森林工程专业的机器人技术基础课程改革研究

机器人技术基础是东北林业大学工程技术学院森林工程专业的选修课,是机械、电子、控制、检测、通信和计算机相关知识的有机融合。笔者结合森林工程专业的办学定位,分析该课程在森林工程教学中的作用和现状,从教学内容、教学方法、课程学习评价等方面,提出了机器人技术基础的课程改革办法。这些改革办法的实施不仅培养了学生分析问题、解决问题的能力,还适应了社会发展对复合型人才的需求,也提高了整个课程的教学效果和教学质量。     

草方格铺设机器人多体动力学仿真与试

采用Pro/E和ADAMS软件相结合的方法,建立了草方格铺设机器人动力学模型,同时探讨了二者联合建模仿真的一般步骤.模型添加必要的边界条件后,对纵向压轮和横向插刀正常动作时的草方格铺设机器人振动状态进行了仿真.通过仿真,得到了牵引车、纵向铺设机构、横向铺设机构、纵向压轮和横向插刀质心的位移、速度以及加速度曲线.分析了这些曲线出现波动的原因,为进一步的优化提供了数据.通过试验,得到实际状态下的试验曲线,并与仿真曲线进行对照,证实了草方格铺设机器人仿真模型和仿真结果的合理性和可靠性.     

温室环境下黄瓜采摘机器人信息获取

研究基于近红外图像的黄瓜果实与茎叶的信息表达方法,有效实现了近色系生物信息的图像识别。分析了黄瓜采摘深度图像信息的特点,通过建立基于灰度相关与极线几何相结合的匹配策略实现了双目视觉下的黄瓜抓取点的立体匹配和三维重建。研究温室环境下不同时间光照强度变化特点,建立了光照分析模型,提高了不同光照条件下的导航线提取的适应性。试验表明机器人视觉系统能有效识别、定位果实的空间位置,定位误差控制在±5mm以内。     

风洞6_PUS并联支撑机器人运动误差建模与补偿

针对风洞6自由度并联支撑机器人,利用单支链D-H参数方法和摄动法建立了其运动误差模型,编写了误差模型仿真程序。根据风洞实验所需的6种典型运动模式,分析了不同模式下并联支撑机器人输出运动位姿的误差,得到了典型运动模式的误差变化规律。在风洞并联支撑机器人的构件设计和装配过程进行了针对性的误差控制,使设计和制造的并联支撑机器人精度达到了风洞实验的要求,并通过在风洞实验中嵌入与运动误差仿真类似的误差估算程序,再对风洞实验中被试模型的位姿误差进行补偿,实验证明这种方法提高了风洞实验数据的精度。     

温室3P3R机械臂系统动力学建模与分析

针对温室等设施农业环境,设计了一种具有3P3R机械臂结构的机器人,为了分析机械臂的操作性能并实现精确运动控制,对机械臂进行了运动学和动力学分析;采用Kane方法和旋量理论分析方法建立了机器人的操作臂运动学和动力学模型,利用该模型,针对原理样机的具体结构,在Mathematica环境下研究了机械臂的操作性能,得到在一定作业任务规划下,末端执行器的位姿变化规律,以及按照该规划轨迹运动时各关节的驱动力;结果表明,结合了Kane方法和旋量理论的动力学模型具有准确、简单、有效等特点,能够满足机械臂的运动学、动力学分析的要求。     

农业机器人视觉导航技术发展与展望

概述了农业机器人主要的导航方式，综合分析了目前国内外视觉导航研究现状及存在的问题，并提出了进一步研究的方向与途径。     

智能气动肌肉的静态驱动特性研

研究了形状记忆合金丝(SMA)编织网的主动变形及对气动肌肉静态驱动特性的影响.建立了SMA丝内应力与静态驱动力的平衡方程.针对升降温中SMA丝的相变,分析了马氏体和奥氏体体积比变化,建立了温度SMA收缩率模型,并应用到气动肌肉的收缩率、收缩力和刚密度特性计算中.Matlab仿真得到了SMA变形曲线和气动肌肉特性变化曲面.分析结果表明SMA变形存在迟滞,SMA主动伸缩使得编织角变化范围更广,刚密度变化更突出.SMA收缩率变大,气动肌肉收缩力增强.     

伐根清理机器人研制

本文介绍了伐根清理机器人的基本构造和主要功能，以及液压驱动与控制系统的设计原理。试验使用表明，该机器人每天可清理落叶松伐根100个左右，效率为人工清理的20—25倍，最大清理伐根直径为550mm。     

汽车驾驶机器人模糊神经网络换挡控制方法

为了实现汽车驾驶机器人挡位决策的智能化,提出了一种驾驶机器人模糊神经网络换挡控制方法.模糊神经网络模型的输入为驾驶机器人油门机械腿的位移、试验车辆的车速和加速度,模型的输出为挡位.输入变量的隶属函数都为3个,类型都采用广义钟形函数gbellmf,网络训练算法选用反向传播算法和最小二乘法相结合的混合学习算法.仿真结果表明,汽车驾驶机器人模糊神经网络控制仿真挡位与试验挡位基本一致,该方法可根据操作工况环境实现正确的汽车驾驶机器人挡位控制.     

多喷枪协同式喷涂五轴混联机器人设计

针对大型扁平型立方体工件的喷涂工艺特点,将并联机构应用于喷涂工艺,设计了一种控制解耦性很好的五轴混联喷涂机器人,阐述了这种喷涂机器人的机构设计、工作原理、运动学分析、驱动方式、控制系统硬件组成及其控制方式。该机器人具有结构紧凑、喷涂效率高、涂层厚度均匀和操作简便等特点,具有较好的应用前景。