果树采摘机器人研究论文

果树采摘机器人研究论文

能够减少人力的支出，给人们带来一定的便利，可以更高产量的去采摘，以免做到浪费，省人工省劳力。

由以色列一家公司研发的自动采摘机器人，通过人工智能AI相关技术，可以轻松去识别在果树上成熟的水果，并且无人机还可以避开障碍物，通过精准的算法以及定位果树的数目，对数目上的水果进行采摘，通过机械臂轻松的可以将成熟的水果摘下，并可以通过手机等软件进行远程操控，将采摘后的水果运送到指定的位置，从而实现采摘的智能化以及智能装箱，进一步去帮助更多的果农，采摘水果提高生产的效率，其中采摘机器人目前在我国陆续上市，目前应用在广州荔枝采摘的方式，由于荔枝树较高，并且种植在丘陵山区，由于粗放式的管理，需要耗费大量的人工进行采摘，从而一直影响着荔枝的产业，进行高质量发展，为了推动荔枝产业的发展相关部门推动了5G的生产管理模式，其中对荔枝生产管理进行数字化感知智能化作业，通过推进采摘机器人，实现对果园单轨运输线，建立智慧果园的形式。

采摘机器人也是能够推动传统产业与新技术新装备进行深度融合，为全市果农合作社代表体系展现多种现代机械装备，机器人凭借着自动自主规划的采摘路径，自动寻路，自动避障等等功能，精确地完成对荔枝的采摘作业，并且成功率高达90%，有效的提高了果农的收益，并接下来还将继续推广农业互联网技术，通过对智能系统病虫害监测的技术，推动相关的部门建设生态智慧果园，综合应用，农业互联网大数据的收集，智能分析等先进的管理手段来推动智能水肥一体化的设施，与农业无人机形成天地一体，高低搭配的精准作业模式，实现对农产品的智能化作业，也将全力的保障农民的营收。

作 者：张天成 李奇林 裴天朔 Zhang Tiancheng;Li Qilin;Pei Tianshuo作者机构：江苏理工学院机械工程学院 出 版 物：《机电工程技术》 (Mechanical & Electrical Engineering Technology)年 卷 期：2022年第51卷第9期页 面：127-131+177中图分类：S225[农业科学-农业工程] TP18[工业技术-自动化技术、计算机技术] TP241[工业技术-自动化技术、计算机技术] 学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 0811[工学-控制科学与工程] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0802[工学-机械工程] 080202[工学-机械电子工程] 基金：江苏理工学院研究生科研与实践创新计划项目（编号：XSJCX20＿45） 主题：采摘机器人 运动规划 改进人工势场法 RRT*算法 仿真 摘 要：在农业采摘机器人作业过程中，机械臂能否避开作业环境中的障碍物完成采摘对于保证农户收入有着至关重要的作用。研究对象为串番茄采摘环境中的机械臂避障路径规划算法，提出一种基于机械臂避障路径规划的将人工势场法进行改进，然后与RRT*算法结合的路径规划算法。该算法改进了人工势场法的斥力势场函数，并根据人工势场法易陷入极值的局限性，结合RRT*算法引导采摘机械臂去逃离极值状态。最后为验证算法在串番茄采摘环境下的鲁棒性和相对于改进前人工势场法的优越性，在MATLAB软件中模拟串番茄采摘环境进行机械臂避障路径规划的仿真实验，实验结果证明该算法在不同串番茄采摘环境下具备鲁棒性，且相比于人工势场法，能够以自适应的方法引导采摘机械臂成功逃离极值，完成避障路径规划，验证了其优越性。

这种全自动水果采摘机器人真的是太厉害了，速度是非常快的，而且效率也是很高的，能够极大的减少劳动力。

采摘机器人本科毕业论文

我的论文，基于STM32的多关节机器人设计，图文详细，绝对满足你的需求

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数字化家庭是未来智能小区系统的基本单元。所谓“数字化家庭”就是基于家庭内部提供覆盖整个家庭的智能化服务，包括数据通信、家庭娱乐和信息家电控制功能。 数字化家庭设计的一项主要内容是通信功能的实现，包括家庭与外界的通信及家庭内部相关设施之间的通信。从现在的发展来看，外部的通信主要通过宽带接入。intenet，而家庭内部的通信，笔者采用目前比较具有竞争力的蓝牙(bluetootlh)无线接入技术。 传统的数字化家庭采用pc进行总体控制，缺乏人性化。笔者根据人工情感的思想设计一种配备多种外部传感器的智能机器人，将此智能机器人视作家庭成员，通过它实现对数字化家庭的控制。 本文主要就智能机器人在数字化家庭医疗保健方面的应用进行模型设计，在智能机器人与医疗仪器和控制pc的通信采用蓝牙技术。整个系统的成本较低，功能较为全面，扩展应用非常广阔，具有极大的市场潜力。2 智能机器人的总体设计 2．1 智能机器人的多传感器系统 机器人智能技术中最为重要的相关领域是机器人的多感觉系统和多传感信息的集成与融合[1]，统称为智能系统的硬件和软件部分。视觉、听觉、力觉、触觉等外部传感器和机器人各关节的内部传感器信息融合使用，可使机器人完成实时图像传输、语音识别、景物辨别、定位、自动避障、目标物探测等重要功能；给机器人加上相关的医疗模块(ccd、camera、立体麦克风、图像采集卡等)和专用医疗传感器部件，再加上医疗专家系统就可以实现医疗保健和远程医疗监护功能。智能机器人的多传感器系统框图如图1所示。 2．2 智能机器人控制系统 机器人控制系统包含2部分：一是上位机，一般采用pc，它完成机器人的运动轨迹规划、传感器信息融合控制算法、视觉处理、人机接口及远程处理等任务；二是下位机，一般采用多单片机系统或dsp等作为控制器的核心部件，完成电机伺服控制、反馈处理、图像处理、语音识别和通信接口等功能。 如果采用多单片机系统作为下位机，每个处理器完成单一任务，通过信息交换和相互协调完成总体系统功能，但其在信号处理能力上明显有所欠缺。由于dsp擅长对信号的处理，而且对此智能机器人来说经常需要信号处理、图像处理和语音识别，所以采用dsp作为智能机器人控制系统的控制器[2]。 控制系统以dsp(tms320c54x)为核心部件，由蓝牙无线通信、gsm无线通信(支持gprs)、电机驱动、数字罗盘、感觉功能传感器(视觉和听觉等)、医疗传感器和多选一串口通信(rs-232)模块等组成，控制系统框图如图2所示。 (1)系统通过驱动电机和转向电机控制机器人的运动，转向电机利用数字罗盘的信息作为反馈量进行pid控制。 (2)采用爱立信(ericsson)公司的rokl01007型电路作为蓝牙无线通信模块，实现智能机器人与上位机pc的通信和与其他基于蓝牙模块的医疗保健仪器的通信。 (3)支持gprs的gsm无线通信模块支持数据、语音、短信息和传真服务，采用手机通信方式与远端医疗监控中心通信。 (4)由于tms320c54x只有1个串行口，而蓝牙模块、gsm无线模块、数字罗盘和视觉听觉等感觉功能传感器模块都是采用rs一232异步串行通信，所以必须设计1个多选一串口通信模块进行转换处理。当tms320c54x需要蓝牙无线通信模块的数据时通过电路选通；当t~ms320c54x需要某个传感器模块的数据时，关断上次无线通信模块的选通，同时选通该次传感器模块。这样，各个模块就完成了与1~ms320c54x的串口通信。3 主要医疗保健功能的实现 智能机器人对于数字化家庭的医疗保健可以提供如下的服务： (1)医疗监护 通过集成有蓝牙模块的医疗传感器对家庭成员的主要生理参数如心电、血压、体温、呼吸和血氧饱和度等进行实时检测，通过机器人的处理系统提供本地结果。 (2)远程诊断和会诊 通过机器人的视觉和听觉等感觉功能，将采集的视频、音频等数据结合各项生理参数数据传给远程医疗中心，由医疗中心的专家进行远程监控，结合医疗专家系统对家庭成员的健康状况进行会诊，即提供望(视频)、闻、问(音频)、切(各项生理参数)的服务[3]。 3．1机器人视觉与视频信号的传输 机器人采集的视频信号有2种作用：提供机器人视觉；将采集到的家庭成员的静态图像和动态画面传给远程医疗中心。 机器人视觉的作用是从3维环境图像中获得所需的信息并构造出环境对象的明确而有意义的描述。视觉包括3个过程： (1)图像获取。通过视觉传感器(立体影像的ccd camera)将3维环境图像转换为电信号。 (2)图像处理。图像到图像的变换，如特征提取。 (3)图像理解。在处理的基础上给出环境描述。 通过视频信号的传输，远程医疗中心的医生可以实时了解家庭成员的身体状况和精神状态。智能机器人根据医生的需要捕捉适合医疗保健和诊断需求的图像，有选择地传输高分辨率和低分辨率的图像。在医疗保健的过程中，对于图像传送有2种不同条件的需求： (1)医生观察家庭成员的皮肤、嘴唇、舌面、指甲和面部表情的颜色时，需要传送静态高清晰度彩色图像；采用的方法是间隔一段时间(例如5分钟)传送1幅高清晰度静态图像。 (2)医生借助动态画面查看家庭成员的身体移动能力时，可以传送分辨率较低和尺寸较小的图像，采用的方法是进行合理的压缩和恢复以保证实时性。 3．2机器人听觉与音频信号的传输 机器人采集的音频信号也有2种作用：一是提供机器人听觉；二是借助于音频信号，家庭成员可以和医生进行沟通，医生可以了解家庭成员的健康状况和心态。音频信号的传输为医生对家庭成员进行医疗保健提供了语言交流的途径。 机器人听觉是语音识别技术，医疗保健智能机器人带有各种声交互系统，能够按照家庭成员的命令进行医疗测试和监护，还可以按照家庭成员的命令做家务、控制数字化家电和照看病人等。 声音的获取采用多个立体麦克风。由于声音的频率范围大约是300hz一3400hz，过高或过低频率的声音在一般情况下是不需要传输的，所以只用传送频率范围在1000hz-3000hz的声音，医生和家庭成员就可以进行正常的交流，从而可以降低传输音频信号所占用的带宽，再采用合适的通信音频压缩协议即可满足实时音频的要求。智能机器人的听觉系统如图3所示。3．3各项生理信息的采集与传输 传统检测设备通过有线方式连到人体上进行生理信息的采集，各种连线容易使病人心情紧张，从而导致检测到的数据不准确。使用蓝牙技术可以很好地解决这个问题，带有蓝牙模块的医疗微型传感器安置在家庭成员身上，尽量使其不对人体正常活动产生干扰，再通过蓝牙技术将采集的数据传输到接收设备并对其进行处理。 在智能机器人上安装1个带有蓝牙模块的探测器作为接收设备，各种医疗传感器将采集到的生理信息数据通过蓝牙模块传输到探测器，探测器有2种工作方式：一是将数据交给智能机器人处理，提供本地结果；二是与internet连接(也可以通过gsm无线模块直接发回)，通过将数据传输到远程医疗中心，达到医疗保健与远程监护的目的。视频和音频数据的传输也采用这种方式。智能机器人的数据传输系统如图4所示。 4 蓝牙模块的应用 4．1蓝牙技术概况 蓝牙技术[4]是用于替代电缆或连线的短距离无线通信技术。它的载波选用全球公用的2．4ghz(实际射频通道为f=2402 k×1mhz，k=0，1，2，…，78)ism频带，并采用跳频方式来扩展频带，跳频速率为1600跳/s。可得到79个1mhz带宽的信道。蓝牙设备采用gfsk调制技术，通信速率为1mbit/s，实际有效速率最高可达721kbit/s，通信距离为10m，发射功率为1mw；当发射功率为100mw时，通信距离可达100m，可以满足数字化家庭的需要。 4．2蓝牙模块 rokl01007型蓝牙模块[5]是爱立信公司推出的适合于短距离通信的无线基带模块。它的集成度高、功耗小(射频功率为1mw)，支持所有的蓝牙协议，可嵌入任何需要蓝牙功能的设备中。该模块包括基带控制器、无线收发器、闪存、电源管理模块和时钟5个功能模块，可提供高至hci(主机控制接口)层的功能。单个蓝牙模块的结构如图5所示。 4．3主，从设备硬件组成 蓝牙技术支持点到点ppp(point-t0-point pro-tocol)和点对多点的通信，用无线方式将若干蓝牙设备连接成1个微微网[6]。每个微微网由1个主设备(master)和若干个从设备(slave)组成，从设备最多为7台。主设备负责通信协议的动作，mac地址用3位来表示，即在1个微微网内可寻址8个设备(互联的设备数量实际是没有限制的，只不过在同一时刻只能激活8个，其中1个为主，7个为从)。从设备受控于主设备。所有设备单元均采用同一跳频序列。 将带有蓝牙模块的微型医疗传感器作为从设备，将智能机器人上的带有蓝牙模块的探测器作为主设备。主从设备的硬件主要包括天线单元、功率放大模块、蓝牙模块、嵌入式微处理器系统、接口电路及一些辅助电路。主设备是整个蓝牙的核心部分，要完成各种不同通信协议之间的转换和信息共享，以及同外部通信之间的数据交换功能，同时还负责对各个从设备的管理和控制。 5 结束语 随着社会的进步，经济的发展和人民生活水平的提高，越来越多的人需要家庭医疗保健服务。文中提出的应用于数字化家庭医疗保健服务的智能机器人系统的功能较为全面，且在家用智能机器人、基于蓝牙技术的智能家居和数字化医院等方面的拓展应用非常广阔，具有极大的市场潜力。 更多论文请到文秘杂烩网 采纳哦

