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深度学习方法在红花采摘机器人中的应用

农机化研究 2025年第4期47卷 186-191页

作者：陈金荣许燕周建平王小荣崔超新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047 新疆维吾尔自治区农牧机器人及智能装备工程研究中心乌鲁木齐830047 新疆大学工程训练中心乌鲁木齐830047

为实现农业复杂环境中红花的快速准确识别,提出了一种基于深度学习方法的改进YOLOv5s红花目标检测算法。在YOLOv5s基础上融入适配GPU的轻量Ghost模块,获得复杂度更低、网络推理速度更快的基线模型,将CBAM注意力机制嵌入基线模型,增强了... 详细信息

为实现农业复杂环境中红花的快速准确识别,提出了一种基于深度学习方法的改进YOLOv5s红花目标检测算法。在YOLOv5s基础上融入适配GPU的轻量Ghost模块,获得复杂度更低、网络推理速度更快的基线模型,将CBAM注意力机制嵌入基线模型,增强了小目标物在高频特征中的表现力,并通过建立一种基于边界框宽和高差值的Focal-EIoU损失函数,提高红花在不同遮挡情况下的识别率。最后,在并联式红花采摘机器人上开展红花识别试验,验证改进算法的可行性和可靠性。结果表明:改进后的YOLOv5s模型相较于原始模型在mAP值上提高了1.94个百分点,模型参数量和单幅图像检测速度分别为3.52 MB和0.06 s/幅,红花采摘机器人视觉系统的平均识别成功率可达89.92%。

关键词：红花采摘机器人深度学习 YOLOv5s 识别成功率

基于《国际功能、残疾和健康分类》评价中国智能化辅盲设备的补偿功能

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中国组织工程研究 2025年第17期29卷 3650-3656页

作者：卜楠杨祎铖宋贝贝柏开祥杜芸芸武汉体育学院湖北省武汉市430079 运动健康智能装备湖北省工程研究中心湖北省武汉市430079

背景:辅盲设备及技术的应用是当今视力障碍人群常用的干预手段,可提高日常生活活动的参与及工作学习能力,帮助其回归家庭、回归社会。数字信息和智能化时代下辅盲设备的形式、技术和功能各有不同,其分类目前暂未能得到有效统一的讨论和... 详细信息

背景:辅盲设备及技术的应用是当今视力障碍人群常用的干预手段,可提高日常生活活动的参与及工作学习能力,帮助其回归家庭、回归社会。数字信息和智能化时代下辅盲设备的形式、技术和功能各有不同,其分类目前暂未能得到有效统一的讨论和评价。目的:基于《国际功能、残疾和健康分类》评价国内视力障碍人群智能化辅盲设备的补偿功能。方法:通过计算机检索中国知网、维普和万方数据库2013-01-01/2023-12-31收录的相关文献。基于《国际功能、残疾和健康分类》理论模式和框架结构,应用术语结构和编码程序归纳相关视力障碍评估类目,整理与分析国内视力障碍的智能化辅盲设备补偿功能研究与分类。结果与结论:①共纳入197篇文献:其中身体功能1篇,包含b2(b210);身体结构1篇,包含s2(s220);活动与参与共119篇,包含d1(10篇,d110、d115、d120、d140、d166),d3(4篇,d315、d325、d345、d360),d4(102篇,d465、d470),d8(3篇,d820、d825);环境因素共76篇,包含e1(72篇,e115、e120、e125、e130、e140、e150、e155、e160),e2(4篇,e210、e240);②基于《国际功能、残疾和健康分类》的视力障碍智能化辅盲设备补偿功能研究分类包含4个部分、8个分类、25个类目,领域涉及身体补偿类、生活用品类、教育学习类、出行导盲类、布局规划类。

关键词：国际功能、残疾和健康分类视力障碍辅盲设备智能化人工智能功能分类评价

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白光激光二极管用复合荧光玻璃的制备及性能分析

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化学通报 2025年第01期 116-121页

作者：王桂录孔玉强朱永刚郑喜贵马跃龙齐星宇郝用兴郑州科技学院机械工程学院河南省数字化智能装备工程研究中心河南工业大学机电工程学院嵩山实验室

蓝色激光激发荧光材料获得白光的照明技术以其亮度高、体积小、照射距离远等优势而引起了广泛关注。然而，制备兼具高显色指数与高光通量的荧光材料仍然是一个挑战。基于此，本研究制备了一种由Y3Al3Ga2O12∶Ce3+(YAGG∶Ce3+)荧光玻璃和... 详细信息

