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草莓无损采摘机器人末端执行器结构设计与试验
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作者 董雅文 李铮 +1 位作者 张宝锋 宋栓军 《机械传动》 北大核心 2026年第2期175-184,共10页
【目的】针对现有草莓采摘末端执行器夹持力控制不佳、易损伤果实或抓取不牢的问题,设计一种同时夹持果实与果梗的无损采摘末端执行器,通过连杆组与扭力弹簧控制最大夹持力,避免采摘过程中果实受损。【方法】首先,建立果实夹持机构的运... 【目的】针对现有草莓采摘末端执行器夹持力控制不佳、易损伤果实或抓取不牢的问题,设计一种同时夹持果实与果梗的无损采摘末端执行器,通过连杆组与扭力弹簧控制最大夹持力,避免采摘过程中果实受损。【方法】首先,建立果实夹持机构的运动轨迹与输出力矩数学模型,设计适配的扭力弹簧参数,借助Adams软件仿真运动轨迹与接触力,利用WorkBench软件的Ls-Dyna模块分析夹持时草莓的应力与变形;其次,建立果梗夹持机构模型,求解稳定夹持与切割果梗所需的力;最后,制作样机并按果梗直径分3组开展采摘试验,对比采摘前、后果实损伤程度。【结果】结果表明,该执行器可夹持直径24~60 mm的草莓,最大接触力为0.80 N、最大应力为57 640 Pa、最大变形为0.677 mm,均在草莓耐受范围内;果梗切割最小驱动力为13.59 N,采摘成功率为95%,满足草莓无损采摘作业要求。 展开更多
关键词 草莓采摘机器人 末端执行器 结构设计 有限元软件 仿真分析
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Improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator using a sliding observer 被引量:4
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作者 Farooq M Wang Daobo Dar N. U 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2009年第1期146-158,共13页
An improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator is presented using a sliding observer. The friction between the end effector and the environment is considered and compensated. For s... An improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator is presented using a sliding observer. The friction between the end effector and the environment is considered and compensated. For systematic reasons the controller is designed taking into consideration the rigid link subsystems and the flexible joints. The proposed control system satisfies the stability of the two subsystems and copes with the uncertainty of robot dynamics. A sliding observer is designed to estimate the time derivative of the torque applied as input to the rigid part of the robot. For the stability of the observer, it is assumed that the uncertainty of the observed system is bounded. A MRAC algorithm is used for the estimation of the friction forces at the contact point between the end effector and the environment. Finally simulation and experimental results are given, to demonstrate the effectiveness of the proposed controller. 展开更多
