目錄C

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SXX簡介1研究方向及目標2高速公路養(yǎng)護系列智能機器人3合作展望4全自動綠籬修剪機器人全自動錐桶收擺機器人高壓水破拆機器人風餐露宿防護條件差綠籬識別與自動對中多關(guān)節(jié)聯(lián)合控制協(xié)同運動控制研發(fā)智能化控制軟件平面造型圓球造型高枝造型切割系統(tǒng)可靠性分析模態(tài)分析諧響應(yīng)分析刀具傳動疲勞分析共振分析切割質(zhì)量序號專利名稱專利類型專利號/申請?zhí)柺跈?quán)情況1一種基于多線雷達的圓柱形綠籬修剪機對中方法發(fā)明專利201911417772.4已授權(quán)2一種基于雙目視覺的綠籬苗木修剪對中方法發(fā)明專利202011161896.3已授權(quán)3一種機器人行走與作業(yè)智能協(xié)同的運動規(guī)劃方法發(fā)明專利202110449673.5已授權(quán)4一種基于多線激光雷達和單目視覺的球形綠籬修剪機的建圖方法發(fā)明專利202111076461.3已授權(quán)5一種基于深度強化學(xué)習的綠籬修剪機器人智能協(xié)同控制方法發(fā)明專利202210248923.3已授權(quán)6一種智能行駛系統(tǒng)及其智能控制方法發(fā)明專利202110524076.4已授權(quán)7一種用于園林綠籬修剪的雙目視覺識別和定位方法發(fā)明專利202111461486.5已授權(quán)8一種綠籬修剪裝置及方法發(fā)明專利CN114158371B已授權(quán)9基于多尺度距離圖與點云語義分割的園林地圖構(gòu)建方法發(fā)明專利202210520695.0實審中10一種綠籬修剪機器人的自適應(yīng)對中方法發(fā)明專利202111192766.0實審中11一種基于強化學(xué)習的移動機械臂的協(xié)同控制方法發(fā)明專利202111192766.0實審中序號論文題目期刊名稱發(fā)表日期1BushNet:Effectivesemanticsegmentationofbushinlarge-scale

pointclouds》ComputersandElectronicsinAgriculture2022.01.122《基于自適應(yīng)特征及閉環(huán)優(yōu)化的激光SLAM算法》激光與光電子學(xué)進展2022.01.063《綠籬修剪機械手的運動學(xué)分析與MATLAB仿真》廣西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2020.104《園林修剪機械手運動學(xué)與動力學(xué)仿真分析》廣西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2021.45《AdaHC:

Adaptive

hedge

horizontal

cross-section

centerdetectionalgorithm》ComputersandElectronicsinAgriculture2021.12.176《基于YOLOv5s的園林球形綠籬檢測方法》中國農(nóng)機化學(xué)報2023.1.107《GardenMap:

Static

point

cloud

mapping

for

Garden

environment》ComputersandElectronicsinAgriculture2022.12.028《HeLoDL:

Hedgerow

Localization

Basedon

Deep

Learning》horticulturae2023.02.039《Research

on

Torsional

PropertyofBody-In-White

Based

onSquare

BoxModelandMultiobjectiveGeneticAlgorithm》MathematicalProblemsinEngineering2021.01.2510《基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的車身不確定性優(yōu)化方法》重慶理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)）2020.08.25，對比傳統(tǒng)方式全自動無人作業(yè)綠籬修剪機器人條件以廣西交投集團為例，管養(yǎng)里程約 ，每年修剪2次要求人數(shù)12人，2km/天/人，10小時人數(shù)3人，2km/天/人，8小時經(jīng)費測算人工費按300元/天測算，每年人工費約為 萬元。人工費按400元/天測算，每年約為萬元；設(shè)備費按8年折舊，投入20臺、一臺費用按120萬計算，則每年折舊300萬元；每年總投入 萬元。全自動無人作業(yè)綠籬修剪機器人作業(yè)視頻護欄清洗機器人應(yīng)用示范清洗前后對比圖高壓清洗機器人作業(yè)圖需求分析及量化指標：錐桶自動抓取技術(shù)三代抓手迭代優(yōu)化RV減速器精密控制四爪仿生抓取設(shè)計錐桶大容量存儲技術(shù)高效水平放置存儲雙排鏈輸送系統(tǒng)自動出入庫協(xié)同控制精準勻速駕駛技術(shù)支撐輪驅(qū)動無極調(diào)速輔助錐桶間距精準控制智能回收導(dǎo)向技術(shù)伺服卷揚機自動展開多位置錐桶精準導(dǎo)向折疊收納光電檢測定位防倒伏智慧錐桶技術(shù)重心傾倒角度優(yōu)化NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)通信智能預(yù)警系統(tǒng)集成控制技術(shù)EtherCAT高速通信PLC模塊化控制傳感器信號融合處理一代抓手二代抓手三代抓手技術(shù)參數(shù)對比扭矩：150Nm

