畜牧养殖环境监测自主移动平台轨迹跟踪控制算法

为实现畜牧养殖环境全方位监测,开发了可实现轨迹跟踪的自主移动监测平台。以具有非完整约束特性的自主移动平台为研究对象,研究其轨迹跟踪问题。在平台的结构基础上,通过建立其运动学模型及误差模型,提出基于Lyapunov函数和反推(Backstepping)时变状态反馈控制方法的轨迹跟踪算法,实现自主移动平台转向轮转角和行驶速度的控制。仿真和试验表明:所提出的控制算法能使该平台较好的收敛于期望轨迹,当跟踪期望轨迹稳定后,控制参数为(k_1,k_2,k_3,k_4)=(0.1,0.2,0.15,0.3)时,直线轨迹跟踪误差为x_e=±7 mm,y_e=±9.8 mm,θ_e=±4.2°,圆弧轨迹跟踪误差为x_e=±6.2 mm,y_e=±8.3 mm,θ_e=±5.8°,取得良好的跟踪精度。该研究可为畜牧养殖环境监测自主移动平台轨迹跟踪控制提供参考。     

基于动态识别区和B样条曲线的智能叉车避障路径规划

为降低干果仓储智能叉车自主避障误警率,提高仓储空间有效利用率,结合叉车运行环境特点,基于激光传感器,设立探测范围随车速、等效转向角变化的动态识别区,有效探测叉车行进方向上的障碍物;将获得的障碍物特征控制点作为分割点,采用四次五阶准均匀B样条曲线,分前后段合并生成满足叉车最小转弯半径、曲率连续、最大转向轮角速度等多约束条件下的避障路径;对仓库中的直行路段和转弯路段进行避障路径规划试验,结果表明所得避障路径满足各项约束,曲率不大于1. 06×10-3mm-1,等效转向角不大于60°,等效转向轮角速度不大于1. 05 rad/s,验证了算法的可行性。     

基于PIV可视化的蓄冷板外围流场优化研究

蓄冷板冷量释放受周围气流流动情况的影响。为研究气流流速、蓄冷板迎风面形状等因素对蓄冷板外围气流流动的影响,搭建基于粒子示踪技术(Particle Image Velocimetry, PIV)的蓄冷板外围流场可视化试验平台,研究不同迎风面形状、进风流量以及摆放间距对蓄冷板表面平均风速、气流分布等参数的影响。试验结果表明,随着进风流量的增大,蓄冷板外表面和间隙内的空气流速不均匀性逐步增大;在单蓄冷板试验中,蓄冷板的迎风面形状影响表面平均风速的大小和分布,且进风流量越大,影响作用越明显,在小流量Q₀和中流量3Q₀工况下,采用矩形迎风面的蓄冷板能达到最优的对流效果,在大流量5Q₀工况下,采用圆角迎风面的蓄冷板能达到最优的对流效果;在双蓄冷板试验中,蓄冷板间隙内的表面平均风速随进风流量的增大呈先上升后下降的趋势,随着蓄冷板间距的增加呈增大的趋势,得到对流效果最优的参数组合为双圆角蓄冷板、进风流量3Q₀、摆放间距4 cm,其表面平均风速为1.82 m/s。该研究可为蓄冷板冷量释放效率的优化提供参考依据。     

果品蔬菜中果胶酶活性测定方法的探讨

ＰＧ果胶酶活性值是果蔬采后生理研究中的一项重要指标，该值的准确性与测定时对照方法的关系十分密切。本文研究了碘量法测定果品中ＰＧ果胶酶活性时不同的对照方法，确定了较为合理的对照条件     

干果仓储智能叉车交互式虚拟仿真平台设计与试验

为缩短干果仓储智能叉车自动化开发周期、提高作业可视化、人机交互性,基于Unity3D虚拟现实技术,设计干果仓储智能叉车交互式虚拟仿真平台。该平台首先采用SolidWorks等三维建模软件,创建叉车、货架等对象的三维模型,然后以仓库管理系统为中间对象,建立虚拟平台和实车平台通讯,其次利用Unity3D虚拟引擎技术中的函数、组件和插件模拟传感器与运动模块,设计友好的交互界面,实现作业指令发布、关键参数交互的虚拟平台。最后设计取货作业验证方案,并进行虚拟平台的取货作业试验。试验表明,该平台能直观地模拟干果仓储智能叉车作业的过程,符合真实的取货过程,可为智能农机的作业模拟提供参考,促进农业机械智能化。     

