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。     

沙棘螺旋伸缩剪的设计与试验研究

为解决我国沙棘的采收问题,研制了一种螺旋伸缩剪,长度能在1.2~1.8m之间调节。选择手工园艺剪、沃施剪中低搭配的采收方式,与手工园艺剪、沃施剪、螺纹伸缩剪3者高中低搭配的采收方式进行试验对比分析,包括采收效率、采净率、采收范围、劳动强度。通过对比分析,得到在手工园艺剪、沃施剪、螺纹伸缩剪3者搭配时,沙棘的采收效率、采净率、采收范围3项指标都得到提高,确定了3者比例为2:1:1时沙棘采收效率、采净率最高。经两种沙棘采收方式的对比试验分析,为沙棘采收机的理论研究与优化设计提供了参考,也为沙棘采收机的研制开发提供了新的思路。     

智能轨迹控制割草机器人设计——基于FPGA神经网络

为了提高割草机器人自主导航和定位的精确性和智能性,设计了一种新型的基于FPGA神经网络算法的割草机器人。该设计采用FPGA可重构技术,以3层误差反向传播神经网络作为典型的模型来展开;利用成熟的BP算法公式,设计了割草机器人智能控制的模型;利用FPGA技术,设计了割草机器人的硬件系统;最后采用文本输入的设计方法,利用田间试验的方式,对机器人的轨迹规划能力和控制精度进行了验证。试验结果表明:利用FPGA和神经网络模型可以有效地穿越5个障碍物,并可得到满意的轨迹规划结果。将普通的PID控制器和神经网络PID控制器得到的控制结果误差进行了对比,结果表明:神经网络PID控制器得到的割草机器人控制误差明显比传统的PID控制器误差小。该方法为神经网络的硬件实现提供了可靠的理论基础。     

温室机器人道路识别与路径导航研究——基于红外测距

针对温室内移动机器人的应用需求,提出了一种基于红外线测距的温室机器人自主导航算法,并使用模糊算法对导航误差进行控制,实现了温室机器人的精确自主移动功能。温室机器人导航过程中,当红外线接收管接受到红外线信号时,会产生一个光强电流,电流放大后可以输出一个模拟电压;根据电压值,通过编程计算,利用电压和距离的对应关系,可以得到机器人和标志物的距离误差;距离信息通过串口传输到PC机上,PC机利用模糊控制原理对距离误差进行判断,发出控制指令。实验测试发现:机器人导航的距离偏差平均值为-1.28cm,均方差为2.68,超调较小,可以实现较为精确的导航。     

径向基神经网络在猪胴体瘦肉率预测中的应用

猪胴体瘦肉率(LMP)是评价猪肉品质的重要指标之一,在生产线上快速而准确地预测出其数值并进行分级是并不可少的。目前,国内大部分厂家依然采取屠宰后人工称重测量的方法,耗时耗力,且存在相当大的误差。为此,随机抽取了116头皖北地区商品猪,选定眼肌面积、背膘厚及腿臀比作为参考数据,以Mat Lab工具箱作为研究工具,利用BP、Elman和RBF等3种不同的神经网络建立预测模型,统计后进行比较分析。实验表明:3种模型的神经网络均可用于瘦肉率预测,但RBF网络误差最小,训练速度最快,学习能力最强,最适合用于建立瘦肉率的预测模型。     

一种微波功率可调的热风微波耦合干燥装置

现有的微波发出功率多采用时间间断式控制,磁控管的发射功率恒定,通过改变磁控管的通断时间实现微波平均输出功率的调节,这种方式不能改变微波的瞬间功率,微波功率输出控制不精确,对物料品质影响较大。为此,设计了一种微波耦合干燥装置,通过改变磁控管高压回路的电容,使磁控管高压回路的阻抗发生改变,以达到微波发出功率的线性可调。以马铃薯为试验研究对象,在热风温度为60°C、电容值魏0、0.25、0.33、0.5、1!F)的条件下进行干燥对比试验,试验结果表明:热风微波耦合的干燥效率明显优于单一热风干燥,速度快、能耗低。热风微波耦合干燥是一种快速,高效和节能的干燥方式,在农产品和食品干燥中具有广阔的应用前景。     

水中成堆草莓力学特性试验研究

针对草莓柔嫩易受机械损伤的问题,提出一种减损方法,即将成堆新鲜草莓置于水中辅助机械加工作业而避免损伤的方法,并对草莓物理参数和压缩力学特性进行试验研究。试验得到不同质量的中型果草莓尺寸差异性不大,其中大规格草莓形状较中小规格草莓更接近球形。压缩试验表明:成堆草莓置于水中,水面以下第2层可能受到的最大挤压力0.26N;当草莓变形量在允许范围内即小于1mm范围内变形时,所需压缩负荷远远大于0.26N,故草莓置于水中可有效防止机械作业时的挤压损伤;在变形量为1mm时,草莓刚度总体偏小,均小于0.2 N/m。研究结果可为草莓深加工机械设计提供参考。     

农用植保旋翼无人机地面监控系统的设计与实现

植保无人机凭借其低成本、高效率、精准快速作业等优点,在农业植保领域得到快速发展,成为现代农业的一种重要装备。为了能够实时远程监控农用植保旋翼无人机的飞行状态信息,提高无人机飞行作业安全和作业质量,进行更好的飞行控制管理,设计并实现了植保旋翼无人机地面监控系统,可实现与植保无人机的远距离实时通信、监测飞行姿态、显示飞行作业轨迹和飞行控制等操作。地面监控系统采用嵌入式树莓派2作为硬件平台,2.4G无线模块实现数据收发,使用跨平台C++图形用户界面应用程序框架Qt对地面监控系统软件功能和交互界面进行开发,并制定了旋翼无人机与地面监控系统之间的数据通讯协议。该系统实际测试表明:监控系统可长时间连续稳定的工作,有效实现了对农用植保旋翼无人机实时监控与操作。     

压缩生物质颗粒旋流燃烧炉结构设计与数值模拟

针对目前生物质燃烧炉燃烧效果和设备成本的之间的矛盾,在压缩生物质颗粒燃烧炉的设计中引入旋流燃烧技术,设计了一种压缩生物质颗粒旋流燃烧炉,并采用Fluent软件对设计的压缩生物质颗粒旋流燃烧炉的性能进行了数值模拟。研究结果表明:设计的压缩生物质颗粒旋流燃烧炉的性能能够满足小型工业企业和家庭用户的需求,同时能够有效降低烟气中CO的含量,烟气中CO含量远远低于国家标准要求。研究结果对改进生物质燃烧炉结构、提高生物质燃烧炉性能等方面具有一定的意义。     

藜麦甜菜筒喙象发生规律与防治技术

甜菜筒喙象是北京市新发现的一种危害藜麦的重要害虫。通过田间观察试验,了解该虫的形态特征和生物学特性,明确了在北京地区一年发生1～2代的规律,提出了植物检疫、种子包衣、清洁田地、化学防治和生物防治5种控制措施。