蓝色激光激发荧光材料获得白光的照明技术以其亮度高、体积小、照射距离远等优势而引起了广泛关注。然而，制备兼具高显色指数与高光通量的荧光材料仍然是一个挑战。基于此，本研究制备了一种由Y3Al3Ga2O12∶Ce3+(YAGG∶Ce3+)荧光玻璃和CaAlSiN3∶Eu2+(CASN∶Eu2+)荧光玻璃叠加而成的复合荧光玻璃。YAGG∶Ce3+荧光玻璃的内量子效率高达90.9%,为原始荧光粉的98.15%。此外，它还具有优异的热稳定性，在150℃下保持室温发光强度的94.83%。经优选复合荧光玻璃中YAGG∶Ce3+/CASN∶Eu2+的比例，当6（wt）%YAGG∶Ce3+荧光玻璃与5（wt）%CASN∶Eu2+荧光玻璃复合时，获得了最高的显色指数90.1,光通量为1335.8lm,实现了荧光玻璃基白光LD器件的高显色指数与高光通量的发光。因此，同质结构复合的荧光玻璃被视为一种有潜力的荧光转换材料。

关键词：激光照明荧光玻璃复合结构显色指数光通量

元模型驱动的柔性作业车间具身智能体及其调度系统构建

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西南交通大学学报 2025年

作者：胡明珠张维维张剑张海柱西南交通大学机械工程学院四川省机车车辆装备智能制造工程研究中心

为提高柔性作业车间调度系统在扰动事件发生时的稳定性与响应效率，实现基于具身智能体的柔性作业车间多智能协同调度方法，首先根据柔性作业车间调度问题特点，通过对具身智能体的构成要素、关系及属性的分析与抽象，提出柔性作业车间... 详细信息

为提高柔性作业车间调度系统在扰动事件发生时的稳定性与响应效率，实现基于具身智能体的柔性作业车间多智能协同调度方法，首先根据柔性作业车间调度问题特点，通过对具身智能体的构成要素、关系及属性的分析与抽象，提出柔性作业车间具身调度智能体元模型，实现了具身调度智能体的统一建模。其次在对元模型实例化后，设计了分布式多智能体调度策略集合，构建了具身多智能体调度系统，并结合Q博弈协商机制实现了多智能体的协同调度；最后以某小型结构件车间为例，通过与现有多智能体调度方法进行对比，研究结果表明在新订单到达和机器故障扰动下，调度方案稳定性分别平均提高42.75%和42.88%，智能体间通讯量分别平均减少58.33%和62.5%，计算响应时间分别平均减少32.27%和33.28%。

关键词：柔性作业车间动态调度元模型具身智能体建模

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驱控一体的旋拧式果实采摘执行器设计与试验

农机化研究 2025年第3期47卷 48-55页

作者：严童杰冯青春郭鑫杨宁江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212000 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 农业智能装备技术北京市重点实验室北京100097

针对果园智能化采收作业需要,设计了支持总线扩展的驱控一体旋拧采摘末端执行器,旨在为多臂并行采摘机器人研发提供支撑。在对标准苹果树果实物理形态统计分析基础上,结合人工采摘方法,提出了“吸附-夹持-旋拧”的采摘机械操作方法,并... 详细信息

针对果园智能化采收作业需要,设计了支持总线扩展的驱控一体旋拧采摘末端执行器,旨在为多臂并行采摘机器人研发提供支撑。在对标准苹果树果实物理形态统计分析基础上,结合人工采摘方法,提出了“吸附-夹持-旋拧”的采摘机械操作方法,并设计了基于双舵机驱动的紧凑型采摘执行机构,对其吸盘、夹持和旋拧电机的关键参数进行了优化设计。面向多执行并行采摘需要,设计了基于CANopen通讯的采摘操作驱动器,实现了多执行器的总线扩展。通过现场试验对执行器作业性能进行了测试,结果表明:果实大小在60~100 mm之间,采摘成功率可达到90%,吸盘最优停留时间为1.00 s,吸盘最优接近距离为1.0 mm,最优旋拧角度为360°。

关键词：采摘机器人驱控一体旋拧采摘 CANopen

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基于ROS的蔬菜移栽机器人控制系统设计

农机化研究 2025年第2期47卷 54-60页

作者：马文强冯青春李亚军茹孟菲赵春江西北农林科技大学信息工程学院陕西杨凌712000 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 农业智能装备技术北京市重点实验室北京100097

为实现温室蔬菜移栽无人智能化作业,设计了基于ROS架构的蔬菜移栽机器人控制系统,实现了蔬菜移栽机器人自主取苗部件、秧苗栽植部件和自主移动平台的自动控制。控制系统主要分为总线单元和导航单元,并基于EtherCAT总线和Realsense深度... 详细信息

为实现温室蔬菜移栽无人智能化作业,设计了基于ROS架构的蔬菜移栽机器人控制系统,实现了蔬菜移栽机器人自主取苗部件、秧苗栽植部件和自主移动平台的自动控制。控制系统主要分为总线单元和导航单元,并基于EtherCAT总线和Realsense深度相机搭建硬件系统,利用分层模块化理念开发基于ROS架构的软件控制系统,搭建并实现了移栽作业中取苗、投苗、栽苗及移动平台协同一体化控制。实验结果表明:在大于2s/株的取栽苗周期运动条件下,可实现较高成功率的移栽作业。所设计控制系统保证了移栽作业成功率,提高了当前蔬菜移栽机的智能化水平。

