茶葉有著自身獨有的性質(zhì),深受人類喜愛。不論是中國古代的絲綢之路,還是近代開辟的新航路,茶一直作為重要的貨物,流轉(zhuǎn)到世界各地,珍貴的茶葉被世界青睞。茶葉的采摘消耗了大量的人力、物力以及時間,這些因素都限制了我國茶葉產(chǎn)業(yè)更向前進(jìn)的勢頭。茶葉的采摘技術(shù)需要不斷地進(jìn)行迭代更新,更要區(qū)別傳統(tǒng)“一個標(biāo)準(zhǔn)”的茶葉收割機(jī)械,設(shè)計新式的智能采茶機(jī)。在本文的研究中,需設(shè)計一整套完整的工作運行系統(tǒng)以更高效、協(xié)調(diào)地實現(xiàn)茶葉嫩芽的采摘工作。采茶機(jī)器人設(shè)計并應(yīng)用了結(jié)合機(jī)器視覺與Delta并聯(lián)機(jī)械的“手—眼”協(xié)同操作系統(tǒng)。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí),實現(xiàn)了自適應(yīng)的無標(biāo)定視覺伺服,以及對“手”系統(tǒng)中的采摘路徑進(jìn)行了高效且穩(wěn)定的研究。主要研究內(nèi)容如下:首先,根據(jù)茶葉嫩芽的采摘需求及機(jī)器人設(shè)計的重要依據(jù),本文設(shè)計并研制了并聯(lián)式自動采茶機(jī)的“手—眼”協(xié)同控制系統(tǒng)。在“手”單元中設(shè)計了機(jī)械結(jié)構(gòu)主體——一種四自由度的Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu),以實現(xiàn)重復(fù)性的嫩芽采集工作,針對茶葉的特殊性設(shè)計了采摘手,并通過履帶機(jī)構(gòu)使機(jī)器人得以在田間平穩(wěn)工作。在“眼”單元中設(shè)計了“全局—局部”的攝像機(jī)安裝方案,通過其中的“腦”單元實現(xiàn)了茶葉圖像的數(shù)據(jù)處理,為...

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 農(nóng)業(yè)采摘機(jī)械發(fā)展背景
        1.2.2 采茶機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 并聯(lián)機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.4 軌跡優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        1.2.5 機(jī)器視覺研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
2 采茶機(jī)“手—眼”協(xié)同系統(tǒng)研究
    2.1 “手—眼”系統(tǒng)的方案設(shè)計
    2.2 采茶機(jī)“眼”單元設(shè)計
        2.2.1 “眼—腦”方案設(shè)計
        2.2.2 “眼”單元的攝像頭安裝及工作設(shè)計
    2.3 采茶機(jī)“手”單元設(shè)計
        2.3.1 采茶機(jī)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.2 采摘手的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.4 采茶機(jī)“手—眼”協(xié)同工作研究
        2.4.1 “手—眼”協(xié)同的背景概述
        2.4.2 “手—眼”協(xié)同的算法與實驗
    2.5 本章小結(jié)
3 采茶機(jī)器人無標(biāo)定視覺伺服系統(tǒng)策略
    3.1 研究背景
        3.1.1 系統(tǒng)采摘過程的設(shè)計
        3.1.2 “手”單元的運動學(xué)分析
        3.1.3 “手”單元雅克比矩陣分析
    3.2 無標(biāo)定視覺伺服改進(jìn)策略
        3.2.1 采茶機(jī)無標(biāo)定視覺伺服系統(tǒng)的設(shè)計
        3.2.2 GA—ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂單元的建立
    3.3 改進(jìn)的無標(biāo)定視覺伺服任務(wù)函數(shù)
    3.4 實驗與結(jié)果分析
        3.4.1 GA—ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂單元
        3.4.2 模糊邏輯(FL)單元
    3.5 本章小結(jié)
4 基于時間與急動度最優(yōu)的軌跡規(guī)劃混合策略
    4.1 軌跡規(guī)劃研究分析
        4.1.1 Lamé曲線
        4.1.2 模擬采摘軌跡周期
    4.2 速度曲線模型的改進(jìn)
        4.2.1 多項式曲線模型
        4.2.2 三角急動曲線模型
        4.2.3 改進(jìn)的調(diào)和急動模型
    4.3 軌跡優(yōu)化
        4.3.1 諧振系數(shù)
        4.3.2 適用于采茶特殊性的PSO尋優(yōu)
    4.4 實驗與結(jié)果分析
        4.4.1 案例分析
        4.4.2 速度曲線模型的對比分析
        4.4.3 樣機(jī)平臺實驗驗證
    4.5 本章小結(jié)
5 茶葉采摘樣機(jī)的建立與采摘系統(tǒng)的研究
    5.1 采摘樣機(jī)硬件構(gòu)成
    5.2 采摘系統(tǒng)的研究
        5.2.1 “手”單元控制系統(tǒng)
        5.2.2 “眼”單元系統(tǒng)
    5.3 采摘系統(tǒng)介紹
        5.3.1 開始界面
        5.3.2 “手”單元操控
        5.3.3 “眼”單元操作
        5.3.4 視覺伺服控制
    5.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    總結(jié)
    展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間參加的科研項目以及取得的成果



本文編號：4040429