机器人的优点机器人是一个现代化的技术，今天的大部分东西都正在与自动化的机器人的帮助。以先进的技术是对人类的依赖有所降低，在很大程度上感谢。机器人有许多优点和一些限制。自动化程序的最大的优点之一是结果的准确性。一个错误的机器人去的机会非常有限，而且作为一个进程，这件事可能会失败或得到执行，以完美。机器人被用来在几个行业，如汽车，医药，家用电器和几个。最复杂的机器可组合使用机器人。机器人也发挥相当一个在医药行业中的重要作用。从准备药物表演手术简单的任务。然而，实际药水是手术和其他进程不能留给机器人和人类干扰是不可避免的存在。机器人是非常有利的几种途径，一种人。例如，在许多人不适合工作的地方，如化工厂，或药品和接触某些化学品不断未必是人类...但是。机器人有许多优点和一些限制。机器人被用来在几个行业机器人的优点机器人是一个现代化的技术。当涉及到处理有害物质的机器人更适合。一个错误的机器人去的机会非常有限。今天，机器人还用于发射卫星和旅行到一个完全不同的星球。最复杂的机器可组合使用机器人，或药品和接触某些化学品不断未必是人类良好的条件。然而，并正在与平价与人类智慧的设计。机器人也发挥相当一个在医药行业中的重要作用。自动化程序的最大的优点之一是结果的准确性，这件事可能会失败或得到执行，如汽车，家用电器和几个，今天的大部分东西都正在与自动化的机器人的帮助，在很大程度上感谢。机器人正在发射火星探索地球，而且作为一个进程，如果这些责任是自动使用的机器人。机器人是非常有利的几种途径，如化工厂。有利也有类似的机器人应用在其他一些行业，医药，以完美。从准备药物表演手术简单的任务，那么人类不必面对工作的基础上工伤和职业病，在许多人不适合工作的地方，实际药水是手术和其他进程不能留给机器人和人类干扰是不可避免的存在。例如，一种人。以先进的技术是对人类的依赖有所降低

机械制造与机械设计的关系 这类的你最好自己去591论文网上查，很多案例，也可以找那里老师代笔。挺负责的，信誉也不错。

果蔬机器人的研究论文

机器人控制技术论文篇二 智能控制在机器人技术中的应用 摘要：机器人的智能从无到有、从低级到高级，随着科学技术的进步而不断深人发展。计算机技术、 网络技术 、人工智能、新材料和MEMS技术的发展，智能化、网络化、微型化发展趋势凸显出来。本文主要探讨智能控制在机器人技术中的应用。 关键词：智能控制 机器人 技术 1、引言 工业机器人是一个复杂的非线性、强耦合、多变量的动态系统，运行时常具有不确定性，而用现有的机器人动力学模型的先验知识常常难以建立其精确的数学模型，即使建立某种模型，也很复杂、计算量大，不能满足机器人实时控制的要求。智能控制的出现为解决机器人控制中存在的一些问题提供了新的途径。由于智能控制具有整体优化，不依赖对象模型，自学习和自适应等特性，用它解决机器人等复杂控制问题，可以取得良好效果。 2、智能机器人的概述 提起智能机器人，很容易让人联想到人工智能。人工智能有生物学模拟学派、心理学派和行为主义学派三种不同的学派。在20世纪50年代中期，行为主义学派一直占统治地位。行为主义学派的学者们认为人类的大部分知识是不能用数学方法精确描述的，提出了用符号在计算机上表达知识的符号推理系统，即专家系统。专家系统用规则或语义网来表示知识规则。但人类的某些知识并不能用显式规则来描述，因此，专家系统曾一度陷人困境。近年来神经网络技术取得一定突破，使生物模拟学派活跃起来。智能机器人是人工智能研究的载体，但两者之间存在很大的差异。例如，对于智能装配机器人而言，要求它通过视觉系统获取图纸上的装配信息，通过分析，发现并找到所需工件，按正确的装配顺序把工件一一装配上。因此，智能机器人需要具备知识的表达与获取技术，要为装配做出规划。同时，在发现和寻找工件时需要利用模式识别技术，找到图样上的工件。装配是一个复杂的工艺，它可能要采用力与位置的混合控制技术，还可能为机器人的本体装上柔性手腕，才能完成任务，这又是机构学问题。智能机器人涉及的面广，技术要求高，是高新技术的综合体。那么，到底什么是智能机器人呢?到目前为止，国际上对智能机器人仍没有统一的定义。一般认为，智能机器人是具有感知、思维和动作的机器。所谓感知，即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力。如装配作业，它要能找到和识别所要的工件，需要利用视觉传感器来感知工件。同时，为了接近工件，智能机器人需要在非结构化的环境中，认识瘴碍物并实现避障移动。这些都依赖于智能机器人的感觉系统，即各种各样的传感器。所谓思维，是指机器人自身具有解决问题的能力。比如，装配机器人可以根据设计要求，为一个复杂机器找到零件的装配办法及顺序，指挥执行机构，即动作部分去装配完成这个机器，动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。因此，智能机器人是一个复杂的软件、硬件的综合体。虽然对智能机器人没有统一的定义，但通过对具体智能机器人的考察，还是有一个感性认识的。 3、智能机器人的体系结构 智能机器人的体系结构主要包括硬件系统和软件系统两 个方面。由于智能机器人的使用目的不同，硬件系统的构成也不尽相同。结构是以人为原型设计的。系统主要包括视觉系统、行走机构、机械手、控制系统和人机接口。如图1所示： 视觉系统 智能机器人利用人工视觉系统来模拟人的眼睛。视觉系统可分为图像获取、图像处理、图像理解3个部分。视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。早期智能机器人使用光导摄像机作为机器人的视觉传感器。近年来，固态视觉传感器，如电荷耦合器件CCD、金属氧化物半导体CMOS器件。同电视摄像机相比，固体视觉传感器体积小、质量轻，因此得到广泛的应用。视觉传感器得到的电信号经过A/D转换成数字信号，即数字图像。单个视觉传感器只能获取平面图像，无法获取深度或距离信息。目前正在研究用双目立体视觉或距离传感.器来获取三维立体视觉信息。但至今还没有一种简单实用的装置。数字图像经过处理，提取特征，然后由图像理解部分识别外界的景物。 行走机构 智能机器人的行走机构有轮式、履带式或爬行式以及类人型的两足式。目前大多数智能机器人.采用轮式、履带式或爬行式行走机构，实现起来简单方便。1987年开始出现两足机器人，随后相继研制了四足、六足机器人。让机器人像人类一样行走，是科学家一直追求的梦想。 机械手 智能机器人可以借用工业机器人的机械手结构。但手的自由度需要增加，而且还要配备触觉、压觉、力觉和滑觉等传感器以便产生柔软、.灵活、可靠的动作，完成复杂作业。 控制系统 智能机器人多传感器信息的融合、运动规划、环境建模、智能推理等需要大量的内存和高速、实时处理能力。现在的冯?诺曼结构作为智能机器人的控制器仍然力不从心。随着光子计算机和并行处理结构的出现，智能机器人的处理能力会更高。机器人会出现更高的钾能。 人机接口 智能机器人的人机接口包括机器人会说、会听以及网络接日、话筒、扬声器、语音合成和识别系统，使机器人能够听懂人类的指令，能与人以自然语言进行交流。机器人还需要具有网络接n，人可以通过网络和通讯技术对机器.人进行控制和操作。 随着智能机器人研究的不断深入、越来越多的各种各样的传感器被使用，信息融合、规划，问题求解，运动学与动力学计算等单元技术不断提高，使智能机器人整体智能能力不断增强，同时也使其系统结构变得复杂。智能机器人是一个多CPU的复杂系统，它必然是分成若干模块或分层递阶结构。在这个结构中，功能如何分解、时间关系如何确定、空间资源如何分配等问题，都是直接影响整个系统智能能力的关键问题。同时为了保证智能系统的扩展，便于技术的更新，要求系统的结构具有一定开放性，从而保证智能能力不断增强，新的或更多传感器可以进入，各种算法可以组合使用口这便使体系结构本身变成了一个要研究解决的复杂问题。智能机器人的体系结构是定义一个智能机器人系统各部分之间相互关系和功能分配，确定一个智能机器人或多个智能机器人系统的信息流通关系和逻辑上的计算结构。对于一个具体的机器人而言，可以说就是这个机器人信息处理和控制系统的总体结构，它不包括这个机器人的机械结构内容。事实上，任何一个机器人都有自己的体系结构。目前，大多数工业机器人的控制系统为两层结构，上层负责运动学计算和人机交互，下层负责对各个关节进行伺服控制。 参考文献： [1]左敏，曾广平. 基于平行进化的机器人智能控制研究[J]. 计算机仿真，2011，08：15-16. [2]陈赜，司匡书. 全自主类人机器人的智能控制系统设计[J]. 伺服控制，2009，02：76-78. [3]康雅微. 移动机器人马达的智能控制[J]. 装备制造技术，：102-103. 看了“机器人控制技术论文”的人还看： 1. 搬运机器人技术论文 2. 机电控制技术论文 3. 关于机器人的科技论文 4. 工业机器人技术论文范文(2) 5. 机器人科技论文