→412Nm齒隙：12arcmin

→行星減速器+2夾爪設(shè)計，存在晃動和抓取不牢問題。增加擺臂+氣缸驅(qū)動，解決行程問題但仍有松動。RV減速器+4夾爪仿生設(shè)計，徹底解決抓取問題。1

arcmin夾緊寬度：70mm→

200mm抓取成功率：<80%→

100%創(chuàng)新水平放置和分隔結(jié)構(gòu)設(shè)計，空間利用率達92.08%，總?cè)萘?60個錐桶。傳動機構(gòu)分隔機構(gòu)導(dǎo)向機構(gòu)使用帶彎板的雙排鏈作為傳動機構(gòu)，實現(xiàn)連續(xù)輸送，適合大負載，兼顧輸送停止精度。兩條鏈條上橫跨安裝鋁隔板分隔錐桶，同時控制錐桶上下方向的自由度。錐桶庫出庫位置左右兩側(cè)安裝導(dǎo)向裝置，確保錐桶出入庫時與機器人準確對接。創(chuàng)新設(shè)計可折疊回收導(dǎo)向機構(gòu)，通過視覺算法識別錐桶位置，引導(dǎo)機器人精準抓取錐桶。多級擺臂結(jié)構(gòu)設(shè)計限位板擺臂自動折疊和展開導(dǎo)向擺臂：引導(dǎo)錐桶移動。限位擺臂：限制錐桶位置。折疊擺臂：支撐整體結(jié)構(gòu)。錐桶被取走上升時自動打開，錐桶離開后重力作用下復(fù)位，有效防止錐桶左右滑移。PLC自動控制2個伺服卷揚機完成擺臂的折疊和展開，無需人工操作，安全可靠。錐桶結(jié)構(gòu)優(yōu)化ABS材質(zhì)錐身加實心填充橡膠底座，相較于傳統(tǒng)錐桶重心下浮73%，倒伏角度從45°提高到70°，基本解決錐桶倒伏的問題。傳感器電路及控制算法設(shè)計結(jié)合嵌入式開發(fā)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),在錐桶內(nèi)嵌入北斗定位、NB-IoT通信、碰撞檢測等功能模塊實現(xiàn)智能錐桶狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳、碰撞預(yù)警等功能。應(yīng)用端程序設(shè)計應(yīng)用端程序包括WEB管理平臺和移動APP，WEB端主要面向管理人員，提供全局監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)管理功能；移動APP端主要面向現(xiàn)場作業(yè)人員，提供實時監(jiān)控、碰撞預(yù)警和移動作業(yè)等功能。優(yōu)化錐桶結(jié)構(gòu)解決錐桶倒伏問題，嵌入傳感器電路實現(xiàn)實時監(jiān)控與碰撞預(yù)警。支撐驅(qū)動輪動力系統(tǒng)輔助行駛控制系統(tǒng)輔助驅(qū)動輪：通過監(jiān)測車輛行駛狀態(tài)進行智能φ550mm實心輪胎動力系統(tǒng)：控制，實現(xiàn)25噸貨車0-5km/h精液壓升降：伺服電機+減速機準控制。16噸推力模塊化控制系統(tǒng)設(shè)計，集成EtherCAT高速通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)多機協(xié)同控制與智能化作業(yè)?？刂萍軜?gòu)通信網(wǎng)絡(luò)人機界面采用西門子S7-1214C作為主控制EtherCAT實時通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各功能設(shè)備毫秒級精確協(xié)同，確保系統(tǒng)穩(wěn)定快速響應(yīng)。一鍵式操作界面，支持庫位選擇、擺放模式切換、速度調(diào)節(jié)等功能，簡單易懂，穩(wěn)定高效。器實現(xiàn)錐桶收擺機器人、6個錐桶庫、支撐輪系統(tǒng)等多設(shè)備協(xié)同控制。交通錐桶收擺作業(yè)特點：作業(yè)過程包含多個關(guān)鍵路徑點。需要頻繁的啟停動作和方向改變。對軌跡平滑性要求高，以保證作業(yè)精度和設(shè)備壽命。五次多項式插值