关键词 force control sliding control Lyapunov stability robot end effector friction force.
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名优茶采摘机器人关键技术研究现状与发展趋势
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作者 杨金鹏 马瑞峻 +3 位作者 甄文斌 齐龙 唐劲驰 马锐军 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第2期148-156,共9页
茶青采收是茶叶生产过程中劳动最密集、成本最高的环节,推进采茶机械化对茶产业提质增效具有重要意义。目前,大宗茶已实现机械化采收,而名优茶采收仍主要依赖人工,面临劳动力短缺与采摘需求增长的矛盾。尽管已成功研制出多种名优茶采摘... 茶青采收是茶叶生产过程中劳动最密集、成本最高的环节,推进采茶机械化对茶产业提质增效具有重要意义。目前,大宗茶已实现机械化采收,而名优茶采收仍主要依赖人工,面临劳动力短缺与采摘需求增长的矛盾。尽管已成功研制出多种名优茶采摘机器人样机,但其在复杂自然环境下的适应性、采摘效率及智能化水平仍有不足,难以实现规模化作业。综述名优茶采摘机器人的研究进展与应用现状,分析基于图像处理、机器学习和深度学习的茶青识别与采摘点定位关键技术,并总结归纳利用末端执行器分离茶青的主要方法。针对当前采摘机器人存在的技术瓶颈,未来应聚焦于农机农艺融合、视觉算法优化、智能装备创新及采摘质量提升等方面,推动茶叶采摘机器人向高效、低损、实用化方向发展。 展开更多
关键词 茶叶采摘机器人 机器学习 视觉系统 末端执行器 名优茶
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混凝土试块智能抗压检测机器人系统设计与试验
4
作者 沈鹏程 周阳 +4 位作者 白建飞 陈雨闲 张世瑜 楚永焱 周树斌 《石河子大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期9-17,共9页
混凝土试件抗压性能检测是工程质量关键指标,针对当前人工检测存在劳动强度大、安全风险高、效率低、难适配大规模检测等问题。研究团队构建混凝土试块搬运、抗压检测及废料收集全流程自动化体系,设计智能抗压检测机器人系统:研发夹取-... 混凝土试件抗压性能检测是工程质量关键指标,针对当前人工检测存在劳动强度大、安全风险高、效率低、难适配大规模检测等问题。研究团队构建混凝土试块搬运、抗压检测及废料收集全流程自动化体系,设计智能抗压检测机器人系统:研发夹取-搬运与防护-清理一体式执行器,实现试块稳定抓取与台面清理;设计废料辅助清理装置收集废弃试块;基于Delphi软件开发工具开发专属控制系统及人机交互界面。在实验室试验,设置机械臂20%、50%、80%三种试验运行速率梯度,结果显示系统相应速率下运行稳定性分别达到97.0%、95.0%、91.0%,机器人系统能稳定抓取试块、自动清理废料,同时对比人工操作效率提升了41.9%,验证了系统控制精度、运行稳定性和高效性,为混凝土试块抗压智能化检测提供技术支撑,助力建筑检测行业智能化发展。 展开更多
关键词 混凝土抗压试验 机器人 末端执行器 防护-清理一体式执行器 控制系统
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面向变电站二次接线任务的双臂机器人系统设计
5
作者 宋晓帆 高润超 +4 位作者 方宝忠 李奇敏 张金凤 薛文杰 张冉 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第3期60-66,共7页
