采摘机器人视觉定位及行为控制的硬件在环虚拟试验系统设计

因采摘机器人野外试验易受收获季节、气候和场地等诸多因素的限制,为辅助试验采摘机器人视觉定位及其行为控制算法,设计了基于硬件在环仿真的葡萄采摘机器人虚拟试验。该文先利用双目立体视觉提取葡萄串采摘点及防碰包围体等空间信息;然后以实验室已有的6自由度采摘机器人样机为原型,建立三维虚拟仿真模型,运用D-H法建立机器人坐标变换,求解虚拟环境下机器人运动学正解和逆解;再以实物视觉提取的葡萄串空间信息为基础,运用VC++、Javascript等编程语言在虚拟现实平台EON上对采摘机器人视觉定位及其采摘行为进行仿真设计和编程实现,设计出一套以实物视觉与虚拟采摘机器人相结合的硬件在环仿真平台。最后,在该平台上对葡萄采摘机器人进行了34次虚拟试验,试验中视觉定位、路径规划、夹剪果梗3个环节的成功率依次为85.29%、82.35%、82.35%。结果表明,该方法可很好地运用于验证和试验采摘机器人视觉定位及其行为算法。

基于MATLAB的采摘机器人运动特性分析与仿真研究

以RB03型六自由度机器人为研究对象,将其应用于农业果蔬的自动化采摘领域。利用D-H法建立关节坐标系统,确定连杆参数,推导出运动学方程,并求解运动学正解和逆解。在MATLAB软件的Robotics Toolbox平台下,进行运动学建模与仿真,验证了求解过程的正确性,运用蒙特卡洛法生成该机器人在关节允许范围内的工作空间云图,分析其在空间运动的极限位置。仿真结果表明:该机器人结构设计合理,满足工作要求,并为后续的运动控制和路径规划提供了依据。

药房取药机器人结构设计与力学分析

目前药房自动化程度较低,工作效率不高,病人取药往往费时费力。根据药房取药的工作特点,在传统xyz三自由度直角坐标机器人的基础上增加一个旋转关节,完成了大跨度、长距离、结构轻便且运动灵活的取药机器人的机械结构设计,包括本体结构、末端执行器和落药机构的设计;并对结构中的关键零部件进行了力学分析与计算校核;对机器人的驱动电机进行了选型与计算。为自动化药房的实现提供了一种解决方案。

基于双目视觉的目标药盒边缘识别与定位方法

采用在取药机器人末端执行器上加装双目视觉系统的方法,实现目标药盒的识别及定位。利用像素灰度值累加的特征对目标药盒所在区域进行提取,并采取间隔扫描的方式采集目标药盒区域的边缘点,然后应用最小二乘法拟合药盒边缘直线从而得到目标药盒的轮廓信息。根据双目测量原理对目标药盒形心点进行了三维重建,从而完成了对目标药盒的准确定位。对实际药盒进行的双目检测实验结果验证了理论方法切实可行。

取药机器人机械结构设计及有限元分析

根据取药操作的特点与技术要求,设计了直角坐标型取药机器人系统。对机器人总体机械结构、运动机构及传动机构进行建模设计,并对运动机构所承受的载荷、运动特性及运动过程参数进行理论分析与计算。据此完成驱动电机选择与校核计算、标准件选型、非标准件结构参数设计及材料选择。应用ANSYS Workbench对关键承载零部件进行有限元分析,验证其强度与刚度满足要求。所得设计结果对取药机器人研发具有工程实用价值。