基于PLC的采摘机械手电气自动化技术研究

为了提高采摘机器人电气自动化的效率、水平及机器人的智能化程度,在采摘机械手的设计上引入了PLC控制系统,并利用PID控制算法对自动化系统进行了改进,提高了自动定位和采摘动作控制的精度。为了验证方案的可行性,模拟采摘机器人的作业环境,采用MCGS软件设计了采摘机械手作业的监测系统,并对采摘的漏采率和破损率进行了测试。测试结果表明:基于PLC的采摘机械手具有较低的漏采率和破损率,可以满足较高精度的采摘机器人设计需求。     

基于光学导航的采摘机器人系统设计及定位方法研究

为了提高采摘机器人的定位导航精度,将光学导航方法引入到了采摘机器人控制系统的设计上,通过激光扫描和机器视觉相结合的方法,提高了采摘机器人的作业质量和作业效率。在进行定位时,首先由激光扫描方法对采摘机器人进行定位,得到全局坐标中的位置,然后利用机器视觉系统得到采摘机器人和待采摘目标果实的距离,对果实精确定位后进行采摘。采摘测试结果表明:采用光学导航系统可以准确完成果实目标的定位,可有效提高采摘机器人的采摘精度和采摘效率。     

自主导航果园作业机器人设计——基于自适应遗传算法和样条曲线

为了提高果园精细作业的自动化程度、降低作业成本、推动机器人产品的应用,设计了一种新的果园作业和管理的履带式移动机器人,并提出了一种基于自适应遗传算法和样条曲线的机器人自主导航算法,开发了基于VC++6.0编程的机器人PC控制器。机器人通过对位置角速度和姿态角速度的标定,在控制器中对信号进行处理,并发出控制信号,提高了机器人轨迹控制的精度。对果园作业机器人进行了测试,结果表明:果园机器人在不平整路面上的作业稳定性较好,将速度控制在0.15m/s时,机器人在20m的行驶过程中,其横向最大偏差仅为0.016m,控制精度较高,对果园复杂地形的适应能力较强,满足了果园作业机器人的设计需求。     

交互式视音频在智能采摘机器人自动化系统中的应用

在采摘机器人自动化系统的设计过程中,为了提高采摘机器人的控制效率,引入了基于交互式视音频英语学习原理的采摘机器人交流交互系统,基于WiFi网络,采摘机器人可以将实时作业情况以视频的形式传输给远程端,远程端根据采摘机器人的实时作业情况,对采摘机器人发出语音指令,机器人识别语音指令后完成相关动作,实现远程端和采摘执行端的交流交互。为了验证方案的可行性,设计了采摘机器人机器和远程端自动化控制系统,并对WiFi网络的传输性能以及语音指令的准确识别率进行了测试,结果表明:WiFi网络的通信性能较好,采摘机器人可以准确的识别语音指令,实现自动化控制。     

智能采摘机器人自动化系统研究 —基于交互式视音频技术

为了提高采摘机器人的作业质量,模仿英语移动教学交互式视音频技术,在采摘采摘机器人控制系统中引入了视音频交互技术,通过远程视频监测机器人的作业状态,然后利用声控技术对采摘机器人的作业姿态进行调整,实现了管理员和采摘机器人的视音频交互,可以有效地提高采摘机器人的作业质量,降低采摘机器人的故障率。为了验证方案的可行性,对采摘机器人自动化控制系统进行了测试,并引入了MIMO通信原理,以提高视音频信号传输的质量。测试结果表明:采摘机器人可以准确地识别远程端的声控信号,且根据指令信号动作的准确率较高,可以满足高精度采摘机器人的设计需求。     

