并联式智能采茶机器人关键技术与装备研发与应用

本项目拟研发一种适用于高端名优茶叶采摘的智能采茶机器人:利用图像识别和人工智能算法,精准辨识芽叶的颜色、形状等信息,做到对茶叶嫩芽精准识别;通过自适应控制等控制系统设计方法与神经网络算等相结合,使机械臂更加灵活精准采摘茶叶;设计自适应式底盘,可根据坡度调整机身姿态,适应复杂茶厂地貌。并结合GPS-RTK技术和惯性导航系统,实现茶园路径规划、自主巡航、自主避障等多种功能,实现全天候自动化作业。提高名优茶采摘产能,为今后开展全自动茶叶采摘技术设备的研发提供理论和实践参考。

基于AR技术的采摘机器人数字化显示设备设计

以采摘机器人为研究对象,采用AR技术,以S3C2440微处理器为核心,以实时显示采摘机器人作业状态为目的,设计了一套采摘机器人数字化显示系统。系统利用AR技术对采摘动作控制参数进行模拟仿真,通过AR眼镜确定参数无误后驱动采摘机械臂进行采摘,大幅提高了果蔬采摘成功率,并基于QT开发了显示界面,能够实时显示采摘机器人仿真过程和采摘过程。

香蕉机械化采收装备研究现状及发展趋势

香蕉是我国重要的经济作物,发展香蕉机械化、智能化采收有助于提高生产效率、解决劳动力短缺、提升采收质量、降低生产成本,符合现代农业发展趋势。本文对我国目前香蕉采摘方式、装备的现状进行了综述和分析,指出了现阶段我国在香蕉机械化采收中存在的农机农艺不匹配、采摘与运输割裂以及相关机械优势不明显的问题,展望了未来香蕉采收及运输机械的发展趋势。

包覆式猕猴桃气动无损采摘机构设计与试验

为解决猕猴桃采摘过程中易刮伤果实表皮的问题,设计一种新型的包覆式气囊夹爪,基于气动控制气囊的膨胀与收缩,实现果实的收纳与包覆,并通过增加果实与夹爪的受力面积,减少夹爪对果实的挤压,在保证果实不受损伤的前提下提高采摘成功率。以底部向上捕捉、剪切收获果实的采摘方式,设计气囊夹爪的机械结构;通过有限元模拟,对采摘过程中气囊与果实的受力情况进行分析,证明设计的夹爪受力点主要在气囊夹爪上下表面,贴合性高。经过实地采摘试验,测试不同气压下气囊夹爪的采摘成功率以及损伤率,确定夹爪气压为40 kPa时,采摘效果最好,成功率达95%,损伤率曲线与手工采摘最为相似。

草莓采摘机设计与实现

目前,我国草莓采摘方式主要依靠人工,存在劳动强度大、用工成本较高、影响生产效率等问题。该文设计了一款小型简易草莓采摘机,包括整机运输装置、采摘剪切装置、适应调节装置、收纳存储装置和控制电路系统等部分,便于进行操作使用和维护,以求实现草莓采摘过程机械化、自动化、轻简化,降低成本投入,提高工作效率。设备运行测试结果表明,该采摘机能基本实现草莓果实的自动采摘作业,可辅助果农开展草莓采摘工作,对减轻人工劳动强度、降低人工成本起到一定的促进作用。

基于订单聚类的穿梭车智能拣选模式研究

针对汽车零部件物流中SPS拣选环节存在的拣选效率低、差错率高、劳动强度高等问题,本文提出了一个有效的“货到人”拣选方案。首先,提出将承担存储功能的穿梭车立体库改造为储分一体化的智能拣选设备。其次,为了进一步提高拣选效率、减少穿梭车出库频次,提出采用订单聚类算法将订单聚类后,分波次进行拣选,实现相似订单一同拣选。最后,通过实际场景验证了本文所提方案的可行性。

