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基于移动补偿的绳驱动关节运动解耦方法

机器人 2022年第2期44卷 195-202页

作者：贺磊盈陈建国吴天次杨亮亮浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室浙江杭州310018

提出了一种通过移动补偿解决绳驱动关节运动耦合的方法。首先,根据运动耦合的机理推导出解耦的约束条件,并相应地设计了一种2自由度绳驱动机械臂;然后,为分析绳索的弹性形变对解耦效果的影响,应用绞盘方程建立了绳索拉力对关节转角偏移... 详细信息

提出了一种通过移动补偿解决绳驱动关节运动耦合的方法。首先,根据运动耦合的机理推导出解耦的约束条件,并相应地设计了一种2自由度绳驱动机械臂;然后,为分析绳索的弹性形变对解耦效果的影响,应用绞盘方程建立了绳索拉力对关节转角偏移影响的理论模型;最后,开展了相应的试验。试验结果显示当关节不受外力矩时,其最大角度偏移量为0.72°;关节上施加一定力矩后,基于上述模型得到的关节转角偏移量同试验值的差异小于0.02°,此外,关节转角偏移量随着预紧力的增大而减小,且关节的动态解耦性能良好。以上结果验证了提出的解耦方法的有效性和关节转角偏移模型的准确性。

关键词：绳驱动运动解耦弹性形变关节转角偏移

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基于5R并联机构的二自由度树冠振动装置设计与试验

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农业机械学报 2023年第4期54卷 96-106,131页

作者：杜小强韩鑫涛沈腾飞李松涛贺磊盈浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018

振动式采收是一种高效的林果机械化采收形式。在现有的激振形式中,非圆周激励可以使果树产生有效的振动,实现整体采收效果。为进一步提高果实的采收效率,针对非圆周激励中不同类型旋轮线轨迹进行深入研究。通过SolidWorks、ANSYS、ADAM... 详细信息

振动式采收是一种高效的林果机械化采收形式。在现有的激振形式中,非圆周激励可以使果树产生有效的振动,实现整体采收效果。为进一步提高果实的采收效率,针对非圆周激励中不同类型旋轮线轨迹进行深入研究。通过SolidWorks、ANSYS、ADAMS等软件建立果树柔性体模型。将不同轨迹参数的旋轮线位移载荷导入ADAMS,施加于果树模型激振点。比较不同轨迹的旋轮线位移载荷下果树模型的振动响应,确定3支线1号外旋轮线轨迹E为最优激振轨迹。根据最优激振轨迹,设计了由平面5R并联机构驱动的二自由度树冠振动装置。以油茶树为激振对象,确定频率6 Hz、振幅90 mm为激振参数,设计并搭建样机进行试验。试验结果表明,7×7交错分布的激振杆布局方式的激振效果最优,该布局下树冠平均合成加速度响应为22.38 m/s^(2),激振加速度传递效率为77.63%,验证了二维激振轨迹的有效性。

关键词：振动式采收机旋轮线轨迹 5R机构激振轨迹激振杆布局加速度传递效率

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跨式油茶果收获机履带底盘行走液压系统设计与试验

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农业机械学报 2023年第3期54卷 139-147页

作者：杜小强宁晨杨振华马锃宏贺磊盈韩鑫涛浙江理工大学机械工程学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 龙泉市菇源自动化设备有限公司龙泉323700

跨式油茶果收获机在丘陵山地作业时需要较大的牵引力,且要求行走平稳。本文基于机液联合仿真技术对跨式油茶果收获机底盘行走液压系统进行设计,以达到动力匹配及行走性能较优的目的。在RecurDyn软件中建立了跨式收获机履带底盘虚拟样机... 详细信息

跨式油茶果收获机在丘陵山地作业时需要较大的牵引力,且要求行走平稳。本文基于机液联合仿真技术对跨式油茶果收获机底盘行走液压系统进行设计,以达到动力匹配及行走性能较优的目的。在RecurDyn软件中建立了跨式收获机履带底盘虚拟样机模型,采用谐波叠加法构建了B级路面谱,仿真分析了跨式履带底盘直线行驶和差速转向的动力学特性。通过AMESim与RecurDyn软件对收获机行走系统进行机液联合仿真,研究底盘在直线行驶与差速转向工况时行走马达液压特性。研制了全液压驱动的跨式油茶果收获机,进行了地面直线行驶与差速转向测试,结果表明:底盘直线行驶偏移率为1.7%;直线行驶时,行走马达流量稳定在23 L/min,压力稳定在1.5 MPa;差速转向时,行走马达流量稳定在22 L/min,压力在2~12 MPa范围内波动,验证了跨式履带底盘行走液压系统的稳定性。

关键词：油茶果收获机跨式履带底盘液压系统联合仿真

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履带式高地隙油茶果振动采收机设计与试验

农业机械学报 2022年第7期53卷 113-121页

作者：杜小强宁晨贺磊盈钱寅张国凤姚小华浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 中国林业科学研究院亚热带林业研究所杭州310018

