摘要：针对麦克纳姆轮农业机器人在智能大棚中的路径跟踪问题,建立了运动学模型和动力学模型,设计了一种新型的双环比例微分-分数阶比例积分导数(Proportional Derivative-Fractional Order Proportional-Integral Derivative,PD-FOPID)控制器对全局路径进行动态跟踪控制。对于控制器参数多且整定困难的问题,首先采用帐篷映射初始化种群策略、精英主义记忆策略、动态余弦权重策略和柯西—高斯变异策略对原始野马算法进行改进,然后利用略改进野马算法(Improved Wild Horse Optimizer,IWHO)对控制器最优增益参数优化。实验结果表明:所开发的算法在探索和开发阶段方面性能优异,且PD-FOPID控制器在整定工作中表现突出。路径跟踪仿真证明,设计的双环PD-FOPID控制器比FOPID控制器更具显著的优势,能够避免动态误差累积,快速响应调整到规划路径,在提高农业大棚机器人路径跟踪控制质量方面具有巨大的潜力。

摘要：针对波形护栏在除锈过程中存在的问题,对现有除锈设备和工艺状况进行调研,提出了波形护栏除锈机的总体设计思路和工作原理,完成了主要结构和关键部件的设计,进行了样机制造和现场试验。试验结果表明：该设备除锈率可达到60%,效率是人工的18倍,降低了工人的劳动强度和护栏维护成本,提高了护栏除锈的工作效率,促进了公路养护工作的快速发展。

摘要：【目的】解决常规开沟刀开沟宽度和开沟深度不足,不能满足新疆地区葡萄开沟埋藤的种植模式的需求问题.【方法】本研究在原有刀具的基础上改进设计了风扇式旋叶开沟刀辊,利用逆向工程得到旋叶刀的三维模型,基于SPH算法对其进行切削土壤的显示动力学分析,得到最优的开沟工作速度及刀辊转速,并对旋叶刀辊的弯折角进行了分析,将其安装在相应动力的小型开沟机上进行了田间试验.【结果】一副刀辊单次开沟深度在200mm,宽度可达400mm以上,且刨土效果良好,沟底成圆弧形,开沟后土散落在沟两侧,经过两次开沟即可达到所需的要求.【结论】该旋叶刀辊的开沟深度和宽度满足了新疆石河子地区葡萄园的农艺要求.

摘要：针对传统果树开沟施肥机存在的肥料分布不均问题,设计了一种基于开沟施肥的撒肥圆盘。首先,建立撒肥圆盘的三维模型,对肥料颗粒在撒肥圆盘上的受力和运动进行分析,建立肥料颗粒的运动方程;通过离散元软件建立仿真模型,以撒肥圆盘的盘面倾角、母线极角、肥盘转速为试验因素,以肥料分布均匀性变异系数、施肥量偏差为实验指标,开展二次旋转正交组合试验。对撒肥圆盘的施肥效果进行仿真分析,结果表明:颗粒肥料在盘面倾角为0°、母线极角为120°、肥盘转速为72r/min时,肥料分布均匀性变异系数为14.42%,施肥质量偏差为4.50%,肥料分布均匀性较好,能够满足果树施肥的要求,可为撒肥圆盘在开沟施肥中的应用提供理论参考。

摘要：针对以最小化最大完工时间为目标的柔性作业车间调度问题,设计一种改进的邻域搜索灰狼算法。设计一种适于灰狼算法的基于工序和机器的双层编码方案,改进种群初始化策略、灰狼变异操作以及种群更新机制;通过两点交叉操作、插入操作以及PR操作,得到GWO算法的全局搜索邻域,提出设计禁忌搜索邻域以增强GWO算法的局部开发能力。最后将所提算法在已知算例上进行仿真实验,并与其他算法进行对比。实验结果验证了改进GWO算法具有一定的优越性。