为解决变电站二次接线任务中人工操作效率低、一致性差和安全风险高等问题,开展双臂机器人系统设计及控制研究。首先,构建了集成机械结构、传感系统和控制单元的双臂机器人系统模型,采用双六轴协作机械臂与多模态感知系统,实现环境感知... 为解决变电站二次接线任务中人工操作效率低、一致性差和安全风险高等问题,开展双臂机器人系统设计及控制研究。首先,构建了集成机械结构、传感系统和控制单元的双臂机器人系统模型,采用双六轴协作机械臂与多模态感知系统,实现环境感知与精准操作。其次,设计了具备线芯夹持和端子排螺丝拧紧功能的专用末端执行器,以及集成剪线、剥线、折弯及套号码管的线芯预处理工具库,提升了作业适应性与连续性。最后,提出了基于视觉伺服与自适应阻抗控制的机器人协同控制策略,通过分层控制架构实现高精度柔顺操作。试验验证表明,该系统在端子对接与线芯处理环节表现出较高的成功率与合格率,能够适应变电站复杂工况,有效提升二次接线作业的自动化水平与可靠性。 展开更多
关键词 双臂机器人 变电站二次接线 末端执行器 视觉伺服 协同控制
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基于自抗扰和模型预测的苹果采摘器柔性控制
6
作者 张宇鑫 郭玥 +2 位作者 高亚鹏 王琬婷 李海芳 《农业工程学报》 北大核心 2026年第1期37-47,共11页
针对苹果采摘任务中末端执行器主动柔性不足、控制精度较差的问题,该研究提出了一种采摘器力位混合控制方法。首先,基于3D打印技术设计了一款夹爪结构可调的柔性采摘器,以微型伺服电缸作为驱动机构,将连杆的平移运动转换为柔性夹爪的开... 针对苹果采摘任务中末端执行器主动柔性不足、控制精度较差的问题,该研究提出了一种采摘器力位混合控制方法。首先,基于3D打印技术设计了一款夹爪结构可调的柔性采摘器,以微型伺服电缸作为驱动机构,将连杆的平移运动转换为柔性夹爪的开合运动,为采摘器力/位混合控制提供了硬件支持;其次,将融合了位置速度解算模块和线性状态误差反馈模块的自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)与模型预测控制(model predictive control,MPC)结合作为采摘器的控制器,其中ADRC算法用于精准估计采摘器运行中存在的摩擦扰动并进行实时补偿,MPC算法通过多步预测机制优化ADRC控制策略,两者协同作用形成动态互补的控制架构;最后在现实场景中对控制策略进行验证,结果表明:该系统力跟踪响应时间达到0.85 s,接触力稳态建立时间为3.08 s,且动态力控误差能够稳定控制在±0.1 N的精度范围内。该研究成果为苹果采摘机器人柔性采摘提供了一种可行的技术方案。 展开更多
关键词 机器人 苹果 采摘 末端执行器 力位混合控制 自抗扰控制 模型预测控制
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向日葵采摘机器人末端执行器的优化设计与仿真分析
7
作者 马振 梁鹏宇 +3 位作者 王斌 李菊霞 邱述金 李利峰 《农业技术与装备》 2026年第1期17-20,24,共5页
针对传统末端执行器效率低、果实损伤率高、机构机械寿命短等问题,设计了一款基于仿生学三指操作手的向日葵采摘机器人末端执行器。通过分析机器人操作臂运动规律,构建抓持系统数学模型,利用SolidWorks进行三维建模与装配,并用Workbenc... 针对传统末端执行器效率低、果实损伤率高、机构机械寿命短等问题,设计了一款基于仿生学三指操作手的向日葵采摘机器人末端执行器。通过分析机器人操作臂运动规律,构建抓持系统数学模型,利用SolidWorks进行三维建模与装配,并用Workbench进行仿真分析。结果表明,包络抓取时静态力学模型所得夹紧状态下的手指受力数值为20~30 N,峰值50 N,所设计的夹持式末端执行器在仿真过程中所受最大应力为20.805 MPa、最大应变为0.033 mm,碳素钢材料优于合金钢。该设计具有成本低、效率高、机构损伤小等优点,为向日葵采摘机器人末端执行器的进一步发展提供了技术支持。 展开更多
关键词 向日葵采摘机器人 末端执行器 优化设计 仿生学 静力学仿真
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顶生作物机械化采收关键技术研究现状
8
作者 夏浩 马保建 +1 位作者 葛云 张贺 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第4期31-39,共9页
