农业机器人的应用领域、特点及支撑技术

简述了农业机器人的主要应用领域,包括移栽机器人,喷药机器人、蔬菜嫁接机器人,蔬菜水果采摘 机器人、果实分级机器人、林木球果采集机器人等。论述了农业机器人应用的特点和开发、研究农业机器人的支 撑技术以及农业机器人的应用前景。     

RBT14型林木球果采集机的设计

为了提高采集球果的生产效率，保证作业安全，减少对母树的损坏，研制了ＲＢＴ１４型林木球果采集机。该机由三个部分所组成；五个自由度全液压驱动的机械手；Ｊ－５０履带拖拉机；可重复编程的单片机数字程序控制系统。实践证明，该机设计合理，操作简便，性能可靠。     

遥操作农田信息采集机器人控制系统研究

提出了一种基于遥操作机器人的农田信息采集方法,设计了新型农田信息采集机器人的控制系统并制造了移动机器人样机.主控计算机与车载网络摄像机构成无线局域网,实现视觉图像传输.在遥操作模式下,操作人员通过计算机导航软件控制机器人的动作,实现遥控导航和信号采集,可为精确农业提供原始数据.试验结果表明,机器人工作可靠性高、稳定性好.     

一种松果采摘无人机的设计构想

传统的林木球果(松果)采摘作业耗时又耗力,由于林木球果采摘的作业空间环境,采摘目标自身的特点,目前的采摘大部分采取半机械化和人工采摘的方式来完成。本文创新性地在无人机上安装柔性末端执行器、收集装置、平衡装置经识别系统,执行装置,实现林木球果高效率高质量采摘。     

驱动伺服一体化型机器人云台系统的设计与实现

机器人云台是一种用于机器人图像采集的运动装置，能够精确的调速并且实现不同方向上的精确定位。设计采用数字信号处理器（TMS320LF2407 DSP）作为主控芯片，能提高控制系统的实时性和数据处理能力。设计包括供电与驱动电路系统、闭环控制系统与通信系统。控制系统包括位置闭环与速度闭环系统。位置闭环可实时检测并调整位置，速度闭环采用PI控制算法实现，PI参数的调试采用塔卡哈什经验方法。通信系统通过串口实现DSP与上位机的数据交换。     

两轮自平衡机器人控制系统设计

为了使两轮机器人在更加复杂和多变的环境中灵活快捷的执行任务,本文设计了一种两轮自平衡循迹机器人控制系统,系统基于STM32F103C8T6单片机开发与实现,采用MPU6050采集角度和加速度信息,并结合光电码盘采集到的速度,反馈给处理器,经分析处理后调整左右电机转速来维持机器人平衡以及其他运动方式。采用模拟灰度传感器识别跑道中央黑色的引导线,以达到机器人寻线的目的。测试结果表明两轮平衡机器人控制系统具有可行性,提高了两轮机器人的平衡性和抗干扰能力。     

松果梢斑螟的防治措施

松果梢斑螟又名球果螟,是东北林区常见的林木害虫,主要危害落叶松、樟子松、红松、云杉等球果及嫩梢,导致球果畸形扭曲、干缩枯死,严重影响树木的正常生长和种子产量。简述了松果梢斑螟的形态特征和生活习性,并提出了相应的防治措施。     

区域极点配置在机器人手臂运动模型中的分析及比较

针对一类线性系统的区域极点配置的稳定问题，以机器人手臂为研究对象，对被控对象进行相关描述并且建立运动模型。给出线性系统区域极点配置在机器人手臂的运动模型稳定中的重要结论。利用LMI求解出控制器，并例举一个具体实例通过计算机仿真证实结论的正确有效性，通过分析得出区域极点配置的控制方式较精确极点配置的控制方式在稳定性特征上能够更好的控制系统，使得系统满足静态与动态特性。     

采摘机器人控制系统设计与实现

针对目前机器人大赛采摘机器人控制系统存在的问题进行研究,提出了1种基于嵌入式微处理器控制系统的设计。该控制系统采用ARM9为核心控制器,以红外避障传感器、灰度传感器以及碰撞传感器等作为检测装置,通过对反馈信号的采集、处理,来规划机器人行走路径。本文详述了该控制系统的硬件设计,并对其软件进行了编程。通过赛前测试和比赛验证,该采摘机器人的控制系统能够很好地完成比赛任务,其可靠性和速度方面均有所提高。     

