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：射流式自吸离心泵作为一种新型结构的泵,具有启动前无需向泵体内灌水可实现快速自吸的特点,已经成为国内外研究的热点.通过回顾射流式自吸离心泵的发展历程,分析了射流式自吸离心泵的工作机理与结构优势,并在系统总结国内外研究成果的基础上,从导流器式不对称压水室、碗式回流阀自动关闭结构形式、射流喷嘴几何尺寸、喷嘴收缩角变量等方面分析了射流式自吸离心泵理论与技术研究进展,并提出了未来的研究方向:在水力设计方面,设计不同结构型式的水力模型,深入探讨叶轮不同几何参数对泵整体性能的影响;在结构上,采用创新的自吸结构,不断深化自吸结构对自吸性能的影响机理,并确定各零部件最优几何参数的选取方法,提高射流式自吸离心泵的各项性能指标;在加工工艺上,突破传统浇铸的制造方法,采用新型的铝合金压铸成型,为研制高效、快速自吸、低能耗的射流式自吸离心泵提供理论依据.

摘要：以STC12C5410AD单片机为载体,设计了一套基于可编程计数器阵列(PCA)模块的变量喷施控制系统。该系统是以喷雾机前进速度、杂草密度信息为输入量、以喷药量和压力变化为输出的双输入双输出系统,并对其进行了仿真研究。仿真及实验结果证明,该系统能根据车具行进速度和杂草密度而实时改变喷药量以及管路压力的大小,误差精度小于5%。

摘要：秧草茎秆的力学特性是设计秧草收获机械收割装置的重要依据之一。为此,利用TA-XT2i物性测定仪对秧草茎秆的质量、抗剪切力和拉伸力进行了实验,通过实验得到秧草的平均质量为0.897g,秧草的平均高度为8.69cm,平均直径为0.946mm,平均抗拉应力为3.737MPa,平均抗剪应力为5.1MPa,并对直径大小与拉伸强度、剪切强度的变化规律之间的关系进行定性分析,可以指导秧草收获机械切割装置的设计。

摘要：为研究如何在有限的充电电压下获得良好的雾滴荷电效果,首先建立了雾滴荷电过程的等效模型,对影响雾滴荷电效果的关键性参数进行理论推导;然后采取圆环形和仿形两种电极形式,取3个高压电极的关键性技术参数,设计4种不同的高压电极方案;最后配合2、2.5mm两种不同的绝缘层厚度,为雾锥角为80°的空心圆锥雾喷头TR 80-04设计了8种不同的高压静电罩,用网状目标法与法拉第筒法结合的荷质比测量系统对其荷电比进行测量,以荷质比评价其荷电效果的优劣。结果证明:理论分析与试验研究达到了良好的一致性,仿形电极的荷电效果明显优于圆环形电极,且电极宽度、电极中心到喷口的轴向距离与雾滴荷质比正相关,为高压静电罩的合理设计提供了可靠的理论和试验依据。

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：为了研究立式螺旋开沟器在不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合工况下进行作业的功率消耗情况,设计了一套试验装置.该装置以上位机和数据采集卡为控制系统核心,利用LabVIEW编写的测控软件实现了开沟器转速、转矩等参数的采集、显示以及土壤切削功耗的处理和分析,以获得不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合作用下土壤功耗的变化情况.利用该试验装置在转速为250 r/min,开沟角度为0°,开沟深度为250 mm的情况下,进行了前进速度分别为3,4,5 m/min的单因素土壤切削试验,并将试验参数代入切削功耗的理论计算公式中,从而对试验结果加以计算验证.单因素试验结果表明:该装置能模拟开沟器在不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合作用下的土壤切削全过程,并且以前进速度为单因素变量的试验测得的土壤切削功耗与理论计算的最大误差为11.05%.

摘要：现有产业化应用的温室穴盘苗移栽机大都为三坐标龙门架式结构,其体积庞大、惯性大、相对刚度低、移栽速度低、柔性作业能力差,无法满足高速剔苗、高速补苗作业要求。针对这些问题设计了一种并联式三平移移栽机器人,阐述了并联移栽机器人主体结构和为其配套设计的5种末端执行器,并统计了这些末端执行器的质量;在ADAMS中建立刚柔耦合动力学模型,选定一条最长对角线轨迹进行仿真;比较了刚性模型理论轨迹与柔性模型实际轨迹的误差,并分析了因动平台质量变化引起的误差变化情况,发现移栽轨迹末段存在振荡问题;最后通过物理样机进行定位精度试验,样机经误差补偿后,平均误差由7.611 mm降低到1.208 mm,其中大部分误差为系统误差。运动试验发现,机构运行平均速度为2 m/s、加速度峰值为20 m/s^2时,满足精度要求;但机构在平均速度3 m/s、加速度峰值30 m/s^2时,误差会扩大,需要进一步改善关节径向支撑力。

摘要：为了提高收获效率、降低秧草收获的成本和劳动强度,设计了一种集秧草切割和收集一体的手推式收获机,并阐述了该机的总体结构以及切割装置、收集装置的工作原理,研制样机并进行了田间收获实验。实验结果表明,秧草收获机平均工作效率为0.091 7hm2/h,平均漏剪率为1.98%,达到设计要求。该机提高了秧草的收获效益,有助于推动秧草的规模化生产。

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。