1%,速度达到稳定所需调整时间小于5s。该控制系统根据机具模拟负荷自动控制行走速度,可实现自动行走控制与手动行走控制的切换,为轮式自走农业机械通用底盘行走速度的智能调节提供了参考。     

温室移动机器人轨迹控制系统的设计

以温室移动机器人的轨迹控制为主要目标,研究了线性控制算法在机器人轨迹控制中的具体实现,论证了其可行性,并分析了算法的稳定性约束条件,通过仿真分析了控制参数对运动轨迹的影响.将该算法应用到实际的机器人控制中,设计出基于陀螺仪和光电编码器的温室移动机器人控制系统.     

西红柿嫁接机控制系统的设计

为实现西红柿苗嫁接的自动化,进行了西红柿嫁接机器人控制系统的开发设计。在对系统整体功能需求分析的基础上,进行了软硬件的合理分工,开发出了西红柿嫁接机器人控制系统的硬件电路和应用软件。实验表明,该控制系统工作可靠,操作方便,成本较低,能很好地完成嫁接机器人整个工作过程的控制,具有较好的市场前景。     

给定速度需求的移动机器人路径跟踪控制与实验

针对轮式移动机器人给定速度需求的非连续路径跟踪控制问题,将其转换为满足速度约束的轨迹规划和轨迹跟踪控制。首先,针对给定速度需求的路径跟踪问题,以运行时间和能量为优化目标,给定的路径和速度为约束条件,采用五次Bezier样条方法优化得到了满足需求的连续光滑轨迹。其次,利用轮式移动人系统的微分平坦特性,采用微分平坦方法设计前馈控制器;然后,将轮式移动机器人运动学模型在前馈控制的平衡点处进行一阶泰勒展开,得到了线性时变的误差模型,并通过定义新的状态变量,设计了具有Lyapunov稳定性的误差反馈控制器。结合前馈控制和反馈控制得到了二自由度轨迹跟踪控制器。同时将泰勒展开的高阶项考虑为有界的扰动输入,在输入到状态稳定性框架下证明了控制系统的鲁棒稳定性;最后,通过Pioneer 3-dx轮式移动机器人进行了实验验证,实验结果表明,提出的算法能够满足给定速度需求的非连续路径的跟踪控制需求。