顶生作物采收主要通过人工进行作业,劳动强度大,人工成本高。随着人工智能和机器人技术迅速发展,机械化采收替代人工作业成为必然趋势,对顶生作物进行机械化采收具有重要意义。目前,顶生作物的智能化采收关键技术研究主要集中在采收对... 顶生作物采收主要通过人工进行作业,劳动强度大,人工成本高。随着人工智能和机器人技术迅速发展,机械化采收替代人工作业成为必然趋势,对顶生作物进行机械化采收具有重要意义。目前,顶生作物的智能化采收关键技术研究主要集中在采收对象的识别与定位、机械臂及其轨迹规划以及末端执行器等方面。综述在复杂自然环境下光照变化、枝叶遮挡、作物重叠的目标对象的识别方法,分析顶生作物在二维图像和三维空间的定位方法,概述采摘过程中机械臂的路径规划算法与优化策略,针对不同顶生作物的采摘特点,对采用末端执行器实现作物采摘的技术策略进行分析,并提出相应的优化策略。针对现阶段顶生作物机械化采收速度低、成功率低、成本高等问题,顶生作物机械化采收的发展需要着重于优化识别定位算法、轨迹规划以及末端执行器的综合优化,并实现这些关键技术的集成应用。 展开更多
关键词 顶生作物 识别定位 机械臂 路径规划 末端执行器
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码垛机械臂避障轨迹规划
9
作者 戴振 郭北涛 陈显贺 《机械工程师》 2026年第3期91-94,共4页
针对于工厂内机械臂人机交互性较差,避障算法复杂等问题,提出了一种应用于码垛机械臂的轨迹规划算法。首先采用D-H参数进行机械臂运动学模型的构建,推算运动学方程,对正、逆运动学进行求解,通过MATLAB构建机械臂模型进行正逆运动学仿真... 针对于工厂内机械臂人机交互性较差,避障算法复杂等问题,提出了一种应用于码垛机械臂的轨迹规划算法。首先采用D-H参数进行机械臂运动学模型的构建,推算运动学方程,对正、逆运动学进行求解,通过MATLAB构建机械臂模型进行正逆运动学仿真,验证模型正确性,来实现机械臂避障过程中平稳运行和精确控制。其次通过改进RRT算法对避障轨迹进行合理规划,并采用3次样条B曲线对避障路径进行平滑处理。结果表明:通过计算出码垛机械臂在进行取货、搬运、放货过程中各个关节的关节量,从而得到末端执行器运动最优轨迹曲线,保证各关节位移、速度、加速度曲线平滑变化无突变,提高了机械臂的安全性及避障性能。 展开更多
关键词 机械臂 轨迹规划 MATLAB 末端执行器
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休眠期枣树枝条切割特性试验研究
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作者 马保建 陈棒棒 +2 位作者 李昆 陆佛生 蒋焕煜 《农机化研究》 北大核心 2026年第2期139-145,共7页
在休眠期枣树自动化修剪作业过程中,切割位置与切割角度对修剪机器人末端执行器的切割扭矩具有重要影响。为寻求最优的切割参数,基于测力传感器、惯性测量传感器、手动剪等搭建了枣树剪枝末端执行器,实时测量并记录切割过程中剪切力、... 在休眠期枣树自动化修剪作业过程中,切割位置与切割角度对修剪机器人末端执行器的切割扭矩具有重要影响。为寻求最优的切割参数,基于测力传感器、惯性测量传感器、手动剪等搭建了枣树剪枝末端执行器,实时测量并记录切割过程中剪切力、姿态和角度等数据。结合Minitab软件对数据进行分析,以线性模型、调整平方和等作为评价指标,建立切割位置与切割角度对刀具切割扭矩影响的模型,揭示切割位置、切割角度与切割扭矩之间的关系。试验结果表明:①相对于末端执行器0°直切枣树枝条时,30°斜切枝条的切割扭矩显著性更高,且两种角度下较小直径的枣树修剪枝所需切割扭矩差异并不显著;②相对于刀具与枣树枝条在刀具枢轴处接触,剪切枝条与刀具中心接触时末端执行器所需的切割扭矩更大,而当枣树枝条直径增大到12 mm以上时刀具接触点对切割扭矩的影响相对减弱。研究结果可为休眠期枣树修剪机器人末端执行器的设计与优化提供数据支撑。 展开更多
关键词 休眠期枣树 机器人修剪 切割特性 末端执行器
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国内柑橘采摘机器人研究进展
11
