宏/微双驱动定位台显微视觉自动聚焦清晰度评价方法

在基于光学显微镜的微操作定位中,为了克服显微镜头在拍摄图像过程中的视场狭小、焦深短等问题,综合利用了基于梯度场的图像清晰度评价方法和基于小波变换的图像清晰度评价方法。将显微镜头安装在一维宏/微双精度定位平台上,用以保证显微镜头的运动精度。为了防止系统聚焦于面积最大的背景部分,采用了仅对目标区域进行清晰度评价计算的方法,保证系统仅对操作感兴趣的目标进行自动聚焦。通过以上技术实现定位机构的全闭环反馈控制。实验研究表明：系统的动态和稳定性能良好,系统的响应速度由0.3帧/s提高到3帧/s,同时根据清晰度确定的空间位置关系还可以进行防碰撞控制。     

压电型宏/微双驱动精密定位机构的建模与控制

提出了基于PZT的串联型宏/微双驱动精密定位系统,宏动台由步进电动机直接驱动,微动台由压电陶瓷驱动器驱动。将微动台安装在宏动台上,宏动台以地面为定位参考物,微动台以宏动台为定位参考物;宏动台实现大行程微米级定位,微动台实现纳米级的定位精度。采用基于机器视觉的视觉伺服来协调控制系统宏动和微动各自的控制部分,将距离信号作为控制阈值,实现整个定位结构的全闭环反馈控制。测试表明：系统的动态以及稳定性良好,工作行程为80mm,定位稳定时间小于40ms,重复定位精度为100nm。     

压电型宏微双驱动精密定位系统点位协调控制

设计了基于压电型微驱动器的宏微双驱动精密定位系统,宏动台由伺服电动机直接驱动,微动台由压电陶瓷驱动器和弹性铰链构成,并由压电陶瓷驱动器驱动。微动台安装在宏动台上,微动台和宏动台是串联关系。宏动台用于实现大行程微米级定位,而纳米级定位由微动台实现。利用基于运动控制卡的开放伺服功能来协调宏微工作台之间的控制,而位置反馈由两个高精度光栅完成,精度检测由激光干涉仪完成。当宏动台运动结束后,微动台根据测得的定位误差做出补偿进给。实验表明,在行程100mm的范围内每隔1mm采集一点,误差控制在±100nm以内。     

基于宏微结合的田间作业机器人路径规划

农业机器人对推动农业现代化加速变革和实现智慧农业有重要作用。高精度定位技术是保障机器人安全高效完成各类作业的基础,而作业路径准确规划是实现农业场景下导航的核心。针对田间作业机器人复杂环境下因测绘误差与局部障碍进而造成作物损伤率较大这一问题,本文提出一种基于宏微结合的路径规划算法,该算法首先基于作业区域宏观测绘信息生成全局静态作业路径,同时利用雷达传感器对机器人局部作业环境进行实时动态监测进而生成局部动态最优路径,将全局静态路径与局部动态路径进行有机融合以实现作业路径优化修正,保障田间作业的顺利进行,最终应用MPC算法控制机器人对规划后的路径进行追踪。经试验验证,当机器人田间作业两侧安全距离分别为0.2、0.1 m时,本算法可将作业过程中平均作物损伤率由3.405 8%、1.276 3%降低到0.677 2%、0.188 9%,保证了机器人作业的安全可靠,为大田稳产条件下的高效作业奠定基础。同时,本算法提升了精准农业要求下田间作业精度,对实现农业高产高效高质目标有重要意义。     

基于双视觉系统的柑橘辅助采摘器设计

为减轻柑橘采摘过程中劳动强度大、效率低及传统采摘器易损伤果实从而影响果实保鲜及品相等问题,设计了一种可高效、安全、精准地实现快速采摘柑橘果实的采摘器.采摘器通过光学视觉、机械视觉双视觉辅助定位系统,对果实进行精准定位,由漏斗式捕捉口对果实进行捕获,由双圆盘滑切锯片将果梗切断,果实落入缓冲管道中.试验结果表明:柑橘采摘器...     