针对油茶人工采收效率低,劳动力成本大,且油茶果成熟期短、花果同期等问题,设计了可实现连续振动落果和收集的履带式高地隙油茶果振动采收机。采收机采用骑跨式车架沿油茶树种植行行走,利用曲柄摇杆机构驱动多排阵列的指排杆按照一定的... 详细信息

针对油茶人工采收效率低,劳动力成本大,且油茶果成熟期短、花果同期等问题,设计了可实现连续振动落果和收集的履带式高地隙油茶果振动采收机。采收机采用骑跨式车架沿油茶树种植行行走,利用曲柄摇杆机构驱动多排阵列的指排杆按照一定的运动轨迹对树冠两侧同时击打作业,落果通过收集板汇集后输送到果箱。根据击打轨迹对采收机击打装置的曲柄摇杆机构进行设计,并用ADAMS软件验证指排架运动轨迹。通过ANSYS软件对击打装置机架和采收机车架进行有限元模态分析,获得其前6阶固有频率,确定其不会发生共振。为接收振动掉落的油茶果,设计了高低错落分布的收集板,不仅能接收落果,且能顺利避开树干,实现整机在运动中完成振动落果和收集作业。最后,加工装配振动采收机样机,在击打液压马达转速为360 r/min条件下进行油茶林地整机试验,试验结果表明,油茶果采收率为87.56%,花苞掉落率为25.86%,满足油茶果采收要求。

关键词：油茶果振动采收机高地隙果实采收率花苞掉落率

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基于贪心遗传算法的穴盘苗补栽路径优化

农业机械学报 2017年第5期48卷 36-43页

作者：贺磊盈杨太玮武传宇俞亚新童俊华陈成锦浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 浙江三锋实业有限公司金华321300

温室育苗需要通过补苗移栽作业用健康钵苗替换穴盘内未发芽或劣质的钵苗,保证钵苗的质量。自动补苗移栽机可利用机器视觉获取穴盘苗健康信息,控制末端执行器抓取钵苗进行补苗作业,移栽效率高。穴盘内需补苗孔穴的位置具有随机性,对补栽... 详细信息

温室育苗需要通过补苗移栽作业用健康钵苗替换穴盘内未发芽或劣质的钵苗,保证钵苗的质量。自动补苗移栽机可利用机器视觉获取穴盘苗健康信息,控制末端执行器抓取钵苗进行补苗作业,移栽效率高。穴盘内需补苗孔穴的位置具有随机性,对补栽路径进行规划,可进一步提高补栽效率。本文综合贪心算法和遗传算法的特性提出一种贪心遗传算法,在分段步长取8,优化代数取100时,可实现稀疏和密集穴盘的补栽路径优化,具有鲁棒性。贪心遗传算法所规划补苗路径长度与全遗传算法接近,均值差在443 mm以内;相比优化前的固定顺序法,贪心遗传算法路径长度可缩短33.8%~41.3%,缩短长度随空穴数量增加而加长;贪心遗传算法与全遗传算法规划补栽路径耗时分别为1.81 s和5.59 s。对比可知,贪心遗传算法更有利于自动移栽机输送单元和移栽单元间的动作衔接,可进一步提高自动移栽机效率。

关键词：自动移栽机穴盘苗温室路径优化贪心遗传算法

基于Enhanced VGG16的油茶品种分类

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农业工程学报 2022年第10期38卷 176-181页

作者：孟志超贺磊盈杜小强张国凤姚小华吴顺凯郭豪鉴浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 中国林业科学研究院亚热带林业研究所杭州311400

随着油茶产业不断壮大,市场上也出现了油茶幼苗品系混乱、以假乱真、以次充好的现象,因此急需开发一种专门的分类识别算法实现不同油茶品种的准确识别。农业领域常用VGG、ResNet网络模型进行分类工作,但存在权重空间过大和准确率不高等... 详细信息

随着油茶产业不断壮大,市场上也出现了油茶幼苗品系混乱、以假乱真、以次充好的现象,因此急需开发一种专门的分类识别算法实现不同油茶品种的准确识别。农业领域常用VGG、ResNet网络模型进行分类工作,但存在权重空间过大和准确率不高等问题。该研究对VGG16网络模型进行层间删减以及结构调整,提出了Enhanced VGG16网络模型,在油茶叶数据集上完成模型训练与测试,并与现有经典卷积神经网络(AlexNet、VGG16、Resnet50、InceptionV3、Xception)进行对比。结果表明,Enhanced VGG16网络模型的训练集准确率和测试集准确率分别为98.98%和98.44%,权重空间为90.6 MB。与原始VGG16模型相比,训练集准确率和测试集准确率分别提高3.08和2.05个百分点,权重空间下降165.4 MB,模型性能显著提升。Enhanced VGG16网络模型与经典卷积神经网络相对比,模型综合性能更优。该研究为通过油茶叶进行品种分类识别提供了依据,同时可为其他农作物品种识别提供参考。

