象鼻型水果采摘连续机械手

本研究基于象鼻结构与运动仿生学,通过比较两种不同种类的大象象鼻的生物学特点,设计了一种新型气动象鼻型水果采摘机械手;在分析象鼻运动学机理的基础上,实现了该类机械手的运动学分析。有别于传统基于末端执行器位姿的机器人运动学分析理论,该运动学模型针对连续机械手抓取过程中圆心点所在位姿进行分析,可更有效的描述连续机器人抓取时的形态与实现稳定抓取。最后,本研究进行了该机械手的原型设计与加工,并完成了三类典型抓取实验。试验结果表明,该机械手可分别通过"卷绕"或"捏取"方式,实现较大型与小型物体的抓取。     

带有触觉系统的家禽屠宰净膛机械手的设计

对家禽屠宰净膛智能机械手系统中的触觉系统部分进行改进设计,该触觉系统采用薄膜压力传感器检测机械手爪机对家禽内脏的压力,LabVIEW软件实时显示采集的压力数据,并对其进行处理分析后向单片机发送串口指令.单片机产生PWM信号控制机械手手臂舵机运动.当检测压力值大于设定的内脏最大承受压力时,自动控制爪机张开;反之,自动控制爪机合拢,同时爪机向前进并运动至腹腔底部夹紧内脏旋转,剥离内脏与腹腔之间的粘膜,将内脏取出.试验结果表明,对比传统的净膛机械手,具有触觉系统的机械手在掏取内脏的过程中对内脏的破坏更小,对家禽个体差异性要求更低,且自动化程度更高,该系统可实现手动掏膛和自动掏膛2种模式.     

柑橘采摘软体末端执行器的设计与试验

为实现柑橘的无损采摘,本文设计了1款采摘软体末端执行器。基于Yeoh本构模型建立软体手指弯曲变形力学模型;借助有限元仿真进行中心组合设计试验,最终取最优组合参数为：气囊高度为7 mm、限制层厚度为3.5 mm、气室厚度为3 mm;通过MATLAB拟合ANSYS有限元仿真结果,进行了力学模型修正;制作软体手指进行弯曲试验,验证了力学模型与有限元仿真可靠性;通过ANSYS有限元仿真得到软体手指充气压强为0.035～0.07 MPa,软体机械手即满足刚度要求又不损伤柑橘。搭建试验平台,得出最大气压下最大挤压力为18.13 N,试验证明采摘软体末端执行器无损夹持柑橘成功率为96.67%,平均采摘1个柑橘需要耗时3.54 s。     

基于稳定抓取力学模型的末端执行器控制器设计

以苹果采摘机器人末端执行器稳定抓取为目标,建立了二指末端执行器抓取苹果的力学模型,提出了利用加速度传感器反馈进行优化控制的方法并设计基于BP神经网络和PID控制的自适应控制器。     

穴盘苗自动移栽机械手的结构设计与仿真

通过穴盘苗钵体受力及夹持的工作原理分析,确定出机械手末端执行器结构参数。用3个汽缸分别来完成竖直方向、水平方向及手指开合的运动,通过合成运动实现了手指端插及穴盘苗钵体的动作。应用ADAMS对机械手进行了运动学仿真及合成运动的轨迹分析,确定了最优的工作速度,验证了机械手设计的合理性,完成了穴盘苗移栽机械手样机的试制。     

樱桃番茄采摘机械手的运动学分析

设计了1种新型樱桃番茄5自由度采摘机械手的本体结构,根据Denavit-hartenbery(D-H)法建立各关节运动学方程,推出末端执行器在基坐标系中的坐标值方程,并采用各关节给定步距角转动的方法得到机械手的工作空间,结果显示工作空间连续,结构紧凑。利用MATLAB机器人工具箱对机械手的轨迹规划进行仿真,结果显示机械手各关节角度、角速度及角加速度的轨迹曲线均连续平滑,证明机械手可平稳安全地到达工作空间内指定位置,机械手的运动学方程正确,本体结构设计合理,为后续本体结构进一步优化和动作控制提供了依据。     

基于TRIZ理论的蓝莓采摘机器人设计

介绍了发明问题解决理论(TRIZ)的一些基本原理及应用方法.对其中40个发明原理、冲突解决矩阵、物质-场分析进行说明,并应用到蓝莓采摘机器人进行的具体设计研究.提出了蓝莓采摘机器人的总体设计方案,着重对末端执行器和机械手自由度、手腕、手臂的运动形式进行分析设计.     