计算机视觉技术在农业采摘设备中的应用

采摘一直是农业生产活动中的关键环节。随着经济发展和人们生活水平的提高,消费者对高品质农产品的需求不断提升,传统工具采摘和机械采摘的方式难以满足大量、高效、精确的生产需求。因此,在农业采摘过程中采用了一种新技术,即视觉技术,以满足当下市场对产量和质量的要求。近年来,国内外技术团队针对视觉技术与采摘设备的结合进行了广泛研究,并取得了大量科研成果。基于此,综述了计算机视觉技术在农业采摘设备中的应用研究进展,结合相关研究,提出了采摘作业中应当对视觉系统制定统一的评价指标,并针对这些指标提出了可行的优化方向。最后,对计算机视觉技术在农业采摘设备中的应用前景进行了展望。

多维KE模型下品牌意象驱动的农机装备外观设计

目的 基于品牌意象与多维KE模型完成农机装备外观设计研究。方法 以KANO分析明晰品牌意象,建立外观设计目标;以多维KE模型解构外观特征,运用层次分析确立主特征及其权重,建立关键特征框架;基于目标、主特征与工程技术要素相关分析,建立外观设计质量功能配置屋;以发散性创新与收敛性优化递进思路完成农机装备外观设计。结果 建立了KANO分析、多维KE模型、层次分析、质量功能配置理论融合应用的农机装备外观设计策略。结论 基于品牌意象与多维KE模型的农机装备外观设计有助于建立该类产品统一鲜明的族群形象,提升产品市场竞争力,助力农机装备品牌发展。

基于模糊PID控制的采摘机器人行走系统设计

为了提高采摘机器人行走系统翻越较小障碍物的能力,提升复杂作业环境下机器人行走的稳定性,在行走系统中引入了动力响应智能控制系统。系统利用PID控制器和模糊算法,在检测到障碍物时自动确定是否可以翻越障碍物。如果可以翻越,则会产生一个较大的翻越障碍物的动力,使机器人可以顺利行进,而无需绕行。采用ADMAS软件对系统的性能进行了测试,结果表明:在遇到障碍物后,机器人可以顺利地产生动力响应,从而顺利翻越障碍物,进而提高了采摘机器人对行走环境的适应能力。

一款小型地垄式草莓采摘装备的设计

中国是草莓生产和消费大国,但采摘收获方式仍主要依赖人工进行。针对地垄式草莓人工采摘劳动强度大、效率低以及市场上现有采摘装备结构复杂、价格昂贵等问题,设计一款小型地垄式草莓采摘装备。设备集草莓识别、采摘、传输、收集功能于一体,由行走装置、采摘装置、适应调节装置、收集存储装置和控制电路部分构成。经样机收获性能验证试验,小型地垄式草莓采摘装备能够有效辅助人工开展采摘作业,提高劳动效率,创造经济价值。

花生摘果技术及其设备的现状与分析

对目前花生摘果设备的主要摘果方式及原理进行了归纳总结。在此基础上对两种典型的花生摘果装置全喂入式花生摘果设备和半喂入式花生摘果设备的结构特点与工作原理进行了分析,指出中国现存摘果设备存在的问题,为今后进一步研究花生摘果技术及装置提供参考。

自走式棉秆捡拾收获机设计与试验

针对我国长江、黄河流域棉秆收获问题,设计了适用于冠状交织木质化秸秆的捡拾输送装置和自适应弹性夹持喂入结构,并将棉秆的捡拾输送、切碎、抛送装箱和自动卸料功能集于一体。经试验验证,平均喂入量为1.52 kg/s,切碎长度合格率为92.11%,平均生产率为0.94 hm2/h,可以达到棉秆收获机械化作业的要求。

模拟手枸杞采摘机设计

为解决现有采摘机对果实损失较大以及采摘效率低等技术问题,根据枸杞果实成熟自然特性,设计模拟手枸杞采摘机。手持采摘头内两旋转体的表面相对称凸出设有若干胶环。两旋转体通过直流电机的传动进行相对运动,实现了模拟人手采摘动作采摘果实。整机性能测试结果表明,手持采摘头质量约300g,直流电机转速在120r/min,运行平稳可靠,采摘枸杞果时对树叶和不成熟果实没有损伤,不影响采后产量和生长。每小时可采摘成熟枸杞果15～20kg,而每小时手工采摘成熟枸杞果只有2～3kg。该机具可以满足大面积枸杞采摘的需要,采摘速度是人工的7～8倍。

