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农业机械导航路径跟踪控制方法研究进展
被引量：
31
1
作者
史扬杰
程馨慧
+3 位作者
奚小波
单翔
金亦富
张瑞宏
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第15期1-14,共14页
路径跟踪控制技术作为农业机械导航的核心,是提高控制系统控制精度和对环境适应性的关键,可提高农机具作业精度和效率,同时可避免重复作业和遗漏现象,减少农业生产资料浪费。该文根据农业机械导航路径跟踪控制方法中是否涉及农机模型,...
路径跟踪控制技术作为农业机械导航的核心,是提高控制系统控制精度和对环境适应性的关键,可提高农机具作业精度和效率,同时可避免重复作业和遗漏现象,减少农业生产资料浪费。该文根据农业机械导航路径跟踪控制方法中是否涉及农机模型,将路径跟踪控制技术分为与农机运动学模型相关、与农机动力学模型相关以及与模型无关的路径跟踪控制方法。通过对原理的解析明确了各类控制方法的优缺点,及对现有解决方案进行了总结分析,指出了现有方案存在共性或个性问题,由此完成了对现阶段国内外针对农业机械导航路径跟踪控制方法的研究进展的阐述。通过对各类控制方法适用性及农机导航产品发展现状的分析,提出了农机导航路径跟踪控制方法的发展展望,以期为后续路径跟踪控制方法的研究提供指导性方向和有针对性的参考,具体如下:1)明确了现有模型对农机运动过程描述的局限性,指出高精度农机模型研究的必要性;2)为提升控制方法自适应性和鲁棒性,研究需从常规工况向极限工况和复杂工况拓展;3)明确单一控制方法的局限性,明确多方法融合控制的发展趋势。
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关键词
农业机械
导航
路径跟踪
运动模型
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职称材料
基于并联机器人的蒜瓣种芽朝向调整系统的设计与优化
被引量：
1
2
作者
朱正波
曹昕
张瑞宏
《智能化农业装备学报（中英文）》
2023年第4期20-25,共6页
蒜瓣种芽朝上播种的大蒜具有出苗早,蒜苗强壮的特点,是符合中国农艺要求的播种方法。为了提高大蒜机械化播种水平,针对目前大蒜机械化播种种芽朝上率低的问题,研究设计了一种基于并联机器人的蒜瓣种芽朝向调整系统,该系统主要包括四个模...
蒜瓣种芽朝上播种的大蒜具有出苗早,蒜苗强壮的特点,是符合中国农艺要求的播种方法。为了提高大蒜机械化播种水平,针对目前大蒜机械化播种种芽朝上率低的问题,研究设计了一种基于并联机器人的蒜瓣种芽朝向调整系统,该系统主要包括四个模块:图像采集、图像预处理、种芽特征提取和指令驱动。首先,蒜瓣运至指定位置后,并联机器人发出的光触发信号,视觉系统接收该信号并立即采集图像。其次,通过对图像进行中值滤波、二值化和形态学处理,填充孔洞,滤除背景颗粒,得到理想的二值图像,并根据蒜瓣的大小范围对二值图像的连通域面积进行筛选,得到大小合适的蒜瓣二值图像。第三,提取并计算图像的中心轮廓和轮廓的曲率,将曲率最大的部分视为蒜瓣的种芽,从而确定蒜瓣的中心位置及朝向,该朝向信息也会被量化为角度值。最后,并联机器人根据蒜瓣的位置信息、速度矢量信息和朝向信息控制机械臂进行蒜瓣抓取和定向摆放的操作,实现蒜瓣种芽朝向的调整。最后本文对调整系统的关键参数进行了试验测试,建立了调整成功率的多元回归模型,结果表明:(1)蒜瓣重量、输送速度和抓取时间对调整成功率有重要影响。(2)影响因素的主次顺序依次为抓取时间、蒜瓣重量、输送速度。(3)当蒜瓣质量为4.54 g,输送速度为0.1 m/s,并且抓取时间为2.445 s时,模型预测的调整成功率最高,达到97.41%。本研究为蒜瓣种芽调整系统的应用提供了技术指导,有助于解决利用嵌入式工控机调整蒜瓣朝向的问题,有利于促进国内大蒜机械化播种。
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关键词
并联机器人
种芽朝上播种
控制系统
朝向调整
视觉系统
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职称材料
题名
农业机械导航路径跟踪控制方法研究进展
被引量：
31
1
作者
史扬杰
程馨慧
奚小波
单翔
金亦富
张瑞宏
机构
扬州大学机械工程学院/江苏省现代农机农艺融合技术工程研究中心
出处
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第15期1-14,共14页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFD1500404)
