GPS导航轮式试验车的系统设计

基于GPS引导技术,面向田间作业,设计了用于试验研究的轮式自动导航试验车。该车机械部分采用常规材料加工而成,并选择通用标准零件;控制部分采用通用微电子元器件及普通计算机系统。该车具有成本低、制造容易等特点。试验表明:该车载重量高,运行平稳,操作灵活,可用于GPS导航试验研究、轻型农机具自动作业研究等方面。     

Development of a plant conveyance system using an AGV and a self-designed plant-handling device: A case study of DIY plant phenotyping

Plant phenotyping technology has been actively developed in recent years, but the introduction of these technologies into the field of agronomic research has not progressed as expected, in part due to the need for flexibility and low cost. “DIY” (Do It Yourself) methodologies are an efficient way to overcome such obstacles. Devices with modular functionality are critical to DIY experimentation, allowing researchers flexibility of design. In this study, we developed a plant conveyance system using a commercial AGV (Automated Guided Vehicle) as a case study of DIY plant phenotyping. The convey module consists of two devices, a running device and a plant-handling device. The running device was developed based on a commercial AGV Kit. The plant-handling device, plant stands, and pot attachments were originally designed and fabricated by us and our associates. Software was also developed for connecting the devices and operating the system. The run route was set with magnetic tape, which can be easily changed or rerouted. Our plant delivery system was developed with low cost and having high flexibility, as a unit that can contribute to others’ DIY’ plant research efforts as well as our own. It is expected that the developed devices will contribute to diverse phenotype observations of plants in the greenhouse as well as to other important functions in plant breeding and agricultural production.     

自动引导车辆(AGV)定位停车的控制

建立了后轮驱动、前轮转向自动引导车辆的定位停车运动学模型，基于这一模型提出了经过两步消除定位停车误差的控制策略。根据极小值原理探讨了Ｐｉｎｇ－Ｐｉｎｇ控制算法，车辆以最佳方式消除停车误差应切换控制的状态轨迹，以及消除停车误差车辆应行驶的最短距离。还分析了车辆当前位置到预定停车位置之间的距离对实施该控制策略的影响，提出了超前给出定位停车标志的必要性。     

集装箱自动化码头AGV-NS研究

集装箱自动化码头AGV-NS技术研究取得了很好的成果,本文针对某一港口开发了AGV-NS以适应自动化码头的工作对精确导航的要求。     

基于卡尔曼滤波的自动引导车串级轨迹跟踪控制

针对三轮AGV具有不完整约束特性的运动学模型,提出一种串级轨迹跟踪算法,把模型转换为两个非线性时变系统,通过运用串级控制及状态微分反馈控制实现系统全局渐进稳定,最后再利用卡尔曼滤波算法对带有噪声干扰的状态进行估计,提高AGV自定位精度,从而进一步提高该控制器的输出精度.该控制策略具有一般性,对所有AGV及其他轮式移动机器人的运动学模型都适用,且设计方法简单、鲁棒性强.计算机仿真结果表明,该系统能在较短时间内实现全局渐进稳定,验证了该控制策略的有效性.     

油电混合果园自动导航车控制器硬件在环仿真平台设计与应用

果园由于面积范围广、地形复杂、壕沟多、杂草丛生、土壤湿度较高且土质较为疏松,对自动导航小车（AGV）的机械结构、控制系统,以及能源动力系统的设计都提出了更高的标准和要求。混合动力AGV小车可以满足果园中长距离移动的需求。为探索合适的混合动力AGV控制系统算法以及能量管理策略,同时减少设计过程中由于果园地形复杂导致的控制器设计验证迭代、需求多样化问题带来的人力、物力,以及时间成本,本研究针对果园面积广的特点,选择串联式油电混合动力系统进行AGV动力能源系统模型的搭建。另外,针对果园AGV需要适应地形范围广的特点,采用履带车模型结构,利用硬件在环仿真技术,以树莓派作为控制系统搭载控制算法实物,利用Matlab和RecurDyn软件建立包含能源动力系统、电机驱动系统、履带车行驶部分模型以及路面模型的系统实时仿真模型,最终实现了串联式混合动力AGV控制器硬件在环仿真功能。基于串级比例积分微分（PID）以及模糊控制器控制算法的仿真验证表明,模糊控制器控制算法能够减少参数调节带来的时间成本,在转向角度小时响应速度加快了50%,在转向角度大时串级PID控制器产生了10%的超调,而模糊控制器无超调,转向更加平稳。结果表明硬件在环仿真平台能够有效地应用于果园AGV控制器的开发,避免了控制实物试验,在降低成本的同时可以加快果园自动导航小车的开发过程。     

田间轮式自动行走试验车的设计

基于GPS引导技术,面向田间作业,设计用于试验研究的田间轮式自动导航试验车。该车具有成本低、制造容易等特点。机械部分采用常规材料加工而成,并选择通用标准零件;控制部分采用通用微电子元器件及普通计算机系统。试验表明：该车载重量高,运行平稳,操作灵活,可用于田间GPS导航试验研究以及轻型农机具自动作业研究等。     

基于多次腐蚀的农用AGV曲线导航线提取算法

提出了一种基于多次腐蚀操作的农用AGV曲线导航线提取算法,通过对分割图像多次腐蚀将图像分段并得到各段的导航线,连接这些导航线得到相应的曲线导航线。结果表明,所得到的导航线能较好地反映农用AGV的行进路线,在19幅480×640像素的图像中,基于多次腐蚀操作提取的导航线平均每行误差为9个像素点。     

面向黄鳝养殖的自主移动投喂机器人研制

研制一种面向黄鳝养殖的自主移动投喂机器人系统,主要包括AGV搬运小车、XYZ数控电动同步带滑台直线导轨模组、投喂蠕动泵、运动控制器等组成部分。AGV搬运小车通过传感装置实时检测导向磁条确定工作路径。运动控制器对XYZ三维数控电动同步带滑台直线导轨模组的步进电机输出脉冲信号,实现机器人投喂位置的空间定位。通过控制蠕动泵驱动电机的转速,实现饵料的精准投喂和投喂过程的稳定性。针对三层立体结构黄鳝养殖池样进行9次样机性能测试,每次目标投喂量为9.5 g。结果显示,机器人空间定位精度的平均误差为（2.1,1.8,2.1） mm,标准偏差为（2.6,2.3,2.5） mm。机器人的平均投喂速度为1.85 g/s,平均投喂量为9.3 g,投喂量的误差小于5%。为评估系统的稳定性和可靠性,机器人以0.5 km/h的移动速度连续运行50 h,未发生技术故障和系统中断。综上所述,该自主移动投喂机器人运行稳定可靠、投喂精度高,投喂效果良好,具有较强的实用和推广价值。     

基于特征点选择的农用AGV导航线提取算法

提出了一种基于特征点选择的农用AGV导航线提取算法。通过分割图像将作物等植被和土壤等背景分离,然后以分割图像中每行植被像素点的中点为特征点,依据所有特征点首先提取一条导航线,并依据这条导航线选择特征点,再根据特征点的选择结果提取新的导航线。结果表明,与人工提取的导航线特征点相比,新算法提取导航线的误差是特征点选择前提取导航线误差的74．28％。