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《江苏大学》 2008年
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果树采摘机器人控制与避障技术研究

赵庆波  
【摘要】: 果园收获作业机械化、自动化是广大果农们关注的热点问题,开展果树采摘机器人研究,不仅对于适应市场需求、降低劳动强度、提高经济效率有着一定的现实意义,而且对于跟踪世界农业新技术、促进我国农业科技进步,加速农业现代化进程有着重大的历史意义。 果树采摘机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统,它是由机械手固定在履带式移动平台上构成的一类特殊的移动机器人系统。本文在国家“863”高技术项目“果树采摘机器人关键技术研究”支持下,以自行设计的机器人机械结构为研究对象,对果树采摘机器人的控制系统进行了分析、研究和设计,设计了视觉伺服控制器,并对采摘机器人避障技术进行了探讨。主要工作如下: 首先,分析了果树采摘机器人机械结构,介绍了机器人运动学理论,根据自行设计的5自由度机械臂机械特性,采用几何结构算法,建立了果树采摘机器人机械臂的正、逆运动学方程。 其次,基于开放、先进和可靠的考虑,采用开放式结构设计机器人的控制系统。在开放式控制系统设计中,主要对果树采摘机器人硬件组成部分主控计算机、运动控制器、数据采集卡等进行了选型设计。在分析果树采摘机器人工作环境和工作特性的基础上,设计了果树采摘机器人的外围传感器。 再次,根据果树采摘机器人机械结构和控制系统结构组成,设计了PID控制器,应用于机器人视觉伺服控制,实现果树采摘机器人的实时控制。在详细论述关节式机器人避障方法的基础上,对果树采摘机器人避障方法进行了初步的探讨,提出了采用C-空间法实现采摘机器人实时避障。 最后,建立了传感器实验平台,通过实验验证了所设计传感器的正确性。利用固高PANTILT两维数控转台和实地拍摄的苹果图像,对所提出的控制方法通过转台控制实验进行了验证。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP242.6

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【引证文献】
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1 陈善峰;尹建军;王玉飞;杨自栋;;果实采摘机械手多关节求解方法与避障规划[J];农机化研究;2012年07期
2 顾宝兴;姬长英;王海青;田光兆;张高阳;王玲;;智能移动水果采摘机器人设计与试验[J];农业机械学报;2012年06期
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1 王辉;机器视觉技术在果园自动化中的应用研究[D];中国农业机械化科学研究院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘锐;水果采摘机器人视觉控制及其轨迹规划研究[D];南京农业大学;2010年
2 狄剑超;串并联式坚果采摘机械手机构研究[D];吉林大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 石玉秋;孙炜;孙洪淋;;一种三关节机器人视觉伺服系统研究[J];装备制造技术;2006年02期
2 来清民,张玉英;关于音频译码器LM567的使用[J];河南教育学院学报(自然科学版);2001年02期
3 黄献龙,梁斌,吴宏鑫;机器人避碰规划综述[J];航天控制;2002年01期
4 赵凌燕;张立勋;王岚;;测力鞋垫系统在步态研究中的应用[J];测控技术;2006年11期
5 封岸松,戴炬;冗余自由度机械手的避障控制[J];机器人;2002年03期
6 汤修映,张铁中;果蔬收获机器人研究综述[J];机器人;2005年01期
7 乔兵,吴洪涛,朱剑英,尉忠信;面向位控机器人的力/位混合控制[J];机器人;1999年03期
8 曹其新,吕恬生,永田雅辉;日本蔬菜和水果拣选机器人的发展状况[J];机械设计与研究;1998年04期
9 王伟,储林波;机器人关节空间障碍的特性分析[J];机械科学与技术;2000年03期
10 姜力,蔡鹤皋,刘宏;多指灵巧手的位置/力矩控制[J];控制理论与应用;2005年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘今越;基于视觉的精密定位系统研究及应用[D];河北工业大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 傅宇;;机器视觉技术在农业生产自动化领域中应用研究[J];安徽农业科学;2006年15期
2 温效朔;;机器人技术在农业上的开发与应用现状[J];安徽农业科学;2007年11期
3 刘长林;张铁中;杨丽;;果蔬采摘机器人研究进展[J];安徽农业科学;2008年13期
4 赵晓霞;陈兵旗;张铁中;乔军;;类圆果实图像的分离测量算法研究[J];安徽农业科学;2008年19期
5 薛金林;徐丽明;;多功能农业机器人及其关键技术分析[J];安徽农业科学;2009年15期
6 王辉;程雪;李玉霞;;农业机器人应用进展初探[J];安徽农业科学;2009年16期
7 黄伟锋;曾涛;叶丽萍;李加念;;我国果蔬生产机械与装备技术发展综述[J];安徽农业科学;2010年31期
