基于专利地图的农业机器人技术发展态势研究

农业机器人是农机产业的重要潜在发展方向,可提升农机企业核心竞争力、驱动科技创新及促进农业生产效率提升。为此,针对农业机器人技术绘制专利地图,从发展趋势、重点技术领域、地域分布、竞争机构及高引专利等方面开展态势研究,以为相关政府部门、企业和高校院所进一步发展农业机器人产业和技术提供情报支撑。研究结果表明:农业机器人技术真正的发展阶段出现在1993年以后,总体呈现出快速增长,而且这一趋势延续至今。机械手的末端执行器、自动导航及目标探测与定位是该领域的重点研发技术,而收获机器人、田间作业机器人、植保机器人是该领域的重点研发种类。我国近年来对于农业机器人技术的研发热情高涨,申请有大量相关专利,但专利质量相对美国和日本较低,核心专利缺失,技术水平还有待进一步提高。此外,还从政府、企业和产业园区3个层面提出了我国进一步发展农业机器人技术的对策建议。     

基于曲柄摇杆机构和凸轮机构的四足机器人步态分析

足式机器人是近年来各国科学家大力关注的机器人研究一个比较活跃的领域,四足机器人以其结构和控制方法的相对简单成为足式机器人的一个理想研究对象.四足机器人不但可以应用在军事、行星探测、救灾等领域,而且在家庭娱乐、仿生学等领域大显身手.文章采用埃万斯连杆机构进行一种稳步四足机器人的机构设计分析,并利用Matlab软件对其足迹的稳步性做了运动分析.     

崎岖山地环境履带机器人降维变系数控制方法研究

针对崎岖山地环境下自走式履带机器人自走姿态波动大、跟踪精度低等问题,研究了三维崎岖路面履带机器人控制方法。通过分析机器人在二维平整路面与三维崎岖路面的运动学模型,建立了降维运动学几何模型;设计了一种基于降维变系数的滑模控制方法,实现三维崎岖路面履带机器人的运动控制,并进行了平整路面与崎岖路面的路径跟踪仿真与试验。仿真结果表明,平整路面仿真中,行驶方向误差逐渐减小并趋近于0,侧向位置误差在±0. 2 m内波动,并可在1 s内完成姿态调整;崎岖路面仿真中,三轴位置误差均控制在±0. 1 m范围内,同样可在1 s内完成姿态调整。路径跟踪田间试验结果表明,平整路面和崎岖路面机器人跟踪稳定后的横向误差分别为-2. 9～8. 8 cm、-14. 3～21. 5 cm,姿态误差分别控制在±2°、±5°内,能够满足实际跟踪需求。     

数控技术在弧焊机器人系统中的应用

现代弧焊机器人和变位机的协调运动是保证高效、优质生产的前提。弧焊机器人和变位机协调运动研究了焊接时机器人和变位机之间的协调运动关系的特点;对于变位机的设计规程和现代数控技术在变位机的研发中的应用做出了探讨,为孤焊机器人——变位机系统的耦合与解耦分析研究打下了良好的基础。     

基于机器人的禽蛋自动检测与分级系统集成开发

将禽蛋的破损检测、内部品质检测以及检测和分级时的搬运工作集成到一个关节型机器人上,实现了禽蛋检测与分级的自动化和柔性搬运.机器人在视觉引导下,定位禽蛋位置并将其吸取,分别运动到基于敲击声音的破损检测和基于彩色图像的内部品质检测装置处,进行相应的检测,根据检测结果分级并将禽蛋搬运到相应等级的位置放下.文章给出了各子系统的组成结构、集成原理,硬件配置和主要参数.试验结果表明,该系统硬件配置合理,各部分能够协调工作,运行稳定.     

机器人割草机的市场前景与技术难点分析

随着绿化建设事业的蓬勃发展和城市公共绿地的增加,整修草坪的需求量也在逐步增加,面对这一现状,我国的绿化建设需要投入更多的人力、物力和财力。由于传统的除草机效能低、噪音大,且人工修剪效率不高而无法满足绿化建设的需要,为工作人员和居民带来了不良影响,随着机器人割草机的研制开发,为人们解决了很多难题。基于此,从机器人割草机的原理出发,就其制造技术、发展前景及技术上存在的难点进行了分析。     

含关节间隙的Delta机器人弹性动力学与振动特性分析

针对经济实用型并联机器人关节间隙对动平台位置精度与系统振动特性影响的问题,以Delta机器人为研究对象,利用数理统计原理对含关节间隙的Delta机器人支链进行了运动学分析,结合Lankarani-Nikravesh碰撞接触力模型与具有动态修正系数的Coulomb摩擦模型对关节间隙广义碰撞力进行了研究。利用空间有限元理论与拉格朗日方程,充分考虑主、从动臂的空间动力特性与运动协调关系,建立了Delta机器人弹性动力学模型,在定义杆件虚长度的基础上,将关节间隙产生的广义碰撞力结合到弹性动力学模型中,建立了含关节间隙的Delta机器人弹性动力学模型。借助FARO激光跟踪仪对间隙弹性动力学模型进行了验证分析,利用脉冲锤击法与Workbench软件仿真对Delta机器人的振动特性进行了研究分析。试验结果表明,考虑关节间隙时动平台中心点的运动轨迹较不考虑关节间隙时更靠近试验运行结果,验证了间隙弹性动力学模型的合理性与正确性,并且,系统前两阶非零固有频率的理论值与试验值的相对误差分别为3.544%和12.026%,两者相当接近。另外,由仿真结果可以发现3组从动臂是Delta机器人整机系统中最薄弱的环节。该研究可为经济实用型并联机器人的位置误差补偿与系统减振优化提供参考。     

未来宇航员将成“太空自耕农”让机器人干农活

国际空间站最近发生的食品危机证明，人类要想在太空中走得越来越远，就必须尽早实现太空食品的自给自足。随着载人航天技术的发展，人类在太空滞留的时间越来越长。然而，人的生命需要食物维持，而飞行器能够携带的食物有限，这就成了人类踏上更远宇宙征程的一大阻碍。目前，美国国家航天航空局(NASA)的研究人员，正在努力研究开发能让宇航员在太空中实现食物自给自足的技术和设备。     

基于空间模型技术的拟人机械腿的运动学传递性能分析

为了弥补当前拟人机器人结构的不足和改善拟人机械腿的通用性和适应性。该文提出了一种拟人机械腿机构,并研究了该拟人机械腿的运动学传递性能。推导出该拟人机械腿的位置反解及运动传递平衡方程,定义了运动传递性能评价指标及大小腿的全域性能评价指标,在有限的空间图形中,分别研究了各结构参数(各主要杆件的长度及结构角度)与各全域线速度传递性能的评价指标、全域角速度传递性能的评价指标之间的分布规律。研究结果表明,各结构参数的取值越靠近中间值时,全域线速度传递性能的评价指标值较好,随着杆WE、杆ED与杆O1D的增加,全域角速度传递性能的评价指标值越好,随着杆OC、BC、DO1和GH的减小,全域角速度传递性能的评价指标值越好。该研究为此种拟人机械腿的进一步参数优化、轨迹规划及研制提供依据。