串番茄采摘机械臂避障路径规划算法研究.pdf

基金项目 江苏理工学院研究生科研与实践创新计划项目 编号 XSJCX20 45 收稿日期 2022 03 03 串番茄采摘机械臂避障路径规划算法研究 张天成 李奇林 裴天朔 江苏理工学院机械工程学院 江苏常州 213001 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 关键词 采摘机器人 运动规划 改进人工势场法 RRT 算法 仿真 中图分类号 TP273 文献标志码 A 文章编号 1009 9492 2022 09 0127 05 ResearchonObstacleAvoidancePathPlanningAlgorithmofStringTomato PickingRoboticArm ZhangTiancheng LiQilin PeiTianshuo SchoolofMechanicalEngineering JiangsuUniversityofTechnology Changzhou Jiangsu213001 China Abstract Intheprocessofagriculturalpickingrobots whethertheroboticarmcanavoidobstaclesintheoperatingenvironmenttocomplete pickingplaysacrucialroleinensuringtheincomeoffarmers Theresearchobjectwastheobstacleavoidancepathplanningalgorithmofthe manipulatorinthetomatopickingenvironment andapathplanningalgorithmbasedonthemanipulatorobstacleavoidancepathplanningwas proposedtoimprovetheartificialpotentialfieldmethod andthencombineditwiththeRRT algorithm Thealgorithmimprovedtherepulsive potentialfieldfunctionoftheartificialpotentialfieldmethod andaccordingtothelimitationoftheartificialpotentialfieldmethodthatwas easytofallintotheextremevalue combinedwiththeRRT algorithmtoguidethepickingmanipulatortoescapefromtheextremevaluestate Finally in order to verify the robustness of the algorithm in the bunch tomato picking environment and the superiority compared to the improvedartificialpotentialfieldmethod thesimulationexperimentoftherobotarmobstacleavoidancepathplanningwascarriedoutinthe MATLABsoftwaretosimulatethebunchtomatopickingenvironment Thealgorithmisrobustindifferenttomatopickingenvironments and compared with the artificial potential field method it can guide the picking robotic arm to successfully escape from the extreme value and completetheobstacleavoidancepathplanninginanadaptivemethod