8 徐斌;;便携式水果分级采摘器的原理与应用[J];现代农业科技;2007年13期
9 邓永娣;吴丽娟;王镇东;;基于改进人工势场法的移动机器人路径规划[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
10 冯勇,宗岩坡;微机测控系统的抗干扰技术[J];安阳大学学报;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Control Circuit Design of AC Frequency Conversion Systems for Speed Governing[A];Proceedings of 4th International Symposium on Test and Measurement(Volume 2)[C];2001年
2 魏发远;陈新发;王峰军;;人机交互式电缆布线及其逆运动学仿真[A];中国工程物理研究院第七届电子技术青年学术交流会论文集[C];2005年
3 张金恒;韩超;刘子恒;王艳华;;用图像色彩参数诊断SO_2熏气对小麦的急性伤害[A];国际农产品质量安全管理、检测与溯源技术研讨会论文集[C];2008年
4 李贻斌;李彩虹;宋锐;刘鲁源;王睿;;基于混沌控制的多目标不确定环境下移动机器人路径规划[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
5 于莲芝;刘国现;;基于MSP430单片机的温度控制系统[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
6 陈健;符秀辉;;基于单片机的沥青软化点测试仪[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
7 刘继展;李萍萍;李智国;倪齐;;番茄采摘机器人真空吸盘装置设计及试验研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
8 张园;邓干然;李国杰;;我国南方小型机械化发展与展望[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
9 高瑞;刘刚;司永胜;刘兆祥;;苹果采摘机器人视觉系统研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
10 蓝峰;苏子昊;黎子明;谢舒;;国内外果园采摘机械的研究及发展探讨[A];2010国际农业工程大会“十二五”低碳农业装备技术创新研究分会场论文集[C];2010年
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1 吴健荣;蒸汽发生器检修机器人样机研制及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 刘继展;番茄采摘机器人真空吸持系统分析与优化控制研究[D];江苏大学;2010年
3 沈明霞;自主行走农业机器人视觉导航信息处理技术研究[D];南京农业大学;2001年
4 朱齐丹;具有非驱动关节的机器人控制研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
5 王丽慧;水下船体表面清刷机器人及相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
6 武传宇;基于PC+DSP模式的开放式机器人控制系统及其应用研究[D];浙江大学;2002年
7 司慧萍;自然通风动态温度调控的智能气动开窗系统[D];浙江大学;2003年
8 梁喜凤;番茄收获机械手机构分析与优化设计研究[D];浙江大学;2004年
9 张奕;智能压路机控制系统设计及关键技术研究[D];长安大学;2004年
10 原新;智能机器人视觉信息处理及数据融合方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
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1 詹峰;井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究[D];山东科技大学;2010年
2 齐晓飞;基于路径识别的机器人视觉导航技术的研究[D];长春理工大学;2010年
3 王立;面向非结构化地形的六足步行机器人运动规划研究[D];浙江理工大学;2010年
4 穆星科;多足机器人运动控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 宋扬;平面移动关节四足机器人结构设计与步行方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 柴红霞;移动机器人在SLAM中数据关联方法的研究[D];大连理工大学;2010年
7 柳明;基于单片机的智能物料搬运控制系统研究[D];大连海事大学;2010年
8 王旭;基于弧长控制的摆动电弧焊缝跟踪传感器及偏差处理方法的研究[D];湘潭大学;2010年
9 黄鲁粤;基于惯性传感器与声纳的水下机器人定位与地图构建[D];中国海洋大学;2010年
10 郭建锋;瓦楞纸板横切机控制系统研究与实现[D];河南理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 于辉;何雄奎;仲崇山;战强;李杨;;在静电喷雾中喷液物化特性对荷质比的影响[J];安徽农业科学;2007年15期
