植保机器人多功能作业关键技术研究

发布时间：2017-09-20 21:39

  本文关键词：植保机器人多功能作业关键技术研究

  更多相关文章： 植保机器人 精准喷药 精确打顶 智能 控制系统

【摘要】：针对农业作业喷药和打顶过程中存在的人工作业效率过低、现有机械化设备准确度和稳定性较低的问题,提出了植保机器人多功能作业系统设计。系统主要包括：精准喷药控制系统和精确打顶控制系统,通过系统的设计使得喷药和打顶作业精度及稳定性得到较大程度提高,提高了作业工作效率,能够在较恶劣环境下进行作业,适合进行推广。本文首先介绍了课题的来源、背景和研究意义,重点阐述喷药系统和打顶系统在现阶段发展过程中存在的主要问题。在查阅相关文献的基础上,从精准变量喷药控制系统和精确打顶控制系统两个方面分析了国内外研究现状。针对现阶段两个关键技术发展过程中出现的问题,制定了设计方案。其次根据目标作物的农艺要求,同时考虑植保机器人喷药机构的机械结构、打顶机械结构的特点和存在的问题对其进行了分析和改进,对喷药臂的液压系统和打顶装置的液压系统进行了分析和改进,为控制系统设计进行了机械和液压系统的改进设计。然后针对现有大田小麦喷药植保机器人定量喷药不够精准、药液浪费大、喷洒不均匀和对土地污染严重等不足,设计了大田小麦植保机器人精准喷药控制系统,该系统根据传感器检测到的植保机器人行走速度和药液压力,动态调节喷头喷量,以实现精准、高效、智能喷药。接下来针对棉花打顶作业时人工作业效率过低、小型机械化作业精度太低等不足,设计了大田棉花植保机器人精准打顶控制系统,该系统根据传感器检测到的棉顶位置,动态调节打顶刀高度,以实现精准、高效、智能打顶。最后在试验田对所设计的控制系统进行了现场实验、数据采集和结果分析,并对误差来源进行了分析,验证了所设计控制系统的精度和稳定性。
【关键词】：植保机器人 精准喷药 精确打顶 智能 控制系统
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究目的和意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 植保机器人研究现状13
• 1.2.2 精准喷药技术研究现状13-14
• 1.2.3 精确打顶技术研究现状14-15
• 1.3 研究内容15
• 1.4 本章小结15-17
• 第二章 总体方案设计17-27
• 2.1 方案设计17-23
• 2.1.1 设计思路17-18
• 2.1.2 系统构成18-22
• 2.1.3 工作原理22-23
• 2.2 影响植保机器人作业效果的主要因素23-25
• 2.2.1 影响喷药作业效果的主要因素23-24
• 2.2.2 影响打顶作业效果的主要因素24-25
• 2.3 设计目标25
• 2.3.1 喷药模块设计目标25
• 2.3.2 打顶模块设计目标25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 植保机器人喷药、打顶单元机械设计和液压驱动系统设计27-37
• 3.1 喷药单元机械设计27-29
• 3.1.1 喷药臂结构设计27-28
• 3.1.2 喷嘴模块结构设计28-29
• 3.2 打顶单元机械设计29-30
• 3.3 液压驱动系统设计30-35
• 3.3.1 喷药单元液压驱动回路的设计31-32
• 3.3.2 打顶单元液压驱动回路设计32-34
• 3.3.3 液压回路溢流阀的选型设计34-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第四章 植保机器人控制系统设计37-63
• 4.1 元器件选型37-44
• 4.1.1 控制器37-38
• 4.1.2 传感器38-43
• 4.1.3 执行器43-44
• 4.2 控制系统开发环境44-50
• 4.2.1 检测模块控制系统设计45-48
• 4.2.2 变量输出模块控制系统设计48-50
• 4.3 喷药模块控制系统设计50-56
• 4.3.1 喷药模块控制系统总体方案设计50-52
• 4.3.2 喷药模块控制程序设计52-56
• 4.4 打顶模块控制系统设计56-60
• 4.4.1 打顶模块控制系统总体方案设计56-57
• 4.4.2 打顶模块控制程序设计57-60
• 4.5 人机交互界面设计60-61
• 4.6 本章小结61-63
• 第五章 试验验证及其结果分析63-69
• 5.1 喷药试验验证63-66
• 5.1.1 精准变量喷药试验63
• 5.1.2 喷药效果数据采集及分析63-65
• 5.1.3 试验结果分析65-66
• 5.2 打顶试验验证66-67
• 5.2.1 精确打顶作业试验66
• 5.2.2 打顶作业效果数据采集及分析66
• 5.2.3 试验结果分析66-67
• 5.3 本章小结67-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 创新点70
• 6.3 展望70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 附录77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈红中;DCS控制系统的选型、安装及维护[J];水泥;2005年09期

