检索结果-内蒙古大学图书馆

农业机械学报 2025年第2期56卷 164-174页

作者：张伟荣陈学庚齐江涛周俊博温浩军刘慧力吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022 吉林大学生物与农业工程学院长春130022 石河子大学机械电气工程学院石河子832003 吉林省智慧农业装备与技术重点实验室长春130022

旱田农业耕作模式包括平作与垄作,不同耕作模式的地形起伏差异大,作物行耕作模式的准确识别对机器人行走稳定性具有重要意义,提出一种基于本体传感器信号的平作与垄作类型地形识别方法。首先,采集四足机器人在玉米田间作物行内行走的机... 详细信息

旱田农业耕作模式包括平作与垄作,不同耕作模式的地形起伏差异大,作物行耕作模式的准确识别对机器人行走稳定性具有重要意义,提出一种基于本体传感器信号的平作与垄作类型地形识别方法。首先,采集四足机器人在玉米田间作物行内行走的机身惯性测量单元(Inertial measurement unit,IMU)信号,使用机器人左前腿的足端速度数据作为补充,生成机器人在平作与2种不同起垄高度的垄作种植模式下行走的信号数据集。其次,利用卷积神经网络(Convolutional neural networks,CNN)提取信号的空间信息特征,通过双向长短期记忆网络(Bidirectional long short-term memory,BiLSTM)提取时间序列特征,采用注意力机制(Self-attention,SA)提取CNN与BiLSTM输出特征信息的注意力分值。最后,通过模型对比和田间试验,验证本文模型对平作与垄作类型识别的有效性。结果表明,本文CNN-BiLSTM-SA模型F1值为92%,与CNN、CNN-LSTM、CNN-LSTM-SA与CNN-BiLSTM模型相比,分别提升10.17、3.51、2.57、1.27个百分点。内嵌识别模型的田间机器人可在1.4 s内实现对当前作物行平作与垄作类型90%的识别准确率,在4.8 s内达到对作物行类别分类要求,满足机器人面对作物行不同地形的识别快速性、准确性要求。该算法能提供机器人在旱田典型耕作模式下的地形识别能力,为提高四足机器人作业的田间稳定性提供技术支撑。

关键词：农业机器人惯性测量单元本体传感信号地形识别长短期记忆网络

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基于IPO-VMD-GRNN的田间四足机器人摔倒状态预测方法

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农业机械学报 2025年第2期56卷 175-186页

作者：张伟荣陈学庚齐江涛周俊博熊悦淞王硕吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022 吉林大学生物与农业工程学院长春130022 石河子大学机械电气工程学院石河子832003 吉林省智慧农业装备与技术重点实验室长春130022

农业四足机器人作业环境复杂,导致其在田间行走时易摔倒,影响机器人作业效率,准确预测机身摔倒状态对机器人行走稳定性具有重要意义。提出一种基于本体传感器信号处理的机器人摔倒临界状态预测方法。首先,采集四足机器人在玉米田间行走... 详细信息

农业四足机器人作业环境复杂,导致其在田间行走时易摔倒,影响机器人作业效率,准确预测机身摔倒状态对机器人行走稳定性具有重要意义。提出一种基于本体传感器信号处理的机器人摔倒临界状态预测方法。首先,采集四足机器人在玉米田间行走摔倒和Gazebo软件模拟机器人田间行走过程摔倒状态的惯性测量传感器信号,对机器人正常行走、摔倒临界稳定状态2个阶段及完全摔倒的4种工况信号进行分类,生成不同机身状态的信号数据集。其次,采用种群优化算法(Improved population optimization,IPO)优化变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)参数,提出基于改进种群优化-变分模态分解(Improved population optimization-variational mode decomposition,IPO-VMD)的信号处理方法;采用IPO算法对广义回归神经网络(General regression neural network,GRNN)的参数进行优化,提出基于改进种群优化-广义回归神经网络(Improved population optimization-general regression neural network,IPO-GRNN)模型。最后,基于上述信号处理方法,建立基于IPO-VMD-GRNN模型的田间作业机器人摔倒预测方法,采用机器人实际田间行走横滚角、俯仰角作为模型测试数据,验证田间作业机器人摔倒预测模型性能。试验结果表明:提出的IPO-VMD-GRNN模型输出总误差为0.1467、平均相对误差为0.0065、均方误差为0.0003,提取的特征有良好代表性;相比VMD-BPNN、VMD-GRNN、PSO-VMD-GRNN模型,平均预测成功响应时间缩短127.75、91.5、39.5 ms。该算法能提供机器人在田间行走时的机器人摔倒临界状态预测能力,可为提高四足机器人自主作业的田间通过性提供技术支撑。