关键词：深度学习油茶叶分类 Enhanced VGG16 hard-Swish ReLU6

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基于指纹传感器的盲文识别算法研究

计算机与数字工程 2021年第6期49卷 1234-1239页

作者：杨胜陶磊贺磊盈浙江理工大学杭州310018

针对盲人学习或阅读盲文困难大的问题,提出一种基于指纹识别传感器盲文识别算法。首先,通过半导体指纹传感器触压盲文书获取盲文凸点图像;接着,对盲文图像进行图像处理,包括二值化分割、形态学滤波、形状识别,获得凸点位置;然后,通过坐... 详细信息

针对盲人学习或阅读盲文困难大的问题,提出一种基于指纹识别传感器盲文识别算法。首先,通过半导体指纹传感器触压盲文书获取盲文凸点图像;接着,对盲文图像进行图像处理,包括二值化分割、形态学滤波、形状识别,获得凸点位置;然后,通过坐标变换计算得到凸点的排列矩阵,并进行二进制编码得到唯一的索引号;最后利用索引号检索国家标准的盲文库,从而获得盲文地声韵母。实验结果表明,提出的指纹识别传感器盲文识别算法能准确有效地识别出盲文书的盲文凸点。该方法将来可以应用于穿戴式盲文阅读装置,把识别的盲文声韵母通过语音播放给盲人使用。

关键词：指纹传感器盲文阅读数字图像处理凸点编码穿戴式

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名优茶采摘机器人的系统设计与试验

机械工程学报 2022年第19期58卷 12-23页

作者：周宇杰吴强贺磊盈赵润茂贾江鸣陈建能武传宇浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018

针对名优茶采摘劳动力短缺的现状,设计了一种适用于自然环境下作业的名优茶采摘机器人。系统由采摘机械手、3P-Delta机械臂、视觉系统和主控系统构成。机器人通过深度相机获取茶蓬图像,利用深度学习和骨架法计算采摘点。从名优茶的生长... 详细信息

针对名优茶采摘劳动力短缺的现状,设计了一种适用于自然环境下作业的名优茶采摘机器人。系统由采摘机械手、3P-Delta机械臂、视觉系统和主控系统构成。机器人通过深度相机获取茶蓬图像,利用深度学习和骨架法计算采摘点。从名优茶的生长特征出发,建立了机械臂采摘轨迹模型,采用Bézier曲线对茶叶采摘路径进行优化,降低了机械臂在快速运动过程中的加速度突变,提高了采摘运动的平滑性。利用虚功原理建立机械臂动力学模型,基于滑模控制设计了机械臂采摘控制策略,优化了控制算法中的指数趋近律,有效地抑制了滑模面在快速趋近时的抖振现象。实地测试结果表明,采摘机器人能够实现名优茶的采摘,采摘率和完整率分别为75.53%和54.68%,平均采摘速度为0.451颗/s。

关键词：采摘机器人名优茶 3P-Delta机械臂 Bézier曲线滑模控制系统集成

基于双向ICP跨源点云配准的鞋底涂胶轨迹生成

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轻工机械 2023年第5期41卷 44-51,59页

作者：岑佳楠贺磊盈浙江理工大学机械工程学院浙江杭州310018

针对自动化鞋底涂胶系统中存在的鞋型适用性不高的难题,课题组提出了一种基于修正PCA(principal components analysis)和双向ICP(iterative closest point)的跨源点云配准算法。对比3种采样方法对最终配准精度的影响,选择了最远点降采... 详细信息

针对自动化鞋底涂胶系统中存在的鞋型适用性不高的难题,课题组提出了一种基于修正PCA(principal components analysis)和双向ICP(iterative closest point)的跨源点云配准算法。对比3种采样方法对最终配准精度的影响,选择了最远点降采样作为配准前对点云的预处理;提出了修正PCA对鞋底点云进行粗配准,为精确配准提供了较好的初始变换矩阵;利用对跨源点云配准鲁棒性较好的双向ICP进行精确配准;根据精确配准结果将标准涂胶轨迹迁移到实时鞋底涂胶系统上,从而得到实时涂胶轨迹。结果表明:修正PCA+双向ICP在快速精确配准跨源鞋底点云上具有优越性,其中双向ICP迭代20轮后误差减小到1.31 mm,相比传统ICP算法误差减小了1.13 mm;修正PCA+双向ICP算法在处理不同鞋型时具有较好的适用性和精度,配准时间也满足系统要求。该算法可提高传统鞋底涂胶系统对各类鞋型的适用性,具有一定的工程实用价值。

关键词：鞋底涂胶系统跨源点云配准修正PCA 双向ICP