基于视觉的吊装机器人卷扬随动控制研究

海洋浪涌对海洋物流吊装机械工作安全及可靠性有很大的影响。目前海浪运动补偿多基于IMU或MRU等船舶专用传感器,其成本较高。采用组合标识,提出基于视觉的吊装机器人卷扬随动控制方法。首先,对机械臂进行运动学分析以及手眼标定,采用视觉标识对复杂环境下的目标进行检测,采用主方向定位以及DLT算法对标识进行定位;然后通过建立卷扬系统模型,在速度环上采用伪微分反馈复合控制算法,使用基于双S形曲线运动规划加减算法进行目标运动跟踪、路径重规划,并采用加减速方法生成运动轨迹。通过搭建试验平台,模拟海上工作环境并进行静态目标和动态目标跟随试验,验证了卷扬升降控制的可行性以及随动控制策略的有效性。     

基于双目视觉的农业机器人运动定位与避障研究

针对当前机器人定位避障技术中,感知外界环境信息单一及误差大等问题,提出了一种基于双目视觉的农业机器人运动定位和避障系统,可以通过双目视觉采集农业机器人周边的环境信息,实现农业机器人运动定位和避障。MatLab实验结果表明:农业机器人从起点成功到达终点,算法路径为最优避障路径,证明了系统的准确性和可行性。     

基于视觉的采棉机器人机械手定位运动分析

基于机器人的视觉,结合棉花生长的特点和环境,对采棉机械手的运动进行了规划,对目标定位算法进行了设计。提出了"视觉"定位的方法。在研究了末端执行器接近目标的方法基础之上,设计了电路寻迹装置,实现了机械手对目标的寻的控制。     

基于机器视觉的育苗穴盘定位与检测系统

针对嫁接苗自动移栽机器人,提出了一种基于器视觉的育苗穴盘定位与检测系统.该系统不仅能够确定育苗穴盘在传送带上的位置,而且能够获得各穴孔内的基质深度和三维形状信息.其方法是利用彩色图像与深度图像的注册,从彩色图像中检测穴盘轮廓,结合穴盘规格,实现深度图像中穴盘各穴孔的分割;利用分割后的深度图像对每个穴孔生成三维点云,结合最近邻算法与主成分分析算法计算各点的法向量,基于该法向量实现穴孔侧壁与穴底基质的分割,进而获得基质的深度.试验表明,该系统能够有效定位穴盘并检测基质深度,平均定位误差为3.5 mm,深度检测误差为4.9 mm,满足嫁接苗自动移栽机器人的控制要求.     

基于机器视觉的双圆盘式棉花打顶装置设计与试验

为降低人工打顶的劳动强度,减少化学打顶的环境污染,改善“一刀切”式打顶机构的过打顶情况,通过分析手工打顶过程,设计了一种双圆盘式打顶机构,并基于机器视觉,设计打顶装置单行样机,实现棉花打顶的全程自动化控制。该装置主要由打顶机构、视觉检测机构、运动机构和棉花顶尖识别及控制系统组成。基于棉田调研、结构计算和预试验,确定了打顶装置的整体结构和关键部件尺寸。结合视觉识别研究基础与实际应用,选用YOLO v3算法搭建棉花顶尖识别及控制系统,实现棉花顶尖的识别定位,完成打顶机构的运动控制。以打顶期棉花为研究对象,进行棉花顶尖识别试验、打顶机构性能试验和田间试验,结果表明：棉花顶尖识别试验平均识别率为93%;打顶机构性能试验平均打顶率为94.67%;田间试验平均识别率为85.33%,平均打顶率为78.22%。研究结果可为棉花精准化与智能化打顶的研究提供参考。     