基于积分I+模糊PD并行的果蔬高速抓取控制

为实现农业机器人高速无损抓取和采摘果蔬,提出基于积分I+模糊PD的并行抓取控制算法.该算法将设定力和抓取果蔬实际力的偏差作为力控制器的输入,控制器生成末端执行器系统的位置控制指令,随着力偏差减小,实现末端执行器抓持果蔬过程的自适应变速控制,可以快速稳定地控制果蔬和末端执行器之间的接触夹持力,克服果蔬抓取变形和刚度变化对力控制器的影响.试验证明:积分I+模糊PD并行控制算法可以使力控制器借助人类抓取果蔬的经验和知识确定合适的控制量对抓持力偏差进行在线补偿,使控制器获得响应快速、超调量小和调节时间短的控制性能,减小果蔬抓取损伤,是适合番茄等软果蔬高速抓取的一种控制方法.     

柑橘采摘机器人末端执行器夹持机构设计与实验

改进末端执行器的采摘成功率是提高采摘机器人采摘能力的重要手段。由于在相同剪切速度和果柄直径下,采用简支梁的剪切方式比采用悬臂梁剪切方式更容易剪断果柄,而通过夹持机构夹住柑橘再进行剪切能实现简支梁方式剪切果柄,因此可在末端执行器增加夹持机构来提高末端执行器的采摘成功率。通过对柑橘的极限挤压试验,得出柑橘在受压面直径为14.12 mm的条件下,所能承受的极限载荷为14.0 N。据此结果和柑橘相关参数,设计了夹持机构手指,并确定了其对柑橘的最大夹持力不超过102.41 N,同时根据前期研究成果和果柄受力分析,确定夹持机构的最小加持力不得小于3.79 N。由夹持机构运动特点完成控制系统设计,建立夹持机构三维模型并进行有限元分析与验证。制作了夹持机构样机并进行了不同品种柑橘的夹持实验,并将夹持机构安装在末端执行器上,在室外自然条件下进行无夹持机构和有夹持机构的采摘对比实验。实验结果表明,夹持机构可实现对各品种柑橘的无损夹持,增设夹持机构后末端执行器采摘成功率由70%提升至85%,对末端执行器采摘成功率有显著提升,从而提高了采摘机器人的采摘作业能力。     

一种刚柔混联欠驱动草莓采摘机械手设计

我国大面积种植草莓多采用垄作栽培方式,加之草莓果实不定期成熟的生长特点,使得人工采摘草莓劳动强度和作业量非常大,因此开发一种代替人工作业的草莓采摘机构成为亟待解决的问题。本研究针对温室内地垄式栽培草莓实现自动化低损采摘的需求,创新设计出多指式刚柔混联欠驱动草莓采摘机械手,并利用气动肌腱实现驱动。该机械手设置欠驱动关节,具有结构简单、低能耗的特点;同时在手指单元中加入柔顺构件,利用其柔性变形可减小采摘中对果实的损坏。通过动力学仿真分析结果表明,该机械手能够实现采摘中对草莓果实的抓取包络动作。     

蔬菜嫁接机夹苗机械手机构设计及仿真

为了提高生产率和生产质量,设计了以黄瓜为穗木、南瓜为砧木、贴接法为嫁接方法的嫁接机。夹苗机械手是嫁接机的关键部件之一,其结构和性能参数直接影响嫁接机的工作速率和嫁接成功率。依据对嫁接过程中机械手的动作分析和秧苗的物理机械特性,设计了夹苗机械手的机构,并用SolidWorks软件建模,用COSMOSMotion进行了动态仿真分析,绘制了内外指的夹苗点轨迹,研究结果表明设计合理、可行。     

Zinc finger-DNA recognition: crystal structure of a Zif268-DNA complex at 2.1 A

The zinc finger DNA-binding motif occurs in many proteins that regulate eukaryotic gene expression. The crystal structure of a complex containing the three zinc fingers from Zif268 (a mouse immediate early protein) and a consensus DNA-binding site has been determined at 2.1 angstroms resolution and refined to a crystallographic R factor of 18.2 percent. In this complex, the zinc fingers bind in the major groove of B-DNA and wrap part way around the double helix. Each finger has a similar relation to the DNA and makes its primary contacts in a three-base pair subsite. Residues from the amino-terminal portion of an alpha helix contact the bases, and most of the contracts are made with the guanine-rich strand of the DNA. This structure provides a framework for understanding how zinc fingers recognize DNA and suggests that this motif may provide a useful basis for the design of novel DNA-binding proteins.     