基于激光扫描区域动态变化的智能叉车障碍物检测

为了解决干果仓储过程中智能叉车行驶过程的障碍物误检问题,该文提出一种基于车速与转向角的智能叉车障碍物动态检测方法。智能叉车通过车载激光传感器实时获取车身位姿和周围环境信息,并结合所建立的叉车运动几何模型,形成基于水平和倾斜激光测距传感器扫描面的双面融合障碍物动态检测方式,使得智能叉车的障碍物检测区域随车速及转向角动态变化。试验结果表明:水平扫描测距传感器的试验中,该文方法未出现误检情况,而扇形方法误检率为50.00%,矩形方法误检率为10.00%;倾斜扫描测距传感器的试验中,该文方法未出现误检情况,而扇形方法误检率为30.77%,矩形方法误检率为69.23%。该文方法的警情预测与实际相符,以水平扫描测距传感器为主,倾斜扫描测距传感器为辅,能够检测到的障碍物最低高度约为31mm,有效解决了智能叉车在仓库中的障碍物误检问题,较传统障碍物检测方法更适用于仓储运输,提高了智能叉车在仓库中的机动性和安全性。该研究可为体型较大的仓储智能运输车辆的障碍物检测方法提供参考。     

基于B样条曲线的智能叉车托盘拾取路径规划研究

干果仓储中托盘摆放的位姿具有不确定性,应用路径规划技术可实现智能叉车托盘自主拾取,提高叉车在仓储作业中的灵活性。以具有非完整性约束特性的堆垛叉车为研究对象,提出基于三次均匀B样条曲线的托盘拾取路径规划方法。综合考虑最小转弯半径、首末端点约束、曲率连续等多约束条件,建立路径曲率最小化的目标函数,并通过Matlab优化工具箱求解待优化的曲线参数。仿真结果表明,针对不同位姿的托盘拾取场景,该方法能得到曲率连续、转向轮转角不超过叉车最大转角的可行路径。在仓库中进行路径规划及跟踪试验,试验表明,在前进距离为6 500 mm、托盘横向偏移距离1 500 mm、偏移角15°的场景下,终点横向偏移误差4. 71 cm,终点航向角误差为9. 6×10~(-3)rad,验证了算法的可行性。     

哺乳母猪智能饲喂系统设计与试验

为实现哺乳母猪智能饲喂、人机交互友好和易检修,设计一套包括智能饲喂器、手持终端PDA、中央控制器和CAN-Bus总线的哺乳母猪智能精准饲喂系统,可在现场方便进行猪只出入栏管理、猪只状态动态监测、异常情况实时报警功能。在云南省某规模化母猪场安装280台哺乳母猪智能饲喂器,与配置传统饲喂的生产线进行生产性能对比试验。试验结果表明,智能饲喂实现人机交互友好、触碰下料、智能湿拌、无接触操作和易检修的特点。智能饲喂较传统饲喂相比,可提高母猪平均日采食量0.673 kg,日饲料浪费量减少0.345 kg,智能饲喂和传统饲喂不同日龄的平均日采食量和日饲料浪费量存在极显著差异(P<0.01);月产健仔数提高10.44%,窝均健仔数增加0.69头,21天断奶仔猪均重增加0.370 kg;哺乳母猪背膘损失降低34.43%,7天断配率提高4%。对系统进行投资回报率分析,智能饲喂能有效减少饲料浪费,提高生产成绩,投资回报率高,可有效助力规模化猪场降本增效。该研究对母猪智能饲喂系统的开发和应用提供参考。     

基于AprilTag的畜牧自主移动机器人建图与定位

为获取畜牧自主移动机器人在规模化养殖场中的位置信息,提出一种基于二维码(AprilTag)的建图与定位算法.利用在机器人上的单目相机对布置在环境中AprilTag进行观测,并融合轮式里程计对机器人运动的测量,基于扩展卡尔曼滤波(EKF)估计出机器人的状态,在此基础上推算每张AprilTag在全局坐标系中的位姿.在回环前...     

哺乳母猪智能饲喂物联网系统设计

【目的】设计哺乳母猪智能饲喂物联网系统,以实现哺乳母猪饲喂状况远程监控。【方法】系统通过Netty传输自定义TCP通信协议,实现与终端设备的数据传输和指令应答功能。采用SpringBoot与Vue前后端分离架构,开展人机交互界面设计,包括猪场生产情况详情界面、母猪饲喂信息查询界面和统计数据下载界面。【结果】试验结果表明,在3 000个连接数下,系统平均响应时间为0.33 s,单位时间内处理数据量范围在750～1 180条,系统在加入自定义业务线程池后,单位时间处理数据量增加了250条,处理量提高了31%。【结论】该系统满足了对哺乳舍智能饲喂设备的连接管理和数据处理的实际应用需求。