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.     

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。     

基于PLC的果蔬机器人抓取控制系统研究

当前农业生产已经朝着机械化、智能化、精准化发展,如何提高果蔬的收获效率?果蔬机器人在农业上的应用是重点关注和研究的热点。为提高果蔬机器人的操作性、稳定性与便捷性,基于可编程逻辑控制器技术,以果蔬机器人抓取控制系统为研究对象,在分析机器人抓取关键技术的基础上,结合果蔬抓取的特点,从机械手选型和硬件结构上重构硬件系统,并从软件结构与程序流程上开发软件系统。     

木材抓具抓取速度的实验研究

利用实验手段,定量化地分析研究了木材抓具抓取速度ν对其抓取性能的影响。实验中测试了三个评价指标。即抓取力P、抓取量m和单位抓取力P_0。实验采用横椭圆爪形抓具,以五种抓取速度抓密实楞的工况下进行。结果表明,木材抓具抓取速度过低或过高对改善抓具的抓取性能将产生不利的影响;木材抓具抓取速度的合理范围是0.1—0.25 m/s;比较合理的抓取速度是0.16 m/s,在此速度下,木材抓具不仅具有合理的抓取力,而且有较高的抓取量。     

机器人多指抓取最优规划的研究现状和发展趋势

对机器人多指抓取最优规划的研究现状进行综述。为了对多抓取进行定性分析，首先介绍了抓取的接触模型，分析了抓取的形封闭和力封闭问题，并提出了抓取的稳定操作条件，为稳定抓取提供了基础。介绍了多指手抓取点位置规划方法，如基于几何分析的方法、基于人工智能的方法和基于目标函数的方法。将抓取力规划方法分为接触力空间的抓取力优化和关节力矩空间的抓持力优化。最后讨论了该领域的问题和未来发展趋势。     

木材抓具的实测报告

本文借助于电测技术,在密实楞抓取和格楞抓取的两种工况下,测试了木材抓具的有关参数,介绍了实验抓具及仪器;分析了抓取过程中抓腔内原木的运动规律。结果表明,木材抓具基本上是抓取第一层原木,这些原木的运动规律是,原来在被抓取层两边的原木抓取后基本上仍位于抓腔的两侧,抓取层内中央的原木抓取后仍处于抓腔内的中、下部。采用了两种爪形,即近似横椭圆爪形和近似竖椭圆抓形。测试了抓爪形状对抓取力的影响,实验结果得出,不论从力学角度还是从抓取性能角度来看,近似横椭圆爪形的性能比近似竖椭圆爪形的性能好。同时给出了木材抓具抓取力及抓爪板上应力在实楞和格楞抓取两种工况下的测试方法和结果。     

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。     

基于GA–BP神经网络的番茄应力松弛参数的估计

为了实现机械手在抓取过程中对番茄应力松弛参数的快速准确估计,提出以BP神经网络为核心,遗传算法(GA)对BP神经网络初始权值和阈值进行优化的番茄应力松弛参数的估计方法:以番茄为样本,利用质构仪进行番茄应力松弛试验,并利用三元件广义Maxwell模型来表征番茄的应力松弛特性,通过拟合获取样本数据集;再以抓取力F、变形量D、作用时间t为输入,松弛特性参数E、Ee、η为输出构建BP神经网络模型,使用遗传算法对初始连接权值和阈值进行优化,获取最优参数的GA–BP神经网络估计模型;将该估计模型应用到机械手抓取过程中对番茄应力松弛参数的估计验证。结果表明:番茄应力松弛特性参数E、Ee和η的估计相对误差都在15%以内,且趋于稳定,该估计模型可对番茄应力松弛参数进行在线估计。     

海珍品采捕机械手设计

为了便于海产品的采捕,真正实现机械手代替人工采捕工作,提高工作效率,利用现代化的机械设计理念,从整体上对采捕机械手进行了设计。机械手各部件包括控制回转的腰座、可垂直水平移动的手臂,以及用于抓取的手爪等构件。此外,还对机械手系统控制部分的硬件进行了设计。最后通过实验,随机跟踪机械手的运行方式,可知在实际工作中能达到实验室模拟仿真的效果,具有大量生产的价值。     

ZDJ-DS-V型桃子果袋机

正最新款V型口桃子果袋机,采用机械手抓袋,机械手自动点数(达到设定数量就会自动弹跳一个袋子标记),使操作更加方便快捷,灵活自如,产袋速度快、效率高,纸袋成型原理先进,适合各种纸张加工。一、产品特点1.整机采用全轴承结构,设备运行     

基于神经网络PID算法的优化饲料配制系统

【目的】设计饲料配制控制系统,并采用神经网络PID优化算法实现对配料精度的提高。【方法】以西门子S-200 smart型PLC为主控设计饲料配制控制系统,针对现有常规PID算法的控制策略存在超调大、收敛慢等缺陷和BP神经网络梯度下降过程容易出现局部最小化问题,提出以附加动量项的BP神经网络PID算法实现称重误差的降低。【结果】基于动量项的梯度下降法建立的BP神经网络PID算法模型解决了参数自学习整定问题,在响应速度上该算法与PID算法对比为3∶1,试验后平均精度99.6%。并在收敛速度和改善超调现象具有更高效的表现。【结论】配料系统经算法优化后误差得到有效控制。     

无刷直流电机模糊与PI双闭环调速系统的研究

根据无刷直流电机的发展,将转速外环模糊控制和电流内环PI控制相结合,设计了双闭环直流调速系统控制方案。通过模块化、集成设计,试制了无刷直流电机控制器样板,以C语言编程实现了转速环模糊控制算法和电流环PI控制算法。搭建了无刷直流电机调速系统试验平台,试验结果表明所设计的无刷直流电机控制器,响应快、超调小、实时性好,保证了良好的稳态和动态性能。     