whichverifiesitssuperiority Key words pickingrobot motionplanning improvedartificialpotentialfieldmethod RRT algorithm simulation 2022年9月 第51卷 第09期 Sep 2022 Vol 51 No 09 机 电 工 程 技 术 MECHANICAL ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY DOI 10 3969 j issn 1009 9492 2022 09 031 张天成 李奇林 裴天朔 串番茄采摘机械臂避障路径规划算法研究 J 机电工程技术 2022 51 09 127 131 0 引言 如今 伴随着我国科学技术水平和高端制造业能力的不断 提高 机器人技术已经应用到生活的各方各面 1 尤其是在农 业领域 机器人正在逐渐展现出其巨大的作用 2 其中 果蔬 采摘农业机器人在进入21世纪以来发展趋势尤为迅速 当中 具有代表性的实例有中国农业大学的黄瓜采摘机器人 草莓收 获机器人以及陆华明团队的林木球果大型采摘机器人等 这一 种类的机器人凭借视觉或其他传感器输入作业环境各项参数 再由机器人根据输入参数去进行机械臂的运动规划 3 4 完成采 摘 值得注意的是 当前串番茄作为近年来最为流行的果蔬之 一 其相关的果蔬采摘机器人研究却远远不如黄瓜 茄子之类 的同样热度高的蔬菜 果蔬机器人实现采摘的重要前提之一是机械臂的运动规划 任务 而运动规划并不是简单的起点和终点间的距离 而是一 条复杂的路径 5 尤其是在环境中存在各种障碍物的情况下 针对采摘机械臂进行避障碍路径规划到达采摘位置对于机器人 能否实现果实采摘格外重要 在诸多学者的研究下 现在常用 的适用于蔬果采摘机械臂的路径规划算法有A 算法 栅格法 RRT系列算法和人工势场法 5 其中 人工势场法作为局部路 径规划算法 具备结构简单 计算量小的特点 在路径规划任 务中应用比较广泛 人工势场法是在1986年由著名学者O Khatib在提出 6 其主要思想是在机械臂的作业空间内构造一 种人为设置的势场 将机械臂起始点作为势场内的起点 路径 规划的终点作为势场内的对机械臂的引力场 障碍物则作为势 场内作用于机械臂的斥力场 在引力场和斥力场的合力作用下 控制机械臂从起点至终点的无碰撞运动 127 传统的人工势场法 7 的引力势场表达式如式 1 所示 U att 1 2 k a X X g 2 1 传统的人工势场法的斥力势场表达如式 2 所示 U rep 1 2 k r 1 X X 0 1 d 2 X X 0 d 0 X X 0 d 2 其中 k a k r 为斥力势场的系数 X x y z 为机械臂 末端点在笛卡尔空间的坐标向量 X 0 x 0 y 0 z 0 为障碍物 在笛卡尔空间的坐标向量 X g x g y g z g 为目标点在笛卡 尔空间的坐标向量 d为障碍物产生的斥力场范围的半径值大 小 于是有机械臂在斥力势场和引力势场的共同作用下往目标 点方向移动 值得注意的是 人工势场法属于局部路径规划算法 缺乏 对应用空间环境因素的全局认识 所以采摘机械臂在人工势场 法的引导下 会因为斥力与引力相抵消而陷入势场极值的状 态 此时机械臂的运动状态会处于一个空间来回振荡 所以 在使用人工势场法对机械臂进行路径规划时 需要针对人工势 场法的不足进行算法的改进 姬伟团队 8 通过人工势场法引导 苹果采摘机械臂路径规划过程中 面对极值问题 他们通过提 出设立虚拟目标点来增大机械臂从局部极值逃脱的概率 这种 做法为本文对人工势场法的改进提供了理论依据 于是本文鉴 于当前串番茄果实采摘人口数量不足 相关的机械采摘研究也 很少见 以串番茄采摘机械臂为应用背景 机械臂避障路径规 划算法为研究对象 就探讨如何解决采摘机械臂避开环境障碍 物到达果实采摘位置这个机械采值问题 提出了一种基于机械 臂避障路径规划的将人工势场法进行改进 然后与RRT 算法 相结合的改进算法 1 人工势场法的改进内容 