柔顺关节并联机器人动力学模型

首次采用初始弯曲梁的伪刚体模型建立了柔顺关节的双1R伪刚体模型,应用拉格朗日方程和虚拟切割法推导了柔顺关节并联机器人系统动力学方程。对方程进行了数值求解,结果显示在理想结果的基础上存在低幅高频振动,而简化模型结果却比较理想,这表明理论模型比简化模型更能反映柔顺关节并联机器人这种刚柔耦合系统的特征;同时理论轨迹与ADAMS-ANSYS联合仿真轨迹、实验轨迹进行对比,最大相对误差分别为2.41%和4.69%,验证了理论模型的正确性。     

电力系统配电网技术在农机自动化控制中的应用

为了提高农机的自动化控制水平,基于电力系统配电网自动化技术,将自我诊断和反馈调节方法引入到了农机的控制系统中,通过对控制系统故障的自我诊断和反馈调节,农机可以实现自主化作业,有效提高了农机的智能化作业能力。为了验证方案的可行性,以配电网自动化系统和采摘机器人控制系统的测试为例,对配电网自我诊断能力和农机的反馈调节有效性进行了仿真模拟,结果表明:配电网自我诊断系统可以有效监测到系统中存在的故障,而采用配电网反馈调节系统后,采摘机器人的故障率有所降低,将配电网自动化技术应用到农机自动化控制系统中是可行的。     

小型软体抓取机器人的系统设计

相比于传统的刚性机器人,软体抓取机器人的抓取装置具有更高的柔性和自适应性,可以实现对易碎、不规则形状、球形、棒状等物品的抓取与移动,可操作性高,设计和维护成本相对较低.设计的软体抓取机器人以STM32为控制核心,利用激光测距传感器扫查实现物体的自动检测定位,以球形自适应手为载体,利用阻塞原理,通过真空泵对软体手内部施加...     

基于随机运动障碍避碰规则的农业机器人路径优化

农业机器人作业时,为了提高机器人躲避障碍物及自主导航的效率和水平,将随机运动障碍物避碰规则引入到了农业机器人导航控制系统的设计中。采用人工势场算法对避障规则进行了设计,并利用蚁群算法对机器人路径规划方法进行了优化,从而使机器人在随机运动障碍物的环境下可以实现自主导航,且获得最短的导航路径。模拟多除草机器人的作业过程,对多运动障碍物环境下机器人的路径规划进行了仿真,结果表明:采用随机运动障碍物避障规则可以成功实现运动障碍物环境下的路径规划,且采用蚁群算法得到的路径最短、规划效率最高。     

基于KVM的新一代采摘机器人设计研究

针对采摘机器人在果蔬采摘时不能准确识别和精准采摘方面的问题,基于KVM技术对新一代采摘机器人进行了设计和研究。该采摘机器人的主要组成部分为硬件系统和软件系统。对采摘机器人的软件系统进行设计,包括采用静态和动态的果蔬识别方式、采用PID控制算法进行自动导航、采用人工势场的方法进行采摘时的避障,保证了果蔬的准确识别和精准采摘。为了验证采摘机器人的采摘性能,采用识别定位和采摘试验进行验证。结果表明:采摘机器人的识别和采摘性能良好,可以满足农户对于采摘机器人的性能要求。     

基于PID直流电机驱动的移动式采摘机器人设计

为了提高移动式采摘机器人的控制效率和移动精度,将直流电机驱动电路引入到采摘机器人移动控制系统的设计中,并采用PID算法对移动速度进行调节,从而避免采摘机器人在移动过程中产生较大的速度波动,提高其作业时的平稳性。为了验证PID算法在采摘机器人移动控制系统上使用的可行性,模拟葡萄采摘机器人的作业环境,对采摘机器人移动过程的速度控制进行了仿真模拟,结果表明:达到速度预定目标时,PID算法比常规算法具有更快的响应速度,调节过程也更加平稳。     

