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Depth recovery for unstructured farmland road image using an improved SIFT algorithm

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International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2019年第4期12卷 141-147页

作者： Lijian Yao Dong Hu Zidong Yang Haibin Li mengbo qian School of Engineering Zhejiang A&F UniversityHangzhou 311300China

Road visual navigation relies on accurate road *** study was aimed at proposing an improved scale-invariant feature transform(SIFT)algorithm for recovering depth information from farmland road images,which would provide a reliable path for visual *** mean image of pixel value in five channels(R,G,B,S and V)were treated as the inspected image and the feature points of the inspected image were extracted by the Canny algorithm,for achieving precise location of the feature points and ensuring the uniformity and density of the feature *** mean value of the pixels in 5×5 neighborhood around the feature point at an interval of 45ºin eight directions was then treated as the feature vector,and the differences of the feature vectors were calculated for preliminary matching of the left and right image feature *** order to achieve the depth information of farmland road images,the energy method of feature points was used for eliminating the mismatched *** with a binocular stereo vision system were conducted and the results showed that the matching accuracy and time consuming for depth recovery when using the improved SIFT algorithm were 96.48%and 5.6 s,respectively,with the accuracy for depth recovery of-7.17%-2.97%in a certain sight *** mean uniformity,time consuming and matching accuracy for all the 60 images under various climates and road conditions were 50%-70%,5.0-6.5 s,and higher than 88%,respectively,indicating that performance for achieving the feature points(e.g.,uniformity,matching accuracy,and algorithm real-time)of the improved SIFT algorithm were superior to that of conventional SIFT *** study provides an important reference for navigation technology of agricultural equipment based on machine vision.

关键词： scale-invariant feature transform(sift) feature matching canny operator energy method of feature point farmland road depth recovery visual navigation

偏心齿轮-非圆齿轮行星系分插机构运动机理分析

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农业机械学报 2009年第3期40卷 81-84页

作者：俞高红钱孟波赵匀武传宇浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018

简述了一种旋转式行星系分插机构,用于高速水稻插秧机前插式作业。分析了偏心齿轮-非圆齿轮行星系分插机构的工作机理和结构特点,建立了该机构的运动学模型。基于Visual Basic 6.0开发了该分插机构辅助分析与优化软件,通过人机交互方式... 详细信息

简述了一种旋转式行星系分插机构,用于高速水稻插秧机前插式作业。分析了偏心齿轮-非圆齿轮行星系分插机构的工作机理和结构特点,建立了该机构的运动学模型。基于Visual Basic 6.0开发了该分插机构辅助分析与优化软件,通过人机交互方式,优化出满足高速插秧机插秧要求的结构参数为e=3 mm,R=19 mm,α0=-40°,φ0=36°,S=155 mm,H=180 mm。

关键词：高速插秧机旋转式分插机构偏心齿轮-非圆齿轮优化

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探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构优化设计与试验

农业机械学报 2020年第1期51卷 77-83页

作者：周脉乐薛向磊钱孟波尹大庆东北农业大学工程学院哈尔滨150030 东北农业大学北方寒地现代农业装备技术重点实验室哈尔滨150030 浙江农林大学工程学院杭州311300

针对回转式蔬菜钵苗扎穴移栽机构破坏钵体完整性、穴口不对称造成栽植直立度差、打孔和栽植过程同时进行影响栽植质量等问题,提出了一种探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构。该机构可交替实现打孔和栽植过程,移栽臂栽植时,打孔器在前一株钵苗... 详细信息

针对回转式蔬菜钵苗扎穴移栽机构破坏钵体完整性、穴口不对称造成栽植直立度差、打孔和栽植过程同时进行影响栽植质量等问题,提出了一种探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构。该机构可交替实现打孔和栽植过程,移栽臂栽植时,打孔器在前一株钵苗栽植位置完成打孔,保证了栽植时序且穴口对称,土壤回流均匀,有利于保证栽植直立性。在取苗位置执行探出式夹取苗钵动作,以保护苗钵基质的完整性。基于探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构的运动学机理分析开发了优化设计软件,并完成了优化设计。开展了移栽机构的虚拟仿真试验和系列台架试验,分析了在取苗、打孔和栽植等关键位置的位姿。轨迹与位姿验证试验表明,该机构形成的特定轨迹和位姿可依次完成取苗、输送、打孔和栽植等动作。取苗试验表明,该机构可实现探出式取苗,有效保证了蔬菜钵苗基质的完整性。

