基于视觉识别的智能绿篱修剪机的设计与仿真分析

针对现有绿篱修剪机立体造型时,修剪一致性差,自动化程度不高问题,设计了一款基于视觉识别的智能绿篱修剪机。根据使用功能对整机进行结构设计,并通过Ansys-Workbench对关键结构进行有限元分析和自由模态下的振动分析,得到位移和应力云图,以及各阶模态下的频率,验证了设计的合理性;对上部传动机构电机轴进行疲劳分析,保证其使用寿命和安全性;最后,通过HSV模型和PnP测距算法,完成对视觉识别模块的设计,进而完成整体方案。

果园绿篱修剪机械手的设计与研究

为了解决果园绿篱修剪工具自动化程度低、修剪作业劳动强度大、工作效率低等问题,根据果园绿篱修剪作业要求,设计了一款实用的由液压驱动的四自由度修剪机械手,并确定了机械手各关节的运动范围。首先,基于标准的D-H参数法建立了机械手各连杆的坐标系,对机械手的正、逆运动学进行了求解;然后,利用MATLAB Robotics Toolbox建立了机械手运动学模型,对机械手正、逆运动学,机械手修剪绿篱顶面、侧面时各关节的运动轨迹,机械手各关节的角位移、角速度和角加速度曲线进行了仿真验证;之后,采用Monte Carlo法对机械手的工作空间进行了仿真分析,得到了机械手工作空间三维云图及平面云图;最后,试制实物样机进行了实验验证。研究结果表明:机械手正、逆运动学求解正确,所设计的机械手末端执行器完全能够到达所需修剪的目标位置。修剪机样机实验效果与预期相符,机械手工作时各关节运行平稳、修剪效率高、效果良好,能够满足对中、高绿篱自动修剪的要求,大大降低了修剪作业的劳动强度。

基于YOLOv5s的园林球形绿篱检测方法

在聚集遮挡等复杂园林环境下,现有的目标检测算法很难对球形绿篱进行准确检测。针对这一问题,提出一种基于YOLOv5s的算法YOLO-CBS,用于提高园林球形绿篱的检测精度。首先,将坐标注意力(CA)引入YOLOv5s的主干网络,CA不仅考虑通道间的关系还考虑特征空间的位置信息,因而能够使模型更准确地识别和定位目标绿篱;其次,用双向特征金字塔网络(BiFPN)替换路径聚合网络(PANet),以提高特征融合的效率;最后,将输出端的非极大值抑制(NMS)改为Soft-NMS,以提高对遮挡绿篱、聚集绿篱等复杂场景下的目标绿篱检测精度。典型绿篱数据集试验结果表明,与YOLOv5s算法相比,YOLO-CBS算法平均精度提高3.4%。

绿篱修剪机的刀具设计及其锯切仿真分析

针对绿篱修剪机的刀具进行结构设计和选材,并基于ANSYS Workbench/LS-DYNA对所设计的刀具即圆盘刀片锯切枝条的过程进行显式动态仿真研究。建立了合理的圆盘刀片锯切枝条系统的几何模型和有限元模型;通过恰当选择材料模型及材料参数,合理控制计算仿真进程,完成了圆盘刀片锯切枝条的仿真研究。仿真结果表明,设计的刀具满足使用要求。

重型绿篱修剪机刀具的可靠性提升策略

重型绿篱修剪机刀具的性能直接关系到绿篱修剪的效率、质量以及操作人员安全。提高刀具的可靠性是保障生产效益和降低维修成本的关键举措。刀具可靠性受多种因素的影响,包括材料选择、制造工艺、使用环境和维护等。为解决刀具可靠性的问题,需要关注刀具选材、设计、使用和维护等关键因素。研究结果表明,通过对刀具材料的优化选择和定期维护保养,可以延长刀具的使用寿命、提升刀具可靠性、降低刀具维护成本。

全自动定位巡航绿篱修剪机器人开发

为提高高速公路中央隔离带绿篱修剪的效率和安全性,实现特色造型修剪,满足人们对美的需求,针对高速公路中央隔离带绿篱的全自动、个性化修剪,研究设计一种能够实现全自动定位巡航修剪的机器人。机器人由行走机构、执行机构、刀具系统、集群控制系统组成。为保证巡航定位精度,采用定制的具有户外行驶和应对复杂环境的能力的全向车作为行走机构;采用四轴机器人作为执行机构,保证修剪的重复定位精度和刀具系统的负载需求;以圆盘锯为切割单元,通过锯齿形刀架结构排布,减少了修剪过程中的刀具卡顿现象;以高速液压马达为切割动力,兼具速度与扭矩优势,配合多楔带的动力传输,传动效率高,切割效果良好;采用自主研发的工业服务企业消息总线(GRIMI.ESB)打通行走机构、执行机构、刀具动力控制系统之间的通信障碍,实现上位机对所有设备的集群控制。经过多年的技术积累,目前机器人样机已经形成,正在进行产品化升级,并在广西多条高速公路进行了应用示范,使用效果良好,填补了国内绿篱全自动、个性化修剪领域的空白。