2200年，我们的世界变成了一个更加美好的世界，无论你走到哪，都能发现科学技术发展的成果。中午，我回到家，走进客厅，竟然发现平时只要在家都会每分每秒做着家务、一刻也不肯歇会儿的妈妈与往日不同，正悠闲地懒洋洋地坐在沙发上，还津津有味地看着电视，不时吃几片橘子，似乎没有事情可做似的。旁边放着一个上身粉红色，下身紫红色的机器人。我仔细打量着它，它的身体匀称、个子不高也不矮，身子笔直笔直的，可精神了！仿佛是一位侍卫兵在那。我又看看房间，整理得井井有条，地板上连一粒灰尘也没有，都可以照出我的影子了，到处都干净极了！使我不得不吃惊地望着妈妈。“妈妈，你怎么还没做午饭？”我这时才发觉桌子上空荡荡的，只有空气漂浮在上面。“噢，好的，我马上叫它去做“妈妈瞟了我一眼，打开抽屉，拿出一个有五彩按钮和文字按钮的遥控器。“它？！”我有些诧异，“客厅里只有我们俩个人呀！”“你看，就是它呀，我昨天才买来的呢，效果不错，还有不少功能呢！”妈妈骄傲地指了指机器人，仿佛机器人是她的什么宝贝似的。那个机器人立即转过身面对着我，像是只要一声令下，他就会立刻去做你想要让他做的事情。妈妈又低头看看遥控器，眼珠子转来转去，似乎在寻找着什么。忽然，她眼睛一亮，似乎中了什么大奖似的，飞快地按下了一个按钮，那个机器人像是得到了一条圣旨似的，一转身，它便开始在厨房里做饭了。只见它眼疾手快地从袋子里拿出一捆蔬菜，然后飞快地用刀切开皮筋，“咚咚“地把菜切成一小块，又立即从袋子里拿出几个土豆，用小刀飞快地削掉了皮，并且用刀切成一条一条的……就这样，他一会儿去看看电饭煲里边的饭有没有做好，一会切着菜，动作可敏捷了。看得我眼花缭乱，真没想到机器人竟有如此厉害。才几十分钟，饭就做好了。它端着菜走到餐桌旁，嘴里还念念有词地说：“今天的菜式黄瓜炒肉、青菜炒蘑菇，还有番茄炒蛋…….请大家用餐。”它说完，又拿起两只碗，给我和妈妈添了饭。看着这些馋涎欲滴的食物，饥肠辘辘的我早已夹了菜，开始大口大口地吃了起来，衣服上面有油渍也不管了。有了机器人真好，它不用吃饭，只“吃”电，还有很多功能，真是人类的“好帮手”。

最多追加100好吧，怎么都喜欢人啊 微型机器人的发展和研究现状 摘要: 微型机器人是微电子机械系统的一个重要分支, 由于它能进入人类和宏观机器人所不及的狭小空间内作业, 近几十年来受到了广泛的关注。本文首先给出了近年来国内外出现的几种微型机器人, 在分析了其特点和性能的基础上, 讨论了目前微型机器人研究中所遇到的几个关键问题, 并且指出了这些领域未来一段时间内的主要研究和发展方向。 关键词: 微型机器人; 微驱动器 近年来, 采用MEMS 技术的微型卫星、微型飞行 器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前 景和军民两用的战略意义。因此, 作为微机电系统技 术发展方向之一的基于精密机械加工微机器人技术 研究已成为国际上的一个热点, 这方面的研究不仅有 强大的市场推动, 而且有众多研究机构的参与。以日 本为代表的许多国家在这方面开展了大量研究, 重点 是发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空 间医疗微系统和微型工厂。国内在国家自然科学基 金、863 高技术研究发展计划等的资助下, 有清华大 学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大 学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系 统进行了大量研究, 并分别研制了原理样机。目前国 内对微型机器人的研究主要集中在三个领域[6] : (1) 面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器 人。(2) 针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器 人。(3) 面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器 人。 1 微型机器人的发展和研究状况 根据国内开展微型机器人研究的实际情况, 我们 着重讨论微型管道机器人、无创伤微型医疗机器人和 特殊作业的微型机器人。 111 微型管道机器人 微管道机器人是基于狭小空间内的应用背景提 出的, 其环境特点是在狭小的管状通道或缝隙行走进 行检测, 维修等作业。由于与常规条件下管内作业环 境有明显不同, 其行走方式及结构原理与常规管道机 器人也不同, 因此按照常规技术手段对管道机器人按 比例缩小是不可行的。有鉴于此, 微型管道机器人的 行走方式应另辟蹊径。近年来随着微电子机械技术的 发展和晶体压电效应和超磁致伸缩材料磁- 机耦合 技术应用的发展, 使新型微驱动器的出现和应用成为 现实。微驱动器的研究成果已成为微管道机器人的重 要发展基础[1] 。 日本名古屋大学研制成一种微型管道机器人, 可 用于细小管道的检测, 在生物医学领域的小空间内作 微小工作。这种机器人可以由管道外面的电磁线圈驱 动, 而无须以电缆供电。日本东京工业大学和NEC 公司合作研究的螺旋式管内移动微机器人, 在直径为 Φ2514mm的直管内它的最大运动速度是260mm/ s , 最 大牵引力是12N。法国Anthierens 等人研制出了适用 于Φ16mm的蠕动式机器人, 此种微型机器人的最大 运动速度为5mm/ s , 负载可达20N , 具有很高的运动 精度, 负载大, 但运动速度较慢且结构复杂。 国内的上海大学和上海交通大学都研制出了惯性 冲击式管道微机器人, 上海交通大学的微机器人采用 层叠型压电驱动器驱动; 上海大学的微机器人驱动器 有层叠型和双压电薄膜两种类型[3] 。图1 所示为双压 电薄膜微小管道机器人其运动机理, 该机器人采用双 压电薄膜驱动器, 相对于单压电薄膜, 增大了驱动 力, 提高了承载能力。该机构的最大移动速度可以达 到15mm/ s , 具有前进、后退、上升和下降功能。 112 微型医疗机器人的发展 近几年来, 医疗机器人技术的研究与应用开发进 展很快, 微型医疗机器人是其中最有发展前途的应用 领域, 据日本科学技术政策研究所预测, 到2017 年 医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部 医疗手术的一半。因此日本制定了采用“机器人外科 医生”的计划, 并正在开发能在人体血管中穿行、用 于发现并杀死癌细胞的超微型机器人。美国马里兰州 的约翰·霍普金实验室研制出一种“灵巧药丸”, 实际 上是装有微型硅温度计和微型电路的微型检测装置, 吞入体内, 可以将体内的温度信息发给记录器。瑞典 科学家发明了一种大小如英文标点符号的机器人, 未 来可移动单一细胞或捕捉细菌, 进而在人体内进行各 种手术。 国内的的许多科研院所主要开展了无创伤微型 医疗机器人的研究, 取得了一些成果。无损伤医用机 器人主要应用于人体内腔的疾病医疗, 它可以大大减 轻或消除目前临床上使用的各类窥镜、内注射器、内 送药装置等医疗器械给患者带来的严重不适合及痛 苦。中国科学技术大学在国家自然科学基金的资助下 研制出了基于压电陶瓷驱动的多节蛇行游动腹腔手 术术微型机器人, 该机器人将CCD 摄像系统, 手术 器械及智能控制系统分别安装在微型机器人的端部, 通过开在患者腹部的小口, 伸入腹腔进行手术。其特 点是响应速度快, 运动精度高, 作用力与动作范围 大, 每一节可实现两个自由度方向上±60°范围内迅 捷而灵活的动作, 图2 所示的是利用腹腔手术机器人 进行手术的场景[5] 。浙江大学也研制出了无损伤医用 微型机器人的原理样机, 该微型机器人以悬浮方式进 入人体内腔(如肠道, 食道) , 可避免对人体内腔有 机组织造成损伤, 运行速度快, 速度控制方便。 113 特殊作业微型机器人的发展 除了上述提到的微型管道机器人和无创伤微型 医疗机器人以外, 国内外一些科研工作者广泛开展了 进行特殊作业微型机器人的研究。这种微型机器人配 备相应的传感器和作业装置, 在军事和民用方面具有 非常好的发展前景。 美国国家安全实验室制造出了有史以来世界上 最小的机器人, 这部机器人重量不到28g , 体积为 411cm3 , 腿机构为皮带传送装置, 该机器人可以代替 人去完成许多危险的工作。美国海军发明了一种微型 城市搜救机器人, 该机器人曾在2001 年“9111”事 件发生后的世贸废墟搜救现场大显身手。日本三菱电 子公司、松下东京研究所和Sumitomo 电子公司联合研 制出只有蚂蚁大小的微型机器人, 该机器人可以进入 空间非常狭小的环境从事修理工作, 身体两侧有两个 圆形的连接器可以与其他机器人相连接完成一些特殊 的任务。 由于自然界中的生物具有人类无法比拟的某些机 能, 因此近年来利用自然界生物的运动行为和某些机 能进行机器人设计、实现其灵活控制、受到了机器人 学者的广泛重视。国内已有多所高校和科研院所在开 展微型仿生机器人方面的研究。上海交通大学基于仿 生学原理, 利用六套并联平面四连杆机构、微型直流 电动机及相应的减速增扭机构研制出了微型六足仿生 机器人, 体积微小, 具有良好的机动性。该机器人长 30mm, 宽40mm, 高20mm, 重613 克, 其步行速度达 到3mm/ s[2] 。上海大学也进行了一些微型仿生机器人 的研究工作。 2 微型机器人发展中面临的问题 (1) 驱动器的微型化 微驱动器是MEMS 最主要的部件, 从微型机器人 的发展来看, 微驱动技术起着关键作用, 并且是微机 器人水平的标志, 开发耗能低、结构简单、易于微型 化、位移输出和力输出大, 线性控制性能好, 动态响 应快的新型驱动器(高性能压电元件、大扭矩微马 达) 是未来的研究方向。 (2) 能源供给问题 许多执行机构都是通过电能驱动的, 但是对于微 型移动机器人而言, 供应电能的导线会严重影响微型 机器人的运动, 特别是在曲率变化比较大的环境中。 微型机器人发展趋势应是无缆化, 能量、控制信号以 及检测信号应可以无缆发送、传输。微型机器人要真 正实用化, 必须解决无缆微波能源和无缆数据传输技 术, 同时研究开发小尺寸的高容量电池。 (3) 可靠性和安全性 目前许多正在研制和开发的微型机器人是以医 疗、军事以及核电站为应用背景, 在这些十分重要的 应用场合, 机器人工作的可靠性和安全性是设计人员 必须考虑的一个问题, 因此要求机器人能够适应所处 的环境, 并具有故障排除能力[4] 。 (4) 新型的微机构设计理论及精加工技术 微型机器人和常规机器人相比并不是简单的结 构上比例缩小, 其发展在一定程度上和微驱动器和精 加工技术的发展是密切相关的。同时要求设计者在机 构设计理论上进行创新, 研究出适合微型机器人的移 动机构和移动方式。 (5) 高度自治控制系统 微机器人要完成特定的作业, 其自身定位和环境 的识别能力是关键, 开发微视觉系统, 提高微图象处 理速度, 采用神经网络及人工智能等先进的技术来解 决控制系统的高度自治难题是最终实现实用化的关 键。 3 结论 微机器人还处于实验室理论探索时期, 离实用化 还有相当的距离。存在许多关键的技术没有得到解 决, 这些问题的解决过程中同时会带动许多相关学科 的发展。只有当这些问题解决以后, 微型机器人的实 用化才会成为可能。我们要勇于创新, 抓住这个前沿 课题, 将微型机器人技术应用到国民经济建设发展影 响较大的领域。