基于PLC监测系统和远程控制的玉米播种机设计

为了提高玉米播种机的自动化水平和播种精度,设计了一种新型的基于PLC监测系统的远程控制玉米播种机,并对玉米播种机的开沟机械装置和播种机械装置进行了改进,结合PLC监测和控制技术,实现了播深、排种精度和播种机行驶方向的实时监测和控制。为了实现播深和排种精度的自动化调节,使用PLC对开沟器和排种轮进行实时监测,并利用四连杆结构和直流驱动电机对其进行控制,采用灰色预测模型对排种器的排种轮转速进行预测,可以有效地提高播深和播种精度控制的自动化水平。最后,对播种机的性能进行了测试,通过测试发现:基于PLC监测系统的远程控制播种机可以有效地对排种轮转速、播种机行驶速度、行驶方向进行实时监测,播种机的漏播率和重播率都较低,满足高精度播种机的设计需求,为现代化播种机的设计提供了较有价值的参考。     

基于园林的修剪机器人结构优化研究

针对园林修剪机器人作业精度和自动化作业程度较低的问题,对修剪机器人进行了结构优化设计。园林修剪机器人的主要组成包括主控制器模块、机械臂模块、电机模块、电机驱动模块、传感器模块和供电模块。为了实现园林修剪机器人自主导航时避障和自适应转向的功能,在机器人上增加激光传感器,并对其控制性能进行分析;为了保证机器人的性能最优化,从结构出发对其进行动力学分析,确定机械臂的运动方程。为了验证园林修剪机器人的性能,对其进行转向性能测试和移动性能测试。试验结果表明:机器人能够成功识别障碍物并自适应转向,且具有良好的移动和作业性能。     

采摘机器人智能监控和路径规划设计研究

为了提高采摘机器人自主导航和自动化定位能力,提升机器视觉的路径规划精度,基于 TI 公司的MSP430 F149 单片机,设计了一款具有监控终端和GPS导航功能的自动采摘机器人,实现了机器人路径规划实时处理、通讯、定位、报警一体化和自动化控制功能. 通过测试发现,MSP430F149 单片机具有功耗低、体积小、操作简单,便于系统管理维护等优点. 对机器人5 种路径规划的总体行驶精度路、径规划的移动时间利用率、路径规划的漏采率进行了测试,通过测试发现:5 种路径规划中套行法的各种指标测试效果最好. 同时,结合MSP430 F149 单片机和PID算法,实现了采摘机器人高效自动化采摘功能,提高了机器人的采摘精度,为采摘机器人的智能化设计提供了较有价值的参考 .     

基于RBF网络的果蔬采摘机器人运动轨迹控制研究

为了提高果蔬采摘机器人机械手运动的精确性,提高机器人移动的效率,提出了一种基于遗传算法和RBF网络的机器人运动轨迹控制方法,并对果蔬机器人机械手的活动和整体的移动轨迹进行优化,有效地提高了果蔬采摘机器人的工作精度和作业效率。为了验证设计的采摘机器人的可靠性,在大棚内对机器人的采摘性能进行了测试,包括机器人移动路径规划和机械手路径规划。通过测试发现:使用RBF神经网络算法可以有效地控制机械手在三维空间内的运动;在遗传算法控制下,机器人可以通过较少的计算次数利用神经网络算法搜索得到最优路径,计算精度达到了99%以上。其计算精度及效率高,为高效果蔬采摘机器人的设计提供了较有价值的参考。     

数字传媒交互式技术在采摘机器人远程控制中的应用

在采摘机器人远程控制系统的设计过程中,为了提高采摘机器人的智能化水平,基于数字传媒交互式学习技术引入了机器人远程控制交流交互系统,利用语音指令的方式实现管理员对采摘机器人的远程控制。在交流交互过程中,首先由远程监控端采集采摘机器人作业视频,然后利用投影技术进行投影,管理员根据实时作业情况对采摘机器人发出控制指令,以提高采摘机器人的作业质量。为了验证方案的可行性,对采用交互式系统的采摘机器人进行了测试,结果表明:采用交互系统后采摘机器人的远程控制精度有所提高,交互性系统的引入对于提高采摘机器人的作业质量具有重要的意义。     

基于PLC的采摘机器人作业路径避障系统设计

为提高果实采摘效率,基于PLC技术设计了采摘机器人的作业路径避障系统。系统主要由信息获取系统、工控机主程序及运动执行系统等部件组成,通过PLC技术对路径规划和果实的采摘、运输进行控制,并采用改进的蚁群算法对最优路径进行规划。对采摘机器人在温室环境下进行性能测试,结果表明:采摘机器人可以实现作业路径避障,并完成果实的采摘,工作性能稳定,能够满足农户对采摘机器人的使用和性能要求。     

