基于改进遗传算法的喷涂机器人轨迹优化     

李发忠  赵德安  姬伟  王津京 《农机化研究》2008,(12)

针对复杂的自由曲面,采用匀速喷涂方法,曲面上曲率的变化造成涂层厚度差较大。首先,根据平面上的喷涂实验和微分几何的面积放大定理推导出自由曲面上的漆膜生长模型;其次,建立分段优化路径速率的优化模型;最后,以表面有凹凸结构的复杂曲面为喷涂对象,采用改进遗传算法进行轨迹优化。仿真结果验证了数学模型和优化算法的有效性与和可行性。  相似文献   

双指型农业机器人抓取球形果蔬的控制器设计   总被引：1，自引：0，他引：1  

阮承治  赵德安  陈旭  杨君  姬伟  孙月平 《中国农机化学报》2019,40(11):169

现阶段针对苹果、番茄这类球形果蔬设计的采摘机器人末端执行器大多采用相似的双指结构,但是这类采摘机器人的抓取控制方法均是一对一的研究,研发成本偏高且产品不具有通用性。阻抗控制是常用的柔顺控制方法,能够将果蔬的受力—形变等效为环境导纳模型,不同的果蔬对应不同的导纳模型,但是基本的阻抗控制框架是一致的。因此,本文分别选取偏软和偏硬的两种球形果实,通过压缩试验模拟抓取过程,得到果实受力及形变数据,并以此计算得到果实等效刚度。接着,使用BP神经网络分别对原始数据进行训练及验证,得到各层权值。然后在Simulink中建立环境导纳模型并根据不同的果实选择不同的权值,并完成阻抗控制系统的搭建。同时,根据环境导纳模型中的等效刚度估计值实现在线调整阻抗控制器刚度参数。最后通过Matlab进行仿真验证,结果表明改进后方法对于抓取苹果和番茄两种果实,期望力超调分别为2.2%和1.5%,位置控制器输出最终分别稳定在0.55 mm和4.02 mm范围内,可验证所提方法在理论上能够实现农业机器人的柔性抓取。  相似文献   

喷涂机器人空间轨迹到关节轨迹的转换方法   总被引：1，自引：1，他引：0  

李发忠  赵德安  姬伟  张超  朱毅 《农业机械学报》2010,41(11):198-201

根据喷涂机器人离线编程需要和喷涂空间轨迹的特点,提出一种基于Dijkstra算法的喷涂机器人笛卡尔空间轨迹到关节轨迹的转换方法。通过分析工件坐标系和机器人基坐标系的关系,采用辅助特征点三点标定法将工件坐标系内的喷涂空间轨迹转换到机器人坐标系。建立了在机器人逆解中求取最短关节运动行程的优选模型,用赋权有向图表示所有机器人逆解间的行程关系,利用Dijkstra算法求最优的逆解组合。喷涂试验显示,所提出的轨迹转换方法能有效克服轨迹转换失真,验证了该方法的可行性和有效性。  相似文献   

基于CAD的喷涂机器人轨迹优化   总被引：1，自引：0，他引：1  

李发忠  赵德安  张超  姬伟 《农业机械学报》2010,41(5):213-217

针对复杂自由曲面匀速和等行程间距喷涂方法,因曲面上曲率的变化会造成涂层厚度差较大的问题,提出一种基于CAD的轨迹优化算法以提高曲面的漆膜厚度一致性。该方法首先根据平面上的喷涂试验和微分几何的面积放大定理推导出曲面上的漆膜生长模型;然后通过扫描直接获得工件表面点云模型,采用点云切片技术获取喷枪路径和姿态;最后采用沿路径方向的速率优化算法和垂直路径方向的间距优化算法对曲面上的喷枪轨迹进行优化。仿真和试验结果验证了优化算法的有效性和轨迹生成算法的可行性。  相似文献   

采摘机器人基于支持向量机苹果识别方法   总被引：16，自引：2，他引：14  

王津京  赵德安  姬伟  张超 《农业机械学报》2009,40(1):148-151

针对目前苹果采摘机器人果实识别过程误差大、处理时间长等问题,应用支持向量机(SVM)方法对苹果果实进行识别.首先采用矢量中值滤波法对苹果彩色图像进行预处理,然后运用区域生长算法和颜色特征相结合的方法进行图像分割,最后分别对苹果彩色图像的颜色特征、几何形状特征进行提取,并用支持向量机的模式识别方法识别苹果果实.实验结果表明:支持向量机识别方法的识别性能优于神经网络方法;综合颜色特征和形状特征的支持向量机识别方法对苹果果实识别的正确率高于只用颜色特征或形状特征的正确率.  相似文献   