1 1 结合RRT 算法帮助机械臂逃离人工势场法极值 假设机械臂连杆A的末端关节在迭代i次后的位置为A i 在迭代到i第n次时构型的关节位置A n 当 A i A n 的值与差值 满足 A i A n 的关系时 说明在迭代n次后 机械臂关节 角的变化不大 且A i 与期望位置A goal 间也不满足 A goal A i 这可以表明机械臂陷入到了极值点 其中参数 为定义的差 值 下文设为0 3 参数 表示A goal 附近有效范围的大小 为了 让机械臂以最快速度摆脱局部极小值的束缚 所以通过设立一 个临时目标点让机械臂在RRT 算法的引导下运动到该点去逃 离极值 临时目标点的设立过程如下所示 假设采摘机械臂在迭代i次后的关节组合为A i 通过将期 望关节组合与当前关节组合相减 即A goal A i 得出一个方向向量 得出相减的方向向量 后 用 去乘以一个步长 可以得 到一个基础增量 1 并判断位姿 A i 1 时采摘机械臂是否 会与障碍物发生碰撞 如果发生碰撞 则定义位姿 A i 1 失败 取消基础增量 1 接着用方向向量 去乘以两个步长 得到基础增量 2 判断位姿 A i 2 时是否采摘机械臂会与 障碍物发生碰撞 如果不发生碰撞 则保留该关节组合 按如 上方法计算n个基础增量 n 计算上一节得到的不与障碍物发生碰撞的关节组合 A i n 的总势能 并找出最小势能的关节组合 在找出最小总势 能的关节组合后 将其同搜寻路径中邻近的关节组进行比较 如果与邻近关节组角度大小变化不超过0 3 则表示两个关节 组相同 以此来判断找出的最小总势能关节组合是否为局部最 小点 如果不是 则将其关节组合作为逃出极值的临时目标 点 然后通过RRT 算法控制机械臂运动到该目标构型去摆脱 陷入极值的状况 除此之外 如果上述方法得不出临时目标 点 则将路径规划任务期望构型作为RRT 算法的临时目标点 使用RRT 算法控制机械臂运动到该目标构型 在上述方法的指引下 机械臂能够在运行过程中及时发现 潜在的极值 当判断极值产生时 能够自适应的计算临时目标 点的位置 并控制机械臂运动到该构型以摆脱陷入极值的状 况 此方法可在串番茄采摘环境中降低极值对于机械臂路径规 划的影响 解决了机械臂受人工势场法引导而陷入极值无法完 成避障路径规划的难题 1 2 改进人工势场法斥力函数 传统的人工势场法规划的 路径中 如果期望目标周围存 在障碍物 可能会造成A i 无法 进入A goal 的有效范围内 导致 人工势场法的可靠性将大幅降 低 其原因如图1所示 其 中 A i 表示机械臂连杆A的末 端关节在迭代i次后的位置 A obs 表示空间障碍物 D为障碍物斥力场的半径范围 A goal 为期 望目标 如1所示 A goal 处于障碍物A obs 的斥力场半径范围D内 此时 A i 受引力朝着A goal 的方向前进 随着 A goal A i 的值减 小 A goal 引力场的场强也在逐渐减小 但随着A i 进入A goal 的斥力 场范围 其所受到的斥力场的场强逐渐变强 在某个位置 A i 所受的引力场和斥力场刚好平衡 此时机械臂将会停止运动或 者在等势圈上震荡 无法逃离 而此时A i 与期望目标A goal 且无 法抵达不同 导致路径规划算法失败 基于上述讨论 为了防止机械臂停止运动或者在等势圈上 震荡 需要对传统势场的斥力函数或者引力函数加以改进 通过 传统斥力场表达公式可知 传统斥力场的场强公式缺乏对A goal 和 A i 差值大小的考虑 这使得不管机械臂在空间何处 斥力场场强 都由 A obs A i 的大小来决定 所以在对传统势力场原有的表达 式改进中加入了距离因素 改进结果如式 3 4 5 所示 当0 A obs A i D 2 时 U rep 1 2 k r A goal A i A obs A i A goal A i D 1 D 2 3 当 D 2 D时 U rep 0 5 如上所示 将传统斥力函数表达式中的 0 D 区间划分为 0 D 2 和 D 2 D 两个区间 这么做的目的对机械臂构型A i 在 进入到斥力场后的状况进行进一步详细的划分 改进后 当 D 2 A obs A