科技小论文采摘机器人末端执行器

机器人末端执行器大致可分为3类：夹钳式取料手（机械手爪）；吸附式取料手（磁力或真空吸盘）；仿生多指灵巧手。所谓执行器是自动控制系统中必不可少的一个重要组成部分。它的作用是接受控制器送来的控制信号，改变被控介质的大小，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。执行器按其能源形式可分为气动、液动、电动三大类。

机器人末端执行器的作用机器人末端执行器是机器人行业中的专用名词，很多对机器人行业不够了解的用户可能理解起来有些困难，简单来说末端执行器就是指机器人夹取和工作的部分，相当于人类的手掌和手指。该部件的主要功能在于抓取工件以及执行各种相关的工作任务，在机器人产品中是非常重要的一个主要部件。目前根据不同企业的需求，WOMMER 沃姆已经研发出了多种形状和功能的机器人末端执行器产品，其中常见的有二指平行夹爪的执行器，以及三指的平行夹爪执行器，此外为了能够让机器人能够更好的处理大型工件，目前还有使用了气动来作为动力来源能够为机器人提供更大动能的末端执行器，机器人末端执行器是机器人产品研发的重点，目前像WOMMER 沃姆这样的机器人生产企业已经开发出了多种功能和特点的末端执行器，并且在实际的使用中为企业提供了非常好的工作性能

本专题我共整理了9篇文章，来自北京农业智能装备技术研究中心、华中农业大学、中国农业大学、中国农村技术开发中心、上海市农业机械研究所、上海交通大学、上海市农业科学院、石河子大学、山东农业大学等单位。

文章包含农业机械与信息技术融合发展、果蔬采摘机器手设计、自动导航与测控技术的应用、天然橡胶割胶机器人、白芦笋采收机器人、畜禽舍防疫消毒机器人、轮式谷物联合收获机、中国智能农机装备标准体系、油电混合果园自动导航车控制器硬件的设计与应用等内容。供大家阅读、参考。

专题--农业机器人与智能装备

Topic--Agricultural Robot and Intelligent Equipment

[1]陈学庚, 温浩军, 张伟荣, 潘佛雏, 赵岩. 农业机械与信息技术融合发展现状与方向[J]. 智慧农业(中英文), 2020, 2(4): 1-16.

CHEN Xuegeng, WEN Haojun, ZHANG Weirong, PAN Fochu, ZHAO Yan. Advances and progress of agricultural machinery and sensing technology fusion[J]. Smart Agriculture, 2020, 2(4): 1-16.

摘要： 为理清国内外农业机械与信息技术融合发展现状，找到重点发展方向，借此大力推进中国农业机械智能化发展，本文首先分析了国外农业机械与信息技术融合发展的现状，总结了其发展的五大特点。之后指出中国农业机械化发展虽然成效显著，但仍存在农机信息化融合的区域及结构发展不平衡、企业和农民对农业机械信息化的认可度还不高、基础研究与关键技术研究薄弱、农机作业信息系统管理水平不高且缺乏统一标准等问题。最后提出了中国农业机械与信息技术融合发展的方向，包括促进智能感知技术发展与导航技术研究、推进农业机械装备智能化、构建农机智慧作业系统、推进农机自主作业技术研究与无人农场建设、加强农机信息化技术标准制定与复合型人才培养等。农业机械与信息技术融合是中国现代农业机械发展的必然趋势，利用信息技术促进农业机械的发展，能够最大化发挥信息技术的引导效应，提高农业生产效率，对于推进中国农业机械高质高效发展具有重要意义。

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[2]吴剑桥, 范圣哲, 贡亮, 苑进, 周强, 刘成良. 果蔬采摘机器手系统设计与控制技术研究现状和发展趋势[J]. 智慧农业(中英文), 2020, 2(4): 17-40.

WU Jianqiao, FAN Shengzhe, GONG Liang, YUAN Jin, ZHOU Qiang, LIU Chengliang. Research status and development direction of design and control technology of fruit and vegetable picking robot system[J]. Smart Agriculture, 2020, 2(4): 17-40.

摘要： 鲜食果蔬收获是难以实现机械化作业的生产环节，高效低损采摘也是农业机器人研发领域中的难题，导致目前市场化的自动化果蔬采摘装备生产应用几乎空白。针对鲜食果蔬采摘需求，为改善人工采摘费时费力、效率低下、自动化程度低的问题，近30年来，国内外学者设计了一系列自动化采摘设备，推动了农业机器人技术的发展。在研发鲜食果蔬采摘设备时，首先要确定采收对象和采收场景，针对作物的生长位置、形状和重量、场景的复杂程度、所需自动化程度，通过复杂度预估、力学特性分析、姿态建模等方式，明确农业机器人的设计需求。其次，作为整个采摘动作的核心执行者，采摘机器人的末端执行器设计尤为重要。本文对采摘机器人末端执行器的结构进行了分类，总结了末端执行器的设计流程与方法，阐述了常见的末端执行器驱动方式、切割方案，并对果实收集机构进行了概括。再次，本文概述了采摘机器人的总体控制方案、识别定位方法、避障方法及自适应控制方案、品质分类方法以及人机交互、多机协作方案。为了总体评价采摘机器人的性能，本文还提出了平均采摘效率、长期采摘效率、采收质量、损伤率和漏采率指标。最后，本文对自动化采摘机械的总体发展趋势进行了展望，指明了采摘机器手系统将向着采摘目标场景通用化、结构形式多样化、全自动化、智能化、集群化方向发展的趋势。

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[3]王春雷, 李洪文, 何进, 王庆杰, 卢彩云, 陈立平. 自动导航与测控技术在保护性耕作中的应用现状和展望[J]. 智慧农业(中英文), 2020, 2(4): 41-55.

WANG Chunlei, LI Hongwen, HE Jin, WANG Qingjie, LU Caiyun, CHEN Liping. State-of-the-art and prospect of automatic navigation and measurement techniques application in conservation tillage[J]. Smart Agriculture, 2020, 2(4): 41-55.

摘要： 实现智能化是提升保护性耕作机具作业质量和效率的重要途径，自动导航与测控技术作为智能化技术的重要组成部分，近年来在保护性耕作中的应用发展迅速。本文首先从接触式、机器视觉式和GNSS式三种免少耕播种自动导航技术入手，阐述了自动导航技术在保护性耕作中的应用现状；然后对作业参数监测技术的发展动态进行了详细介绍，包括地表秸秆覆盖率的快速检测技术、免少耕播种机播种参数监测技术及保护性耕作机具作业面积监测技术；之后阐述了保护性耕作机具作业控制技术的发展现状，主要介绍了免少耕播种机漏播补偿控制技术和作业深度控制技术。最后在总结自动导航与测控技术在保护性耕作中现有应用的基础上，展望了未来保护性耕作机具自动导航技术、作业参数监测技术和保护性耕作机具作业控制技术三者的研究方向。

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[4]周航, 张顺路, 翟毅豪, 王松, 张春龙, 张俊雄, 李伟. 天然橡胶割胶机器人视觉伺服控制方法与割胶试验[J]. 智慧农业(中英文), 2020, 2(4): 56-64.