关键词：种植机械蔬菜钵苗打孔移栽机构探出式

非圆齿轮水稻钵苗抛秧机构运动机理与参数优化

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农业机械学报 2014年第6期45卷 64-69页

作者：钱孟波俞高红蒋晨骁赵匀浙江农林大学工程学院杭州311300 浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018

阐述了抛秧机构的工作原理及结构特点。针对抛秧机构相应轨迹与秧苗姿态的要求,提出了非圆齿轮行星系传动机构。建立了该机构的位移、速度和加速度方程,用Visual Basic 6.0语言编写了该机构的辅助分析和仿真程序,该软件可显示优化参数... 详细信息

阐述了抛秧机构的工作原理及结构特点。针对抛秧机构相应轨迹与秧苗姿态的要求,提出了非圆齿轮行星系传动机构。建立了该机构的位移、速度和加速度方程,用Visual Basic 6.0语言编写了该机构的辅助分析和仿真程序,该软件可显示优化参数、优化目标和主要结构参数,并将优化结果数字化。通过软件分析了主要参数对该机构运动特性的影响,并得出满足抛秧轨迹和姿态要求的最佳机构设计参数。利用优化所得参数建立非圆齿轮有序抛秧机构三维模型并进行虚拟样机试验,其对应的轨迹和姿态满足水稻抛秧作业农艺的要求。

关键词：水稻钵苗抛秧机构工作机理参数优化

计及铰链间隙的弹射式移栽机构非线性动力学特性分析

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振动与冲击 2020年第21期39卷 186-194页

作者：秦浙钱孟波龚剑伟李希斌浙江农林大学工程学院杭州311300

旋转式移栽机是当前的研究热点,该类移栽机结构简单、安全可靠,且能同时完成取苗,运苗和栽植的工作。然而目前的研究主要为功能设计,未考虑由于加工误差、设计精度等原因导致的铰链间隙问题。间隙会引起副元素之间的碰撞和振动,使得系... 详细信息

旋转式移栽机是当前的研究热点,该类移栽机结构简单、安全可靠,且能同时完成取苗,运苗和栽植的工作。然而目前的研究主要为功能设计,未考虑由于加工误差、设计精度等原因导致的铰链间隙问题。间隙会引起副元素之间的碰撞和振动,使得系统的约束条件,自由度数目和拓扑结构发生变化。因此,在研究移栽机构的动力学特性时,有必要考虑铰链间隙的影响。基于对副元素接触模式的划分,建立了间隙旋转铰接触力求解模型,并用Fortran语言编写了接触力的求解子程序,将其加载到了ADAMS函数求解库中,基于该程序对弹射式移栽机构模型进行了仿真和计算。结果表明,铰链间隙的尺寸不宜过大或过小,否则会导致副元素间剧烈的碰撞和振动。这项工作为提高含间隙移栽机构的控制精度提供了参考。

关键词：移栽机铰链间隙碰撞模型非线性动力学

基于熵权法的含间隙和柔性的机构定量分析方法及应用

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振动与冲击 2023年第19期42卷 40-48页

作者：潘佳煊钱孟波孙福兴虞浪陈强浙江农林大学光机电工程学院杭州311300

含间隙机构运动过程中呈现出非线性,为了更好的模拟含间隙机构实际工况,对局部构件做柔性化处理,在建立间隙机构动力学模型的基础上,利用ADAMS二次开发功能,通过Fortran语言自主编写接触力的求解子程序,加载到ADAMS函数求解库中,实现接... 详细信息

含间隙机构运动过程中呈现出非线性,为了更好的模拟含间隙机构实际工况,对局部构件做柔性化处理,在建立间隙机构动力学模型的基础上,利用ADAMS二次开发功能,通过Fortran语言自主编写接触力的求解子程序,加载到ADAMS函数求解库中,实现接触模式实时判别和接触力的求解,分析考虑间隙和局部构件柔性对机构的运动特性影响规律。采用Lyapunov指数验证其运动非线性,并在此基础上提出一种基于熵权法的非线性定量分析新方法,通过MATLAB编写熵权法程序并对仿真结果进行定量分析,评估间隙和构件柔性对机构非线性的影响程度,并将该方法应用于2-RR&2-PR并联机构运动特性研究。结果表明:在任何条件下,动平台X方向加速度熵权值最大,说明对非线性影响权重最高,通过分析不同因素对机构非线性影响程度的趋势,使得对机构非线性程度的描述更为准确,为未来含间隙机构非线性定量分析提供了理论参考。

