高枝修剪机姿态协调控制与精准锯切定位

作     者：李扬 杜帅 陈宝林 付光华 苑进 Li Yang;Du Shuai;Chen Baolin;Fu Guanghua;Yuan Jin

作者机构：山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018 

基　　金：国家自然科学基金项目(51675317 51475278) "十二五"国家科技支撑计划资助项目(2014BAD08B01-2) 山东科技发展计划项目(2013GNC11203 2014GNC112010) 山东省农机装备研发创新计划项目(2015YB201) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2017年第33卷第10期

页      码：40-48页

摘      要：修枝是林业抚育管理的重要措施之一,但适用于高大树木的修枝机械尚处起步阶段。针对目前国内外修枝机械普遍存在作业高度不足、灵活性不高,操作人员劳动强度大、作业危险性高等问题,设计研发了一种高枝修剪机及其控制系统,实现15 m以内高大树木的修枝作业。本文详细阐述了高枝修剪机的工作原理,基于多自由度修剪机械臂正、逆运动学进行锯切定位分析,提出了修剪机的机械臂姿态协调控制与末端修枝锯的锯切定位方法,辅以末端摄像头观察待修树枝的相对位置,通过人机交互界面实现修枝臂协调控制和锯切定位调整,自动化实现升降台、回转台和修剪机械臂姿态调整。此外,通过在开放场地进行样机修枝试验及误差测量与补偿,试验结果表明:在回转台转角固定情况下,本文设计的控制系统和控制方法可以实现末端修枝锯在空间2个坐标轴上的定位标准差均小于5 mm,在作业高度15 m、作业半径6 m的范围内,与同类机械相比具有更高的相对定位精度,能够实现精确定位和锯切作业。

主 题 词：林业 位置控制 运动学 高枝修剪机 锯切定位 协调控制 控制系统实现 

学科分类：08[工学] 0828[工学-建筑类] 082801[082801] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.10.006

馆 藏 号：203233419...