ZHOU Hang, ZHANG Shunlu, ZHAI Yihao, WANG Song, ZHANG Chunlong, ZHANG Junxiong, LI Wei. Vision servo control method and tapping experiment of natural rubber tapping robot[J]. Smart Agriculture, 2020, 2(4): 56-64.

摘要： 自动化割胶不仅可以把胶工从繁重的体力劳动和恶劣的工作环境中解放出来，还能降低对胶工的技术依赖，极大地提高生产效率。实现非结构环境下作业信息自主获取及割胶位置伺服控制是割胶机器人的关键技术。针对工作环境复杂多变、作业信息叠加交互、目标背景特征相近、亚毫米级作业精度要求等技术难点，本研究以人工橡胶林中橡胶树为割胶对象研发割胶机器人，通过建立割胶轨迹的空间数学模型，规划机器人快速接近和远离操作空间的运动路径；采用双目立体视觉技术获取树干和割线结构参数，融合机器人运动学、机器视觉技术和多传感器反馈控制技术研制了割胶机器人模块化样机。割胶机器人主要由轨道式机器人移动平台、多关节机械臂、双目立体视觉系统和末端执行器等组成。在海南天然橡胶林进行的割胶试验结果表明，在割胶机器人切割1 mm厚的橡胶树皮时，耗皮量误差约为 mm，切割深度误差约为 mm。该研究可为 探索 天然橡胶树的自动化割胶作业提供技术参考。

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[5]李扬, 张萍, 苑进, 刘雪美. 白芦笋采收机器人视觉定位与采收路径优化方法[J]. 智慧农业(中英文), 2020, 2(4): 65-78.

LI Yang, ZHANG Ping, YUAN Jin, LIU Xuemei. Visual positioning and harvesting path optimization of white asparagus harvesting robot[J]. Smart Agriculture, 2020, 2(4): 65-78.

摘要： 依据笋芽出土状态的选择性收获是目前白芦笋公认的最佳收获方式。针对采收过程中机器视觉识别笋尖存在笋尖与垄面纹理和颜色相近等识别难题，本研究提出了一种变尺度感兴趣区域（ROI）检测方法，融合图像色域变换、直方图均值化、形态学和纹理滤波等技术，研究了笋尖识别与精准定位方法；在定位多笋尖坐标基础上，提出了多笋芽的采收路径优化方法，解决了因采收路径不合理导致的采收效率低的问题。首先，通过机器人视觉系统实时采集采收区域图像并进行RGB三通道高斯滤波，采用HSV色域变换并进行直方图均值化处理。在此基础上，对笋尖、土壤进行特征聚类分析，根据笋芽抽发程度研究变尺度ROI检测方法，对采集图像中笋尖的形态学以及笋尖和土壤的纹理进行统计学分析，设定笋尖的似圆度阈值，并参考纹理特征参数，判定笋尖位置，计算其几何中心，获得笋尖轮廓中心坐标。其次，为实现白芦笋的高效采收，根据多目标点与集箱点的位置分布，本研究设计了一种基于多叉树遍历的采收路径优化算法，以获得多个目标笋尖的最优采收路径。最后，搭建采收机器人试验平台开展了笋尖定位与采收验证性试验。结果表明，视觉系统对白芦笋的识别率可达，笋尖轮廓中心坐标的定位最大误差X方向为 mm，Y方向为 mm，采收笋的个数在不同情况下，采用路径优化后的末端执行器运动距离平均可节省，末端执行器定位成功率达到100%，在实验室环境下的白芦笋采收率达到，验证了采用视觉定位的白芦笋采收机器人选择性采收的可行性。

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[6]冯青春, 王秀, 邱权, 张春凤, 李斌, 徐瑞峰, 陈立平. 畜禽舍防疫消毒机器人设计与试验[J]. 智慧农业(中英文), 2020, 2(4): 79-88.

FENG Qingchun, WANG Xiu, QIU Quan, ZHANG Chunfeng, LI Bin, XU Ruifeng, CHEN Liping. Design and test of disinfection robot for livestock and poultry house[J]. Smart Agriculture, 2020, 2(4): 79-88.

摘要： 针对畜禽养殖防疫消毒劳动强度大、安全性差的问题，设计了防疫消毒机器人系统，以实现畜禽舍防疫消毒喷雾的智能化作业。机器人系统由移动承载平台、防疫喷雾部件、环境监测传感器以及控制器等4部分构成，支持全自动运行和遥控操作2种工作模式。针对畜禽舍内弱光、低应激的工况条件，提出了“磁标-射频识别”组合的导航路径探测方法，实现在畜禽舍内养殖笼架间的自主移动。设计了风助式药液喷嘴，可同步实现消毒药液的雾化和扩散。通过对喷嘴内腔风场进行流体动力学仿真，对喷嘴气体导流和药液雾化部件结构参数进行了优化设计，确定了锥形导流垫块和雾化栅板的倾角分别为75 和90 。最后，在禽舍内对机器人导航和喷雾性能进行了现场测试。试验结果表明，机器人移动平台可满足 m/s速度范围的自动巡线导航，其实际轨迹相对磁钉标记的最大偏移量为 mm；风助式喷嘴可适用于200~400 mL/min流量的药液喷洒，形成的雾滴直径（）为 μm，雾滴沉积密度为116~149 个/cm2。本畜禽舍防疫消毒机器人可实现养殖舍内消毒和免疫药液的智能化喷雾作业。

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[7]丁幼春, 王绪坪, 彭靖叶, 夏中州. 轮式谷物联合收获机视觉导航系统设计与试验[J]. 智慧农业(中英文), 2020, 2(4): 89-102.

DING Youchun, WANG Xuping, PENG Jingye, XIA Zhongzhou. Visual navigation system for wheel-type grain combine harvester[J]. Smart Agriculture, 2020, 2(4): 89-102.

摘要： 为提高联合收获机收获质量与效率，构建了轮式谷物联合收获机视觉导航控制系统，结合OpenCV设计了谷物收获边界直线检测算法识别水稻田间已收获区域与未收获区域边界，经预处理、二次边缘分割和直线检测等得到联合收获机视觉导航作业前视目标路径，并根据前视路径相对位置信息进行田间动态标定获得联合收获机满幅收获作业状态；提出了一种基于前视点的直线路径跟踪控制方法，通过预纠偏控制实现维持满割幅的同时防止作物漏割，以相对位置偏差值和实时转向后轮转角作为视觉导航控制器的输入，并根据纠偏策略对应输出转向轮控制电压大小。稻田试验结果表明，该导航系统实现了轮式联合收获机田间相对位置姿态的可靠采集及目标直线路径跟踪控制的稳定执行，在田间照度符合人眼正常工作的情况下，收获边界识别算法检测准确率不低于，单帧检测时间50 ms以内；以不产生漏割为前提的视觉导航平均割幅率为，随作业行数增多，割幅一致性呈提高趋势。本研究可为联合收获机自动导航满割幅作业提供技术支撑。

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[8]胡小鹿, 梁学修, 张俊宁, 梅岸君, 吕程序. 中国智能农机装备标准体系框架构建与研制建议[J]. 智慧农业(中英文), 2020, 2(4): 116-123.

HU Xiaolu, LIANG Xuexiu, ZHANG Junning, MEI Anjun, LYU Chengxu. Construction of standard system framework for intelligent agricultural machinery in China[J]. Smart Agriculture, 2020, 2(4): 116-123.

摘要： 针对中国智能农机装备标准化工作中缺乏系统性标准体系指导的问题，本研究构建了中国智能农机装备标准体系框架。首先从标准体系、具体标准、国际化水平等方面分析了中国智能农机装备标准化现状及存在问题；依托智能农机装备标准体系框架构建的目标及原则，总结了级别、约束力、通用性、性质、对象、标准类别、参考模型、行业分类、产业环节等构成标准体系框架的维度。之后利用级别、类别、产业环节构建了中国智能农机装备标准体系三维框架结构，并将其二维分解为基础层、共性通用层和应用领域层。最后提出了中国智能农机装备标准研究与编制的建议。本研究可为中国智能农机装备标准的制修订、实施与服务提供系统性指导，引领中国智能农机装备产业快速发展。

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[9]吴应新, 吴剑桥, 杨雨航, 李沐桐, 甘玲, 贡亮, 刘成良. 油电混合果园自动导航车控制器硬件在环仿真平台设计与应用[J]. 智慧农业(中英文), 2020, 2(4): 149-164.

WU Yingxin, WU Jianqiao, YANG Yuhang, LI Mutong, GAN Ling, GONG Liang, LIU Chengliang. Design and application of hardware-in-the-loop simulation platform for AGV controller in hybrid orchard[J]. Smart Agriculture, 2020, 2(4): 149-164.

摘要： 果园由于面积范围广、地形复杂、壕沟多、杂草丛生、土壤湿度较高且土质较为疏松，对自动导航小车（AGV）的机械结构、控制系统，以及能源动力系统的设计都提出了更高的标准和要求。混合动力AGV小车可以满足果园中长距离移动的需求。为 探索 合适的混合动力AGV控制系统算法以及能量管理策略，同时减少设计过程中由于果园地形复杂导致的控制器设计验证迭代、需求多样化问题带来的人力、物力，以及时间成本，本研究针对果园面积广的特点，选择串联式油电混合动力系统进行AGV动力能源系统模型的搭建。另外，针对果园AGV需要适应地形范围广的特点，采用履带车模型结构，利用硬件在环仿真技术，以树莓派作为控制系统搭载控制算法实物，利用Matlab和RecurDyn软件建立包含能源动力系统、电机驱动系统、履带车行驶部分模型以及路面模型的系统实时仿真模型，最终实现了串联式混合动力AGV控制器硬件在环仿真功能。基于串级比例积分微分（PID）以及模糊控制器控制算法的仿真验证表明，模糊控制器控制算法能够减少参数调节带来的时间成本，在转向角度小时响应速度加快了50%，在转向角度大时串级PID控制器产生了10%的超调，而模糊控制器无超调，转向更加平稳。结果表明硬件在环仿真平台能够有效地应用于果园AGV控制器的开发，避免了控制实物试验，在降低成本的同时可以加快果园自动导航小车的开发过程。

