摘要：因采摘机器人野外试验易受收获季节、气候和场地等诸多因素的限制,为辅助试验采摘机器人视觉定位及其行为控制算法,设计了基于硬件在环仿真的葡萄采摘机器人虚拟试验。该文先利用双目立体视觉提取葡萄串采摘点及防碰包围体等空间信息;然后以实验室已有的6自由度采摘机器人样机为原型,建立三维虚拟仿真模型,运用D-H法建立机器人坐标变换,求解虚拟环境下机器人运动学正解和逆解;再以实物视觉提取的葡萄串空间信息为基础,运用VC++、Javascript等编程语言在虚拟现实平台EON上对采摘机器人视觉定位及其采摘行为进行仿真设计和编程实现,设计出一套以实物视觉与虚拟采摘机器人相结合的硬件在环仿真平台。最后,在该平台上对葡萄采摘机器人进行了34次虚拟试验,试验中视觉定位、路径规划、夹剪果梗3个环节的成功率依次为85.29%、82.35%、82.35%。结果表明,该方法可很好地运用于验证和试验采摘机器人视觉定位及其行为算法。

摘要：为开展采摘机器人智能防碰损作业行为及规划算法的仿真试验与验证,设计了一种基于虚拟现实的采摘机器人仿真试验系统。以葡萄采摘机器人为对象,先构建虚拟现实环境下采摘机器人及其作业场景模型,用于模拟设施果园试验环境;然后对虚拟采摘机器人进行运动学建模,运用D-H参数法解算机械臂运动学正解和逆解;再依据葡萄串形状等特性设计一种夹-托-剪式的采摘机器人末端执行器及其采摘过程控制模型;建立机械臂末端连杆与执行器之间的空间位姿变换关系,并对机械臂运动进行轨迹规划;设计并定义仿真系统各模块间的数据接口,最终基于虚拟现实平台EON开发出采摘机器人虚拟仿真系统。基于该系统进行18次葡萄防碰损采摘路径规划及夹剪行为试验,成功率达88.89%;将相关算法移植到物理样机进行43次室内试验,成功率为86.05%。结果表明,开发的仿真系统可为采摘机器人智能行为算法的测试及改进提供虚拟试验平台。

摘要：【目的】解决人工投放赤眼蜂卵成本高、效率低且均匀性差等问题,实现机械化生物防治作业。【方法】设计基于无人机的团粒化赤眼蜂卵的精准投放系统,提出双层水平圆盘式赤眼蜂蜂球防堵塞投放装置结构,通过理论计算确定波浪导向拨杆和型孔等关键零部件参数,并对无人机进行选型和投放设置。基于EDEM离散元仿真软件进行计算机模拟,分别选用动能变化量和速度变化量为指标,分析波浪导向拨杆对赤眼蜂卵的扰动情况和投放时蜂卵流动情况。在不同飞行高度下对投放系统进行实际投放试验,统计分析了投放合格率和蜂球落点的均匀性。【结果】在3、5、7 m的飞行高度下的3组投放试验均未出现蜂球漏投现象,蜂球落点平均间距分别为15.61、15.20、15.71 m,落点间距的变异系数均低于10%,且随飞行高度的上升有微小增加。【结论】本研究设计的无人机赤眼蜂卵投放系统能够自动高效完成蜂球投放任务,蜂球投放分布均匀,满足大面积赤眼蜂投放作业需求,为机械化生物防治提供了装备支撑。

摘要：为定量描述和分析三维根系构型,设计开发了植物根系三维构型测量分析系统,以实现原位根系的三维可视化,以及检测、分析其三维构型参数的功能。系统实现了对原位根系CT序列图像读写、分割、三维重建、三维矢量模型构建等关键算法,并在此基础上完成三维根系构型参数自动检测。通过对原型系统进行初步的测试与分析,初步实现了根系三维构型参数的自动化测量并获得了较好的测量结果。