i D时 U rep 在逐渐增大 但是 A goal A i 值的 逐渐减小 这约束了U rep 的不断增长 当0 A obs A i D 2 时 这表示关节A i 到A obs 和A goal 距离越来越近 此时在势场函 数中加强 A goal A i 的影响 直到成功到达A goal 2 改进后算法搜索空间与整体流程 传统规划算法的搜索可以在笛卡尔空间或者关节空间中 进行 在笛卡尔空间中的路径规划比较直观 考虑的影响因素 相比关节空间较少 但在笛卡尔空间对机械臂进行路径规划时 会增加逆运动学求解的次数 9 可能会造成关节轴的变化不 连续 出现奇异解和计算时间过长等问题 最终可能会导致 机械臂采摘失败 所以本文决定在关节空间进行搜索 关节 空间内搜索到的点对于机械臂都是可以到达的 这样减少了 逆运动学出现无解的情况 增加了算法的计算效率 再通过 正逆运动学的数学关系实现机械臂在笛卡尔空间和关节空间 坐标的转换 改进算法的流程如图2所示 3 基于Matlab的仿真实验分析 本节通过Matlab软件进行改进算法在串番茄采摘环境下仿 真实验 验证了改进算法在串番茄采摘环境下的鲁棒性 并对 比改进前人工势场法 验证了改进算法的优越性 3 1 仿真环境建立 仿真实验在搭载64位Windows10系统的PC机上进行 PC 机主要硬件配置为AMDRyzen74800HCPU 2 90GHz16GB DDR4RAM 本章通过运用Matlab2019a上Robitictoolbox插件 检验改进算法在模拟串番茄采摘环境下相比于传统人工势场法 的优越性 为了真实模拟串番茄采摘环境 以甘肃省静远乡温室大棚 串番茄种植地为虚拟样机模拟环境 取采摘环境如图3所示 串番茄的采摘环境的障碍物主要由串番茄植株茎秆 植株 枝条和非本次规划采摘的其他串番茄果实串组成 在仿真过程 中选择AABB包围盒技术 10 对障碍物以不同形状的圆柱体进行 包络 以此来代替不规则形状的障碍物进行避障仿真实验 3 2 逃离局部极值对比检验 在本节中 将从算法的逃离极值方面的改进效果方面进行 仿真实验 对比验证改进算法相对于传统人工势场法的优越 性 在环境中各项输入参数如表1所示 避障环境下机械臂在传统人工势场算法控制下和改进算法 控制下的运动轨迹仿真结果分别如图4 5所示 如图4所示 在避障环境下 机械臂在传统人工势场算法的引导下从起始关 节组合 10 0 30 40 50 60 出发 未能成功到达期望 图2 改进算法流程 图3 串番茄采摘环境障碍物 输入参数 起始关节组合 期望关节组合 搜索步长d 引力比例参数k a 斥力比例参数k r 障碍物坐标1 障碍物坐标2 障碍物坐标3 数值 10 0 30 40 50 60 140 35 20 0 30 0 3 15 10 0 25 0 25 0 05 0 1 0 1 0 4 0 42 0 05 0 1 0 1 0 55 0 2 0 05 0 1 0 1 表1 不同环境参数 图4 APF机械臂路径规划轨迹 图5 改进算法机械臂路径规划轨迹 张天成 等 串番茄采摘机械臂避障路径规划算法研究 129 关节组合有效范围内 导致采摘路径规划失败 如图5所示 在避障环境下 采摘机械臂在改进算法的引导下成功抵达目 标 机械臂从起始关节组合出发 在改进的人工势场法的引导 成功运动到期望关节组合 为了进一步分析采摘机械臂路径规划的信息 机械臂在人 工势场法和改进算法下的各关节所受总势能 i 1 6 U tot i 随步数 变化趋势图如图6 图7所示 由图6可以发现采摘机械臂在传统人工势场法的引导下 在X 4步后总势能就呈现出振荡的现象 直接证明了此时采摘 机械臂已经陷入极值 而如图7所示 当采摘机械臂在改进算 法的引导下 在运动到X 47步时 机械臂陷入了极值 并在 X 78步数时 总势能达到了路径规划过程中的最高值 这是因 为采摘机械臂连杆在进入了障碍物斥力场的作用范围 随着机 械臂连杆与障碍物的距离变小 导致总斥力势能也随之增大 最终出现斥力大于引力的情况 这就导致机械臂当前关节组合 会远离期望的关节组合 回到上一个构型 但当机械臂处于上 一个构型时 所受引力又大于斥力 