+

變分法優(yōu)化

+

多體動力學(xué)仿真從局部優(yōu)化到全局優(yōu)化，為交通錐桶收擺機器人提供更加平滑、高效的運動軌跡?；谖宕味囗検讲逯岛妥兎址ǖ娜周壽E優(yōu)化傳統(tǒng)的軌跡規(guī)劃方法的不足：采用逐段優(yōu)化策略，只能獲得局部最優(yōu)解。過渡路徑點處完全停止，破壞了軌跡的連續(xù)性和整體平滑性。改進軌跡規(guī)劃方法優(yōu)化目標為實現(xiàn)機器人末端抓手在作業(yè)空間內(nèi)的高精度定位與姿態(tài)控制，采用Denavit-Hartenberg(D-H)參數(shù)法，將機器人物理結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化為嚴謹?shù)臄?shù)學(xué)描述。

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?4基于D-H參數(shù)，推導(dǎo)出描述機器人末端中心點位姿的正運動學(xué)方程，建立關(guān)節(jié)角度與末端位置之間的直接映射關(guān)系。D-H法建模：機器人運動學(xué)分析平滑性量化指標：???

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= θ

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2??0H值量化了軌跡的平滑程度，其值越小，代表軌跡的角加速度變化越緩和，運動越平穩(wěn)。平滑性指標及全局優(yōu)化變分法五次多項式全局優(yōu)化尋找使平滑性指標H[θ(t)]最小的最優(yōu)軌跡函數(shù)θ(t)。作為軌跡函數(shù)形式，能精確滿足位置、速度、加速度等6個邊界約束。通過連續(xù)性約束，將兩點間最優(yōu)軌跡方法擴展至多路徑點，實現(xiàn)整條路徑的全局最優(yōu)平滑。仿真驗證：檢驗優(yōu)化算法有效性角加速度對比曲線 力矩對比曲線為驗證所提出軌跡優(yōu)化算法的效果，在MATLAB/Simscape環(huán)境中建立了錐桶收擺機器人的動力學(xué)仿真模型，對優(yōu)化前后的算法進行了動態(tài)仿真對比

。優(yōu)化后的角加速度曲線（藍色實線）消除了所有尖銳的突變點，峰值最大降低了49.62%

。運動沖擊被極大抑制。更平滑的運動帶來了更小的驅(qū)動力矩需求，優(yōu)化后驅(qū)動電機的力矩在整個周期內(nèi)平均降低了26.7%

，錐桶收擺機器人的運動軌跡更加平滑、高效。第一代錐桶擺放應(yīng)用示范第一代錐桶回收應(yīng)用示范第二代錐桶擺放應(yīng)用示范第二代錐桶回收應(yīng)用示范第三代錐桶擺放應(yīng)用示范第三代錐桶回收應(yīng)用示范經(jīng)濟效益分析：應(yīng)用情況：需求分析及量化指標：噴嘴設(shè)計動量方程為：最后構(gòu)建出如下的壓力方程：相輸運方程為應(yīng)用情況：傳統(tǒng)投料方式全自動標線機器人提升經(jīng)濟效益分析：序號名稱用量/m2價格每平方米價格備注1人工成本包干700元/人4.4元5人一組共兩組（施工量800平方/天）2施工機具天16002元手推式標線機施工量800平方/天3安全措施費2.4