柑橘机器人夹持损伤有限元预测及试验验证

【目的】研究作业机器人不同夹持条件下柑橘的内部应力变化,预测并分析柑橘的夹持损伤。【方法】测定柑橘各组分的力学参数;根据柑橘结构建立其所对应的有限元模型,模拟机器人不同指面夹持柑橘的过程;利用自行设计的末端夹持平台对柑橘实物进行夹持验证试验。【结果】柑橘的纵向果皮和果肉的弹性模量分别为11.408和0.277 MPa,极限应力分别为1.250和0.048 MPa。模拟试验中,得到柑橘果皮和果肉的等效应力分布图;柑橘果皮应力大于果肉;由于果肉的极限应力小于果皮,果肉的损伤先于果皮;相同夹持力下,弧指比平指对柑橘果皮和果肉作用应力小;平指夹持力为23 N时,果肉出现损伤,但弧指夹持力为45 N时,果肉才出现损伤;当夹持力分别为12、23、34、45、56、67 N时,平指比弧指夹持的柑橘果肉损伤率分别大0、10%、30%、40%、20%、20%。夹持试验结果验证了模拟预测试验。【结论】可实现柑橘夹持损伤预测和评估,可为柑橘作业机器人的减损结构设计提供依据。     

我国家禽工厂化养殖技术发展现状与趋势

我国的家禽养殖正在向精准养殖、自动化养殖、绿色养殖等方向逐步迈进。工厂化家禽养殖技术和信息化技术的协同研发和应用是促进家禽养殖行业健康可持续发展的关键,对提升家禽养殖规模化、标准化和智能化水平,提高整体产量与经济效益,促进现代化家禽养殖业的转型升级具有重要意义。本文重点围绕家禽养殖智能装备、智能算法和管控平台3个技术领域,分析了智能养殖舍、环境监测调控、智能饲喂、防疫、巡检以及无害化粪污处理等装备,家禽行为检测、盘点技术、体质量预估和健康状态评估算法,工厂化家禽养殖管控平台的最新研究应用进展以及存在的问题;指出了家禽养殖技术的薄弱环节与发展趋势,并对工厂化家禽养殖的发展和改进提出了建议,为我国现代家禽养殖业绿色高质量转型升级与健康可持续发展提供参考。     

CRISPR/Cas9技术在家禽育种方面的应用

作为一种重要的基因工程技术,基因编辑自出现以来一直倍受关注.近年来,基因编辑技术发展更为迅速,从锌指核酸酶技术(ZFN)的开发利用到转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)技术的熟练运用,再到规律成簇间隔短回文重复序列(CRISPR)技术的发现,基因编辑技术在不断地自我更新和完善的过程中推动着生命科学的发展和进步.综述了...     

基于力外环控制的果蔬抓取技术研究

构建了以PC机为基础的开放式机械手抓取力控制系统。果蔬在机械手抓持过程中会发生变形,从而使抓持力逐渐变小,采摘中应考虑果蔬变形对抓持力的影响,因此提出一种适合果蔬抓取的力外环控制算法。该算法将力偏差转换为位控系统的速度输入指令,随着力偏差的减小,机械手自动减速停止,可减小力超调和振荡。在试验中分别采用比例和增量式比例积分算法设计力控制器,两种算法均可以实现随着抓持果蔬力的增大,机械手自动减速。试验表明：通过力外环控制机械手自动变速抓取是适合果蔬抓取的一种有效控制方法,可减小抓持力超调,降低农业机器人抓持果蔬的损伤。     

香蕉新品系“W-07”选育初报

从香蕉品系＂8818＂组织培养繁殖后代中,选育出果指整齐,生育期短的香蕉新品系＂W-07＂,主要表现中矮杆（231cm）,茎粗中等（70.2cm）,苗期生长较快,叶色浓绿,叶形椭圆形,叶形比（长/宽）2.05;果穗6～8梳,平均每梳质量4.0kg,穗长80.6cm,单穗重24.42kg,单果重180g,果指数130.2条/穗,果指长20.3cm,产量高,全生育期317d（春植）。＂W-07＂适宜在海南岛栽培种植。     

家禽孵化过程无精蛋、死胚自动剔除控制系统硬件设计

根据家禽孵化生产工艺进行了无精蛋、死胚自动剔除控制系统的硬件设计 ,对系统中的主要电路进行了介绍 ,为家禽孵化生产工艺全面自动化提供理论基础     

28个香蕉品种果实性状评估

为了评估我国香蕉品种的农艺学表现,于亚热带地区气候条件下,在3年2茬种植期内,对28个香蕉(Mumspp．,AAA Group,‘Cavendish’)品种的果穗形状、果穗质量、果梳数、果指数、果指长度、粗度、弯曲度等性状进行了比较．结果表明,‘高脚遁地蕾’、‘威廉斯’、‘巴西蕉’等的果穗较匀称,矮把蕉的果穗尖削度较大;第一茬株产20～30kg,第二茬株产约提高5kg,‘矮脚遁地蕾’2茬蕉的总株产(73．8kg)比‘巴西蕉’和‘威廉斯’高21％．各品种果梳数7～9梳,总果指数140～170条,头梳的蕉指数25～30条,质量4～7kg,均是尾梳的2～3倍;果指长度20～22cm,粗度偏大(约40咖)．综合来看,一些地方品种如‘矮脚遁地蕾’等的株产、穗形、果指长度和果指形状等比引进品种更具优势．