基于快速扩展随机树的小麦收割机作业路径智能控制方法

小麦收割机作业受农田地形和作物分布、农田尺寸和形状等多种因素的影响,造成小麦收割机的路径智能控制效果不佳,导致收割效率和小麦收割质量相对偏低,提出基于快速扩展随机树的小麦收割机作业路径智能控制方法。从路径的起点到终点都是作业区域点,每个作业区域点收割任务一次完成,不能重复路过两次,所有作业区域点收割任务不能超过收割机预算时间为约束,建立了小麦收割机作业路径控制数学模型。将小麦收割机在待收割小麦农田中开始收割起始点作为扩展树的根节点,让小麦收割机从根节点出发,随机扩展选取小麦收割机的下一个可移动位置,对构建目标函数进行寻优。通过在整个自由空间生成一棵扩展随机树的方法,控制小麦收割机在最优可行路径上。测试结果表明,所提路径控制方法综合考虑了单位面积油耗和收割效率,能够在同样时间内完成更多的收割作业,具有更高的收割效率和小麦收割质量,提高了作业效率和生产能力。

基于DCS技术的联合收割机作业路径控制研究

以联合收割机协同作业过程为研究对象,对多台联合收割机协同作业过程中的行进速度、作业幅宽及单台收割机作业成本等因素进行分析,提出了一种以收割成本控制为目标的联合收割机作业路径控制优化算法,并采用DCS技术搭建联合收割机系统作业调度控制系统。仿真实验结果表明:在协同收割作业时,收割机调度控制系统能够根据收割需求、按照最小收割成本进行联合收割机数量及收割机型的调度控制;收割机作业时,能够根据最优化路径进行作业,最大幅度地提高收割作业效率,同时确保收割作业成本最低。

基于机器视觉的联合收获机作业路径规划方法

研究了基于机器视觉的联合收获机作业路径规划方法,解决联合收获机作业环境中因障碍物过多影响作业效率的问题。利用双目视觉相机采集联合收获机作业图像,选取九点标定法进行双目视觉相机的手眼标定。采用Canny算法利用高斯滤波器平滑处理图像,计算图像的梯度方向与幅值,利用双阈值连接联合收获机作业图像边缘,检测联合收获机作业图像边缘,划分收获目标与障碍物。依据人工势场法原理,利用联合收获机作业的环境信息构建一个势场。合成势场内联合收获机受到的引力与斥力,依据联合收获机的移动速度及合力方向,输出联合收获机的作业路径规划结果。试验结果表明,该方法可以依据联合收获机的作业环境,规划作业路径,有效规避障碍物,适应性好。

基于计算机视觉的智能农机自动驾驶与作业路径规划

计算机视觉是一种能够使机器“看到”和“理解”图像的技术,其在农业领域中的应用日益广泛。笔者通过对计算机视觉技术在智能农机中的应用进行研究,探讨其在农业生产中的潜在优势和发展趋势。笔者重点分析了计算机视觉技术在智能农机自动驾驶和作业路径规划方面的应用,包括图像识别与目标检测、环境感知与障碍物识别、自动驾驶控制与导航、地块边界检测与规划、增量式作业与智能调度等,探讨了计算机视觉技术在提高农机作业效率、减少人工操作、保障精准农业等方面的作用,旨在为智能农机的研发和推广提供有益的借鉴和指导。

复杂边界田块旋翼无人机自主作业路径规划

针对农用无人机复杂边界田块下的作业问题,提出一种对田块边界形状具有普适性意义的旋翼无人机作业路径规划算法,以快速获得凸多边形、凹多边形、带孔洞多边形甚至多个多边形形式的复杂边界田块情形下的飞行作业轨迹。首先,基于田块边界多边形顶点数据的存储规则,采用多边形分组法,区分所属不同田块的多边形,建立按区域即田块为单元进行航线计算的基础;针对单田块的内、外边界多边形,采用活性边表法实现单个多边形扫描线填充的快速求交解算,得到初始扫描线,再对处于同一航向位置上的内、外多边形两类扫描线组采用线段布尔运算“减法”操作处理,获得预设航向条件下的作业航线;以最小航线间转移路径总长度为优化目标,引入贪婪算法、凸多边形最小跨度法和步进旋转法,综合进行航线排序优化和航向优化,获得不考虑障碍物条件下的完整作业路径。为进一步扩大算法的应用范围,假设田块边界上存在障碍物,且高度大于作业高度,继续增加转移过程的安全性判断及处理算法。针对假想田块和实际田块边界的多组算法仿真试验结果表明,所设计的算法可处理各种复杂边界类型的田块;在不考虑障碍物影响时算法耗时15 ms^19.2 s;相比于只进行航线排序优化的情况,同时进行航向和航线排序优化后,航线间转移路径总长度下降了23.04%~45.98%;而考虑障碍物影响时处理耗时也在离线应用的可接受范围内。该算法的通用性、可靠性、效率和优化效果均可满足各种复杂边界二维田块无障碍物和有障碍物条件下的农用无人机作业的相关要求。