作者 赵邑新 李政远 +2 位作者 邱权 葛士垚 高勇 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第2期138-147,共10页
柑橘是我国重要农产品之一。随着我国居民生活水平提高,柑橘消费量逐年增长,已成为我国产量第一的水果大类。然而,当前柑橘采摘极其依赖人工,给农民带来繁重劳动的同时,极大地增加生产成本。研发新的农业机械以部分甚至完全代替人工采摘... 柑橘是我国重要农产品之一。随着我国居民生活水平提高,柑橘消费量逐年增长,已成为我国产量第一的水果大类。然而,当前柑橘采摘极其依赖人工,给农民带来繁重劳动的同时,极大地增加生产成本。研发新的农业机械以部分甚至完全代替人工采摘,有利于降低农民工作强度和柑橘生产成本。根据我国柑橘产业发展现状,结合柑橘采摘机器人实际工况,介绍柑橘采摘机器人移动平台设计、果实识别定位算法和末端执行器设计的研究现状,重点分析当前机器人平台的移动性能和采摘性能、柑橘果实识别和定位算法性能、末端执行器设计特点和果实分离性能、机械臂路径规划算法性能等。同时,总结柑橘采摘机器人存在的局限性,并展望未来可能的发展趋势。柑橘采摘机器人面临的工况复杂,果园地形、果树栽培环境和果树生长情况具有多样性,对移动平台体积、重心、越野性能等指标提出挑战;柑橘多果重叠遮挡及树叶、枝条遮挡导致机器人视觉系统对果实的识别定位实时性较差、准确率降低;此外,当前柑橘采摘机器人成本仍较高。因此,需要推进柑橘种植的标准化、规范化,深入研究柑橘识别定位新算法,利用柑橘采摘机器人任务多样化与多机器人协同等方式,让机器人精准服务柑橘生产全过程,推进我国柑橘产业高质量发展。 展开更多
关键词 柑橘采摘机器人 机器人移动平台 机器视觉 末端执行器 路径规划
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果蔬采摘机器人研究现状及发展趋势
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作者 夏先飞 贾磊 +5 位作者 张硕 宫庆硕 吕俊潼 沈成 张进龙 梁明旭 《农业工程学报》 北大核心 2026年第2期14-28,共15页
果蔬采摘机器人是农业机器人的重要组成部分,对提高果蔬生产效率意义重大,是农业机器人领域的研究热点。该文系统归纳了当前国内外果蔬采摘机器人技术现状,介绍了当前典型果蔬采摘机器人整机进展,并重点从采摘机器人关键机构和所涉及的... 果蔬采摘机器人是农业机器人的重要组成部分,对提高果蔬生产效率意义重大,是农业机器人领域的研究热点。该文系统归纳了当前国内外果蔬采摘机器人技术现状,介绍了当前典型果蔬采摘机器人整机进展,并重点从采摘机器人关键机构和所涉及的核心技术两个维度进行了深入分析总结。关键机构方面,阐述了视觉与行走机构技术进展与存在挑战,重点对末端执行器的抓取方式、采摘方式进行了分类介绍,对几种典型的末端执行器适用场景进行了梳理对比。核心技术方面,全面总结了导航定位、目标识别以及机械臂轨迹规划等农业机器人核心技术现状,明确目前发展趋势,对比了不同技术的优势特点,并对当前卡点难题进行了分析,强调亟需构建农业专用感知-决策-控制一体化技术体系,以突破现有技术瓶颈。最后,基于目前国内外研究现状,总结了采摘机器人研究还存在的技术难题,并对采摘机器人未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 采摘机器人 视觉识别 导航定位 路径规划 末端执行器
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苹果机械化采收技术与装备研究现状 被引量:1
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作者 陈青 吴玄博 +3 位作者 殷程凯 郭自良 丁文芹 周宏平 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期13-24,共12页