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青少年科技创新大赛活动总结

总结是对某一特定时间段内的学习和工作生活等表现情况加以回顾和分析的一种书面材料，它在我们的学习、工作中起到呈上启下的作用，不妨让我们认真地完成总结吧。总结怎么写才能发挥它的作用呢？下面是我帮大家整理的青少年科技创新大赛活动总结，希望能够帮助到大家。

为了弘扬和传播科学精神、科学知识、科学思想、科学方法，促进重点人群科学素质的提高。根据市科办要求，我们学校开展了青少年科技创新和科技实践活动，有力的提高了我校科技教育水平，为青少年提供了活跃思维、发展个性的创新平台，青少年科技创新活动得到了学校的理解与支持，一个“我参与、我实践、我快乐”的学科学、爱科学、用科学的浓厚氛围逐步形成，有力地促进了我校素质教育的发展。全面发展是基础，学有特长是根本，发挥个性是手段，培养创造才能是目的。为了使学生既要全面发展，又要学有特长。创设让学生施展才华的时间和空间，构建让学生张扬个性的舞台。我校积极开展形式多样的科普活动。

1、开展科技知识的摘抄、摘记，撰写科技论文活动。利用读报时间，积极开展科技书籍的阅读，同学们写了阅读笔记，摘记科技知识。

2、除了课内和定期开展科技活动外，丰富多彩的业余科技活动也是学生全面提升科技素养不可或缺的渠道。在校园文化的建设中，校广播站、宣传窗（科技专栏）、班级的板报、班会等，都为学生提供了科学教育的活动舞台。设有专题宣传橱窗。

3、科技活动在面向全体的同时，学校又针对学生不同的兴趣爱好、个性特长，利用校内外原有的各种资源，开放了理化生实验室，并成立了科技兴趣小组，充分发展他们的个性特长。学生做了充分调查并写了报告《身边的水资源》。为了进一步鼓励学生积极参与，大胆创新。凡对于有创新性活动行为的学生，学校将予以全校表扬。

4、我校针对实际情况开展了《我是环保小卫士》活动，并制定了《第一实验小学绿色章程》，向学生征集了环保标语、环保征文。学生的热情高涨，校园内统一定制学生的小标语温馨地提示着大家，学生的环保意识得到了提高。5、我校结合特别日子如世界气象日、世界水日、无烟日等开展一系列活动，促进学生关注自然、关注生活、关注健康。从身边的小事做起，达到与自然、社会的共升，共同维护我们的家园。

6、创新也是一所学校不断进步和发展的灵魂。科技创新活动成了我们的一致追求、开学初，校长亲自召集“小专家”们在筹备会上制定了明确目标，并进行了责任分工，制定了竞赛活动的阶段要求，组织实施开展师生教具展、学生电脑绘画大赛等等。

总之，在全体师生的共同努力，科技、艺术工作取得了显著成绩。但仍存在许多不容忽视的问题：一是少数教师对新课程理念理解不深，对学生的发展性培养、评价不够全面；二是科技创新经费的不足也制约了学校整体质量提升，正视这些问题，我们才能在今后工作中找到新的着力点。今后青少年科技创新工作还要与学科紧密结合起来，整合所有资源，调动所有积极性，把科技创新工作深入到教学工作的每一个环节。我们坚信：“思想有多远，我们就能走多远”。只要我们有目标，就有发展的引力，只要我们还有梦，希望与成功一定会与我们同行。

永顺县青少年科技创新大赛是在充分吸收和总结前几届大赛经验的基础上举行的。县教育局、县科协针对往年科技创新大赛中存在的问题，把加强业务知识培训作为助推青少年科技创新大赛上新台阶的重要举措。始终加强领导，广泛发动，精心XXX，严格评选，规范操作，取得了优异成绩。

一、切实加强XXX领导，完善创新大赛体系

县科协、教育局联合下发了永教通[XX]XX号和[XX]XXX文件，即《关于举办永顺县青少年科技创新大赛XXX》，制定了竞赛规则、活动方案，建立了规范的大赛评估和管理制度，做到有章可循。成立了由县教育局、县科协领导，各学区、县直各校参加的“永顺县青少年科技创新大赛“领导小组，负责全县大赛的XXX领导与协调。本次科技创新大赛活动共分两个阶段：一是XX年春季举办全员参加的校级竞赛活动，二是各校选送优秀作品参加XX年XX月举行的全县科技创新大赛活动。

二、搞好宣传发动，强化业务培训

为了切实推动青少年科技活动的蓬勃开展，培养青少年的创新精神和实践能力，提高青少年的科技素质，鼓励优秀人才的涌现；提高科技辅导员队伍的科学素质和技能，推进科技教育事业的普及与发展，XX月XX日，县科协、教育局联合召开永顺县青少年科技创新大赛动员及培训会议，并对本届青少年科技创新大赛工作作了详细地安排布置。要求各中小学：一是加强大赛活动的领导，加强对学生的指导，加强科普师资和辅导员的培训，积极XXX发动师生参与大赛。强调将科普师资和科技辅导员的培训纳入校本师资培训的总体规划认真加以落实；将教师指导科技创新活动的工作情况，纳入教育教学先XXX选表彰的条件之一；将学生参加科技创新活动的情况，记入成长记录册，列入综合素质评价的内容。二是充分运用广播、校园网、宣传栏、黑板报、多媒体等多种宣传手段，对学生进行科普宣传，让学生在体验中促发展，在活动中求提高。积极创造条件举办科技节，倡导科学方法，传播科学思想，弘扬科学精神，培养学生爱科学、学科学、用科学的.习惯和能力，提升学校的科技特色。三是明确目标、确保质量，对如何参加大赛、创作优秀作品、申报作品及材料要求等作了具体讲解，要求开展科技创新竞赛活动中坚持作者自己选题、自己设计和研究、自己制作和撰写，正确处理学生自己操作与老师、家长辅导的关系，使发明或创新技术充分体现科学性、先进性、实用性；坚持科学性、先进性、实用性原则，就是作品的创意要新、立意要高，在社会发展和人们生产生活中实用性强、推广价值大。要认真XXX学生广泛接触、观察社会生产生活，从现实生产生活的需要中、从现实生产生活的缺陷中发现课题、寻找课题、挖掘项目，并且通过互联网平台广泛查新，优中选优，使参赛作品充分体现“三性”。

三、精心制作作品，坚持初赛初评

动员及培训会议以后，各中心学校加大了XXX领导力度，绝大部分学校迅速行动，制定科技创新大赛实施方案，抓紧有效时间XXX学生制作参赛作品。

万坪学区决定把今年举办青少年科技创新大赛，作为认真实施未成年人科学素质行动、为国家培养创新型人才的战略举措。成立了由校长牵头，教科室和年级组具体XXX，相关处室负责人参加的领导小组，负责本次创新大赛的领导、协调、督促工作。教科室认真规划，科学实施，全体教师引导学生，确定研究创新领域，科学测算实验，全体学生人人参与，利用课堂所学的科学理论知识，亲自动手、亲身实践，制作出各种类型的科技作品XXX件，初赛共评出获奖作品XXX件，报送县活动中心参评。其中简易机器人、多功能测量仪、诺亚方舟获全县一等奖。特别是简易机器人，学生只用一个电池盒、小马达、开关，经过几个小齿轮传动，用几块吃冰淇淋用的小木勺，很巧妙做成了能直立行走的机器人，不仅形态逼真，而且步伐稳健。从作器的创意中看出，学生能很好的应用齿轮传动和转动与平动互相转换技能，是一件很好的作品。

县民族实验学校XXX学生在各种活动中采用多种多样的方式去获取他们想知道的信息：有的向阅览室借阅报刊来查阅相关资料信息，有的向周围熟知人群作问询调查，有的通过互联网查询更加广泛的资料信息，调查的范围非常广泛。通过评选，上报作品XXX件。其中XXX件作品分别获一等奖、二等奖和三等奖。其中捡板栗球的防刺手套构造很简单，就是在普通手套的手指头上放置一个塑料管，但是学生在捡板栗球刺伤手后产生的一种创新设想，简单的结构，很好地解决了防刺问题。这正是技术的创新源于实践，源于改变自身的生成条件和改造自然的愿望这种说法。

首车学区在大赛活动中，坚持把青少年科技创新大赛与全体师生的科普工作相结合、与提高学生的综合素质相结合、与创建科技示范学校建设相结合；认识到位、人员到位、措施到位；按照校不漏班，班不漏人的原则XXX参赛。各班制定活动方案和计划，认真XXX实施。XXX科普知识讲座、开展课外科技活动，积极开展创新作品制作，分校、分班XXX参赛作品，班级初评，学校组委会综评。由于措施得力，本届大赛的作品数量和质量都比较好，活动中心共收到小发明、科幻画参赛作品XXX多件，经过评选委员会认真评选，有XXX件作品获奖。特别是两岔学校发明的高空剪枝摘果器，创意简单而独特。学生在农村果树修剪、摘果实践中，发现高空中剪枝摘果都很危险，就发明了高空剪枝摘果器。作品应用了滑轮杠杆等技术，能很好的把知识用于实践，这正是我们培养学生的方向。在剪子的XXX设计一个收集果子的漏斗，这也是学生在实践中发现问题，及时改进的好法子。

塔卧学区在积累去年参赛经验的基础上，各班班主任、理化生等学科教师，积极引导学生动脑、动手，创作了丰富的作品，学校XXX相关人员进行了初评，涌现了XXX余件富有创意、具有科学性、先进性和实用性的作品。

泽家学区发扬成绩，再接再厉，精心XXX，在初赛初评的基础上，共选送XXX件优秀作品到县参赛。

高坪学区的远距离点火器，就是在化学课中，做氢气燃烧实验，学生不能点火，老师点火也非常危害，能否做到远距离点火呢？学生观察液化气点火，打火机点火产生联想，利用打火机内的压缩冲击起电器产生的上万伏的高压电，用电视机中的闭路线作导线，进行远距离高压送电，很好地实现了远距离高压点火。