果蔬冷藏车太阳能半导体冷藏系统的设计

太阳能半导体冷藏系统用半导体制冷片制冷,用于果蔬冷藏车上冷藏水果、蔬菜。文中介绍了半导体制冷器的结构和温度控制电路、太阳能半导体冷藏系统的设计,为果蔬冷藏车的太阳能半导体冷藏系统的开发及其应用提供了基本结构和原理。     

基于积分分离模糊PID的温度控制系统设计

针对温度控制系统采用传统PID控制方法易出现响应速度慢、超调量大、控制精度低等问题,提出了一种基于积分分离模糊PID控制的改进方法.阐述了该方法的工作原理,设计了控制器参数,并结合温室温度控制系统对该方法以及传统PID、模糊PID进行了系统性能实验的对比分析.结果表明,采用该方法设计的温室温度控制系统,有响应速度更快、超调量更小和控制精度更高等优点,具有较强的工程应用价值.     

拖拉机电液悬挂半物理仿真系统设计及试验

为实现拖拉机电液悬挂系统的准确控制,以福田雷沃欧豹TG1254拖拉机为研究平台,设计了一套拖拉机电液悬挂半物理仿真系统.该系统硬件平台主要包括拖拉机液压回路、传感器、数据采集装置等;软件平台采用SIT模块,联合LabVIEW和MATLAB建立控制器模型.设计自适应控制算法,实现系统的牵引力调节、位置调节和力位综合调节并进行了实车试验.在牵引力调节试验、位置调节试验和力位综合调节试验中,系统过渡过程时间均低于或等于6s,系统超调量小于或等于25%,系统控制过程平稳,耕深稳定,实现作业质量提升.     

中国与中东欧国家果蔬贸易竞争性与互补性研究

近年来,中国与中东欧的果蔬产品贸易额稳定增长,对发展双边农产品贸易具有重要意义.选取2001-2012年作为研究区间,运用相对贸易优势指数和双边贸易综合互补系数分析中国与中东欧各国果蔬产品的竞争性与互补性.结果表明:中国的果蔬制品及蔬菜具有相对比较优势;中东欧仅在果蔬制品方面具有弱比较优势;中国与中东欧国家总体上呈互竟性,与各国的互补性与竞争性各异.并提出注重市场细分、发掘贸易潜力和利用政策优势、把握战略机遇的对策建议.     

基于GVF模型的蔬果图像快速分割方法

在结合贪婪算法的基础上,利用一种改进的梯度矢量流（GVF）算法,提出了一种对各种蔬果图像进行轮廓提取的新算法。试验表明,该方法在保持GVF模型原有特性的基础上大大提高了模型收敛的速度,且较好地限制了非目标边缘和噪声干扰的影响,能够满足果蔬采摘机器人对视觉系统的精度和实时性要求。     

卡尔曼滤波融合遗传PID控制算法在提高播种精度中的应用

为提高排种器的排种精度,在传统气吸式排种盘转速控制的基础上,设计了一套卡尔曼滤波融合遗传PID控制算法,通过PID控制算法实现排种盘电机转速的闭环控制,通过卡尔曼滤波算法滤除排种盘在转动过程中因振动和外界干扰等原因产生的噪声,并采用遗传算法快速准确的寻找PID控制过程中的最优控制参数.为验证算法的有效性,假设输入信号为单位阶跃信号,并在噪声大小为0.002和0.1的情况下分别进行了实验.在噪声为0.002时,传统PID控制响应波动值可达到1.5,遗传PID控制响应波动值最大仅为1.2;加入卡尔曼滤波后,传统PID控制输出响应趋于稳定的时间约为0.2 s,遗传PID控制的输出响应趋于稳定的时间约为0.08 s;同理,将噪声增大为0.1后,采用相同的实验方案进行实验,最终实验说明了卡尔曼滤波融合遗传PID控制算法在提高排种盘电机转速稳定性中的有效性.     

果蔬品质改良剂在大棚草莓上的应用研究

以大棚“章姬”草莓为试材,研究不同品质改良剂施用量对草莓植株生长和可滴定酸、可溶性固形物（TSS）和糖含量的影响。结果表明：果蔬品质改良剂增加草莓果实可溶性糖总量,以稀释1000倍液处理具有最好的增糖效果;降低可滴定酸含量。以稀释500倍液处理降酸效果最佳。果蔬品质改良剂能增加草莓果实可溶性固形物含量,提高固酸比。综合评价,按稀释1000倍液处理比较合适,但根若想降低酸度可以采用稀释500倍液处理。     

无人机电控速度模糊PI双闭环控制仿真研究

【目的】针对农用无人机作业时,对速度的稳定恒速需求,研究无人机无刷直流电机的速度控制模糊PI闭环算法。【方法】分析无人机电控系统的结构原理,根据电控系统驱动无刷直流电机的速度控制要求,在Matlab/Simulink环境下,构建电控驱动无刷直流电机系统的仿真模型,采用速度电流双闭环控制策略,其中,速度环使用模糊PI控制器,电流环使用电流滞环控制。设置系统参数,进行仿真分析,搭建ARM电路仿真板,验证算法的有效性。【结果】采用模糊PI后,该系统加快了速度响应,减少了系统超调量,提高了系统的抗干扰能力,提高了系统的动态特性和鲁棒性。【结论】本研究提出的模糊PI控制策略是有效的,可为无人机实际电机控制系统设计和调试提供理论参考。