苹果作为重要的水果,以其较高的经济价值,成为农民增收的重要来源。然而,苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题,对苹果产业的发展构成了严峻挑战,因此,加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发,对于提高收获效率和保证... 苹果作为重要的水果,以其较高的经济价值,成为农民增收的重要来源。然而,苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题,对苹果产业的发展构成了严峻挑战,因此,加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发,对于提高收获效率和保证果品质量起着重要作用。在此背景下,首先综述了苹果振动式采收、采摘作业平台、采摘机器人3类机械化采收技术,并对目前国内外已商品化的采收设备进行概述。其中,分别探讨了苹果振动采收机械及减损技术进展,以及与种植模式相结合实现规模化收获的情况;梳理了国内外苹果采摘作业平台的差异化发展,分类总结了两种采摘作业平台的研究特点;介绍了苹果采摘机器人研究现状,归纳出国内多臂协同采摘机器人研发热点。在此基础上,根据国内对于鲜食苹果成熟度和品质的高度要求,以及目前农业智能化机器人的发展方向,详细阐述了苹果采摘机器人在果实识别、定位以及精准抓取方面所涉及的核心技术,旨在确保机器人准确无误地抓取识别选中的苹果。最后,分析了3类苹果采收机械现存的问题及未来发展方向,并进一步总结了农机与农艺结合、降低设备成本的整体研究趋势,以期为国内苹果机械化采收技术和装备研发提供借鉴。 展开更多
关键词 苹果采摘 振动式采收 采摘作业平台 采摘机器人 识别定位 末端执行器
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基于张合式刀具的香蕉落梳末端执行器设计与试验
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作者 段洁利 莫杏康 +3 位作者 黄朝炜 刘博成 杨洲 邹湘军 《农业机械学报》 北大核心 2025年第12期376-385,共10页
针对在智能化落梳过程中,刀具对香蕉果柄自适应性差且落梳成功率低等问题,本文根据香蕉果穗及果柄形态参数并结合落梳生产要求设计了一种新型末端执行器,利用可变落梳张合式刀具切割弧适应不同大小的香蕉果柄,从而实现香蕉连续落梳。设... 针对在智能化落梳过程中,刀具对香蕉果柄自适应性差且落梳成功率低等问题,本文根据香蕉果穗及果柄形态参数并结合落梳生产要求设计了一种新型末端执行器,利用可变落梳张合式刀具切割弧适应不同大小的香蕉果柄,从而实现香蕉连续落梳。设计了落梳末端执行器关键参数与主要结构;建立了落梳刀具插切香蕉果柄过程力学分析模型,并开展了强度仿真,结果表明在落梳过程中落梳刀具最大应力为58.147 MPa,小于刀具材料屈服强度205 MPa。搭建了落梳机器人试验平台,并得到影响落梳效果的显著性因素排序为落梳入切角、刀刃角、落梳速度。为获得最佳参数组合,以峰值切割力和切口质量作为评价指标,利用Design-Expert软件进行了三因素三水平组合试验,得到试验因素与评价指标间的数学回归模型。对回归模型进行多目标优化,得到最佳参数组合为:落梳速度2 m/s、落梳入切角5.77°、刀刃角5°。最佳参数组合验证试验结果表明,峰值切割力为31.49 N,切口质量为84分,与回归模型预测结果相对误差均小于5%,落梳成功率为92%,表明张合式香蕉落梳末端执行器能有效适应香蕉果柄形态且获得较好的切口质量。 展开更多
关键词 香蕉 落梳机器人 末端执行器 张合式刀具
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机器人末端执行器双重自动避障控制方法的研究
15
作者 范学慧 刘明明 《工业仪表与自动化装置》 2025年第5期76-81,共6页
机器人末端执行器的避障控制是确保机器人操作安全性和效率的关键组成部分。但是,在复杂动态作业环境中,机器人末端执行器在应对突发动态障碍物时反应滞后,易导致碰撞风险。因此,提出了一种机器人末端执行器双重自动避障控制方法。基于... 机器人末端执行器的避障控制是确保机器人操作安全性和效率的关键组成部分。但是,在复杂动态作业环境中,机器人末端执行器在应对突发动态障碍物时反应滞后,易导致碰撞风险。因此,提出了一种机器人末端执行器双重自动避障控制方法。基于末端执行器与基座坐标的位姿关系,使用标准DH参数法建模,求出机器人末端坐标系至基座坐标系的转移矩阵,获得末端执行器的位姿信息。根据动静态障碍物局部与全局坐标系,利用获得末端执行器的位姿信息,精确获得动静态障碍物与末端执行器的相对位置和速度信息,并结合表面积分定义累积移动安全范围,得出动静双重障碍物安全范围,为避障决策提供了准确的边界条件。通过加入避障速度系数,依据末端标志点与障碍物安全范围,调整避障反应强度,完成末端执行器双重自动避障控制。通过实验证明,所提方法能够实现双重自动避障控制,减少不必要的绕行和停顿,提高效率,确保设备安全。 展开更多