机械臂继续运动到之前处 于的构型 如此反复 形成震荡 此时停止改进人工势场法对机 械臂的引导 该用自适应的方法去寻找临时可以逃离极值的关节组 合 然后运用RRT 算法去控制机械臂运动到此构型逃离极值 机械臂在人工势场法引导下和改进算法引导下关节角度随 步数变化趋势如图8 9所示 由图8可以明显看出 在传统人 工势场法的引导下 关节1在避障环境中的路径规划的第4步处 于振荡状态 并在随后的过程中角度一直在1 4 之间振荡 进 一步证明了采摘机械臂已经陷入极值 并经过计算 当前位置 并不处于期望关节组合有效范围内 路径规划失败 由图9可以 看出 采摘机械臂关节组合最终到达 140 29 30 2 30 0 到达期望关节组合 140 30 20 0 30 0 有效范围内 3 路径规划成功 通过上述对比实验可看出本文改进算法在处理局部极值问 题时具备可靠性 在仿真实验中陷入极值次数超过10次 但 都能成功引导机械臂逃离极值继续完成采摘机械臂的避障路径 规划 3 3 势场函数对比检验 在避障环境中各项输入参数如表2所示 在上述环境下 分别用传统人工势场法和改进算法对串 番茄采摘机械臂进行避障路径规划仿真 其仿真运动轨迹 如图10 图11所示 其中 采摘机械臂在传统人工势场法 和改进算法引导下的各关节角度随步数变化趋势如图12 图13所示 如图10 11所示 可以看出采摘机械臂在传统人工势场法 引导下并未到达期望目标关节有效范围内 结合图12 图13 所示 发现采摘机械臂在人工势场法的引导下 于X 60步后 各关节停止转动 出现此情况是因为采摘机械臂在该位置附近 受到的叠加势场刚好平衡 即此时采摘机械臂受到障碍物对其 斥力和期望坐标对其引力大小相等 方向相反 达到了一个平 衡位置 使得机械臂停滞不前 造成目标不可达的结果 导致 图6 APF路径规划总势能变化 图7 改进算法路径规划总势能变化 图8 人工势场法关节角度变化趋势 图9 改进算法关节角度变化趋势 表2 避障环境输入参数 输入参数 起始关节组合 期望关节组合 搜索步长d 引力比例参数k a 斥力比例参数k r 障碍物坐标1 障碍物坐标2 障碍物坐标3 数值 10 0 30 40 50 60 140 15 20 0 30 0 3 15 10 0 0 5 0 05 0 1 0 1 0 25 0 42 0 05 0 0 2 0 15 0 2 0 05 0 0 1 图10 APF机械臂路径 规划轨迹 图11 改进算法机械臂 路径规划轨迹 图12 APF关节角度变化趋势 图13 改进算法关节角度变化趋势 2022年09月 机 电 工 程 技 术 第51卷 第09期 130 路径规划的失败 而采摘机械臂在改进算法的引导下 于X 78步靠近密集障碍物区域 该位置附近受到的叠加势场平衡 使得机械臂停滞不前 虽然机械臂可以通过RRT 算法来进行 引导 但由于目标坐标处于障碍物斥力范围内 所以机械臂无 论如何逃离 都不会接近到目标坐标 除非将虚拟目标构型定 为期望关节构型 在接下来的规划中全程使用RRT 算法去引 导采摘机械臂 但这回导致计算量陡然上升 并且机械臂采摘 效率会严重下降 在对势场函数进行改进后 有效抑制随着 机械臂靠近障碍物而斥力势能无限增大的趋势 使其能在引力 势能下顺利运动到目标坐标 此时斥力势能和引力势能都将为 0 如上所分析 采摘机械臂在改进算法引导下有效逃离平衡 势场影响 并在X 123步时到达关节组合 142 15 20 0 3 30 0 处于期望关节组合 140 15 20 0 30 0 3 有效范围内 表明路径规划成功 上述实验结果表明 在算法的斥力势函数中加入关节空间 中当前采摘机械臂构型与期望构型的距离影响因素和当前采摘 机械臂构型与会受到障碍物斥力影响的构型的距离影响因素 可以有效的约束斥力场的增长 从而逃离平衡势场 使得机械 臂路径规划成功 3 4 鲁棒性检验 通过上节的对比实验验证了本文改进算法的优越性 考虑 到上文实验只在三障碍物障碍的环境下进行了实验 不足以证 明改进算法的鲁棒性 于是 本节将改进算法用于不同障碍物 数量的作业环境 以更好地证明改进算法的鲁棒性 在本节中 