基于逆运动学降维求解与YOLO v4的果实采摘系统研究

为提高采摘设备的执行效率,采用六自由度机械臂、树莓派、Android手机端和服务器设计了一种智能果实采摘系统,该系统可自动识别不同种类的水果,并实现自动采摘,可通过手机端远程控制采摘设备的起始和停止,并远程查看实时采摘视频。提出通过降低自由度和使用二维坐标系来实现三维坐标系中机械臂逆运动学的求解过程,从而避免了大量的矩阵运算,使机械臂逆运动学求解过程更加简捷。利用Matlab中的Robotic Toolbox进行机械臂三维建模仿真,验证了降维求解的可行性。在果实采摘流程中,为了使机械臂运动轨迹更加稳定与协调,采用五项式插值法对机械臂进行运动轨迹规划控制。基于Darknet深度学习框架的YOLO v4目标检测识别算法进行果实目标检测和像素定位,在Ubuntu 19.10操作系统中使用2 000幅图像作为训练集,分别对不同种类的果实进行识别模型训练,在GPU环境下进行测试,结果表明,每种果实识别的准确率均在94%以上,单次果实采摘的时间约为17 s。经过实际测试,该系统具有良好的稳定性、实时性以及对果实采摘的准确性。     

直流电机驱动农用履带机器人轨迹跟踪自适应滑模控制

为了提高农用履带机器人轨迹跟踪控制的性能,将履带机器人模型视为由电机驱动方程和运动方程组成的级联系统,在考虑了履带机器人运动学模型和电机驱动模型动态特性的基础上,构建了一种变倾斜参数的自适应积分滑模切换函数,基于这个函数设计了由等效控制和切换控制组成的自适应滑模控制,将机器人的位姿误差以及在线辨识的驱动电机时变不确定参数反馈至控制器中,计算出左右轮驱动电机的期望角速度,控制履带机器人运行。田间试验结果表明,当机器人分别以1,3,4 m/s速度运行时,在运动方向距离误差、侧向距离误差和航向角的误差分别在-0.04~0.04 m,-0.09~0.07 m和-0.03~0.05 rad范围内。因此,基于电机驱动的机器人自适应滑模控制具有良好的控制精度,能够满足田间实际作业的要求。     

基于ADAMS的果品采摘机械手运动学仿真分析

机械手作为机器人的重要组成部分,具有一定的研究价值.为此,基于人机协作思想,对果品采摘机械手的结构及相关参数进行了设计,并对其进行了详细的运动学分析,利用代数法对机械手逆运动学进行求解,得到了机械手的运动学方程,为实现机械手的控制奠定了基础.最后,通过机械系统仿真软件ADAMS进行仿真分析,验证了运动学方程的有效性.     

基于改进蚁群算法的3-PPR并联机构位置正解研究

针对3-PPR并联机构位置正解问题,运用螺旋理论计算其自由度,并分析其运动特性,同时通过解析法构建该并联机构的完整运动学逆解。将并联机构运动学正解问题的求解转化为对目标函数优化问题的求解,并基于此建立该并联机构正解的目标函数优化模型。通过对基本蚁群算法进行有效的改进,构建了可用于求解连续优化问题的改进蚁群算法。运用该算法求解3-PPR并联机构的运动学正解并进行Matlab仿真分析,对比传统数值方法和改进蚁群算法,证实该算法具有良好的全局寻优能力,并能避免初值和局部最优值对计算结果的影响,可有效应用于求解并联机构的位置正解问题。     

基于CATIA的减速器三维参数化建模与运动仿真

应用CATIA软件的高级建模技术和机构运动仿真等功能,实现齿轮减速器的实体建模.通过机构的虚拟运动仿真,动态观看机构的齿轮啮合和运动情况,并着重叙述了关键零件齿轮的建模方法.     

烟兜挖掘装置的运动学分析与试验

针对丘陵山区烟叶收获后根系去除作业劳动强度大,机械化效率低的问题,结合液压回路设计了一种烟兜挖掘装置.以烟兜挖掘机构为研究对象,根据其结构特点,将烟兜挖掘过程分为伸出、保持、收回3个阶段,建立了运动学姿态状态空间,并对铲刀的运动状态进行了运动学理论分析,得出了液压缸活塞杆的伸出运动速度对挖掘深度的影响有显著作用.利用三维建模技术及虚拟样机仿真技术对该机构的运动状态进行了数值分析,验证了挖掘铲在微耕机前进速度以及伸出姿态时间、保持姿态时间、收回姿态时间一定的条件下,挖掘深度随活塞杆伸出速度增大而增大的关系,同时也验证了活塞杆伸出速度与挖掘铲水平位移无明显关系.为了验证理论、仿真分析的准确性和该装置的性能,在西南大学烟草种植实践基地进行了田间试验,将田间试验结果与仿真数据进行对比,挖掘深度的相对误差在7%～12%之间,表明了理论、仿真分析的正确性以及该装置能基本满足挖掘性能要求.     

Study on Dynamical Characteristic of Epicyclic Gear Drive with Internal Tooth

The epicyclic gear drive with internal tooth is analysed,a dynamic analysis model which is based on the compatibility conditions of deformation is set up.On the basis of this model,the analysis of dynamics and kinematics is made,and the influence of design parameters on dynamical characteristic is also studied.     

基于ADAMS的采伐联合机臂系运动学仿真分析

对于多自由度机器人的运动学分析,一般采用D-H方法,但其计算复杂,准确度不高。采用先进的运动学分析软件ADAMS,对设计的采伐联合机臂系建模并进行运动学分析,研究采伐机在工作过程中整个臂系的运动状况,以及伐木头的运动轨迹和速度的变化情况,为研究采伐联合机臂系是否会发生干涉碰撞和样机的调试奠定理论基础。     

采伐联合机机械手运动学分析及雅可比矩阵求解

介绍了采伐联合机的基本结构和工作原理,分析其关节式机械手各杆件之间的位置关系,建立了机械手坐标系统及运动学模型,并求出了运动学正解和逆解。在此基础上推导了雅可比矩阵及笛卡尔空间与关节空间的坐标变换关系,为机械手运动控制系统的设计提供了依据。     

任京管道正反输运行结蜡规律研究

针对任京管道运行能耗费用高且投产至今未清管、输送原油种类复杂多变等几个突出问题,系统总结了近年来任京管道的研究成果,对大庆冀东混合原油流变特性进行深入研究,提出了正反输管道结蜡规律预测技术。通过任京管道改线工程,首次获得了长期不清管条件下沿管道径向位置不同层位的蜡层沉积物,并进行了基本物性分析。通过实测管道结蜡厚度,验证了正反输管道结蜡规律预测技术的可靠性,对确保任京管道安全运行具有指导意义。