关键词 机器人末端执行器 转移矩阵 动静态障碍物 双重自动避障控制 避障系数
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名优茶采摘机器人整机机械技术研究进展与展望 被引量:2
16
作者 贾江鸣 王登艺 +4 位作者 贺磊盈 武传宇 陈建能 张建义 李亚涛 《农业机械学报》 北大核心 2025年第8期193-206,共14页
名优茶采摘是茶园生产劳作中劳动力需求最多的环节,随着劳动力短缺和劳动力成本不断上升,已严重制约名优茶产业的持续健康发展。农业机器人是机器人领域的重要分支,农业采摘机器人代替人工采摘作业成为现代农业发展的重要趋势。名优茶... 名优茶采摘是茶园生产劳作中劳动力需求最多的环节,随着劳动力短缺和劳动力成本不断上升,已严重制约名优茶产业的持续健康发展。农业机器人是机器人领域的重要分支,农业采摘机器人代替人工采摘作业成为现代农业发展的重要趋势。名优茶为我国特有的茶叶品类,世界范围内名优茶采摘机器人研究也主要在国内科研院所中开展。首先,阐述了名优茶采摘机器人的采摘末端执行器、采摘机械臂和运动底盘等整机机械关键技术,涵盖不同采摘方式的末端执行器,包括剪切式、提拉式、折断式和仿生式;末端执行器的收集方式包括负压吸式、抛甩式和传送式;采摘机械臂的构型包括XYZ型、SCARA型、Delta型为主的并联型和多关节串联型,对机械臂运动规划、多机械臂协同、轨迹规划等支撑技术进行了分析;以及适用于不同茶园环境的运动底盘形式,包括轮式、履带式和轨道式。通过以上关键技术的技术方案对比分析,总结出各种关键技术方案的应用特点和存在问题。其次,将名优茶采摘机器人的研究划分为名优茶采摘机器人的理论研究、试验验证和样机试验3个发展阶段,并阐述了最新研究进展。最后,阐述了名优茶采摘机器人的整机机械关键技术应用需求和技术挑战,指出名优茶采摘机器人整机机械关键技术的未来发展趋势,为名优茶采摘机器人的研发和后续应用提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 名优茶 采摘机器人 末端执行器 机械臂 行走底盘
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铝合金焊缝恒力磨抛末端执行器控制系统研究
17
作者 朱延松 刘存宇 +2 位作者 汪鑫 汤超弘 杨香 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 2025年第6期10-13,共4页
针对机器人恒力磨抛末端执行器控制算法存在精度较低,适应性较差等问题,提出了一种基于模糊比例-积分-微分(PID)算法的新型恒力磨抛控制算法,并采用该算法对铝合金焊缝进行了恒力磨抛加工实验研究,重点分析了磨抛加工参数对焊缝磨抛质... 针对机器人恒力磨抛末端执行器控制算法存在精度较低,适应性较差等问题,提出了一种基于模糊比例-积分-微分(PID)算法的新型恒力磨抛控制算法,并采用该算法对铝合金焊缝进行了恒力磨抛加工实验研究,重点分析了磨抛加工参数对焊缝磨抛质量的影响。研究结果表明,相对于模糊控制算法和自适应控制算法,模糊PID控制算法的铝合金焊接件磨抛表面质量最优,且发现在磨抛压力为30 N、砂纸目数为80目、进给速度为15 mm/s的参数条件下的磨抛表面粗糙度Ra值最小(Ra=1.794μm)。在此基础上,对不同算法的磨抛铝合金焊件的拉伸力学性能进行研究后发现:相比模糊控制算法(σb=173.86 MPa)和自适应控制算法(σb=179.05 MPa),模糊PID控制算法不仅可提高焊缝磨抛表面质量还可提高焊缝的抗拉强度σb(σb=182.15 MPa),提高约1.7%~4.7%。 展开更多
关键词 机器人磨抛 末端执行器 恒力控制 模糊PID控制
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芒果采摘机器人设计与试验 被引量:3
18
作者 黄进洋 尹成海 +3 位作者 娄开然 张斌 张慧明 付威 《石河子大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期152-159,共8页