关键词：蔬菜移栽机器人控制系统 ROS 伺服控制

基于坐标注意力和加权双向特征金字塔网络的舰载机阻拦着舰拉制状态精准识别

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中国舰船研究 2025年

作者：李哲杨杰张椅王华李亚飞王可徐明亮郑州大学计算机与人工智能学院中国人民解放军96813部队国家超级计算郑州中心智能集群系统教育部工程研究中心

[目的]舰载机着舰安全的关键在于尾钩与阻拦索成功挂索，而现有研究中，借助智能化手段辅助着舰信号官（LSO）识别阻拦着舰状态的工作较少。[方法]提出融合坐标注意力和加权双向特征金字塔网络的阻拦着舰拉制状态识别模型。先使用坐标... 详细信息

[目的]舰载机着舰安全的关键在于尾钩与阻拦索成功挂索，而现有研究中，借助智能化手段辅助着舰信号官（LSO）识别阻拦着舰状态的工作较少。[方法]提出融合坐标注意力和加权双向特征金字塔网络的阻拦着舰拉制状态识别模型。先使用坐标注意力机制（CA）从空间和通道两个维度增强模型捕捉特征的能力；再通过加权双向特征金字塔网络（BiFPN）纳入可学习的权值学习不同输入特征的重要性，实现双向多尺度特征融合；然后采用C2F模块轻量化模型架构，减少参数和计算量；最后通过仿真实验将所提模型与5种基线模型进行对比。[结果]结果表明，在舰载机尾钩和阻拦着舰拉制状态的检测上，该模型综合性能均优于基线模型。[结论]该模型有助于提高尾钩及阻拦索的啮合状态检测的准确率和鲁棒性，对提高舰载机着舰作业的效率、预防潜在的人员伤害和装备损失具有重要意义。

关键词：舰载机阻拦装置状态识别双向特征金字塔网络(BiFPN) 航空母舰

基于点云处理的仿人机器人楼梯障碍物识别与剔除方法

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工程科学学报 2025年第2期47卷 339-350页

作者：于乃功谢秋生李洪政北京工业大学信息科学技术学院北京100124 北京市计算智能与智能系统重点实验室北京100124 教育部数字社区工程研究中心北京100124

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义,是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战,楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征,导致仿人机器人... 详细信息

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义,是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战,楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征,导致仿人机器人获取不准确的楼梯参数而出现踏空、摔跤等问题.本文结合区域生长和平面构造方法识别和剔除楼梯障碍物点云,基于剔除障碍物后的楼梯进行三维参数估计.首先利用相邻点的投影之和最小原理准确完成对楼梯水平面的提取;其次根据区域生长算法判定楼梯障碍物聚类情况,构造平面并分析平面内点数以完成对障碍物点云的快速识别与剔除工作;最后对有障碍物楼梯与剔除障碍物楼梯进行楼梯三维感知实验.实验结果表明,本文剔除楼梯障碍物的平均精度为92.43%,且剔除后的楼梯参数感知误差仅为有障碍物时的0.5倍.总体表明所提算法能提高机器人在复杂楼梯环境中的楼梯参数估计精度,能够有效提高仿人机器人在复杂楼梯环境下的感知能力.

关键词：仿人机器人复杂环境感知楼梯区域生长参数估计

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3WSH-500型喷雾机喷杆高度调控系统设计与试验

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农机化研究 2025年第3期47卷 121-129页

作者：吴建国杨硕李成前翟长远新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830000 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097

针对地面起伏造成喷雾机喷杆高度波动的问题,以永佳3WSH-500型喷雾机为试验平台,电动推杆为喷杆高度调节驱动部件,采用滞环控制原理,设计了基于超声探测的喷杆高度调控系统。首先,对3种路面(水泥地路面、田间未耕路面和田间翻耕路面)下... 详细信息

针对地面起伏造成喷雾机喷杆高度波动的问题,以永佳3WSH-500型喷雾机为试验平台,电动推杆为喷杆高度调节驱动部件,采用滞环控制原理,设计了基于超声探测的喷杆高度调控系统。首先,对3种路面(水泥地路面、田间未耕路面和田间翻耕路面)下超声波传感器反馈电流信号与喷杆高度的探测曲线进行标定试验,获得3种路面喷杆高度监测曲线。其次,开展喷杆高度调节静态试验,通过改变喷杆高度,获得了静态调节下喷杆高度调节响应曲线,确定静态最优滞环值为10 mm。开展了3种路面下不同车速对喷杆高度调节的性能试验及性能对照试验,根据喷杆高度趋于稳态时的振颤范围,确定动态最优滞环值为50 mm,喷杆高度设定为1 000 mm,车速为2.5、5.0、6.0、8.0 km/h。试验结果表明:车速对系统喷杆高度的调控性能影响较小,而地面起伏对系统喷杆高度调控稳定性具有显著影响,以动态性能对照试验作为对照组,田间未耕地路面的控制合格率由83%~95%提升至93%~97%,在地形波动较大的田间翻耕路面,喷杆高度控制合格率由2%~16%提升至72%~87%。该研究可为喷杆高度调控性能提升提供技术参考。

关键词：喷杆喷雾机喷杆高度调控地面起伏超声探测