新型具有力感知的柔性果蔬采摘机械手研究

研发了基于设施农业的果蔬采摘机械手,包括具有3个旋转关节自由度的采摘机械臂及具有力反馈功能的三指果蔬采摘末端执行器,并对其控制系统进行了开发。通过采摘模拟试验,验证了其作业性能、采摘效果。试验结果表明:采摘机械手各关节与控制系统配合良好,运行稳定;采摘末端执行器手指控制灵活,传感器响应灵敏,能够实现稳定抓取并不损伤果实,具有推广价值。     

旋切定心与上木技术的发展

着重论述了旋切定心与上木技术发展的几个阶段，详细介绍了每个阶段的定心与上木技术，阐述了旋切定心与上木技术的发展趋势。     

基于GA–BP神经网络的番茄应力松弛参数的估计

为了实现机械手在抓取过程中对番茄应力松弛参数的快速准确估计,提出以BP神经网络为核心,遗传算法(GA)对BP神经网络初始权值和阈值进行优化的番茄应力松弛参数的估计方法:以番茄为样本,利用质构仪进行番茄应力松弛试验,并利用三元件广义Maxwell模型来表征番茄的应力松弛特性,通过拟合获取样本数据集;再以抓取力F、变形量D、作用时间t为输入,松弛特性参数E、Ee、η为输出构建BP神经网络模型,使用遗传算法对初始连接权值和阈值进行优化,获取最优参数的GA–BP神经网络估计模型;将该估计模型应用到机械手抓取过程中对番茄应力松弛参数的估计验证。结果表明:番茄应力松弛特性参数E、Ee和η的估计相对误差都在15%以内,且趋于稳定,该估计模型可对番茄应力松弛参数进行在线估计。     

面向球果抓取的主动式三指手爪设计与试验

为解决球形果实快速、稳定抓取问题,设计了一种主动式三指手爪。该手爪指部机构末端安装有球状主动滚轮,主动滚轮外附着柔性膜以增加手爪柔顺性与摩擦力。每个指部机构具有2个自由度,可实现手指开合以及主动滚轮旋转。工作时3根手指相互配合,在摩擦力作用下球果向手爪内部运动,可在仅接触球果条件下实现球果快速、稳定抓取,无需精确控制手爪位置和姿态。为阐述抓取过程中主动式手爪与球果的交互关系,推导了主动式手爪-球果交互模型。选取番茄、苹果以及橙子为典型球形抓取对象,开展了3款手爪（主动式手爪、鳍状软爪以及平行刚爪）的抓取试验。抓取试验结果表明,所设计主动式手爪平均首次抓取成功率为96.7%,平均抓取无损率为98.3%,平均任务时间为5.9 s,在抓取成功率、抓取质量以及抓取效率3方面均有较好表现,验证了该主动式手爪的有效性。     

试论科技期刊编辑掌握外语的重要性

着重论述了在出版发行信息产业蓬勃发展的今天,提高科技期刊编辑的综合素质的必要性,并阐明科技期刊编辑在扎实编辑基本功的同时,应努力掌握一门外语的重要性。     

羊角拗对红火蚁的杀虫活性与行为抑制

【目的】探讨羊角拗﹝Strophanthus divaricatus (Lour.) Hook. et Arn.﹞对红火蚁（Solenopsis invicta Buren）的致死作用和攀爬能力、行走能力等行为的影响。【方法】以水浸土壤处理对红火蚁进行防冶试验。【结果】 羊角拗对中小型红火蚁工蚁具有良好的毒杀活性和行为抑制作用。土壤深度 0~1.2、1.2~2.4、2.4~3.6 cm,经 0.5 g 羊角拗叶处理 7 d 后,小型工蚁死亡率分别为 80.00%、60.00%、85.33%,中型工蚁死亡率分别为 37.33%、 34.67%、40.00%;经 1 g 羊角拗叶处理后,小型工蚁死亡率分别为 50.67%、62.67%、88.00%,中型工蚁死亡率 分别为 33.33%、33.33%、40.00%;经 2 g 羊角拗叶处理后,小型工蚁死亡率分别为 90.67%、88.00%、73.33%, 中型工蚁死亡率分别为 18.67%、28.00%、12.00%。【结论】羊角拗对红火蚁中小型工蚁均具有良好的致死作用, 可以明显降低其行走能力和攀爬能力,而且对小型工蚁的杀虫活性和行为抑制能力较中型工蚁更强。羊角拗有 望成为防治红火蚁的新材料。     

