目錄C

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SXX簡(jiǎn)介1研究方向及目標(biāo)2高速公路養(yǎng)護(hù)系列智能機(jī)器人3合作展望4全自動(dòng)綠籬修剪機(jī)器人全自動(dòng)錐桶收擺機(jī)器人高壓水破拆機(jī)器人風(fēng)餐露宿防護(hù)條件差綠籬識(shí)別與自動(dòng)對(duì)中多關(guān)節(jié)聯(lián)合控制協(xié)同運(yùn)動(dòng)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(dòng)疲勞分析共振分析切割質(zhì)量序號(hào)專利名稱專利類型專利號(hào)/申請(qǐng)?zhí)柺跈?quán)情況1一種基于多線雷達(dá)的圓柱形綠籬修剪機(jī)對(duì)中方法發(fā)明專利201911417772.4已授權(quán)2一種基于雙目視覺(jué)的綠籬苗木修剪對(duì)中方法發(fā)明專利202011161896.3已授權(quán)3一種機(jī)器人行走與作業(yè)智能協(xié)同的運(yùn)動(dòng)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(dá)和單目視覺(jué)的球形綠籬修剪機(jī)的建圖方法發(fā)明專利202111076461.3已授權(quán)5一種基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的綠籬修剪機(jī)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(jué)識(shí)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(diǎn)云語(yǔ)義分割的園林地圖構(gòu)建方法發(fā)明專利202210520695.0實(shí)審中10一種綠籬修剪機(jī)器人的自適應(yīng)對(duì)中方法發(fā)明專利202111192766.0實(shí)審中11一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的移動(dòng)機(jī)械臂的協(xié)同控制方法發(fā)明專利202111192766.0實(shí)審中序號(hào)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(jìn)展2022.01.063《綠籬修剪機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與MATLAB仿真》廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2020.104《園林修剪機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真分析》廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(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(cè)方法》中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)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(dòng)的車身不確定性優(yōu)化方法》重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)）2020.08.25，對(duì)比傳統(tǒng)方式全自動(dòng)無(wú)人作業(yè)綠籬修剪機(jī)器人條件以廣西交投集團(tuán)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(shí)人數(shù)3人，2km/天/人，8小時(shí)經(jīng)費(fèi)測(cè)算人工費(fèi)按300元/天測(cè)算，每年人工費(fèi)約為 萬(wàn)元。人工費(fèi)按400元/天測(cè)算，每年約為萬(wàn)元；設(shè)備費(fèi)按8年折舊，投入20臺(tái)、一臺(tái)費(fèi)用按120萬(wàn)計(jì)算，則每年折舊300萬(wàn)元；每年總投入 萬(wàn)元。全自動(dòng)無(wú)人作業(yè)綠籬修剪機(jī)器人作業(yè)視頻護(hù)欄清洗機(jī)器人應(yīng)用示范清洗前后對(duì)比圖高壓清洗機(jī)器人作業(yè)圖需求分析及量化指標(biāo)：錐桶自動(dòng)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(jì)錐桶大容量存儲(chǔ)技術(shù)高效水平放置存儲(chǔ)雙排鏈輸送系統(tǒng)自動(dòng)出入庫(kù)協(xié)同控制精準(zhǔn)勻速駕駛技術(shù)支撐輪驅(qū)動(dòng)無(wú)極調(diào)速輔助錐桶間距精準(zhǔn)控制智能回收導(dǎo)向技術(shù)伺服卷?yè)P(yáng)機(jī)自動(dòng)展開(kāi)多位置錐桶精準(zhǔn)導(dǎo)向折疊收納光電檢測(cè)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(hào)融合處理一代抓手二代抓手三代抓手技術(shù)參數(shù)對(duì)比扭矩：150Nm