园林绿化绿篱种植与养护技术研究

随着社会经济的不断发展,人们的生活水平有了很大提升,对生活环境要求是越来越高。在这种背景下,绿化工程作为改善城市环境,提升居民生活质量的重要手段,其数量在不断增加。绿篱作为城市绿化工程的主要项目,可以有效美化城市环境,提升人们居住环境舒适度。本文主要对园林绿化绿篱种植和养护技术进行了分析,以供参考。

高速公路绿篱修剪机器人刀具切削试验与分析

针对高速公路中央分隔带机械化修剪趋势,提出一种从树枝劈裂率描述切削效果,切屑能耗描述切削效率的绿篱修剪圆盘刀具切削效果评价数学模型。基于数学模型搭建一体化刀具测试平台,以多因素正交试验法试验枝条直径、刀具转速、进给速度在不同参数下对峰值功率和劈裂率影响程度,通过Design-Expert 13验算实验数据,得到在刀具转速3000 r/min,进给速度3 km/h,输出功率691 W的组合下,绿篱20 mm枝干修剪效率及效果最优。试验数据应用于实际修剪作业,效果良好。

果园绿篱修剪机械手路径规划算法研究

为提高规划效率,缩短路径长度,保证绿篱修剪机械手的平稳进行,提出了一种基于引力思想和目标偏移概率的快速搜索随机树算法(a-bRRT^(*)),将目标偏转概率和引力思想引入渐近最优快速搜索随机树RRT^(*)算法中,可以兼顾规划效率和路径长度。比较基于目标偏移概率快速搜索随机树(bias-RRT)、RRT^(*)和a-bRRT^(*)算法,结果表明:在修剪树篱顶面时,a-bRRT^(*)算法较bias-RRT算法的路径长度缩短66.32%,规划时间较RRT^(*)降低44.19%;修剪树篱侧面时,a-bRRT^(*)算法较bias-RRT算法的路径长度缩短67.17%,规划时间比RRT^(*)算法降低73.87%。仿真表明:提出的a-bRRT^(*)算法大幅提高了搜索效率,缩短了路径长度。

基于用户需求导向模型的绿篱机设计

为提升绿篱机设计过程中需求获取、功能定义、设计实施和方案评价的准确性,提出一种用户需求导向模型,指导绿篱机产品设计。通过访谈法和观察法获取用户需求,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)计算各需求权重;结合案例分析法和专利研究法获取绿篱机设计需求;通过质量功能展开(Quality Function Deployment,QFD)质量屋明确重点设计需求;基于公理化设计(Axiomatic Design,AD)获取绿篱机设计参数,根据设计参数设计了一种符合用户功能、使用、造型和安全需求的绿篱机,并采用模糊综合评价法(Fuzzy Comprehensive Evaluation,FCE)验证设计方案的合理性。结果表明:用户需求导向模型可有效指导绿篱机创新设计,更好地满足用户需求,为未来绿篱修剪设备的研发提供新思路。

绿篱机器人关键零件高效数控变量编程的实例研究

形状规则但余量较多的零件,利用手工编程加工时,往往面临反复修改程序、多次调用的局面,加工效率不高。以绿篱机器人关键零件为例,分析了此类零件手工编程难以发挥高效率的原因。通过探索验证,分别利用刀补号和G代码变量化,实现了规则凸台在加工时自动外扩去除余量、工进与快进的自动化判定。结果表明,程序简洁且一次调用无须干预,避免了大量加工用时浪费的局面,实现了绿篱修剪机器人关键零件高效数控变量编程,对该类产品的研发和上市起到更好的保障作用。

园林绿化绿篱种植与养护技术要点

为解决园林绿化绿篱种植和养护过程中存在的问题,对园林绿化绿篱特点进行研究,提出园林绿化绿篱种植和养护要点,如整理土地、合理选择苗木、适时种植、加强土壤改良、采取科学养护措施等,同时加大病虫害防治力度,促进园林绿化绿篱的健康生长,以期为相关人员提供参考。