关键词：农业机器人四足机器人 IPO-VMD-GRNN 变量模态分解摔倒状态预测

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考虑生物粘性的胸部力学响应通道缩放方法

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吉林大学学报(工学版) 2025年

作者：刘志新张钧栋李想张琪于征磊刘伟东中国汽车技术研究中心有限公司吉林大学机械与航空航天工程学院吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春理工大学机械工程学院

针对中国体征假人胸部生物保真度评价指标的讨论，本文提出一种考虑生物粘性作用的胸部力学响应缩放方法。根据人体粘弹性生物特征，提出等效粘度CE的概念，对现行的弹性缩放方法进行粘性修正。通过引入粘度修正因子ξ和速度损耗因子e... 详细信息

针对中国体征假人胸部生物保真度评价指标的讨论，本文提出一种考虑生物粘性作用的胸部力学响应缩放方法。根据人体粘弹性生物特征，提出等效粘度CE的概念，对现行的弹性缩放方法进行粘性修正。通过引入粘度修正因子ξ和速度损耗因子e，建立了一种非线性通道缩放表达。本方法计算的最大冲击力和最大压缩量的平均误差分别为8.77%和5.55%，相比原方法分别降低了3.84%和0.37%，结果表明该方法有效对冲击力进行了修正。

关键词：工程仿生学汽车碰撞假人胸部冲击响应通道粘弹性缩放方法

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推土板表面形态对土壤动态行为影响的离散元模拟

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农业工程学报 2007年第9期23卷 13-19页

作者：张锐李建桥周长海许述财吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室

土壤行为的变化过程直接受触土部件结构的影响,研究不同表面推土板作用下土壤动态行为的变化规律和影响因素对于触土部件的优化设计具有重要意义。根据液桥对土壤微观力学结构的影响,在传统离散单元法理论的基础上,建立了土壤颗粒接触... 详细信息

土壤行为的变化过程直接受触土部件结构的影响,研究不同表面推土板作用下土壤动态行为的变化规律和影响因素对于触土部件的优化设计具有重要意义。根据液桥对土壤微观力学结构的影响,在传统离散单元法理论的基础上,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对光滑和波纹形表面形态推土板前端土壤的动态行为进行了离散元模拟。结果表明:离散元模拟不仅准确再现了实验中表面形态对板面前端土壤动态行为影响的定性和定量结果,而且通过离散元细观分析从土壤内部土壤颗粒运动合理解释了土壤宏观形态的变化规律以及推土板表面形态对土壤动态行为的影响,即波纹形表面使板面前端土壤波动频率变大,而波动幅度变小。该研究为土壤-机械相互作用分析提供了新的研究思路和手段。

关键词：离散单元法土壤动态行为非线性力学模型宏细观模拟推土板表面形态

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蚯蚓非光滑体表减粘降阻试验

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农业机械学报 2008年第9期39卷 138-143页

作者：刘国敏李建桥田喜梅邹猛李因武吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室

以赤子爱胜蚓为研究对象,根据其运动特性,制备了头部静息态、舒张态、收缩态及体部静息态、舒张态、收缩态6种体表试样;利用微粘附力测试系统,对蚯蚓体表试样和钢试样进行土壤粘附力和滑动阻力试验。试验结果表明,蚯蚓体表试样的减粘降... 详细信息

以赤子爱胜蚓为研究对象,根据其运动特性,制备了头部静息态、舒张态、收缩态及体部静息态、舒张态、收缩态6种体表试样;利用微粘附力测试系统,对蚯蚓体表试样和钢试样进行土壤粘附力和滑动阻力试验。试验结果表明,蚯蚓体表试样的减粘降阻效果由大到小依次是收缩态、静息态、舒张态;而且,头部减粘降阻效果比体部明显;在试验条件下,头部收缩态的土壤粘附力和滑动阻力分别为钢试样的25%和61%,而体部收缩态的土壤粘附力和滑动阻力分别为钢试样的44%和71%。

关键词：仿生学蚯蚓非光滑减粘降阻试验

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仿蝗虫机器人运动形态的三维动态仿真

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农业机械学报 2007年第9期38卷 151-154页

作者：陈勇陈东辉佟金陈秉聪吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室

研究了黄胫小车蝗的形态结构,采用高速摄影技术对黄胫小车蝗的跳跃特征进行了分析,得到了黄胫小车蝗的跳跃特征参数。利用虚拟样机技术,建立了仿蝗虫机器人的虚拟样机模型,通过三维动态仿真,分析了跳跃运动状态下位移、速度、加速度、... 详细信息