基于SMS的冬小麦产量分布图生成技术

研究了美国CASE IH公司AFS谷物测产系统的基本组成,对Ag Leader公司SMSbasic 3．0农田空间管理系统的主要功能进行分析和介绍,其基本功能有：数据处理,文件输入、输出,产量图绘制,文档图表显示等。对AFS系统使用过程中的设置与标定作了描述,并利用SMS生成了一块具有空间分布的冬小麦产量图、含水率分布图和地块高程图。     

基于Stewart平台的舰船运动模拟平台的轨迹研究

针对舰船运动模拟平台需要提供6个自由度的运动,提出设计一种舰船运动模拟平台并且将Stewart平台作为底座.为了模拟舰船在航行时波浪对其造成的影响,对上平台中心点处设定了相应的运动规律.首先建立Stewart平台的运动学模型进行运动学分析,然后编写Stewart平台运动学反解程序并在MATLAB中进行计算,综合运用So...     

基于云平台和计算机控制系统的采摘机器人仿真设计

为了提升采摘机器人定位系统的效率及定位准确性,将云平台技术和计算机控制系统引入到了定位系统的设计上,在进行果实定位时,通过云平台和计算机技术对图像进行实时滤波,并对曝光图像进行融合,以提高图像的质量,进而提高图像特征提取和定位的准确性.模拟采摘机器人的作业环境,以机器人定位系统的定位效率和定位误差作为研究对象,对基于云...     

基于Leap Motion体感传感器的手部位置信息获取方法研究

本文基于Leap Motion传感器编写人机交互界面并研究用户手部信息的动态采集和显示方法。首先基于Leap Motion传感器对动态手部信息实时采集,其中包括对手掌中心和指尖的空间位置、手掌的空间姿态、左右手、手势及指骨坐标等信息,然后通过编写MFC人机交互界面,实现数据信息的动态显示输出及保存,并通过验证实验,获得Leap Motion检测精度,以及三坐标轴的检测范围。该手部位置信息实时采集系统可为虚拟现实技术提供技术支撑。     

不同加减速控制算法的能耗分析与比较

首先推导了理想加减速控制算法的最小能耗和梯形、二次样条曲线、S曲线、AS曲线加减速算法的速度函数,然后根据速度函数与电动机耗能之间的关系求出了各加减速控制算法的耗能函数,并通过Matlab编程求最小值,发现当梯形曲线的加速时间和二次样条曲线的加加速时间分别设为T/3和T/6;S曲线的加加速时间和匀加速时间分别设为0.01T和0.31T;AS曲线的加加速时间和匀加速时间分别设为0.01T和0.34T,减速段时间调节系数R2设为0.98时,能够分别获得加减速算法基于能量最优的速度轮廓.最后通过计算不同加减速算法在不同时间设置情况下的耗能,与最优速度轮廓的耗能比较,得出同一算法在不同时间参数设置时能耗差别明显,此外不同算法之间的能耗水平也有明显差别.     

基于GIS的精确农业合理采样与施肥间距研究

在GIS软件平台下对采样点进行行列删减,人为减小采样密度,运用地统计学方法制作养分分布图,并与原始采样方案进行形状和面积对比,选取合理的删减方案作为土壤养分的合理采样方案.碱解氮、速效磷和速效钾的合理采样间距分别为64 m×51 m、32 m×76 m和32 m×25 m.为综合考虑多种养分,提出3条综合采样测土原则.提出了调整施肥间距的实现方法,自动变量施肥宜采用"大网格采样、小网格施肥",手动变量施肥则宜采用"小网格采样、大网格施肥".试验表明提出的方法实现了定性与定量相结合来研究土壤采样间距.     

基于UG的数控加工的研究与应用

数控加工是机械制造领域中新兴的综合性技术,它较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题。为了达到预期的加工效果,必须编制高质量的数控程序。利用UG软件的CAM模块,根据建立起的3D模型生成数控代码,用于产品的加工,其后处理程序支持多种类型的数控机床。从而大大提高实际加工的效率,缩短了生产周期。