2 ;WebField ECS-100X控制系统[J];现代制造;2006年29期

3 孟志强;;控制系统的区别与共通[J];科技与企业;2013年04期

4 崔为峰;;探究自动化控制系统的风险分析与控制[J];电子技术与软件工程;2013年04期

5 崔玉洪;;化工生产中DCS控制系统的运用分析[J];科技创新导报;2013年15期

6 李克昌;;改进DCS控制系统历史查询功能[J];重庆电力高等专科学校学报;2013年04期

7 郭树珂;李大治;;DCS控制系统硬件设计及分布的研究[J];中国新通信;2013年20期

8 杨英;机器人移动控制系统[J];管理科学文摘;1994年01期

9 杨则正;适应图纸的产品控制系统[J];管理科学文摘;1994年07期

10 冯继民;能源项目自动化控制系统用软件[J];管理科学文摘;1995年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵朝霞;;控制系统输出故障研究及解决方案[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年

2 赵朝霞;;控制系统输出故障研究及解决方案[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年

3 李玮;沈勇;;中间工艺语言在自动化控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

4 林雪峰;;煤矿控制系统的现状与发展方向[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年

5 谭德强;;控制系统的优化选择[A];冶金企业自动化、信息化与创新——全国冶金自动化信息网建网30周年论文集[C];2007年

6 尹晓春;杨润泽;熊绍珍;;基于视频识别技术的自动破铆控制系统[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年

7 来秀海;;宣钢10号高炉煤气干法除尘DCS控制系统[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年

8 来秀海;;宣钢10号高炉煤气干法除尘DCS控制系统[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年

9 孙柏林;;对我国自动化控制系统发展趋势的分析——需求牵引,技术推动[A];第十四届中国科协年会（第九分会场）——建材工业电子信息及仪控技术研讨会论文与报告（续）[C];2012年

10 唐雅婧;;DCS控制系统在13000t/d选矿厂的应用[A];中国计量协会冶金分会2013年会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 Wolfgang Kutschar 等;现代化镀锌生产线的自动化控制系统[N];中国冶金报;2007年

2 冉永平;国电智深控制系统成功替代进口[N];人民日报;2007年

3 记者 谢峰 通讯员 盖爽 李扬;建研院成功研发新型控制系统[N];首都建设报;2009年

4 佳信;邦泽赢得控制系统大单[N];通信产业报;2000年

5 王荣旭;国产500万吨炼油自动化成套控制系统取得重大突破[N];中国企业报;2009年

6 本报记者 范建生;装置控制系统失灵后[N];中国石化报;2010年

7 李;国产500万吨炼油自控系统通过验收[N];人民政协报;2009年

8 刘军 兰小红 唐小力;不平凡的创新之路[N];中国航空报;2003年

9 王守华;自控系统也需全程跟踪[N];中国化工报;2013年

10 上海福丰电子有限公司 任林福 任宇杰;多元素成分配料控制系统在新型立窑中优势凸显[N];中国建材报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王鹏;高超声速巡航飞行器姿态控制方法研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 王兆铭;控制系统仿真技术在燃气涡轮发动机中的应用研究[D];东北大学;2013年

3 赵超;过程控制系统经济性能评估算法的研究[D];浙江大学;2009年

4 王家军;非完整控制系统的非线性控制策略研究[D];天津大学;2003年

5 王后能;控制系统的性能优化分析与设计限制研究[D];华中科技大学;2009年

6 王科;BESIII触发快控制系统的研制[D];中国科学技术大学;2006年

7 张湘;分布式网络控制系统若干控制问题研究[D];西南交通大学;2008年

8 董健;大型天文望远镜观测控制系统框架研究[D];中国科学技术大学;2011年

9 邓小超;大型望远镜异构控制系统的研究[D];中国科学技术大学;2012年

10 章辉;控制系统中的信息描述与方法[D];浙江大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 杨玉娇;江门中微子慢控制系统的研究[D];辽宁大学;2015年

2 叶剑;新型等高仪转台控制系统的设计与实现[D];昆明理工大学;2015年

3 王欢;燃气轮机辅机控制系统的设计研究[D];燕山大学;2015年

4 香花;基于嵌入式的自动挤奶控制系统的设计[D];内蒙古大学;2015年

5 麻丽明;基于S7-400PLC的实训装置控制系统的设计与开发[D];辽宁工业大学;2016年

6 雷巍;小型两轴光电转台控制系统设计与实现[D];电子科技大学;2015年

7 艾文学;一种椅业木质椅背、椅座的四轴数控钻孔机控制系统[D];浙江工业大学;2015年

8 柴瀛;坐底自升降式水下绞车控制系统的研制[D];中国海洋大学;2015年

9 文贝;双变频卷染机控制系统的设计[D];浙江理工大学;2016年

10 刘祖菁;缸外二次燃油喷射式DPF再生控制系统研发[D];东南大学;2015年

，

本文编号：890569