摘要：针对传统控制算法在农业机器人驱动电机速度控制方面存在的响应时间长、跟踪效果差以及参数整定难度大,导致驱动电机转速难以在短时间内收敛至预期值的问题,提出一种基于多策略改进的SMC-GTO电机速度跟踪控制算法。首先,为了缩短驱动电机速度响应时间,提高速度跟踪效果,设计了一种新型趋近率的改进滑模控制器(I-SMC);其次,为了快速整定滑模控制器参数,引入了多策略改进的大猩猩部队优化算法(MIGTO)。仿真结果表明:I-SMC能够将电机运行过程中的动态误差累计与过冲控制在0 rad/s内,并且可以在0.4 s内响应至预定速度。MIGTO算法在开发和探索阶段均展现出卓越的性能,尤其在整定基于新型趋近率的改进滑模控制器参数工作中表现突出。该研究通过引入I-SMC和MIGTO算法,成功改进了驱动电机速度控制方式,有效缩短了响应时间,提升了速度跟踪效果。

摘要：【目的】研究不同含水率对罗布麻力学特性以及剥麻效果的影响,分析罗布麻茎秆基本力学参数及不同含水率时力学参数的变化,并选取适合剥麻和除杂的含水率,为提高机械剥麻过程中的麻皮质量、降低除杂难度提供有效参数支持。【方法】以新疆尉犁县所产的罗布麻茎秆作为试验对象,设计罗布麻的茎秆、木质部和韧皮部进行力学特性试验,分别对比含水率为19.31%、38.52%和54.68%的罗布麻茎秆进行拉伸、压缩和弯曲试验,测得力学参数,分别进行剥麻试验,分析剥麻效果。【结果】一般待加工罗布麻含水率为6.86%,其罗布麻茎秆韧皮部的最大抗拉载荷为72.00 N;罗布麻茎秆和木质部的拉伸弹性模量分别为389.38、348.07 MPa,抗压强度分别为1.10、1.27 MPa,抗弯强度为65.75、60.12N。不同含水率的罗布麻力学特性呈一定的规律性。【结论】获得了不同含水率的罗布麻力学参数,对比剥麻试验,综合剥麻效果和除杂效果,含水率在38.52%左右的罗布麻茎秆剥麻效果较好。

摘要：农田和果园具有不同的土壤环境和作物类型,传统的农田固定深度检测方法可能不适用于果园土壤养分的检测。针对这一问题,设计了一种土壤养分分层检测装置。其基于可见-近红外光谱检测原理,在钻进过程中实现对土壤养分的分层、快速、实时检测。为了验证该装置的钻进效果,采用EDEM和ANSYS Workbench软件对装置进行了耦合仿真,并展开了实验。结果表明,设计的土壤养分分层检测装置能够满足果园土壤养分的分层检测作业要求,可为精准施肥和土壤资源管理提供科学依据。

摘要：针对图解法在直动偏置凸轮外部轮廓设计过程中出现轮廓确定不准确的问题,在教学过程中采用对比法对不同偏置类型和做法展开研究。分析直动偏置凸轮的工作原理和问题产生的原因,找到问题产生的主要原因是起始位置和设计环节不同。通过对比法对偏置凸轮的正负偏置类型和两种不同的作图方法进行对比分析,从运动原理上对偏置凸轮机构在运动过程中基圆和偏距圆的运动关联性进行分析,在此基础上提出采用直接切点找寻法,准确确定切点,为后续凸轮机构设计提供参考。

摘要：提出将MRD-DDPG算法应用在机械臂避障路径规划上,解决了DDPG算法在训练过程中学习效率低、样本利用率低的问题。首先,在DDPG算法的基础上,通过改进经验池机制,提出多经验池延迟采样的深度确定性策略梯度(multi-replay buffer delay sampling-deep deterministic policy gradient,MRD-DDPG)算法,有效的缓解了样本利用率低的问题;其次,针对机械臂交互探索过程中奖励稀疏问题,设计了一种适用于避障路径规划的位置奖励函数,有效的提高了智能体的学习效率。实验结果表明,机械臂避障路径规划的平均成功率达97%左右;MRD-DDPG算法相比于DDPG算法的平均成功率提升了88%;机械臂的平均规划时间为0.638 s。