江苏省现代农机装备与技术示范推广项目(NJ2021-28)。
文摘
路径跟踪控制技术作为农业机械导航的核心,是提高控制系统控制精度和对环境适应性的关键,可提高农机具作业精度和效率,同时可避免重复作业和遗漏现象,减少农业生产资料浪费。该文根据农业机械导航路径跟踪控制方法中是否涉及农机模型,将路径跟踪控制技术分为与农机运动学模型相关、与农机动力学模型相关以及与模型无关的路径跟踪控制方法。通过对原理的解析明确了各类控制方法的优缺点,及对现有解决方案进行了总结分析,指出了现有方案存在共性或个性问题,由此完成了对现阶段国内外针对农业机械导航路径跟踪控制方法的研究进展的阐述。通过对各类控制方法适用性及农机导航产品发展现状的分析,提出了农机导航路径跟踪控制方法的发展展望,以期为后续路径跟踪控制方法的研究提供指导性方向和有针对性的参考,具体如下:1)明确了现有模型对农机运动过程描述的局限性,指出高精度农机模型研究的必要性;2)为提升控制方法自适应性和鲁棒性,研究需从常规工况向极限工况和复杂工况拓展;3)明确单一控制方法的局限性,明确多方法融合控制的发展趋势。
关键词
农业机械
导航
路径跟踪
运动模型
Keywords
agricultural machinery
navigation
path tracking
motion model
分类号
S126 [农业科学—农业基础科学]
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职称材料
题名
基于并联机器人的蒜瓣种芽朝向调整系统的设计与优化
被引量：
1
2
作者
朱正波
曹昕
张瑞宏
机构
扬州大学机械工程学院/江苏省现代农机农艺融合技术工程研究中心
出处
《智能化农业装备学报（中英文）》
2023年第4期20-25,共6页
基金
National Natural Science Foundation of China(52005309)
Jiangsu Postdoctoral Research Funding Program(2021K134B)
Shandong Natural Science Foundation(ZR2019QEE035)。
文摘
蒜瓣种芽朝上播种的大蒜具有出苗早,蒜苗强壮的特点,是符合中国农艺要求的播种方法。为了提高大蒜机械化播种水平,针对目前大蒜机械化播种种芽朝上率低的问题,研究设计了一种基于并联机器人的蒜瓣种芽朝向调整系统,该系统主要包括四个模块:图像采集、图像预处理、种芽特征提取和指令驱动。首先,蒜瓣运至指定位置后,并联机器人发出的光触发信号,视觉系统接收该信号并立即采集图像。其次,通过对图像进行中值滤波、二值化和形态学处理,填充孔洞,滤除背景颗粒,得到理想的二值图像,并根据蒜瓣的大小范围对二值图像的连通域面积进行筛选,得到大小合适的蒜瓣二值图像。第三,提取并计算图像的中心轮廓和轮廓的曲率,将曲率最大的部分视为蒜瓣的种芽,从而确定蒜瓣的中心位置及朝向,该朝向信息也会被量化为角度值。最后,并联机器人根据蒜瓣的位置信息、速度矢量信息和朝向信息控制机械臂进行蒜瓣抓取和定向摆放的操作,实现蒜瓣种芽朝向的调整。最后本文对调整系统的关键参数进行了试验测试,建立了调整成功率的多元回归模型,结果表明:(1)蒜瓣重量、输送速度和抓取时间对调整成功率有重要影响。(2)影响因素的主次顺序依次为抓取时间、蒜瓣重量、输送速度。(3)当蒜瓣质量为4.54 g,输送速度为0.1 m/s,并且抓取时间为2.445 s时,模型预测的调整成功率最高,达到97.41%。本研究为蒜瓣种芽调整系统的应用提供了技术指导,有助于解决利用嵌入式工控机调整蒜瓣朝向的问题,有利于促进国内大蒜机械化播种。
关键词
并联机器人
种芽朝上播种
控制系统
朝向调整
视觉系统
Keywords
parallel robot
upward seeding
control system
orientation adjustment
visual system
分类号
S24 [农业科学—农业电气化与自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
农业机械导航路径跟踪控制方法研究进展
史扬杰
程馨慧
奚小波
单翔
金亦富
张瑞宏
《农业工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
31
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于并联机器人的蒜瓣种芽朝向调整系统的设计与优化
朱正波
曹昕
张瑞宏
《智能化农业装备学报（中英文）》
2023
1
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