基于DSP喷雾机器人直流电机控制应用与研究

传统的农药喷雾主要依靠人工喷洒完成,工作效率低、耗时耗力,且对作业人员造成了严重的健康威胁。随着农业现代化水平的不断提升,越来越多的高科技手段被应用在农药喷洒过程中。智能农药喷雾机器人通过自动控制技术,可以实现农药喷雾的全自动化作业。为此,设计了智能农药喷雾机器人,并将自动控制技术应用在喷雾直流电机中,完成了系统总体结构设计、硬件模块电路设计及系统软件流程设计,并进行了试验验证。试验结果表明:该直流电机自动控制系统能够提高农药喷雾机器人的作业效率,实现农药喷雾的精准控制,喷雾质量好,有效减少了农药的浪费,防止了对自然环境造成破坏,具有一定的推广价值。     

水田作业农业机器人平台设计

以水田作业环境和无人农机作业要求为依据,设计并搭建了一种采用电驱动的机器人移动平台,主要包含行走底盘和控制系统。行走底盘由主机架、电力驱动系统、行走总成、转向总成和提升机构等组成;控制系统以STM32F407IGT6为主控制器,利用测速编码器、角度传感器、AT9S遥控器及R9D无线模块等设备,实现了机器人平台的远程遥控行驶控制。平台搭载GPS-RTK导航系统进行了轨迹追踪试验,结果表明:水田作业机器人平台的远程遥控控制及轨迹追踪控制符合农机无人作业的要求。     

智能施药机器人关键技术研究现状及发展趋势

喷施化学农药是病虫害防治最主要的手段,对保证作物的产量起着至关重要的作用。传统的施药机械工作效率低,且使用同一施药量进行连续喷施作业易造成农药浪费、环境污染。随着农业智能化发展,机器人被广泛应用到农业植保作业中,智能施药机器人以减少劳动力投入、提高农药利用率、减少农药施用量以及减少环境污染为目的,实现了更加高效、精准的病虫害防治。智能施药机器人是集复杂农业机械、智能感知、智能决策、智能控制等技术为一体的现代农业施药装备,可自主、高效、安全、可靠地完成施药作业任务。为明确智能施药机器人及关键技术的国内外研究现状,本文总结了适用于不同作业场景的施药机器人的应用进展,从智能施药机器人的移动平台设计、喷雾装置设计、导航技术、智能识别技术4个方面进行分析,结合施药机器人作业环境的复杂多变性,分析智能施药机器人关键技术的现存问题,阐述智能施药机器人未来的发展趋势是精准变量施药、自主导航以及无人化作业,以期为智能施药机器人在未来的研究提供参考。     

果园巡检机器人长臂抖动抑制方法

针对果园巡检机器人长臂因抖动而严重制约图像采集效率的问题,该研究提出基于臂体上3个部位的仰角构建单一反馈量进行抖动抑制的方法。首先基于臂体外伸段的有限元模态分析结果,通过固有频率和静变形的等效,建立三杆两扭簧等效机构的动力学模型。并基于微分平坦理论将3个倾角传感器读数合成为一个系统输出量,以平坦输出量作为被控量,采用PID控制器进行抑振试验,再利用自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)思想中对广义扰动的处理方法,将被控模型等效为二阶系统形式,并将模型信息代入到扩张状态观测器中进行对比试验。试验结果表明,基于本文构建的方法均能起到快速抑制长臂抖动的作用。在冲击作用致使末端产生10°幅值的抖动情况下,PID控制器实现了7 s内抑制大幅抖动,自抗扰控制器实现了8 s内快速抑制大幅抖动的效果。PID控制器的输出出现3次饱和现象且小幅较高频率抖动不易消除,而自抗扰控制器仅出现一次饱和,具有抖动抑制过程平滑的优点。本文的控制算法简洁适于在单片机等微型计算机系统中应用,系统结构简单成本低,可为现代农业装备研发与应用中解决长臂类结构抖动的主动抑制问题提供理论参考。