关键词：间隙构件柔性熵权法定量分析并联机构

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欠驱动关节型柑橘采摘末端执行器设计与试验

农业工程学报 2023年第17期39卷 29-38页

作者：虞浪俞高红吴浩宇孙福兴钱孟波浙江农林大学光机电工程学院杭州311300 浙江理工大学机械工程学院杭州310020

末端执行器是水果采摘机器人的核心部件,由于目前水果采摘对象种类繁多,结构及参数固定的采摘末端执行器无法适应多场合采摘作业需求。该研究设计了一种欠驱动关节型采摘末端执行器,模拟人手包络采摘动作,并以柑橘为对象模拟球型果实对... 详细信息

末端执行器是水果采摘机器人的核心部件,由于目前水果采摘对象种类繁多,结构及参数固定的采摘末端执行器无法适应多场合采摘作业需求。该研究设计了一种欠驱动关节型采摘末端执行器,模拟人手包络采摘动作,并以柑橘为对象模拟球型果实对末端执行器进行结构设计。为改善此类末端执行器重复设计情况,并提升采摘适用性,提出一种基于改进遗传算法的参数化设计方法。运用Microsoft Visual Studio 2012开发平台设计参数化界面,采用改进遗传算法结合NX的二次开发模块NXOpen对末端执行器进行结构参数优化,并基于Adams对优化后的采摘末端执行器进行动力学仿真分析,验证了优化后的末端执行器采摘范围较优化前提升了29.1%。制作物理样机并分别进行室内与果园柑橘采摘试验,果径68~106 mm的柑橘采摘成功率达到92.9%,平均采摘单个柑橘用时7.3 s。所设计的末端执行器针能够针对不同果径的球形果实时做出快速变形反应,适合苹果、梨等不同种类球型果实采摘作业。采用遗传算法应用至优化机构工作参数,提高了机构设计的准确性与适用性。

关键词：机器人采摘末端执行器参数化设计改进遗传算法柑橘

基于VB和ADAMS的水稻钵苗栽植机构参数优化及试验分析

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江苏大学学报（自然科学版） 2015年第5期36卷 539-544页

作者：钱孟波俞高红俞益波赵匀浙江农林大学工程学院浙江杭州311300 浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310018

以偏心-非圆齿轮行星系栽植机构为研究对象,构建偏心-非圆齿轮栽植机构简图并阐述其结构特点;建立栽植机构运动学模型,并在此基础上建立全自动参数优化软件,根据优化软件所得参数建立机构三维实体模型并做动态仿真试验;对机构做运动特... 详细信息

以偏心-非圆齿轮行星系栽植机构为研究对象,构建偏心-非圆齿轮栽植机构简图并阐述其结构特点;建立栽植机构运动学模型,并在此基础上建立全自动参数优化软件,根据优化软件所得参数建立机构三维实体模型并做动态仿真试验;对机构做运动特性分析,构建虚拟试验台架,对支座受力进行分析;最后,试制样机并进行试验分析.试验表明:栽植机构的运动轨迹和工作姿态与全自动优化软件模拟轨迹一致,机构设计是可行的.

关键词：水稻栽植机构运动特性分析全自动试验分析

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偏心-非圆齿轮传动机构设计及疲劳强度分析

江苏大学学报（自然科学版） 2016年第1期37卷 44-48,109页

作者：钱孟波俞高红张雪芬褚炳彬浙江农林大学工程学院浙江杭州311300 浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310018

以偏心-非圆齿轮为例,全面阐述了非圆齿轮传动机构设计流程及方法,通过偏心-非圆齿轮几何模型和节曲线封闭条件,基于VB软件编写非圆齿轮齿廓设计程序,并应用软件得出非圆齿轮廓线,实现偏心-非圆齿轮三维建模、装配和运动仿真.针对非圆... 详细信息

以偏心-非圆齿轮为例,全面阐述了非圆齿轮传动机构设计流程及方法,通过偏心-非圆齿轮几何模型和节曲线封闭条件,基于VB软件编写非圆齿轮齿廓设计程序,并应用软件得出非圆齿轮廓线,实现偏心-非圆齿轮三维建模、装配和运动仿真.针对非圆齿轮断齿现象做了疲劳强度分析,通过应力分析,得出偏心-非圆齿轮外啮合传动过程中最大应力部位,分析粉末冶金齿轮的材料成分和加工工艺,找到非圆齿轮失效原因,提出故障避免措施.

关键词：偏心-非圆齿轮设计方法应力疲劳强度传动