喷药机器人语音控制系统设计

为设计一种成本低廉,能够适配现有的轮式喷药作业设备的语音控制系统。分析温室喷药机器人的作业要求,简单介绍了机器人机械系统,以STC90LE52RC单片机为控制核心,设计喷药机器人语音控制系统,包括机器人本体运动控制系统、喷药模块控制系统,语音遥控系统。重点阐述了语音识别模块的控制原理与电路设计,语音识别、无线收发、控制命令传送的程序流程。结果表明:语音远程遥控机器人的平均识别率在85%以上。     

番茄收获机械手工作空间分析与仿真

采用Denavit-Hartenberg坐标系,通过齐次变换法建立了7自由度番茄收获机械手的正运动学方程,利用蒙特卡洛方法对机械手工作空间进行仿真和分析.结果表明,番茄收获机械手工作空间内部工作点密集且分布均匀,能够满足番茄采摘高效作业的要求.蒙特卡洛法求解速度快,能够简单、直观形象地描绘机械手的工作空间.     

机器人运动学的旋量表述

应用李群知识和旋量理论描述了串联机器人的刚体运动,建立了机器人运动学关系的算法,并利用软件Mathematica进行了算法的实现;选取了具有代表性的串联机器人进行了运动学关系的分析,对算法和程序进行了验证;最后将运动学关系式的旋量指数积方法与传统的D-H参数方法进行了比较分析,从运动学参数的几何描述以及运动学关系式对后期分析的影响2个方面分别阐述了旋量指数积描述方法的优势。     

基于运动学的骨骼动画控制研究

计算机骨骼动画技术的实现首先要构建起骨骼运动模型,然后建立骨骼的正向运动学和反向运动学控制算法,在软件环境下实现对骨骼运动的控制。     

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。     

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。     

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。     

林木采伐机工作臂的工作轨迹

分析了林木采伐机工作臂的结构组成.在Solidworks环境下建立工作臂三维模型,绘制液压控制系统原理图;通过动臂动作优先规划对工作臂三维运动进行仿真,确定工作油缸行程范围及工作臂运动轨迹,并准确反映工作臂实际运动情况.     

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.     

基于PLC的拔抛秧机械手监控系统设计与试验

目的 设计一套拔抛秧机械手监控系统,以提高拔抛秧机械手设备的自动化和信息化水平。方法 根据拔抛秧机械手工作原理,采用可编程控制器(Programmable logic controller,PLC)作为主控单元设计了系统的硬件电路和软件程序,采用触摸屏和组态软件设计了拔抛秧机械手的人机交互监控界面,并采用GRM530通讯模块、云服务器、Android手机和Android Studio软件设计了远程监控系统手机APP。该监控系统工作时,GRM530通讯模块读取PLC中指定的存储器数据,通过4G网或WIFI将数据上传到云服务器内,Android手机APP可直接访问并下载该云服务器中的数据,最后在APP中可视化地呈现出来。结果 该监控系统工作稳定可靠,远程通信测试重复10次试验的丢包率均为0,平均时延为25 ms,表明Android手机APP客户端和拔抛秧机械手可以实现稳定可靠的双向通信。该系统的数据传输是双向的,人机交互功能正常,触摸屏和Android手机APP均能精准地反馈设备的工作状态和工作数据,用户可以通过Android手机APP对PLC发送控制指令,实现整个系统的监控一体化,远程控制指令响应延时低,最高响应延时不超过0.63 s。结论 该拔抛秧机械手监控系统可以对拔抛秧机械手工作状态和工作数据进行远程实时监控,具有良好的人机交互界面,对促进信息化与农机装备的深度融合具有一定指导意义。     

基于PLC的穴盘苗移栽机械手控制系统设计

随着温室蔬菜及花卉生产的飞速发展,温室智能化及自动化装置的研究成为农业工程领域研究的热点。应用PLC技术设计开发了穴盘苗自动移栽机械手的控制系统。详细地介绍了硬件结构即电气系统的设计,包括气缸、电磁阀及行程开关的选择I、O接点的分配及PLC接线图的设计,编制出机械手运动过程梯形图和指令表程序,完成了控制系统的安装和调试。结果表明,该控制系统的设计合理,性能可靠。