2 刘长林;张铁中;杨丽;;果蔬采摘机器人研究进展[J];安徽农业科学;2008年13期
3 王奇志,徐心和;并联机器人运动学正解的实解分析[J];东北大学学报;1999年04期
4 王丽丽;陈广胜;赵辉;;基于TRIZ理论的蓝莓采摘机器人设计[J];东北林业大学学报;2009年06期
5 白杉 ,子荫;农林业机器人[J];湖北林业科技;2002年01期
6 邓继忠,张泰岭,罗锡文;计算机视觉技术在农产品品质检测中的应用[J];广东农机;2000年02期
7 胡桂仙,于勇,王俊;农业机器人的开发与应用[J];中国农机化;2002年05期
8 宋坚利;何雄奎;曾爱军;刘亚佳;;三种果园施药机械施药效果研究[J];中国农机化;2006年05期
9 邓巍;何雄奎;张录达;曾爱军;宋坚利;邹建军;;自动对靶喷雾靶标红外探测研究[J];光谱学与光谱分析;2008年10期
10 邓巍;赵春江;何雄奎;陈立平;张录达;武广伟;Mueller J;翟长远;;绿色植物靶标的光谱探测研究[J];光谱学与光谱分析;2010年08期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 梁喜凤;番茄收获机械手机构分析与优化设计研究[D];浙江大学;2004年
2 邱联奎;基于机械手的视觉伺服控制及其应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
3 饶秀勤;基于机器视觉的水果品质实时检测与分级生产线的关键技术研究[D];浙江大学;2007年
4 李志臣;基于机器视觉的杂草对准喷药控制系统研究[D];南京农业大学;2007年
5 王勇;棉花收获机器人视觉系统的研究[D];南京农业大学;2007年
6 姚立健;茄子收获机器人视觉系统和机械臂避障规划研究[D];南京农业大学;2008年
7 李明富;生物视觉引导运动机制及机器人手眼协调研究[D];华中科技大学;2009年
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1 相阿荣;识别杂草和土壤背景的图像处理方法研究[D];中国农业大学;2001年
2 龙满生;玉米苗期杂草识别的机器视觉研究[D];西北农林科技大学;2002年
3 陶其铭;机器人轨迹规划的研究[D];合肥工业大学;2003年
4 张健钦;计算机视觉技术在杂草识别中的应用研究[D];河北农业大学;2003年
5 关勇;基于Matlab的机器人运动学系统的研究与仿真[D];合肥工业大学;2004年
6 钟勇;SW-RU型水下机械手工作空间及机构误差补偿研究[D];中南大学;2003年
7 张红强;工业机器人时间最优轨迹规划[D];湖南大学;2004年
8 陈利兵;草莓收获机器人采摘系统研究[D];中国农业大学;2005年
9 林伟明;收获机器人成熟番茄视觉识别技术研究[D];江苏大学;2005年
10 申川;基于双目立体视觉系统的设施农业作物位置信息获取[D];浙江大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈华华,杜歆,顾伟康;基于神经网络和遗传算法的机器人动态避障路径规划[J];传感技术学报;2004年04期
2 黄布真;农业电子日新月异、八仙过海异彩纷呈[J];电子质量;1996年06期
3 朱咏杰,王树国,常疆;一种基于神经网络的移动机器人路径规划算法[J];高技术通讯;2002年09期
4 张凤路,刘雪春;农业生产的女性化趋势与农业科技推广研究[J];河北农业大学学报(农林教育版);2001年04期
5 陈华志,谢存禧,曾德怀;基于神经网络的移动机器人路径规划算法的仿真[J];华南理工大学学报(自然科学版);2003年06期
6 路南;探索1996—2010年粮食生产成本稳定降低的可能性[J];价格理论与实践;1999年12期
7 李体然;张延泉;;智能机器与机器人[J];机器人情报;1994年01期
8 佟玲,郑育红;农业机器人——21世纪农业机械发展的趋势[J];机器人技术与应用;1996年05期
9 张铁中,徐丽明;大有前景的蔬菜自动嫁接机器人技术[J];机器人技术与应用;2001年02期
10 万劲松;中美粮食生产成本和价格比较[J];宏观经济研究;2003年07期
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1 刘玉萍;崔泽;王银利;;冗余度机器人动能最小与避障优化[J];机械与电子;2007年03期
2 孟伟,黄庆成,韩学东,洪炳镕;一种动态未知环境中自主机器人的导航方法[J];计算机研究与发展;2005年09期
3 程虹霞;骆云志;朱松柏;张春华;;多传感器信息融合技术在无人平台避障中的应用[J];兵工自动化;2010年06期
4 吴毅君;陈健先;郑捷;郑之;;人形机器人避障模块研究与设计[J];福建电脑;2011年03期
5 王奎民;洪晔;边信黔;严浙平;;基于碰撞危险度模型的AUV三维避障研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2008年06期
6 刘春阳,衣云龙,柳长安;一种基于仿真比赛平台的足球机器人避障方法[J];哈尔滨工业大学学报;2005年07期
7 周军,王廷旗,张涛,王国安;基于全局视觉的足球机器人实时避障策略设计[J];哈尔滨工业大学学报;2005年07期
8 于红斌,李孝安;基于栅格法的机器人快速路径规划[J];微电子学与计算机;2005年06期
