果园巡检机器人长臂抖动抑制方法

针对果园巡检机器人长臂因抖动而严重制约图像采集效率的问题,该研究提出基于臂体上3个部位的仰角构建单一反馈量进行抖动抑制的方法。首先基于臂体外伸段的有限元模态分析结果,通过固有频率和静变形的等效,建立三杆两扭簧等效机构的动力学模型。并基于微分平坦理论将3个倾角传感器读数合成为一个系统输出量,以平坦输出量作为被控量,采用PID控制器进行抑振试验,再利用自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)思想中对广义扰动的处理方法,将被控模型等效为二阶系统形式,并将模型信息代入到扩张状态观测器中进行对比试验。试验结果表明,基于本文构建的方法均能起到快速抑制长臂抖动的作用。在冲击作用致使末端产生10°幅值的抖动情况下,PID控制器实现了7 s内抑制大幅抖动,自抗扰控制器实现了8 s内快速抑制大幅抖动的效果。PID控制器的输出出现3次饱和现象且小幅较高频率抖动不易消除,而自抗扰控制器仅出现一次饱和,具有抖动抑制过程平滑的优点。本文的控制算法简洁适于在单片机等微型计算机系统中应用,系统结构简单成本低,可为现代农业装备研发与应用中解决长臂类结构抖动的主动抑制问题提供理论参考。

芘在石英玻片表面的柔性长臂固定化及其对二元羧酸的传感特性

将传感元素芘经由柔性长臂——丙二胺和3-缩水甘油丙醚基三甲氧基硅烷化学结合于石英玻片表面,得到一种新型光致发光薄膜材料.研究表明,不论在湿态还是在干态,该薄膜均具有芘单体及其激基缔合物的荧光发射特征.通过静态荧光和时间分辨荧光光谱研究,发现激基缔合物荧光发射主要来自于基态二聚体直接激发所形成激基缔合物.激基缔合物结构包含具有“三明治”结构的正常激基缔合物和部分重叠的变形激基缔合物结构.乙二酸、丙二酸、丁二酸等二元羧酸的存在对固定化芘的单体和激基缔合物的荧光发射均表现出敏化作用,但敏化达到平衡所需要的时间因二元羧酸链长的不同而不同.一般来讲,二元羧酸的链长越长,平衡所需时间越长。二元羧酸敏化作用对时间的依赖性被归因于分子链插入所引起的薄膜表面固定化传感元素(荧光活性小分子)空间分布的改变.以甲酸或乙酸代替二元羧酸进行实验并未发现类似的敏化作用.实验所得功能薄膜对二元羧酸的响应具有良好的可逆性.