芒果为热带地区特色水果之一,芒果采收作业主要以人工为主,存在劳动强度大、成本高等问题,亟待开展芒果机械化采收技术研究。为了自动识别果实并完成采摘、收集工作,本研究基于芒果农艺生长信息设计了一种芒果采摘机器人,通过采用YOLOv... 芒果为热带地区特色水果之一,芒果采收作业主要以人工为主,存在劳动强度大、成本高等问题,亟待开展芒果机械化采收技术研究。为了自动识别果实并完成采摘、收集工作,本研究基于芒果农艺生长信息设计了一种芒果采摘机器人,通过采用YOLOv5对芒果果实目标进行识别,结合深度相机D435i提供的深度信息获取采摘点的三维信息;设计了一种剪夹一体式的末端执行器,以有效降低芒果的机械损伤;基于ROS系统开发了芒果采摘机器人控制系统;在实验室环境下进行了测试试验。试验结果表明:芒果采摘机器人对果实识别的平均时间为30.41 ms,平均采摘时间为19.8 s,采摘率为90.8%,验证了采摘机器人的控制精度及稳定性。本研究为芒果采摘作业提供了技术支撑,有助于推动农业智能化发展。 展开更多
关键词 芒果采摘 机器人 末端执行器 控制系统
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欠驱动式茶叶采摘末端执行器优化设计与试验 被引量:3
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作者 林桂潮 郑晓鑫 +3 位作者 曾文勇 何子健 李汪珩 朱立学 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期133-140,共8页
针对名优茶采摘末端执行器作业成功率低的问题,对一款欠驱动式末端执行器进行优化设计。以英红九号为对象,对其嫩芽的物理和力学特性进行测定;分析末端执行器的结构及工作原理,根据末端执行器在初始、剪切和后抛等3个工作状态下的杆长... 针对名优茶采摘末端执行器作业成功率低的问题,对一款欠驱动式末端执行器进行优化设计。以英红九号为对象,对其嫩芽的物理和力学特性进行测定;分析末端执行器的结构及工作原理,根据末端执行器在初始、剪切和后抛等3个工作状态下的杆长几何关系建立多个等式和不等式约束条件,以杆长之和最小作为目标函数,运用信赖域寻优算法将总杆长缩短25.33%;对末端执行器进行静力学分析,解得所产生的剪切力为7.0 N,大于剪断茎秆所需的极限剪切力。对夹持位置、生长角度和一芽多叶等关键因素开展单因素试验,结果表明:当夹持位置为4~8 mm、生长角度为70°~90°、采摘对象为单芽或一芽一叶时,末端执行器作业效果达到最佳,成功率为93.30%~95.00%,平均采摘时间为0.64 s,均优于优化前末端执行器。优化后末端执行器作业成功率得到明显提高,体型明显减小。 展开更多
关键词 茶叶采摘机器人 末端执行器 欠驱动机构 优化设计 田间试验
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设施番茄采摘机器人末端执行器设计与试验 被引量:1
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作者 杨鑫宇 杨启志 +2 位作者 刘磊 钟霞 曲广一 《农机化研究》 北大核心 2025年第11期126-134,共9页
针对设施番茄采摘机器人末端执行器作业时存在采摘成功率不高、番茄夹损、枝叶遮挡等问题,设计了一款带有可伸缩吸盘的三爪设施番茄采摘机器人末端执行器。重点研究了该末端执行器的夹持特性,首先以设施粉太郎品种的番茄为研究对象,对... 针对设施番茄采摘机器人末端执行器作业时存在采摘成功率不高、番茄夹损、枝叶遮挡等问题,设计了一款带有可伸缩吸盘的三爪设施番茄采摘机器人末端执行器。重点研究了该末端执行器的夹持特性,首先以设施粉太郎品种的番茄为研究对象,对其力学特性进行试验研究,为末端执行器的设计和力学分析提供理论依据;然后,通过对番茄受力分析得出夹持力的范围,基于末端执行器夹爪运动学分析确定末端执行器各关节参数和运动学参数;最后,通过夹爪与番茄相互作用分析确定夹持番茄运动过程满足力学设计要求,通过ADAMS仿真验证末端执行器的运动学参数和力学参数,并进行实地试验。试验结果表明,单果采摘耗时约为5.4 s,采摘成功率可达88%,满足番茄机械化采摘的要求。 展开更多
关键词 设施番茄 采摘机器人 末端执行器 夹持力 运动学 仿真
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