基于RBF网络的联合收获机脱粒滚筒恒速控     

秦云  赵德安  李发忠  姬伟 《农业机械学报》2009,40(11):59-63

对联合收获机行走、收割、脱粒系统进行分析,提出了系统数学模型的基本形式。针对该模型的高阶次、非线性和难以准确获得具体参数等问题,将模型差分方程的基本形式分解为与控制信号无关和有关的2个部分,利用RBF神经网络技术分别对2个部分进行在线辨识,控制器根据辨识结果进行控制,构建了自适应控制。利用该系统进行了不同条件下的仿真和试验,试验证明利用RBF网络可快速有效地拟合被控对象。当对象参数发生变化时,系统可实现跟踪适应,达到较好的控制效果。  相似文献   

果蔬采摘机器人末端执行器的柔顺抓取力控制   总被引：12，自引：10，他引：2  

姬伟  罗大伟  李俊乐  杨俊  赵德安 《农业工程学报》2014,30(9):19-26

为了尽可能减小采摘机器人末端执行器在采摘过程中对果蔬的损伤,提出了一种基于广义比例积分(GPI,generalized proportional integral)的抓取力矩控制方法。首先,对由电机驱动的末端执行器建立模型,推导出电机输入电压与负载力矩之间的数学关系;然后,利用积分重构器设计GPI力矩反馈控制器,将力偏差转化为电机的输入电压控制。该方法不需要对力矩跟踪误差进行求导计算,避免了求导所带来的系统延时和噪声问题。仿真和实物抓取试验结果表明,采用GPI的末端执行器力矩控制对跟定信号的跟踪误差达到10-3量级,具有良好的力矩跟踪能力,与传统PI(proportional integral)控制方法相比,其控制力矩和电机控制电压输出平稳,降低了末端执行器抓取时对果蔬的损伤,无损采摘效率达到90%,比PI控制的采摘完好率高出8个百分点,适合于对果蔬的柔顺抓取控制。该研究可为果蔬采摘机器人无损采摘提供参考。  相似文献   

基于CLAHE的苹果树树枝迭代阈值分割方法研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

姬伟  陶云  赵德安  杨俊  丁世宏 《农业机械学报》2014,45(4):69-75

针对农业采摘机器人自主导航和采摘过程中的障碍物树枝识别问题,为解决迭代阈值分割算法在目标与背景图像灰度差别不明显情况下的分割缺陷,提出了基于对比度受限自适应直方图均衡化基础上的果树树枝迭代阈值分割方法。首先,通过颜色空间变换,将RGB颜色空间的果树树枝图像转换到XYZ和I1I2I3颜色空间,并提取出X-Y色差因子和I2颜色因子,对其进行灰度差别分析;然后,对灰度差别不明显的图像进行对比度受限直方图均衡化处理后,再进行迭代阈值分割,从而剥离出树枝区域。实验结果显示,采用本文方法,树枝图像分割成功率为92%。  相似文献   

苹果采摘机器人目标果实快速跟踪识别方法   总被引：10，自引：0，他引：10  

吕继东  赵德安  姬伟 《农业机械学报》2014,45(1):65-72

为了减少苹果采摘机器人采摘过程处理时间,对苹果采摘机器人目标果实的快速跟踪识别方法进行了研究。对基于R-G颜色特征的OTSU动态阈值分割方法进行首帧采集图像分割,采用图像中心原则确定要采摘的目标果实;利用所采集图像之间的信息关联性,在不断缩小图像处理区域的同时,采用经过加速优化改进的去均值归一化积相关模板匹配算法来跟踪识别后帧图像的目标果实,并进行不同阈值分割方法实现效果,不同灰度、亮度和对比度的匹配识别以及新旧方法识别时间对比试验,从而验证了所采用和设计方法的有效性;其中所设计跟踪识别方法的识别时间相比于原方法,减少36%。  相似文献   

江西青岚湖五种淡水蚌遗传多样性的微卫星DNA分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

姬伟  魏开建  张桂蓉  史则超 《农业生物技术学报》2007,15(3):429-433

利用北美Epioblasma capsaeformis（蚌科）和中欧Margaritifera margaritifera L.（珍珠蚌科）两种淡水双壳类的20对微卫星引物对江西青岚湖五种淡水蚌群体进行了PCR扩增，筛选出8对多态性较高的引物，并用这8个微卫星座位分别对三角帆蚌、褶纹冠蚌、洞穴丽蚌、射线裂脊蚌和中国尖嵴蚌五种蚌类群体进行了遗传多样性分析。结果表明：不同蚌类群体的平均等位基因数为2.8750～4.000，平均观测杂合度（HO）为0.4417～0.6333，平均期望杂合度（HE）为0.4430～0.5706，平均多态信息含量（PIC）为0.368～0.498，五个群体表现出较高的遗传多样性。有多个座位在不同蚌类群体中偏离哈代－温伯格平衡。五种蚌类群体间的遗传距离在0.6228与1.4724之间，三角帆蚌和褶纹冠蚌之间的遗传距离最大，射线裂脊蚌和洞穴丽蚌之间的遗传距离最小。  相似文献