舰载机机库调运作业路径

航母舰载机机库调运作业空间狭窄、调运设施特殊等特点决定了航母舰载机调运作业需要合理的路线规划,否则会造成作业环境拥塞、调运作业无序混乱。本文以俄航母舰载机机库内调运作业为研究原型,创建了舰载机调运作业交通网络,通过对交通网络分析,给出了2种舰载机机库调运作业路径选择模型,可为不同布列下舰载机调运作业路线的规划提供决策参考。

农机作业路径规划策略研究——基于智慧农机大数据平台

针对我国农机跨区作业中存在的信息不对称、缺少有效农机调度手段等现状,建立了基于"互联网+"的农机作业信息服务平台,通过研发的手机APP、农机智能采集终端,实现了信息智能无缝对接,解决了农机服务产业链中信息不对称的问题。针对多机多地块作业调度问题,分析了基于智慧农机大数据平台的农机作业路径规划模型,设计了基于单位时间平均作业收益最大的优化调度算法,通过智能分单方式为农机大户或农机合作社的多台农机提供最优作业区域和行驶路线。试验结果表明:所提出的算法不仅确保了作物作业及时高效地完成,同时提高了作业收益,减少了作业成本。

基于PLC的采摘机器人作业路径避障系统设计

为提高果实采摘效率,基于PLC技术设计了采摘机器人的作业路径避障系统。系统主要由信息获取系统、工控机主程序及运动执行系统等部件组成,通过PLC技术对路径规划和果实的采摘、运输进行控制,并采用改进的蚁群算法对最优路径进行规划。对采摘机器人在温室环境下进行性能测试,结果表明:采摘机器人可以实现作业路径避障,并完成果实的采摘,工作性能稳定,能够满足农户对采摘机器人的使用和性能要求。

基于作业路径网络模型的制造单元重构算法

动态多变的制造环境对制造系统的自适应性提出了越来越高的要求 ,传统的基于成组技术的静态制造单元组织方式不能适应未来敏捷制造的需要。该文基于制造作业路径的网络模型 ,从缩短作业处理时间的角度出发 ,提出了一种启发式制造单元重构算法 。

基于单亲遗传算法的堆垛机复合作业路径优化

基于堆垛机的作业方式和特点,针对复合作业路径优化问题进行数学建模,并采用单亲遗传算法求解,实验仿真和工程应用证明该模型和算法是可行和有效的。

基于PDCA循环的职业学校教学工作诊断与改进的作业路径探析

国家对职业教育质量提出更高的要求,教学诊断与改进工作的开展成为支撑教育质量提高的重要内容。在教学诊断与改进工作中引入PDCA质量环的作业法,可有效推进职业学校"需求导向、自我保证,多元诊断、重在改进"的教学诊断与改进工作,从而能够持续提高技术技能人才的培养质量。

基于CPSO算法的海空跨域无人航行器集群协同作业路径规划

针对海空跨域无人航行器集群在复杂水域环境下协同作业以追踪水下目标的任务,提出一种基于协同粒子群(CPSO)的协同作业路径规划算法。考虑不同无人航行器集群特性优势,合理分解并分配远距离追踪水下目标任务过程,并利用CPSO算法进行路径规划。在CPSO算法中,首先为无人机(UAVs)集群规划飞行路径,UAV飞行过程中探测水面航行区域障碍物,进而为无人艇集群(USVs)生成完整的水面障碍分布图;然后,采用CPSO算法为USVs规划协同航行路径,无人艇集群航行过程中为无人潜航器(AUVs)生成水下航行环境图;最后,由CPSO算法为AUVs规划水下航行路径,AUV完成水下目标追踪任务。仿真结果表明,以合理的任务分配分解为基础,CPSO算法为海空跨域无人航行器集群协同作业规划了有效路径,实现了无人航行器集群协同作业追踪水下目标功能。

考虑多作业路径的集装箱甩挂运输调度优化

在甩挂运输轴辐式网络中建立了考虑多作业路径的甩挂运输牵引车调度优化模型,并设计了基于启发式规则的模拟退火算法对模型进行求解。通过采用算例分析与实际调度规则进行比较,优化结果使执行任务所需时间减少了19.37%,从而验证了模型与算法对于求解甩挂运输牵引车调度优化问题的有效性与实用性。