将额外构造两种障碍物数量不同的机械臂采摘 作业空间 障碍物的数量为1个和5个 在环境中各项输入参 数如表3所示 作业环境1中有一个障碍物 采摘机械臂在作业环境1中 受改进算法引导下的路径规划效果如图14所示 关节组合及 末端坐标的变化如图15所示 由图14 15可知 采摘机械臂在作业环境1下 受改进算 法引导在X 88步到达关节组合 138 16 20 0 30 1 成功到达期望关节组合 140 15 20 0 30 0 有效范围 内 3 路径规划成功 在作业环境2有5个障碍物 采摘机械臂在作业环境2中 受改进算法引导下的路径规划效果如图16所示 关节组合及 末端坐标的变化如图17所示 由图17可知 采摘机械臂在作业环境2下 受改进算法引 导在X 163步到达关节组合 139 16 19 1 30 0 成功 到达期望关节组合 140 15 20 0 30 0 有效范围内 3 路径规划成功 如上文所述 采摘机械臂在3种不同的作业场景中 包括 对比验证的三障碍物环境 改进算法都可以引导采摘机械臂 做出有效的避障路径规划 进一步验证了改进的人工势场法与 RRT 算法结合算法在应用于穿番茄采摘机械臂在面对不同采 摘环境进行路径规划的鲁棒性 4 结束语 本文通过提出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 解决了如何去引导在串番茄采摘环境下 机械臂在串番茄采摘环境下进行避障路径规划的机械采摘问 题 改进结果如下 1 在逃离局部极值对比检验中 人工势场法引导下的机 械臂在步数为4步时陷入极值状况 关节1角度在1 4 之间 来回振荡 路径规划失败 机械臂在改进算法的引导下 机械 臂在步数为47步时陷入极值 并由RRT 算法引导机械臂运动 到临时目标构型摆脱极值困境 该实验中机械臂前后一共超过 10次陷入极值状态 但都成功逃离 2 在势场函数对比检验中 在传统人工势场法的引导 下 机械臂在步数为60步时各关节停止运动 导致目标不可 达现象 是的机械臂路径规划失败 在改进算法的引导下 机 械臂在步数为123步时成功抵达期望构型 完成路径规划任 务 以上验证了改进算法相对于人工势场法的优越性 3 在鲁棒性检验中 当环境内障碍物为一个时 机械臂 于步数为88步时顺利抵达期望构型 当环境内障碍物为五个 时 机械臂于步数为163步时顺利抵达期望构型且不发生碰 撞 证明了改进算法在不同环境下的鲁棒性 以上仿真的结果为改进算法应用到实际串番茄采摘机器人 避障路径规划中提供了理论依据 输入参数 起始关节组合 期望关节组合 搜索步长d 引力比例参数k a 斥力比例参数k r 数值 10 0 30 40 50 60 140 15 20 0 30 0 3 15 10 表3 避障环境输入参数 图14 作业环境1规划效果 图15 作业环境1关节组合变化 图16 作业环境4规划效果 图17 作业环境2关节组合及 末端坐标的变化 下转第177页 张天成 等 串番茄采摘机械臂避障路径规划算法研究 131 上接第131页 1 接触电阻是引起局部发热的主因 可以通过增加电连 接接触面积和增大接触压力等方法减小接触电阻 2 温升仿真计算值和试验值误差不大于4K 证明了计 算方法和仿真模型的有效性 所建立的仿真模型和结论为以后 设计提供了可靠的依据 3 本文中温升仿真和温升试验方法不仅适用于大容量发 电机断路器的温升研究 同时也可为大电流高压电器产品的通 流设计提供参考依据 参考文献 1 郭建仙 姜志成 郭航 大型单元接线火电机组无起 备电源起 停技术研究与应用 J 电气技术 2016 2 102 104 2 邱立 李彦涛 苏攀 等 电磁成形中电磁技术问题研究进展 J 电工技术学报 2019 11 2247 2259 3 程立 董桂华 张鑫 基于多场耦合的刀闸式接地开关强度分 析 J 电气技术 2018 1 40 42 4 宋帆 申春红 林莘 等 800kVGIS隔离开关磁场 温度场计算 与分析 J 高电压技术 2008 34 7 1383 1388 5 郑迪 王大志 于林鑫 等 盘式永磁涡流驱动器的电磁 温度 耦合解析模型 J 电工技术学报 2019 11 2315 