基于改进纯追踪模型的温室采摘运输自动跟随系统

基于Kinect体感感应技术,设计了一套温室果蔬采摘运输自动跟随平台。通过体感感应系统获取图片上像素点的深度信息,结合图像处理算法,逐行扫描确定人体图像并实时获取人体骨骼信息,计算了人体当前的三维坐标并记录人体走过的路径轨迹。系统采用自调整函数对路径进行优化,避免了剧烈转向行为,并对优化后的路径以模糊算法动态确定纯追踪模型的前视距离,从而实时调整转向和转角,实现了精准跟随和稳定跟随。试验结果表明,该跟随系统能在避免剧烈转向的前提下以较高的精度跟随,横向最大跟踪偏差不超过10.0 cm,最大深度偏差为5.5 cm,且系统性能不受光照条件影响,满足温室采摘运输要求。     

基于有限单元法的芦蒿茎秆力学特性分析

【目的】建立芦蒿Artemisia selengensis茎秆柔性体模型。【方法】根据芦蒿茎秆的物性参数,通过ANSYS有限元分析软件建立茎秆力学模型,对芦蒿茎秆在不同生长部位的轴向、径向压缩力学特性进行研究,分析比较模型计算值和试验测试值。【结果】模型计算值和试验测试值最大偏差为14.46%。芦蒿茎秆具有各向异性特征,其轴向压缩力学特性远大于径向;在3种不同位置段,径向压缩时,茎秆破碎出现在加载面的两端边缘位置,轴向压缩时,茎秆破碎出现在加载面,且应力由接近加载区域向周围逐渐减弱。【结论】可以运用模型仿真分析芦蒿茎秆力学特性,结果可为减少芦蒿在收获、运输、加工、储藏过程中的机械损伤和芦蒿收获机具的研制提供理论依据和参考。     

基于科技竞赛的农业院校工科创新型人才培养:价值、问题与对策

在分析课外科技创新竞赛对大学生成才影响的基础上,针对当前在校大学生参赛功利性严重、综合素质水平低、科研平台利用率低以及缺乏有效的支撑服务机制等问题,着重从构建科技竞赛实践化教学模式、创新实践教育立体化课程模式、教育教学全面化考评机制以及健全创新型人才培养效果评价体系等方面出发,探索农业院校工科创新型人才培养模式,从而提升农业院校工科人才的创新精神与实践能力。     

基于Adams的四足机器人的设计

四足机器人由于灵活稳定,能够进行复杂控制,能适应各种不同的复杂环境。一直以来,四足机器人的研究都是足式机器人的研究重点。为提高机器人的运动速度,本文通过对足式机器人采用了如下改进:1)设计一种新型的机械结构,将电机安装在机器人躯干部位;2)设计改良了足端布置,缓解了机器人高速运动时的刚性冲击;3)通过仿真验证了方案的合理性。     

多目标驱动的拖拉机产品族外形基因设计

为塑造标志性的品牌造型元素及独特的品牌形象,提高农机用户对拖拉机外形设计的满意度,提出一种多目标驱动的拖拉机产品族外形基因进化设计方法.在拖拉机产品族外形基因的提取、变异系数分析的基础上,构建了多目标驱动的拖拉机产品族外形基因进化设计模型,研究了基于形态学矩阵的产品族外形基因进化解空间,并采用快速非支配遗传算法对多目标决策模型进行求解.以某企业产轮式拖拉机为例,分析了品牌识别、用户意象、社会情境3目标驱动的产品族外形基因进化设计过程,并建立了拖拉机产品族侧面外形基因计算机辅助设计系统,将获得的子代方案与所选取的样本p15的外形方案进行对比评价.结果表明:子代方案能较好地延续该品牌原有产品造型特征与风格;同时,相较于样本p15,子代方案对品牌识别、用户意象、社会情境的符合程度分别提高了30%、54%、80%,验证了方法的可行性与有效性.     