矩形边界条件下农机作业方向平行路径的排序优化

针对矩形边界地形条件下的方向平行路径,在考虑多种可能地头转弯策略、不同作业模式的农艺要求和机具自身转弯特性的情况下,利用计算机技术寻求最优的行作业任务调度排序策略,以尽可能减少机器的地头转向距离和时间,减少作业总消耗。首先,在分析现有常用转弯策略生成原理的基础上,提出2种新型转弯策略。然后,将调度排序问题转化成旅行商问题(traveling salesman problem,TSP),并采用贪婪算法进行求解。仿真试验结果表明,采用的贪婪算法高效稳定,与常用习惯调度排序策略相比,机器转弯效率得到显著提高。

基于作业路径的液压挖掘机挖掘性能

为了解决中国液压挖掘机挖掘过程中挖掘力不足的问题,提出一种基于作业路径的液压挖掘机挖掘性能分析新方法。充分考虑挖掘机连续挖掘的习惯特点,定义挖掘作业路径由铲斗挖掘轨迹和斗杆挖掘轨迹复合组成,依据动臂工作位置将可行挖掘域分成一系列作业路径,基于挖掘作业路径上离散点的整机挖掘力参数来评估挖掘机的挖掘性能。基于新分析方法对1台中国产液压挖掘机和同吨位日本产液压挖掘机进行挖掘性能分析对比。研究结果表明:中国产挖掘机和进口挖掘机作业路径上最大挖掘力相差达20kN,斗杆挖掘充分发挥比例相差达12%,充分解释了中国自主生产的液压挖掘机挖掘性能不足的原因;该新方法对挖掘机的设计具有理论意义,同时推动了中国挖掘机研究工作的进一步发展。

设施农业喷雾机器人路径规划与作业安全性探析

针对现代设施农业病虫害防治和根外追肥需求,研发了基于Raspberry Pi的智能喷雾机器人,填补了国内设施农业高效喷雾技术研究空白。本文主要对智能喷雾机器人的作业路径规划进行了介绍,对其可靠性和安全性进行了测试,并分析了其发展前景,以期为我国设施农业的发展提供参考。

基于TSP理论的矿井作业机器人路径规划问题探究

随着国家对自动化作业的重视,越来越多的矿井开始引入矿井作业机器人进行煤矿的挖掘和开采,但是矿井下环境恶劣,而且大型矿井内部结构复杂,因此井下作业机器人对路径规划能力有很高的要求。本文引入旅行商问题的思想寻求最优运动路径;应用图论相关知识对矿井结构示意图进行分析转化,引入Dijkstra算法解决最短路径问题,并在代价矩阵中添加角度递增函数确定优先权,最后使用离散粒子群算法进行仿真求解,取得了较好的实验效果。

基于状态节点网络的龙门吊路径优化问题研究

为提升集装箱堆场的作业效率和服务水平,研究了集装箱堆场龙门吊的作业路径问题。将龙门吊的作业任务划分为阶段任务和阶段内子任务后,通过定义状态、状态值以及状态间距,提出了基于状态节点网络的龙门吊路径优化模型。并针对模型的特点,设计求解算法,算法由递归算法生成状态节点空间,用整数编码的遗传算法进行状态组合寻优。最后,以某集装箱码头实际作业数据为基础,进行了模型和算法的验证计算,结果显示基于状态节点网络的路径优化方法有效地减少了龙门吊的作业移动距离。

弧焊机器人工作站协同作业研究

采用耦合规划方法,对弧焊机器人/变位机工作站和多机器人焊接工作站的协同作业路径进行规划。利用自主开发的协调路径规划器,构建弧焊机器人工作站仿真模型的驱动函数,完成了马鞍型焊缝和螺旋线焊缝的协同作业仿真实验,验证了协同作业路径规划方法的正确性和可行性。

含障碍物多田块下旋翼无人机作业返航补给规划研究

针对同一区域内相邻多田块的无人机单机作业任务路径规划问题,从续航、负重等实际问题出发,考虑种肥药液和油电能源等消耗品的按需多次返航补给,提出并实现一套含障碍物多田块条件下单机多架次作业的农用旋翼无人机自主飞行作业的路径规划算法。在给出作业路径规划优化目标模型的基础上,提出“先路径、后航次”两步优化法,先以最短路径为优化目标规划初始作业路径,然后考虑消耗品按需返航后的补给与续作问题进行航次规划。针对变量喷播和恒量喷播2种喷播模式,分别提出两种作业航向方向安排原则、航线调度原则、补给方式和续作模式,规划出4种不同航向及航线调度组合策略下的初始作业路径,并在此基础上进一步给出4种不同组合补给续作优化策略下的航次安排方案。针对假想田块和真实田块的算例仿真测试结果表明,规划初始作业路径的4种优化策略能够稳定高效运行,算法耗时78~105161 ms,转移路径优化效果为10.25%~33.81%;在航次优化算法方面,算法耗时略有增加,为21170~106393 ms,转移路径优化效果为14.00%~26.27%,补给次数的最好优化效果从15次降到10次。总体来说,相同条件下完全重置+重排续作的组合策略表现较优。