研究了黄胫小车蝗的形态结构,采用高速摄影技术对黄胫小车蝗的跳跃特征进行了分析,得到了黄胫小车蝗的跳跃特征参数。利用虚拟样机技术,建立了仿蝗虫机器人的虚拟样机模型,通过三维动态仿真,分析了跳跃运动状态下位移、速度、加速度、作用力和力矩的变化,讨论了仿蝗虫机器人的跳跃特性,获得了仿蝗虫机器人虚拟样机模型的最优结构参数。

关键词：仿蝗虫机器人虚拟样机运动形态仿真

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空穴负压现象的界面拉伸试验研究

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农业机械学报 2004年第5期35卷 165-169页

作者：邓石桥任露泉韩志武吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室

应用类似于土壤粘附拉脱力试验的界面拉伸试验 ,证明了光滑表面的界面存在粘性物质时 ,如空气、水和黄油 ,界面介质在拉伸过程中将产生空穴负压现象 ,造成界面的粘附力增大 ;分析了空穴的形成、空穴膜的流动和破坏过程。

关键词：空穴负压现象界面拉伸试验土壤粘附

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凹坑形表面土壤减阻率试验及界面动态观察

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农业机械学报 2007年第2期38卷 83-86页

作者：崔占荣李建桥刘庆平吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室

利用切向粘附动态试验台，测试并研究了土壤含水率为35．1％条件下，玻璃和有机玻璃凹坑形仿生非光滑表面和光滑表面与土壤相互作用的摩擦阻力。采用二元二次回归正交组合设计试验方案，探讨当凹坑形非光滑表面和光滑表面在正压力和速... 详细信息

利用切向粘附动态试验台，测试并研究了土壤含水率为35．1％条件下，玻璃和有机玻璃凹坑形仿生非光滑表面和光滑表面与土壤相互作用的摩擦阻力。采用二元二次回归正交组合设计试验方案，探讨当凹坑形非光滑表面和光滑表面在正压力和速度变化时，土壤摩擦阻力的变化规律，观察两种材料表面与土壤界面的动态变化，讨论试样表面形态与界面水膜及土壤摩擦阻力的关系。试验结果表明，在试验条件下，与光滑试样相比凹坑形非光滑表面玻璃试样减阻率为8．29％～24．65％，有机玻璃试样的减阻率为1．29％～8．18％。

关键词：土壤非光滑表面凹坑形试验摩擦阻力

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仿生犁与普通犁作业综合经济效益的对比分析

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农业机械学报 2006年第10期37卷 93-96页

作者：洪筠崔占荣任露泉吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室

以仿生非光滑犁铧的铧式犁和普通犁铧的铧式犁在田间进行的试验数据为基础,确定了由于犁体不同对犁耕作业经济效益产生影响的评价指标,并对各指标进行了量化及标准化处理。应用常现综合评价方法,对犁耕作业综合经济效益进行了综合评价,... 详细信息

以仿生非光滑犁铧的铧式犁和普通犁铧的铧式犁在田间进行的试验数据为基础,确定了由于犁体不同对犁耕作业经济效益产生影响的评价指标,并对各指标进行了量化及标准化处理。应用常现综合评价方法,对犁耕作业综合经济效益进行了综合评价,进而尝试探索仿生农机具作业经济效益评价的一种方法。结果表明,仿生非光滑犁铧的铧式犁比普通犁铧的铧式犁可显著提高犁耕作业的经济效益,仿生犁的综合经济效益是普通犁的1.62倍。

关键词：仿生犁经济效益评价分析

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臭蜣螂唇基表面轮廓曲线数学模型建立及分析

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农业机械学报 2006年第5期37卷 113-116页

作者：佟金吴娜吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室

利用蜣螂头部的激光三维扫描数据点云抽取蜣螂头部的表面轮廓线数据,用最小二乘法进行数据拟合,求取以高斯函数类表示的曲线拟合方程.通过计算得出拟合曲线的曲率和二阶导数并绘制了曲率图和二阶导数图.通过拟合曲线的曲率图和二阶导数... 详细信息

利用蜣螂头部的激光三维扫描数据点云抽取蜣螂头部的表面轮廓线数据,用最小二乘法进行数据拟合,求取以高斯函数类表示的曲线拟合方程.通过计算得出拟合曲线的曲率和二阶导数并绘制了曲率图和二阶导数图.通过拟合曲线的曲率图和二阶导数图的变化,对蜣螂头部表面轮廓线进行了分析,认为蜣螂头部特定的几何外形对其挖土打洞具有重要的作用.

关键词：蜣螂轮廓曲线数据拟合数学模型

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