2323 6 纽春萍 矫璐璐 王小华 等 基于多场耦合的环保型GIS热特 性分析 J 电工技术学报 2020 35 17 3365 3371 7 陈鑫 姜华 邢钢 220kV变压器中性点发热原因分析及处理 J 内蒙古电力技术 2021 39 6 98 100 8 李江涛 孙义 李擎宇 等 大电流开关柜温度分布特性的影响 因素分析 J 电气技术 2018 9 12 18 9 陶文铨 数值传热学 M 2版 西安 西安交通大学出版社 2006 10 杨世铭 陶文铨 传热学 M 北京 高等教育出版社 2006 11 张扬 舒乃秋 罗晓庆 基于有限元法的直埋式气体绝缘输 电线路温升数值计算与分析 J 武汉大学学报 2015 48 6 820 825 12 吴晓文 舒乃秋 李洪涛 等 基于流体多组分传输的气体绝缘 母线温度场数值计算与分析 J 中国电机工程学报 2012 32 33 141 147 13 GB T14824 2021 高压交流发电机断路器 S 14 IEC IEEE62271 37 013 2015 High voltageswitchgearand controlgear Part37 013alternating currentgeneratorcircuit breakers S 第一作者简介 张 鑫 1985 男 陕西咸阳人 硕士研究 生 工程师 研究领域为大容量发电机断路器研发与工程设 计 编辑 刁少华 序号 1 2 3 4 5 位置 导体B 接触1 接触2 接触3 接触4 试验 温升 K 57 6 57 9 57 9 62 61 6 仿真 温升 K 56 61 61 57 61 55 60 67 61 10 序号 6 7 8 9 10 位置 导体A 方外壳 主触头B 主触头A 动触头 试验 温升 K 58 8 23 6 62 9 62 62 4 仿真 温升 K 59 36 20 15 61 09 61 28 61 64 表3 温升值对比 参考文献 1 黄森 农场来了新工人 J 发明与创新 2017 8 27 30 2 张阳阳 阶梯攀爬机器人的控制系统研究 D 兰州 兰州理工 大学 2016 3 ChengChen BoLi JiaxiangLiu etal Monocularpositioningof sweetpeppers Aninstancesegmentationapproachforharvestro bots J BiosystemsEngineering 2020 196 4 CHYang LYXiong ZWang etal Integrateddetectionofcit rusfruitsandbranchesusingaconvolutionalneuralnetwork J ComputersandElectronicsinAgriculture 2020 174 5 李东洁 尤波 机械臂三维避障算法研究 J 控制工程 2010 17 5 669 676 6 张广林 胡小梅 柴剑飞 等 路径规划算法及其应用综述 J 现 代机械 2011 5 85 90 7 郭枭鹏 基于改进人工势场法的路径规划算法研究 D 哈尔 滨 哈尔滨工业大学 2017 8 姬伟 程风仪 赵德安 等 基于改进人工势场的苹果采摘机 器人机械手避障方法 J 农业机械学报 2013 44 11 253 259 9 朱庆浩 六轴工业机器人运动规划研究 D 南京 南京信息工 程大学 2021 10 TomicT OttC HaddadinS Externalwrenchestimation colli sion detection and reflex reaction for flying robots J IEEE TransactionsonRobotics 2017 99 1 17 作者简介 张天成 1996 男 江苏扬州人 硕士 研究领域为机电产 品检测与智能控制 已发表论文5篇 李奇林 1984 男 湖南邵阳人 副教授 研究领域为感应 钎焊技术与机电控制技术 已发表论文30篇 编辑 刁少华 张 鑫 等 大容量发电机断路器温升仿真与试验 177