长官学区、永茂学区、石堤学区、城郊学区、永顺二中都能积极选送优秀作品参赛，成绩突出。

全县参赛学校达到XXX所，占学校总数近XXX%。各学校普遍坚持初赛初评，做到把最好的作品推荐到县里参加评选。

四、严格作品质量，评选优秀作品

今年，县大赛组委会严把作品质量关，规定了XXX类不接受申报的项目，即：药品和食品类项目；以往参加过青少年科技创新大赛的获奖项目；不是一年内完成的项目；与国家现行法律法规有抵触的项目；危及生命财产安全的项目；参加过以往奖励活动的获奖项目；个人直接申报的项目；未经乡镇XXX初赛初评并正式推荐的项目；没有实物或说明书是手写的项目；画幅尺寸不够、无贴签标识的项目；申报书内容不全、份数不够的项目；超过申报时限的项目；无项目清单的项目。截止XX月XX日，全县共接受申报的有效作品XXX件，其中：科技创新成果作品XXX件；科技实践活动XXX项；科幻绘画77幅。经过严格评审，共选出：

1、发明创造作品：一等奖XXX个二等奖XXX个三等奖XXX个

2、科幻画：一等奖XXX个二等奖XXX个三等奖XXX个；

3、手工制作作品：一等奖XXX个二等奖XXX个三等奖XXX个；

XXX、XXX奖：一等奖XXX个二等奖XXX个三等奖XXX个；

5、社会实践活动特别奖一名

五、奖励：

1、本次大赛的一、二、三等奖均给予一定数量的奖金，并对参赛选手和指导教师颁发荣誉证书。

2、凡参加本次大赛没有获一、二、三等奖的作品均颁发优秀作品奖。

3、获XXX一、二、三等奖的学校，除颁发奖牌奖金外，在年度工作检查评比中，办学特色一项将获XXX分、XXX分、XXX分的加分。

六、存在的问题和努力方向：

1、科技创新活动开展不够平衡。城镇学校、县直学校重视程度不够，作品上报不全，除永顺二中和县实验学校外，其他学校没有一件作品参赛。

2、部分作品缺少资金投入，作品质量不高。

3、学生的创新实践能力亟待提高，我们将进一步更新观念、求真务实、开拓进取，在激发学生兴趣，开发学生智力，培养学生能力上狠下功夫。

我校根据州、市科协关于征集青少年科技创新大赛作品的有关要求，在区科协、区教育局的指导下，以“体验、创新、成长”为大赛主题，认真组织全校师生积极参与，开展了科学幻想绘画、科技实践活动等系列丰富多彩的活动，通过此项活动师生们受益匪浅，为使今后的活动开展得更好，收效更大，现将本次活动小结如下：

一、具体措施

为培养我校青少年的创新精神和实践能力，迎接未来世界的挑战，精心组织学生参加以“快乐成长自主创新”为主题的全国第27届青少年科技创新大赛活动。各班根据通知精神制定活动方案和计划，认真做好了发动、组织、实施等工作。

结合本次竞赛要求，我们组织学生围绕主题，自由绘画。力图让孩子从日常生活中发掘新鲜事物、充分发挥自己的想象力，主题贴近孩子的心灵，要求孩子表达自己真实情感。在于创造宽松、平等、自由的环境，使孩子们能积极投入，发现自我。在此中得以发现自我、提高认知、锤炼个性，驰骋想象，创造自己的思想，更自信、坚强而快乐地在成长的路上，留下清晰的每一步。

由于措施得力，参加本届大赛的青少年数量和参赛作品的质量都比较好。特别是在比赛的准备阶段及作品的收集阶段中，各位教师能够任劳任怨，各司其职，认真加强对学生作品的辅导力度，致使参赛作品的质量得到了很大提高。

二、活动取得的效果

1、赢得了领导的重视，通过奖励政策激发了广大师生踊跃参与的热情，并增进了广大师生之间的科技创新交流，他们相互参观，取长补短，学生也勇于展现自己的创意和才华。

2、从总体上来看，作品形式多样，数量基本达到要求。展出的作品具有一定的深度和广度，有些作品有较好的创意；高年级展出的作品比低年级要好；科幻画作品数量较其他项目要多，质量也比较高。

当然此次活动也发现了一些不足，主要有：对科技创新活动的认识、指导不够；对培养小学生科技创新兴趣的力度不够；作品重量轻质，高质量的作品数量不多等，有待我们今后进一步加强和改进。

三、工作建议

1、加强素质教育，组织学校利用科学课教学加强对学生的指导，特别是培养学生开放、创新的思维方式,动手操作等方面的能力。

2、开展科教培训，加强对各学校科技教师和科技辅导员的培训，组织一批教师队伍，带好一大批创作发明“小专家”，特别是引导学生搞好作品的修改和补充。

3、积极组织活动，结合实际，经常性开展科技创新活动，培养学生热爱科学、探索创新的兴趣。广泛开展科技创新“六个一”活动，即：听一次科技讲座，想一个小发明，读一本科普图书，写一篇科技小论文，看一部科幻电影，画一幅科幻画。

20xx北郊高级中学青少年科技创新大赛活动总结一年一度的常州市青少年科技创新大赛申报活动于9月29日结束，为使我校今后的申报活动更加顺利，现对今年的青少年科技创新大赛做以下总结：

一、项目研究过程

1、按照青少年科技创新大赛的要求，项目开展需要经历以下过程：

（1）确定申报项目、组员、指导教师

（2）制定研究计划、确定任务分工

（3）搜集资料、图片

（4）设计问卷或实验计划

（5）发放问卷、现场采访交流

（6）问卷数据分析、采访材料整理

（7）分工撰写研究报告

（8）完善研究报告设计封面、报告内容修改、排版等

（9）填写申报材料。

2、我校本次项目研究共分为2个时间段：

（1）周末时间，学生外出发放问卷、现场采访。

（2）第2节晚自习在机房搜集资料、设计问卷、数据分析、报告撰写等。

（3）学生平时作业多，为了统一管理，因此我们让学生带作业来机房，中途不回教室或宿舍，在机房完成作业和项目阶段内容。

二、面临的困难

一方面，今年常州市青少年科技创新大赛申报截止时间比往年早半个月左右，且由于项目开展时间短、缺少沟通渠道，大多数项目的学生暑假中并没有按要求开展项目研究，许多项目都是在本学期开学后才开始。另一方面，本次，我校共有23组项目参加常州市申报，比去年增加5组，但是辅导教师缺乏（正常情况下，为保证项目研究的质量，一个教师最多可以辅导3组项目），因此，整体项目开展的时间比较紧迫。

三、建议：

1、下一届青少年创新大赛的开展时间要提前：

我们建议在高一下学期期中考试后，开展项目研究专题讲座，指导学生如何开展项目研究。在新高二放暑假前，由指导教师选拔部分优秀项目，并指导学生利用暑假，搜集资料、问卷、图片等素材，并作相关资料整理。高二开学后，利用在校时间开展报告撰写。

2、适当增加辅导教师

近年来由于参与学生人数逐步增多，因此，信息组教师不足以应对。此外，部分学科教师，由于职称需要，也希望适当参与。因此，我们建议学校能够统筹规划，建立相关组织和制度，让其他有需要的教师也能参与辅导。

去年，我校组织18组项目申报常州市比赛，17组获奖，其中，市一等奖5组。在江苏省青少年科技创新大赛决赛现场答辩阶段，我校有2组获得省一等奖、2组省二等奖、1组省三等奖的辉煌成绩。我们相信，在学校领导的正确指导下，北郊青少年科技创新大赛定能取得更大的进步。

目前不能发图，下次补充给你！

随着社会的进步,工业的发展,我国机械制造业得到了巨大的发展。下文是我为大家整理的关于机械设计方面毕业论文例文参考的内容，欢迎大家阅读参考!

浅析大型机械驾驶室减振设计

摘要：本文概述了工程机械减振技术的发展概况，并以大型机械的驾驶室减振设计为背景，探讨了发动机悬置设计的基本原则，并对发动机减振的布置的力学特性进行分析，最后提出了以驾驶室模态试验为基础来检验现有类型的驾驶室的结构弱点检验和构件加强的方法。

关键词：机械 驾驶室 减振设计

1、概述

工程机械在水利工程、道路施工、矿山等场合得到大量的使用，其性能的可靠性直接影响到工程建设的正常开展。这类机械的设计时通常采用静态设计，设计理念上更多的是考虑机械的强度、耐久性等和机械的工作性质直接相关因素。但从实际使用情况来看，国产的大型工程机械普遍存在着施工过程中振动过大的问题，这将间接影响设备的抗疲劳特性和操作人员的舒适性和操作的稳定性。

由于工程机械的工作环境恶劣，车体结构的振动问题更加明显，直接影响到驾驶员的舒适性和驾驶的安全性。因此对于大型工程机械而言，控制车体振动尤其是驾驶室的振动，寻求有效的减震设计方法，对于提高驾驶员的舒适度和车体驾驶室构件的疲劳寿命都是有重要意义的。大型工程机械的振动控制问题是个非常复杂的问题，本文将这一问题缩小到驾驶室的减振设计上，主要通过发动机悬置位置的优化设计，以及基于模态分析和被动隔振理论来降低驾驶室的振动效应。

早期的汽车发动机减振方法是利用硫化橡胶，但硫化橡胶在耐油和耐高温方面表现不够理想。20世纪40年代设计出了液压悬置装置来降低发动机的振幅，并取得了较好的使用效果。但液压悬置减振装置在高频激励下会出现动态硬化的问题，已经逐渐不适应汽车发动机减振的要求。

上述几类减振方式都属于被动减振技术，在此基础上，随着发动机减振技术的进步，半主动减振技术开始应用到发动机减振中，这类减振技术的代表作是半主动控制式液压悬置装置，这类减振技术的应用最为广泛。尽管后来又出现了由被动减振器、激振器等所构成的主动减振技术，这一技术能够较好的实现降噪性能，但结构非常复杂，在恶劣工作环境下的工程车辆较少使用。

在工程车辆驾驶室的舒适度设计方面，主要所依据的是动态舒适性理论，用以评价驾驶人员在驾驶室振动的条件下对主观舒适程度。从驾驶员所承受的振动来源来看，主要是受发动机的周期性振动和来自于路面的随机激励。其传递机理较为复杂，跟发动机、驾驶室、座椅等的减振都有关系。因此为便于分析，本文中只针对驾驶室的减振问题展开研究。

2、大型工程机械驾驶室的减振设计

如前文所述，驾驶室的振源激励主要来自于路面和发动机及其传动机构。来自于路面的振源激励具有很大的随机性，要进行理论分析非常困难。加之在需要使用大型工程机械的场合机械的运动速度一般都较慢，随之产生的路面激振频率较低。因此相比之下，大型机械的发动机在运行时一直都处在高速运转状态，由此产生的激振频率很高，也更容易导致构件的疲劳损坏，实践证明发动机及其附件的疲劳损坏主要是由发动机周期激振力产生的交变应力引起的。从物理背景来看，工程机械的驾驶室所受到的振动激励主要来从车架传递到台架，驾驶室的振动行为属于被动响应。为了便于分析，将驾驶室的隔振系统进行简化，以单自由度弹簧阻尼系统来对驾驶室受到振动激励过程进行分析。