蔬菜嫁接机器人砧、穗木套管式接合装置的设计

针对蔬菜自动嫁接时砧木和穗木的接合采用嫁接夹固定而存在的送夹装置设备复杂、耗材成本高等问题，设计了套管式接合装置。该装置由套管自动进给切断机构和套管夹持手爪组成：套管自动进给切断机构实现套管的自动进给和自动剪切。套管夹持手爪是左右对称的四杆机构，左右各有1个主动杆和从动杆。手爪执行构件固定在从动杆上；套管夹持手爪可将套管在开口处撑开，实现套管的张开和闭合。建立了套管式接合装置的数学模型，对夹持手爪的设计参数的优化结果为：当主、从动杆长度为35和25mm，手爪执行构件长度为15mm、手爪两转轴间距为6mm、力作用点与转轴连线的距离为21mm、电磁铁行程为5mm时，套管张1：7幅度为5．4mm。样机试验结果表明，套管夹持手爪将套管套在砧、穗木接合处的成功率为97％，达到设计要求。     

压板夹持式精量穴播器的设计与试验

本文针对夹持式穴播器结构设计中的缺陷,设计了压板夹持式棉花膜上精量穴播器,介绍了该穴播器结构及原理,计算了主要部件的结构参数,理论分析了取种器主动夹持件动压板的取种、投种工作过程,建立其力学模型,得出该穴播器取种和投种开始角与取种器动压板质量无关,与其回转半径和工作速度有关的结论。田间性能试验表明：当工作速度为3．0～4．0km／h时,穴播器各项性能指标均达到了新疆地区棉花膜上精量穴播的技术要求。     

机械手不同抓取控制方式对番茄机械损伤的影响分析

为了分析机械手不同抓取控制方式对番茄造成的机械损伤。通过Burgers粘弹性模型描述番茄的变形特征,利用蠕变实验获得番茄样本的粘弹性参数。选择匀减速、先匀速后减速以及变减速作为3种典型的抓取控制方式,并利用一次函数、巴特沃斯幅度平方函数和指数函数3种函数曲线描述末端执行器实际抓取过程中不同抓取控制方式的速度变化。在此基础上,对番茄塑性变形进行求解,分析在抓取时间一定时,不同抓取控制方式下番茄的塑性变形规律,并以最小塑性变形为依据,确定最优的抓取策略。结果表明:抓取控制方式3为最优抓取控制方式,当抓取速度v0=1 mm/s,抓取时间t0=1 s时,产生的最小塑性变形最小,红熟前期和红熟中期番茄的最小塑性变形分别为0.002 6 mm和0.009 8 mm。以抓取控制方式3进行抓取控制实验,实验数据和理论数据的吻合度较高,决定系数R2为0.99,验证了抓取控制方式3作为最优抓取控制方式的合理性和可行性,为优化机械手抓取过程提供了参考。     

面向机器人抓取的小型直线串联弹性驱动器设计与控制

面向机器人力控自适应抓取,设计一种微型直线串联弹性驱动器及其机电一体化系统。开展非线性校正试验,采用BCM法对微型直线串联弹性驱动器感知系统进行校正,以提高力控系统测量精度。基于双位移传感器构建驱动力、位移同步感知方法,并开展模型辨识试验建立目标变形轨迹及驱动力观测模型,根据目标变形轨迹模型建立驱动力PID控制策略。开展阶跃力控与自适应抓取试验,优化力控制器参数并研究串联弹性力控自适应抓取特性。试验结果表明,建立的微型串联弹性驱动器具备感知驱动一体化特性,可在无力传感器的情况下实现驱动力准确感知与控制。微型串联弹性驱动器力控超调量极低,当目标驱动力幅值为15N时,超调量为0.6%。在机器人力控自适应抓取试验中,指尖抓持姿态可通过驱动力控制实现调控,使指尖抓持力方向指向物体质心,从而达到增强抓持稳定性的目的。