9 皮旷怡;马孜;徐慧朴;;未知环境下的移动机器人定位及实时避障[J];控制工程;2007年S1期
10 张帆;周庆敏;;移动机器人避障路径规划算法的研究[J];微计算机信息;2008年05期
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1 罗小元;刘丹;;基于势函数的多智能体群集与避障[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 陈殿生;贾亚洲;肖英奎;;立式加工中心机械手传动机构的可靠性模型[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
3 王希靖;许振清;李春旭;;水轮机转轮叶片修复用弧焊机械手的示教[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年
4 曹为;付剑波;;七功能作业机械手的设计与优化[A];2010年度海洋工程学术会议论文集[C];2010年
5 韩京清;王学军;;非线性PID控制器在机械手控制中的应用[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
6 谢祖刚;周洪;;基于标准模块的Handling技术[A];机床与液压学术研讨会论文集[C];2004年
7 谢祖刚;周洪;;基于标准模块的Handling技术[A];第三届全国流体传动及控制工程学术会议论文集(第二卷)[C];2004年
8 丁庆振;王书茂;陈度;杨景利;徐鸿斌;;基于ARM与FPGA的机械手控制设计[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
9 杨玮;曹巨江;;新型物料抓放装置——弧面凸轮机械手的研制与开发[A];2004年中国机械工程学会年会论文集:物流工程与中国现代经济——第七届物流工程学术年会专辑[C];2004年
10 蔡骅;胡维礼;李胜;;基于单纯形法的机械手位姿逆解算法[A];2003年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 高鸣、张明平;江苏大学全面推行完全学分制[N];光明日报;2003年
2 施敏锋;江苏大学积极创新勤工助学形式[N];光明日报;2005年
3 高鸣 张明平;江苏大学一年签上亿元科技合同[N];中国教育报;2007年
4 张明平 姜木金;江苏大学袁寿其获“何梁何利奖”[N];镇江日报;2010年
5 本报实习记者 赵亮亮;《小城大爱》江苏大学隆重首映[N];中国电影报;2009年
6 霍建伟 张明平 姜木金;江大学子创业后返校开专场招聘会[N];镇江日报;2010年
7 高鸣 张明平;江苏大学搭建“四大平台”服务地方经济[N];科技日报;2007年
8 本报记者 郑晋鸣 本报通讯员 李骁轶;在“以工支农”的道路上阔步向前[N];光明日报;2008年
9 通讯员 高鸣 张明平;江苏大学电气类专业毕业生就业率99%[N];中国教育报;2009年
10 通讯员 高鸣 张明平;江苏大学多举措打造创新型人才[N];中国教育报;2008年
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1 姚玉峰;8自由度轮式移动操作机避障能力及其运动规划方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 姚立健;茄子收获机器人视觉系统和机械臂避障规划研究[D];南京农业大学;2008年
3 邱联奎;基于机械手的视觉伺服控制及其应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 槐创锋;四足步行机器人建模与控制方法[D];北京交通大学;2009年
5 邓洪超;积雪路面GPR探测信号处理与雪铲自动控制研究[D];吉林大学;2007年
6 钟碧良;机器人足球系统的研究与实现[D];广东工业大学;2003年
7 成伟明;移动机器人自主导航中的路径规划与跟踪控制技术研究[D];南京理工大学;2007年
8 范红;智能机器人路径规划及避障的研究[D];浙江大学;2003年
9 戴光明;避障路径规划的算法研究[D];华中科技大学;2004年
10 祖伟;基于粒子群优化算法的水下潜器实时路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵庆波;果树采摘机器人控制与避障技术研究[D];江苏大学;2008年
2 戈志勇;番茄采摘机械手运动学仿真与避障算法研究[D];江苏大学;2007年
3 徐家;基于卡尔曼滤波预测的移动机器人矢量场矩形法避障研究[D];武汉理工大学;2009年
4 吕漫丽;基于多传感器信息融合的移动机器人避障研究[D];东北电力大学;2008年
5 盖萌萌;一种实现目标识别与跟踪的轮式移动机器人设计及实验[D];西安电子科技大学;2009年
6 皮旷怡;未知环境下移动机器人实时避障及定位研究[D];大连海事大学;2007年
7 边鹏飞;基于行为的移动机器人智能避障系统研究[D];武汉理工大学;2009年
8 李维;基于UMAC移动机器人控制系统研究[D];河北工业大学;2006年
9 房波;割草机器人多传感器融合与导航技术的研究[D];大连理工大学;2007年
10 朱孟强;移动机器人控制系统的研究[D];西北农林科技大学;2008年
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