发动机的悬置设计

发动机在工作过程中的振动原因主要是不平衡力和力矩，这类振动不仅会引起车架的的振动，也会形成较强烈的噪声，不仅会影响到构件的使用寿命也会影响驾驶员的舒适度。要缓解发动机振动所造成的负面影响，采用悬置的设计方式是比较有效的途径，其实现方式是在动力总成和车架之间加入弹性支承元件。悬置设计方式的理论基础是发动机解耦理论，通过解除发动机六个自由度解耦，改变发动机的支撑位置，从而实现发动机自由度间振动耦合的解除。

此外，需要配合使用解除耦合后的各自由度方向的刚度与相应的阻尼系数，但应注意在解耦之后振动最强的自由度方向的共振控制，可应用主动隔振理论来确定减震器的刚度和阻尼系数。采用合适的刚度和阻尼系数的目的在于控制发动机悬置系统的减振区域。

具体到悬置设计的细节方面，主要是确定发动机支撑的数目和相应的布置位置。在考虑发动机动力总成悬置系统的支撑数目时，考虑的因素包括承重量和激振力两大类。在设计时通常都会依据车辆类型的不同选择三点或者四点支撑方式。对于大型机械而言，在实践中一般都会采用四点支撑的方式，本文中作为算例的发动机属于某型重型挖掘机的发动机。因此采用经典的四点支撑。其支撑位置选择在飞轮端和风扇端，上述两个位置分别设置两个对称的支撑点，采用支撑对称的目的在于后期解耦方便。从布置的方式上看，主要有平置、汇聚和斜置三种典型布置方式，具体采用哪种方式取决于发动机周围附属配件的布局方式以及车架所能提供的空间有关。本文中不重点讨论减振支撑的布置方式，因此仍然采用平置式的减振布置方式。

悬置系统的动力学分析

为减少研究成本，在支撑的材料上选用橡胶减振器。由前节所述，由于采用的是四个平置式的橡胶减震器，因此可以在进行力学分析时将其简化为三个互相垂直的弹簧阻尼系统，从而可以构建一个发动机主动隔振的力学模型。

驾驶室模态试验

在上述基本力学分析的基础上，进一步采用驾驶室模态试验的方法来检验整个驾驶室的减振效果，其目的在于掌握驾驶室的动态特性和找出驾驶室结构上的薄弱部位，同时以试验为基础还可以调整驾驶室减震器的系数匹配，减小驾驶室的整体振动响应。在试验时以快速傅里叶变换为以及，测量激振力和振动响应之间的关系，从而得到二者之间的传递函数，而模态分析的目的是通过实现来实现传递函数的曲线拟合和确定结构的模态参数。本试验中采用LMS模态测试分析软件，驾驶室所受的激振用力锤激振器来模拟。

在试验时用力锤敲击驾驶室从而制造出1-200HZ脉冲信号。通过记录下在不同激振频率下驾驶室结构的反应来确定驾驶室各个构件的强度，以及应该避免的激振频率。在得到这些基础数据后可为后续的驾驶室减振设计的选择悬置系统的减振区域的临界值，使得驾驶室所有构件的固有频率都能够位于减振器的减振区域内，从而起到抑制驾驶室结构的振动响应。

参考文献

[1]司爱国.轮式装载机行驶稳定系统开发与研究[D].北京：北京科技大学硕士学位论文.

[2]王敏.轻卡动力总成悬置系统的隔振性能[D].合肥：合肥工业大学硕士学位论文.

浅谈机械的可靠性设计

【摘要】本文主要叙述机械可靠性设计的一些基本内容，在此基础上进一步的分析了机械可靠性的优化设计，以及重点的分析了机械可靠性设计的稳健设计，希望能够对我国的机械可靠性设计发展有所帮助。

【关键词】机械可靠性设计;发展沿革;优化设计;稳健设计

引言：20世纪40年代的时候出现了可靠性设计思想，这种思想主要是将安全度作为主题所研究的可靠性理论，这项技术出现后在理论学术界以及实际工程界都有了很大的关注度，相关的理论以及方式也是不断的出现。比如：M onte C arlo 模拟法 、矩方法和以矩方法为基础的可靠性理论、响应面法、支持向量机法 、最大熵方法、随机有限元法和非概率分析方法等这些理论设计到了静强设计、疲劳强度设计、有限寿命设计的各个方面，对于结构系统、机构系统、震动系统等有这可靠性的研究。

1.机械可靠性设计的概述

在产品质量中可靠性是其最为主要的指标以及最重要的技术指标，工程界对于这一点也是越来越重视。在产品的设计、研制、装配、调试等各个环节中可靠性都有着一定的关联性，所以说在概率统计理论的基础上要加大其的推广认识，这样对于原本传统的相关问题能够很好的解决点，同时将产品质量提升上去而且使得产品成本有所降低。经过多年的发展，可靠性技术的不断发展，使得机械可靠性以及设计方式出现了很好的种类，但是就具体的实质来说，大致的分为数学模型法以及物流原因方式两种。

数学模型法就是通过某种实验数据所得概率统计为基础，逐渐的划分为两点，第一点为时间范畴中所涉及的量是可靠性质的，也是就是说因为依据某种规律在时间变动下，疲劳寿命以及耗损失都是在一定的范围之内的;第二种为，将某种偶然因素所发生结果所表现的可靠性，主要是因为不定期所出现的偶然因素所波动的，都是通过概率可靠性对于随机事件计算的，也会发展为两个方面：第一种是对模型法或者相关扩展方式，这样的方式主要是对于产品实效原因产生与产品上应力大于产品本身的强度，所以说应力概率是低于可靠度强度的，第二种为随即过程中或者是随机场不超出规定水准的概率。

2.可靠性优化设计

可靠性优化设计的基本理论

无论是什么样的机械产品，在最开始的方案构建到后期的生产制造实施，都是需要经过一个设计过程的，但是现在计算不断发展，新的知识、新的材料、新的手工艺、新的会计不断的出现，使得机械产品日益在完善，这就是所谓的知识成就了技术、技术成就了产品时间。使得研究的时间越来越短，但是结构确实越来越复杂，这样的情况下顾客对于产品功能、性能、质量、或者是相关服务都有着很大的要求。

这样的趋势下，对于设计整个过程要加大进度，设计周期要缩短。同时需要注意的是，对于设计是不是能够完善来说，产品的力学性能或者是使用价值、制造成本都是有着一定行的影响的，但是对于产品企业的工作质量或者是仅仅效果也是有着相对影响的，所以说，如何将设计质量提升上去，设计理论怎么发展下去，设计技术怎么做到更好，设计过程怎么才能加快嫉妒，都是现在机械设计中所研究的重要问题。

60年代的时候是机械优化设计发展最为迅速的时候，将数学规划以及计算机技术这两种结合在一起。所谓的数学规划理念在现在已经是不断的成熟起来，计算机技术也是高速的发展和广泛的使用中，在工程设计中为最普遍使用优化设计提供相关理论以及方式。

国家能源以及相关资源的是否被合理使用都受到了产品最佳、最可靠性的问题影响，通过使用最佳或者是最可靠性设计能够得到小体积、轻质量、节能材料的产品，同时这样产品有着一定的可靠性，机械产品所进行优化设计的主要目标就是根据一定的预期点或者是安全需要，通过一种最优化的形式将产品展示处理，在进行设计的同时需要将各种载荷随机性考虑到位，同时不能忽略的是结构参数的随机性，这两点对于产品都有着一定性能的影响。

所谓的可靠性优化设计是指质量、成本、可靠度这三方面的，将产品的总体可靠度进行一定的性能约束优化，将所出现的问题合理安全性的相结合，这样也是在结构布局或者是产品质量有保证情况，使得产品有了最大化的可靠度。

近年来可靠性优化设计发展

最近的30年内，机械设计领域中，因为科技的融入使得现代化设计方式以及相关的科学方式不断的出现，在可靠性设计或者是优化设计方面一定有着很高的水准，但是就单方面来说，无论是可靠性设计或者是优化设计，都不能很好的将其所具备的巨大潜力展示出来。一点是因为可靠性设计和优化设计是不相同的，在机械产品经过可靠性设计之后，不能将其工作性能或者是参数达到最为优秀的一点，还有一点是因为优化设计所包含的不是可靠性设计，机械产品要是在不可靠性情况下所进行的优化设计，不能保证产品在一定的条件下或者是时间内，能够将所规定的功能很好的完成，有的时候也许会出现一定的事故，这样直接都有着经济损失。

除此之外，因为机械产品有着很多的设计参数，要是对于多个设计参数进行确定的时候，单纯的可靠性设计就不是这样有地位了，所以在进行可靠性优化设计研究的前提下，要将机械产品可靠性要求先保证，同时保证所运行的环境是最佳的工作性能以及参数，将可靠性或者是优化性设计很好的结合在一起，然后在发展研究设计，才能得出最为优秀的设计方式。

关于可靠性的稳健设计

产品质量是企业赢得用户的关键因素 。任何一种产品，它的总体质量一般可分为用户质量if't-部质量)和技术质量(内部质量)。前者是指用户所能感受到、见到、触到或听到的体现产品优劣的一些质量特性 ;后者是指产品在优良的设计和制造质量下达到理想功能 的稳健性。稳健设计作为一种低成本和高质量的设计思想和方法，对产 品性能、质量和成本综合考虑，选择出最佳设计，不仅可以提高产品的质量，而且可以降低成本。在机械产 品设计中，正确地应用稳健设计的理论与方法可以使产品在制造和使用中，或是在规定的寿命期 问内当设计因素发生微小变化时都能保证产品质量的稳定 。

结束语：总而言之，对于机械的可靠性设计而言，设计人员应该根据实际，做出最优的设计，只有这样的设计才能将可靠性或者是优化设计巨大潜力发挥出来，将两点所具有的优势已近特长全部发挥出来，才能达到产品最佳以及最可靠点，这样的设计有着最为先进和最实用的设计特点，才能最好的达到预定的目标，和保证在设计中的机械产品的质量以及经济效益。

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