基于改进的CenterNet的绿篱检测算法研究

为了实现绿篱的准确、快速识别,提出了改进的CenterNet绿篱检测算法。在CenterNet的基础上提出了U型连接结构,研究了CenterNet热力图的物理意义并提出了椭圆热力图。最后,改进了原有损失函数以提高预测结果的置信度。实验结果表明:改进后的算法对于绿篱在复杂环境中的检测效果有明显提升,改进算法的平均精度(mean average precision, mAP)和F1分数分别为92.92%和83.10%,相比改进前2个指标各自分别平均提升了5.92%和9%。

基于多传感器技术的园林绿篱修剪装置设计

针对传统绿篱修剪装备修剪效率低、劳动量较大且修剪质量不一等问题,提出了使用STM32单片机为主控制单元,选用MPU六轴传感器、光敏检测、网络通信、步进电机控制器和光耦继电器等模块,设计园林绿化机器的电子控制系统的思路。经测试,设计的电子控制系统有较高的自动化水平,可完全实现模块化,对减少劳动力及提高园林绿化水平有使用价值。

一款高速公路中央分隔带绿篱修剪机器人的研究与设计

文章针对现行的高速公路中央分隔带绿篱修剪方式不安全、影响车辆正常行驶、修剪效率低等问题,研究与设计了一款高速公路中央分隔带绿篱修剪机器人,对中央分隔带绿篱进行了往返式修剪。通过模拟实验发现:当窄体自行走电动车车速为2 km/h,刀盘中的切割刀头行走速度为10 m/min时,绿篱修剪效果好,修剪面平整无痕。绿篱修剪机器人工作时无须配备操作人员,能自动避开障碍物,很好地满足了高速公路中央分隔带对绿篱修剪工况的要求,也保证了养护施工安全,具有较好的推广应用前景。

高效绿篱修剪机器人设备的开发研究

针对目前车载式修剪机应用还不成熟,绿篱的修剪基本采用人工方式,存在效率低、效果差和安全风险大等问题,文章结合广西高速公路中央分隔带绿篱修剪的发展需求,设计研发了一种自动化程度高、工作效率高、绿色环保的新型高效修剪机器人。通过现场试验表明,该修剪机器人具有较高的自动化水平,工作效率较高,并且修剪效果具有良好的一致性,达到预期指标。

中国古典园林绿篱景观的研究

绿篱是我国传统园林重要的造景元素之一。依据中国园林的发展历程,并结合本研究的特点,将中国古典园林绿篱的发展历程分成秦汉时期、魏晋南北朝时期、唐宋时期、明清时期四个历史阶段,以历代描写园林的诗文为基础,研究中国古典园林中绿篱景观的发展。最后,提出古典园林绿篱景观应朝着空间营造、视线引导、空间主景以及空间衬景的方向发展。

基于DA2-YOLOv4算法绿篱识别研究

针对车载式绿篱修剪机自动化修剪需要快速、准确识别绿篱的问题,提出一种DA2-YOLOv4绿篱识别算法。提出一种针对性Mosaic数据增强以获得更合理的数据扩充,使训练结果更具鲁棒性;在CSPDarknet53中引入空洞卷积得到D-CSPDarknet53,获得更大感受野,提升准确率和速度;在SPP中引入平均池化得到A-SPP,充分利用信息,使网络更具鲁棒性;删减小目标检测,获得巨大的速度提升;使用Soft-DIOU-NMS算法,提升目标重叠时的识别效果。最后制作绿篱数据集,对改进效果进行测试,并与其他算法进行对比。试验结果表明,DA2-YOLOv4算法mAP达到98.5%,检测速度达到83.1 FPS,较原始YOLOv4算法分别提高了8.1%和14.9 FPS,而且算法各方面性能均显著优于其他目标检测算法。DA2-YOLOv4完全满足绿篱识别要求,为绿篱修剪行业自动化提供了有力保障。

园林绿篱常见病虫害的发生与防治

园林绿篱作为一种绿化方式,具有植物种类多、养护成本低、易成活、见绿早等特点,越来越受到园林绿化工作者的喜爱。园林绿篱植物类型多样,病虫害发生较复杂。中原地区绿篱植物常见病虫害有白粉病、叶斑病、黄化病、介壳虫、蚜虫、红蜘蛛、大叶黄杨尺蠖等,要根据其发生特点,有针对性地采取防治措施。

林业苗圃工程绿篱建设探讨

林业苗圃采用绿篱防护代替棘铁丝围栏具有防护效果好、防护期长、造价低、美化环境、改善生态的优点。介绍了林业苗圃绿篱防护带的设计原则、植物选择、配置组合、栽培管理等方面的技术方法。