拖拉机驾驶机器人换挡机械手运动分析

针对小型四轮农用拖拉机变速箱换挡阻力呈现时变、非线性特性,且换挡后需要松开换挡杆的特殊要求,设计了拖拉机驾驶机器人换挡机械手,该机械手为关节型结构,采用D-H方法建立机械手坐标变换矩阵,对机械手进行运动学分析,并通过拉格朗日动力学方程建立简化机械手的动力学模型。利用Solid Works建立换挡机械手虚拟样机模型,并采用多体动力学仿真软件ADAMS进行运动学和动力学仿真;为保证换挡平顺性,设置机械手末端执行器与拖拉机变速杆端部间位移小于50 mm为约束条件,将换挡过程中末端执行器抖动速度绝对值最小作为目标函数进行参数优化,当换挡机械手长度为220.0 mm、末端高度为393.25 mm时目标函数最优,此时机械手末端执行器抖动速度平均值较优化前减小28.18%,位移和加速度平均值变化率分别为49.55%和52.05%,位移、速度和加速度的峰值变化率分别为60.22%、66.24%和81.66%,通过仿真初步验证了所提机械手参数优化及所建模型的合理性和科学性。最后,在JINMA 300E型拖拉机上对优化后的换挡机械手进行实验研究,实验结果表明机械手可实现不同挡位的换挡动作,平顺性好,并可模拟拖拉机驾驶员换挡完成后对变速杆的松手动作,有良好的工程和应用价值。     

五连杆足式机器人腿部机构多目标优化算法

为了减小腿部转动惯量,提高承载能力,提出了一种电驱式2自由度平面五杆机构的腿部结构。然而杆件尺寸会对机器人性能产生影响,为了得到最优五杆尺寸参数,对腿部运动学和动力学进行分析,建立关节电机峰值力矩、峰值角速度、单个步态周期内总能耗与五杆尺寸参数间的函数关系,构建面向机器人五杆尺寸参数设计的多目标优化模型,采用层次分析法确定各目标决策属性权重,将多目标优化问题转换为单目标优化问题,利用遗传算法得到机器人总体性能最优解。在ADAMS中建立优化前后的机器人腿部模型,进行行走仿真试验,并与理论计算结果进行对比,再根据优化结果进行电机选型,使机器人自重减少7.8%,有利于负载能力和续航能力的提高,从而验证了本文所提算法的正确性和有效性。     

苹果机器人采摘存在的关键问题及对策

中国果园面临收获装备亟缺、劳动力成本上升等问题。目前,苹果采摘机器人机械化、智能化水平的提高已经成为农业机械研究的主要方向之一。本文分类综述了国内外苹果采摘机器人的最新研究成果,对其信息收集处理系统、机械系统等的特点进行对比分析。此外,本文针对苹果采摘机器人关键系统面临的难点进行探讨,总结得出如下要点：工作环境复杂多变、目标果实识别定位困难、机械系统选型及设计困难等。最后,本文提出构建现代果园无人化收获成套技术体系与建立示范基地的展望。由此可见,研发一款适合本土商业化应用的苹果采摘机器人对当前苹果产业的发展有着至关重要的作用。     

芦蒿有序收获机切割器动力学仿真与试验

切割器作为芦蒿收获机的重要工作部件,其切割性能直接影响作物的收获质量和后续输送效果。采用虚拟样机设计方法,对自走式芦蒿有序收获机中往复式切割器的结构参数和芦蒿茎秆的物理参数进行研究,建立了切割部件的三维实体模型和茎秆的柔性简化模型,并进行刚柔耦合动力学仿真分析。以切割系统的切割速度vg、切割角度α和前进速度vm为影响因素,选取切割器对茎秆切割力F和重割率γ为评价指标,设计了三因素三水平虚拟正交试验,运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析,并进行田间试验验证。结果表明,响应面模型(RSM)优化组合vg=1.6 m/s,α=15°,vm=1.0 m/s时,F、γ明显降低,割茬质量最好,与试验结果相比,切割力误差小于10.9%、重割率误差小于11.3%。分析结果验证了预测模型的有效性和准确性,表明所设计的往复式切割器满足对芦蒿的有序收获要求。     

稻麦精准变量施肥机排肥性能分析与试验

为提高基于近地光谱技术的稻麦精准变量施肥机排肥性能稳定性,改善变量施肥控制精度,建立了外槽轮式变量施肥机离散元仿真模型,运用离散单元法和EDEM 2.2软件对施肥机排肥过程进行性能分析和数值模拟,研究不同排肥器结构和施肥控制策略对施肥机排肥稳定性的影响,并通过台架试验和田间试验验证仿真模型的准确性。结果表明:改进后的排肥器施肥量变异性系数明显减小,标准差减小14.59 g,变异系数降低9.9%;采用转速优先控制策略,当槽轮开度为19.34 mm时,排肥量稳定性系数最佳为1.09%;采用开度优先控制策略,当槽轮转速为55.75 r/min时,排肥量变异性系数最小为1.85%;与验证试验结果相比,误差最大为14.06%。结果验证了离散元仿真方法分析颗粒运动过程的准确性,表明所设计改进的排肥器能够提高施肥机排肥稳定性,满足稻麦精准变量施肥要求。