小麦精播机器人设计——基于图像融合与智能路径规划

为了提高小麦的产量,并且在作业过程中使播种机器人成功绕过障碍物,需要对小麦播种路径精细的规划。为此,提出了一种新的路径规划方法,使用图像融合技术,结合模糊控制位移误差理论,实现了小麦播种机器人的自主路径规划。为了测试该方法的有效性和可靠性,设计了一款具备高清摄像功能和PC图像处理功能的精密播种机器人,并对其路径规划和播种效率进行了测试。结果表明:该机器人能够成功绕过障碍物,完成最优路径的规划,并在小麦播种过程中可以规划出近似矩形的播种路径。从机器学习和播种时间上的对比发现:该算法可以有效地提高机器学习速度,缩短播种时间,从而提高了小麦播种的自动化水平和作业效率。     

基于PLC的高速并联自动化控制策略研究

由于在樱桃的采摘季节很耗费人力物力,并且在采摘的过程中樱桃的破碎率也很高,所以为了提高樱桃的采摘效率,文章采用基于PLC高速并联自动化控制策略,通过该策略成功设计出的机器人能够通过PC上位机对樱桃的图像进行采集,然后对采集得到的图像进行二值化处理和膨化腐蚀化处理,能够准确识别成熟的樱桃;在使用PLC控制方法对机器人的角度进行控制,通过对设计的机器人进行测试,能够发现通过PLC高速并联自动化的设计方式能够在很大程度上提高机器人的工作效率,缩短工作时间,有利于樱桃的采摘,并且能够在很大程度上降低采摘过程中的破损率。     

模糊算法在黄瓜采摘机器人轨迹控制中的应用

为了实现黄瓜采摘自动化,解决农村劳动力缺失问题,设计了黄瓜采摘机器人。设计主要包括以下内容:①对黄瓜采摘机器人进行运动学分析,以机器人行走系为坐标原点,建立采摘机构坐标与腰部,大臂和小臂舵机角位移之间关系,进而求解逆运动方程,实现控制;②采用摆线函数,对机械臂运动轨迹进行规划,实现无冲击,平稳运动;③采用模糊控制方法,对机械臂动力学方程中摩擦不确定项进行逼近,提高机器人运动精度;④最后,对机器人运动精度进行测试,实地检测机器人采摘成功率和采摘速度。     

一种PLC联合控制的小型播种机的设计与应用

【目的】为了提高农业播种系统的控制效率,降低系统故障发生率,将PLC自动化控制技术引入小型播种机的系统设计。【方法】以基于PLC自动化控制的小型玉米播种机设计为例,提出了一种PLC联合控制的播种机自动化控制的硬、软件系统。联合控制主要由W77E58型单片机与西门子S7-200型PLC技术实现具体功能,采用1#、2#上位机系统和6.0版本组态仪表监控软件,配置仪表系统PLC,结合现场的监控状态主动发送请求信号,在PLC成功接收请求信号后启动分析处理程序,即可向单片机反馈控制指令,将其转变为控制电信号驱动装置完成播种作业。【结果】对应用PLC技术的小型播种机性能进行PLC远程监测控制及播种机性能测试,根据排种轮的转速监测情况,发现排种轮在调整转速之前能保持平稳运行,调整转速过程中的时间差整体较短,在调整之后依然有平稳转速。对播种机进行8次重播率测试,发现播种机有着比较稳定的漏播率与重播率,整体测试值均低于1%。【结论】运用PLC联合控制技术提高小型播种机的播种质量,可以满足小型播种机的精密播种要求,对我国未来农业机械化水平提升意义重大。     

