摘要：为解决作物种植密集,地面障碍与空间障碍并存等非结构化环境因素对温室喷药移动机器人路径跟踪运动控制精度的影响,在建立移动机器人运动学模型的基础上,设计一种基于指数趋近律的滑模变结构控制方法以保证系统对不确定参数及外界干扰的鲁棒性。与此同时,为有效解决滑模控制固有的抖振问题,提出一种加权增益趋近律算法,在该趋近律的积分项中引入负的加权值,可有效避免当系统状态不在滑模切换时的切换增益的增大,使得控制器输出量平滑,并利用Lyapunov函数证明了其稳定性,并采用该文所设计的基于加权积分增益趋近律的滑模控制器对喷药移动机器人进行路径跟踪控制。试验结果表明,该算法可以顺利消除横向偏差,使实际运动轨迹平稳跟随理想作业路线,避免在作业区域产生较严重的重喷和漏喷现象,其研究成果为温室作物实施精准喷药提供了依据。

摘要：对于农业机器人而言,其动力学模型是进行动力学特性分析的基础,是实现动力学优化设计及高精度操作的前提。该文针对一种新型驱动冗余并联机构进行了动力学建模,该机构的动平台通过2个PRRR支链和1个PPRR支链与静平台相连,拥有2个转动自由度和1个平动自由度。在分析并联机构组成的基础上,充分考虑各构件惯性力的影响,建立基于Lagrange方程的工作空间完整动力学模型,并运用最小2范数法实现驱动力优化;通过分析给定路径下并联机构各主要组成构件对驱动力的影响,提出针对上述完整动力学模型的简化方案。结合并联机构应用特点,进行了仿真及试验。结果表明,非冗余驱动情况下第1,2轴向驱动力的最大值为15N,施加冗余驱动后,最大值降为10N,各驱动力峰值降低约33%;机构位姿角β达到57.6460o时,各驱动力均发生急剧变化,经验证可知该点为奇异点,在实际应用中应避开该点。机构末端轨迹跟踪结果显示,在Y,Z和β方向的最大跟踪误差分别为0.8mm,0.6mm和0.068o,因此,基于本文所建立的简化动力学模型的机器人控制系统具有良好的跟踪特性。该研究可为冗余并联机构的动力学控制方法设计提供重要参考。

摘要：针对温室喷药移动机器人,为解决作物种植密集,地面障碍与空间障碍并存等非结构化环境因素对其路径跟踪运动控制精度的影响,根据移动机器人运动学特性并充分考虑温室环境因素,提出一种滑模控制方法保证系统对外部干扰具有较强的鲁棒性。与此同时引入新型加权增益趋近律解决滑模控制固有的抖振问题,在积分项中引入负的加权值,可有效避免当系统状态不在滑模面时的切换增益的增大,使得控制器输出量平滑,进而使得温室环境中喷药移动机器人的实际运动轨迹跟随理想作业路线的过程中不会产生较大的波动,因此可以避免在作业区域产生较严重的重喷和漏喷现象。实验结果表明了所设计积分加权增益趋近律滑模控制方法的有效性和可行性,其研究成果为温室作物实施精准喷药,提高我国农业自动化水平奠定理论基础。