→412Nm齒隙：12arcmin

→行星減速器+2夾爪設(shè)計(jì)，存在晃動(dòng)和抓取不牢問(wèn)題。增加擺臂+氣缸驅(qū)動(dòng)，解決行程問(wèn)題但仍有松動(dòng)。RV減速器+4夾爪仿生設(shè)計(jì)，徹底解決抓取問(wèn)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(jì)，空間利用率達(dá)92.08%，總?cè)萘?60個(gè)錐桶。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分隔機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)使用帶彎板的雙排鏈作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸送，適合大負(fù)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(shí)控制錐桶上下方向的自由度。錐桶庫(kù)出庫(kù)位置左右兩側(cè)安裝導(dǎo)向裝置，確保錐桶出入庫(kù)時(shí)與機(jī)器人準(zhǔn)確對(duì)接。創(chuàng)新設(shè)計(jì)可折疊回收導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，通過(guò)視覺(jué)算法識(shí)別錐桶位置，引導(dǎo)機(jī)器人精準(zhǔn)抓取錐桶。多級(jí)擺臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)限位板擺臂自動(dòng)折疊和展開(kāi)導(dǎo)向擺臂：引導(dǎo)錐桶移動(dòng)。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(shí)自動(dòng)打開(kāi)，錐桶離開(kāi)后重力作用下復(fù)位，有效防止錐桶左右滑移。PLC自動(dòng)控制2個(gè)伺服卷?yè)P(yáng)機(jī)完成擺臂的折疊和展開(kāi)，無(wú)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(shí)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(wèn)題。傳感器電路及控制算法設(shè)計(jì)結(jié)合嵌入式開(kāi)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(cè)等功能模塊實(shí)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(jì)應(yīng)用端程序包括WEB管理平臺(tái)和移動(dòng)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(dòng)APP端主要面向現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、碰撞預(yù)警和移動(dòng)作業(yè)等功能。優(yōu)化錐桶結(jié)構(gòu)解決錐桶倒伏問(wèn)題，嵌入傳感器電路實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與碰撞預(yù)警。支撐驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力系統(tǒng)輔助行駛控制系統(tǒng)輔助驅(qū)動(dòng)輪：通過(guò)監(jiān)測(cè)車輛行駛狀態(tài)進(jìn)行智能φ550mm實(shí)心輪胎動(dòng)力系統(tǒng)：控制，實(shí)現(xiàn)25噸貨車0-5km/h精液壓升降：伺服電機(jī)+減速機(jī)準(zhǔn)控制。16噸推力模塊化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，集成EtherCAT高速通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同控制與智能化作業(yè)。控制架構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)人機(jī)界面采用西門子S7-1214C作為主控制EtherCAT實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各功能設(shè)備毫秒級(jí)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(kù)位選擇、擺放模式切換、速度調(diào)節(jié)等功能，簡(jiǎn)單易懂，穩(wěn)定高效。器實(shí)現(xiàn)錐桶收擺機(jī)器人、6個(gè)錐桶庫(kù)、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(diǎn)：作業(yè)過(guò)程包含多個(gè)關(guān)鍵路徑點(diǎn)。需要頻繁的啟停動(dòng)作和方向改變。對(duì)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(xiàng)式插值

+

變分法優(yōu)化

+

多體動(dòng)力學(xué)仿真從局部?jī)?yōu)化到全局優(yōu)化，為交通錐桶收擺機(jī)器人提供更加平滑、高效的運(yùn)動(dòng)軌跡?；谖宕味囗?xiàng)式插值和變分法的全局軌跡優(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(guò)渡路徑點(diǎn)處完全停止，破壞了軌跡的連續(xù)性和整體平滑性。改進(jìn)軌跡規(guī)劃方法優(yōu)化目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)器人物理結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化為嚴(yán)謹(jǐn)?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(jī)器人末端中心點(diǎn)位姿的正運(yùn)動(dòng)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析平滑性量化指標(biāo)：???

?

?

= θ

?

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(yùn)動(dòng)越平穩(wěn)。平滑性指標(biāo)及全局優(yōu)化變分法五次多項(xiàng)式全局優(yōu)化尋找使平滑性指標(biāo)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(gè)邊界約束。通過(guò)連續(xù)性約束，將兩點(diǎn)間最優(yōu)軌跡方法擴(kuò)展至多路徑點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)整條路徑的全局最優(yōu)平滑。仿真驗(yàn)證：檢驗(yàn)優(yōu)化算法有效性角加速度對(duì)比曲線 力矩對(duì)比曲線為驗(yàn)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(jī)器人的動(dòng)力學(xué)仿真模型，對(duì)優(yōu)化前后的算法進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真對(duì)比

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

。運(yùn)動(dòng)沖擊被極大抑制。更平滑的運(yùn)動(dòng)帶來(lái)了更小的驅(qū)動(dòng)力矩需求，優(yōu)化后驅(qū)動(dòng)電機(jī)的力矩在整個(gè)周期內(nèi)平均降低了26.7%

，錐桶收擺機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(jì)效益分析：應(yīng)用情況：需求分析及量化指標(biāo)：噴嘴設(shè)計(jì)動(dòng)量方程為：最后構(gòu)建出如下的壓力方程：相輸運(yùn)方程為應(yīng)用情況：傳統(tǒng)投料方式全自動(dòng)標(biāo)線機(jī)器人提升經(jīng)濟(jì)效益分析：序號(hào)名稱用量/m2價(jià)格每平方米價(jià)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(jī)具天16002元手推式標(biāo)線機(jī)施工量800平方/天3安全措施費(fèi)2.4