基于PLC和光电传感控制的穴盘苗自动移栽装置设计

移栽机械化设备作为育苗工厂化生产的重要设备,在提高育苗工作效率上有着重要意义。为了提高穴盘苗移栽的效率和自动化程度,设计了一种基于光电传感器和PLC编程的自动移栽装置,并在PLC控制器中嵌入了模糊控制算法,有效地提高了系统的抗干扰能力和自动化程度。该设备利用光电传感器对穴盘特征参数进行扫描,可以发现空穴盘和无穴盘的情况,并能够对穴盘苗进行定位。设计开发了试验样机,并开发了上位机和下位机控制平台,利用PLC控制器和模糊控制软件框架,实现了移栽设备的自动化移栽。试验表明:采用模糊PLC控制器,穴盘苗准确识别率和移栽成功率平均值为9 8.9%和9 9.5%,作业精度较高,可以满足现代化温室种植的需要。     

电力系统配电网技术在农机自动化控制中的应用

为了提高农机的自动化控制水平,基于电力系统配电网自动化技术,将自我诊断和反馈调节方法引入到了农机的控制系统中,通过对控制系统故障的自我诊断和反馈调节,农机可以实现自主化作业,有效提高了农机的智能化作业能力。为了验证方案的可行性,以配电网自动化系统和采摘机器人控制系统的测试为例,对配电网自我诊断能力和农机的反馈调节有效性进行了仿真模拟,结果表明:配电网自我诊断系统可以有效监测到系统中存在的故障,而采用配电网反馈调节系统后,采摘机器人的故障率有所降低,将配电网自动化技术应用到农机自动化控制系统中是可行的。     

基于模糊神经网络的液压式播种机电气控制系统研究

播种机电液悬挂系统主要用于在使用过程中对播种机具进行调节,以实现播种深度和播种间距的控制。为了提高电液悬挂系统的控制精度和智能化水平,将模糊神经网络理论引入到了控制系统的设计上,通过PID反馈调节的方式,实现播种机具的自动化提升或者降低,保证播种机具在预定的耕深下工作。模拟免耕播种的作业环境,对模糊神经网络PID控制系统进行了测试,结果表明:在播深自动化调节过程中,系统的响应速度较快,响应精度较高,从而验证了方案的可行性。     

基于CMOS图像传感器的采摘机器人嵌入式视觉系统

为了提高采摘机器人的自动化程度,实现自主导航和自主采摘作业能力,将基于CMOS图像传感器的嵌入式视觉系统引入到了采摘机器人的设计过程中,有效降低了机器人的设计复杂程度,提高了机器人的设计效率。采用DSP主控芯片构建了嵌入式图像处理系统,可以处理CMOS相机实时采集的图像,并采用模块化设计,构建了包括通讯单元、存储单元及视频输入输出接口的硬件系统,使各模块之间协调工作。为了验证方案的可行性,对一款果实采摘机器人进行了改装,安装了嵌入式视觉系统,并对其性能进行了测试。测试结果表明:采用基于CMOS图像传感器嵌入式视觉系统后,采摘机器人的定位准确率和采摘准率率都较高,满足了自动化采摘作业需求。     

基于OFDM-MIMO移动通信模型的采摘机器人设计

为了提高果树采摘机器人的智能化和自动化水平,提高机器人的实时通信和在线控制能力,实现机器人作业过程的远程控制,在采摘机器人通信系统中引入了OFDM-MIMO模型,并将移动4G技术应用到了机器人的设计中,突破了机器人控制距离限制,实现了机器人的跨区域无线通信。机器人采用视觉传感器和4G网络采集并传输图像,图像数据可以在远程浏览器端实时显示,便于掌握机器人作业信息。当机器人碰撞传感器发出信号时,可以利用OFDM-MIMO信道模型进行图像的高效传输,并将视觉传感器采集的图像信息传送给远程控制端,在采摘出现失误时可以及时地调整机器人的状态,实现果实采摘的在线控制。同时,设计了机器人的实验样机,并对机器人的果实定位能力和通信能力进行了实验和仿真。实验和仿真结果表明:该种机器人可以有效地识别普通果实和套袋果实,并且通信实验测试和仿真测试的结果吻合,从而验证了结果的可靠性及OFDMMIMO模型在采摘机器人通信系统中的可行性。