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农机化研究 2018年第2期40卷 7-13,18页

作者：曹东田富洋宋占华闫银发李法德蔡占河山东农业大学机械与电子工程学院/山东省园艺机械与装备重点实验室山东泰安271018 菏泽市产品检验检测研究院山东菏泽274000

现代农业的高速发展促使我国农业向精细农业、精准农业的方向深入发展,由此果蔬自动收获机器人的发展进入快车道。为此,设计研发了带有6自由度机械臂的果蔬自动收获机器人AMR1。该机器人为通用型果蔬自动收获机器人,可改装各种专用末端... 详细信息

现代农业的高速发展促使我国农业向精细农业、精准农业的方向深入发展,由此果蔬自动收获机器人的发展进入快车道。为此,设计研发了带有6自由度机械臂的果蔬自动收获机器人AMR1。该机器人为通用型果蔬自动收获机器人,可改装各种专用末端执行器以实现专用采摘。为了验证本机器人结构的合理性与实用性,通过利用SolidWorks软件进行了实体建模,并建立了相关的运动学、动力学模型,进一步设计了6自由度机械臂的PID-SMC控制算法,实时控制机械臂末端的轨迹跟踪。通过试验仿真,验证了所提出的动力学和控制模型,为果蔬自动收获机器人AMR1的进一步应用提供了参数数据。

关键词：机器人自动收获建模仿真

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生姜自动收获装置的机构设计及运动分析

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农机化研究 2015年第5期37卷 101-104页

作者：刘建伟梁惠萍李九余李玉寒桂林电子科技大学机电综合工程训练中心广西桂林541004

在对生姜收获特性分析的基础上,提出了一种集松土、夹拾、裁剪、抖土功能于一体的生姜自动收获方法。首先进行了收获装置的总体设计,并以四杆机构及其演化机构完成了各执行机构的结构和传动设计,通过对各执行机构的运动分析得出了松土... 详细信息

在对生姜收获特性分析的基础上,提出了一种集松土、夹拾、裁剪、抖土功能于一体的生姜自动收获方法。首先进行了收获装置的总体设计,并以四杆机构及其演化机构完成了各执行机构的结构和传动设计,通过对各执行机构的运动分析得出了松土铲的运动轨迹方程、裁剪刀的最大张角和抖土筛子的极位夹角。本装置的设计将为生姜自动收获技术的应用提供科学依据和技术支撑。

关键词：生姜自动收获机构设计运动分析

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设施生菜工厂化生产自动收获装置设计与研究

设施生菜工厂化生产自动收获装置设计与研究

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作者：席志君江苏大学

学位级别：硕士

设施农业是现代农业的重要组成部分,是一个国家或地区农业现代化发展水平的重要标志之一。生菜是设施水培种植常见的作物之一。设施水培生菜生产作业工艺流程主要由播种、育苗、移栽、培育和收获等环节组成。为减少劳动力投入,实现作业... 详细信息

设施农业是现代农业的重要组成部分,是一个国家或地区农业现代化发展水平的重要标志之一。生菜是设施水培种植常见的作物之一。设施水培生菜生产作业工艺流程主要由播种、育苗、移栽、培育和收获等环节组成。为减少劳动力投入,实现作业环节的机械化、自动化,国内外对生产环节配套装备开展了一系列的研发,部分生产环节已实现机械化作业,但收获环节仍主要以人工为主,且相关装备研发大都处于试验阶段。为解决水培生菜收获环节劳动力需求大,自动化程度低的问题,本文以水培奶油生菜为研究对象,在对其种植模式和力学特性进行研究的基础上设计了一种设施生菜工厂化生产自动收获装置,并进行了样机的试制和整机性能评价试验。主要研究成果如下:（1）设施水培生菜物理参数与力学特性研究。以定植杯为载体的水培奶油生菜为研究对象,首先对其总高、株高、根茎直径等基本物理参数进行测量,然后进行拉拔损伤力学特性和剪切力学特性试验。试验结果表明,生菜拉拔损伤面积随夹持距离、拉拔高度和拉拔气压的增大而增大。当夹持距离为30mm,拉拔高度为20mm,拉拔气压为0.4MPa时,生菜损伤面积达到最小值315mm;生菜剪切力随切割位置的下移而增大,随切割气压和滑切角度的增大而减小,当滑切角度为20°,切割气压为0.3MPa,切割位置处于生菜底叶下方4mm处时,生菜根茎剪切力为最小值6.3N。（2）设施水培生菜收获装置收获方案设计与选择。结合人工收获方式和设施水培生菜种植模式,考虑到连续性收获方式会造成较大的生菜损伤,确定了以间歇式收获方式为基础的收获方案,进而通过对奶油生菜机械收获流程进行分析,分别对间歇式收获的输送机构、定植杯固定机构和生菜采收搬运机构进行不同方案的设计和选取,最终确定收获装置的总体设计方案。（3）收获装置结构设计及控制系统研发。以收获装置总体方案为基础,结合研究对象特征,设计了收获装置整体结构,并对输送机构、定植杯固定机构和生菜采收搬运机构进行关键零部件设计选型。其次对收获装置的控制系统进行设计,完成了控制系统硬件的选型及程序的编写,并根据控制系统的工作流程进行软硬件调试。（4）收获装置试制与性能试验研究。完成收获装置样机的试制,在收获装置空载运行正常的情况下进行收获作业性能评价试验,试验结果显示:在种植盘输送部件输送效率为210mm/s,生菜收获效率为330株/h的条件下,生菜收获成功率为94.87%,损伤率为8.67%。该样机可达到预期设计的目的。

关键词：奶油生菜力学特性自动收获结构设计性能试验

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农业轮式机器人PI鲁棒-滑模控制——基于RBF神经网络

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农机化研究 2019年第3期41卷 26-33页

作者：曹东闫银发宋占华田富洋赵新强刘磊王春森李法德陈为峰山东农业大学机械与电子工程学院/山东省园艺机械与装备重点实验室山东泰安271018 山东农业大学资源与环境学院山东泰安271018

农业轮式机器人机械多体系统朝柔性机器人方向发展,自由度越来越多,对应的结构也变得更加复杂,自动化和智能化水平越来越高,其动力学建模和实时控制难度增大。为提高机器人动力学建模效率,以通用性较强的具有6自由度机械臂的AMR果蔬收... 详细信息

农业轮式机器人机械多体系统朝柔性机器人方向发展,自由度越来越多,对应的结构也变得更加复杂,自动化和智能化水平越来越高,其动力学建模和实时控制难度增大。为提高机器人动力学建模效率,以通用性较强的具有6自由度机械臂的AMR果蔬收获机器人数学模型为研究对象,利用空间算子代数理论建立了轮式机器人O(n)阶效率的运动学和广义动力学模型。同时,利用Elman神经网络求解了机器人逆运动学问题,结合广义动力学模型和逆运动学模型,根据农业轮式机器人的特点,利用神经网络控制理论、PID鲁棒理论和Lyapunov稳定性理论,设计了一种6自由度机械臂的RBF-PI鲁棒-滑模控制算法,对机械臂末端进行心形轨迹实时追踪。最后,通过试验仿真,验证了本文提出的逆运动学理论、广义动力学模型和控制方法的合理性,为农业轮式机器人的研究提供了参考数据。

关键词：农业机器人自动收获轨迹跟踪动力学建模仿真滑模控制

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