强制夹持式玉米精量排种器的设计

新疆玉米种植采用地膜覆盖,膜下滴灌,膜上点播的栽培技术,针对玉米膜上精量点播的技术要求,根据强制夹持原理,提出一种新型的机械强制夹持玉米精量排种的方法,通过对3种玉米种子的物理力学特性进行测定,以及对取种、投种过程进行深入的理论分析,建立数学模型,为排种器的结构设计提供依据。在JPS-12计算机视觉技术排种器试验台上对试制排种器进行台架试验,验证了强制夹持式排种器在对玉米形状为小圆、小扁具有良好的适应性,当工作速度3.5km/h时,单粒率>85%,满足玉米精量播种要求。

三自由度气动冲件拾取机械手的研制

针对小型冲床的冲件拾取,开发研制一种基于气动元件的三自由度机械手。该机械手应用四个两种类型的气缸实现所有的动作,并留有低层的控制接口,使单片机可方便地对其进行控制。该机械手可广泛应用在小型冲锻件拾取,应用效果理想。

山核桃采摘技术与装备研究现状

山核桃(Carya cathayensis Sary.)具有很高的营养价值和保健作用。研究和开发山核桃采摘装备应结合其生物特性和生长环境,满足安全性、经济性和实用性等要求。介绍了国内外林果采摘装备的研究现状,分析了采摘装备中各关键技术的性能特点,并对山核桃采摘新技术进行了展望。山核桃采摘装备的研制和推广,可有效降低果农劳动强度,提高劳动效率。

我国油茶果采摘装备研究进展与趋势

近年来,我国油茶产业发展迅速,但采摘环节仍相对滞后,油茶果机械化采摘装备的研究对油茶产业大力发展有着显著地推进作用。重点研究目前国内已研制的油茶果机械化采摘装置和采摘机,系统地比较各自在采摘过程中的机理机制和性能参数等,可以看出当前研究技术不够成熟,采摘装备机械化程度普遍较低。分析油茶果机械化采摘时的科学问题和关键技术问题等,针对油茶果花果同期以及采摘装备机械化程度低等问题给出一些建议与对策,应在设计采摘装备时最大程度避免花苞掉落进而减少损伤的方式,来提高油茶果产量。提出我国油茶果采摘装备今后要向便携化、智能化等方向发展。对今后研究人员可以全面系统地了解近年我国油茶果采摘环节的研究进展和趋势,提供一定的参考依据。

太湖莼菜现代化采摘设备研究

莼菜是重要的水生经济植物,营养和药用价值较高。因现有采摘设备以及手工采摘方式使采摘者比较辛苦,且采摘效率低下,导致莼菜群落面积与种群数量急剧减少,进而影响了莼菜经济的发展。通过对太湖莼菜的生长环境、生长特性、采摘时期、采摘特性、产品质量要求和经济价值的研究,提出了现代化莼菜采摘设备的发展方向,即能在水面水下作业且省力、省时、轻巧、保质和保量的机械或自动化式莼菜采摘器,以制作出合适的采摘器,减轻采摘者的辛苦、提高莼菜采摘效率,使莼菜采摘器成为促进莼菜经济发展的"催化剂"。

基于混合搜索算法的贴片机贴装过程优化

贴片机是PCB组装生产线中的瓶颈设备,提高其贴装效率对整个生产线有重要意义;针对该设备的生产效率优化问题,提出了由最近邻算法和分散搜索算法组成的混合算法;本算法将使用最近邻算法求解元器件的拾取贴装顺序并通过将其引入到分散搜索的框架中求解喂料器分配问题,使两个子问题的求解过程相互结合,从而更好完成贴装效率的优化;仿真结果表明,在大多数情况下该算法都能够在取得优于原有最近邻算法的效果;说明该算法能够更好的提高贴片机的贴装效率。

轮齿式浅耙型农田捡石机分捡装置研究

根据山地多石改变土壤的物理特性、影响作物生长、难以实现农机化作业等问题,在分析、比较国内外农田捡石机研究现状和特点的基础上,研究了轮齿式浅耙型农田捡石机方案并分析了分捡装置的工作原理,确定了分捡装置的主要参数。该机可将农田中的石块有效地捡拾、收集、且耕层不受扰动,为山地增产和农业机械化作业提供有利条件。