复杂地形智能割草机器人研发
发布时间: 2022-07-27      来源:

一、项目名称:复杂地形智能割草机器人研发

二、项目需求单位:临沂市金立机械有限公司

三、揭榜额度:600万

四、技术难题介绍:

(一)需求背景

随着我国城市建设、道路基建的高速发展,城区及道路绿化程度也随之提高,大量的公共草坪、球场草坪、道路两侧绿化等均需要进行维护。在维护保养的作业中,草坪及杂草维护修剪重复性强、危险性高,劳动强度大。

西方发达国家的城市化建设早于我国,其针对公共草坪及庭院草坪提出了智能割草机器人的概念,并出现一些科技成果与应用。近些年国内外高校和研究机构已经相继研发出了各类割草机器人,但普遍存在成本较高、无法满足复杂地形及高续航环境的割草作业要求的问题。目前已经推向市场的割草机器人以针对庭院草坪的小型化围线割草机器为主,这种方式需要在工作现场预先铺设电线,使用并不方便,造成导线的大量浪费,且工作效率较低。 为解决手动割草机面临工作效率低、危险系数高、人力成本高的问题及小型割草机器人无法适应复杂地形及高续航的问题,本项目研究设计一种适应复杂地形的智能割草机器人,利用多传感器系统实现割草机器人的导航和定位,降低了割草机器人成产成本,提高了工作效率。项目的实施可突破园林植保机械领域的国外技术垄断,进一步深入培育草坪及杂草维护清理场景中相关自动化、智能化装备的推广与应用,拓展植保装备与服务机器人行业的新增长点。

国内对于割草机器人的研究起步时间较晚,参与该领域的研究单位也比较少,但仍取得了一定的成果。南京理工大学机械学院对割草机器人的总体设计、路径规划、避障、定位系统、控制系统等从理论上进行了较全面的讨论,设计了MORO型移动割草机器人,并成功开发出了若干型割草机器人样机。江苏大学研制了一种履带式割草机器人 ,具有GPS定位导航的功能,能高效高速地进行作业,适用于大面积的草场区域。国内所推出的割草机器人普遍存在成本较高、无法满足复杂地形及高续航环境的割草作业要求的问题。

(二)需求内容

1.“卡脖子”关键技术难题

1)针对复杂地形特点,基于虚拟样机技术设计具备自适应能力的高速液压驱动机构及机器人本体,基于动力学及有限元仿真软件对机器人本体进行轻量化优化设计与仿真。

(2)针对电液比例控制系统的非线性问题及驱动控制系统负载时变问题,基于模糊控制理论及负载前馈的高速行走驱动控制系统的动态特性问题。利用环形耦合补偿减小相邻传动子系统间的误差,确保行走机构的同步性和鲁棒性,解决机器人电液比例行走控制系统的纠偏问题。

(3)基于激光雷达及改进型DWA算法对复杂作业空间的机器人路径动态规划与导航技术问题。

4)基于ROS平台的激光雷达、红外测距、人体传感知等传感器的多信息同步最优指标控制问题

2.应达到的技术指标参数

1)经济指标:设备单台套市场价6-10万元,项目结束后企业可实现年产50-100台/套生产能,实现新增销售收入300-1000万元。产业化后按照年产销500台套计算,可实现新增销售收入3000-5000万元。项目属于高端智能装备,预计可为中试企业提高割草效率40%,降低人工成本60万/每年,产业化后可有效促进地域机械制造业转型升级,引领行业自动化、物联网、区块链、5G技术的应用发展。

2)技术指标:割草宽度:650mm;割草高度:40-100mm;割草效率:2500平方米/小时;行走速度:0-6km/小时;自动模式定位精度:位置误差在 ±6cm范围内,角度误差在±3°范围内;全区域覆盖:覆盖率≥92% ,重复率≤15% 。

(三)现有基础情况

临沂市金立机械有限公司,是一家股份制企业,1983年成立,占地150亩、位置在临沂经济开发区(马厂湖镇),属高新技术企业。企业法人:宋家隆,2021年销售收入0.8个亿,上缴利税560多万。员工人数220人,其中研发人员36人。是园林、植保机械关键配件的生产企业,主要生产二冲程汽油机的起动器、消音器、被动盘、机架等零部件。该零部件主要应用在疫情防疫的消毒及紧急救援使用。主要的加工工序有机加工、冲压、焊接、注塑、喷涂、组装。我司生产的产品85%的出口,技术水平国内领先,同等国际水平。公司有自主进出口权,产品可以直接出口。我公司生产的产品远销美国、欧洲、日本、韩国、澳大利亚等国家,与世界500强的瑞典富世华、德国斯蒂尔合作,与日本的牧田、雅马哈、三菱都有合作。

(四)对揭榜方的要求

无。

(五)产权归属、利益分配等要求

本项目开发过程中产生的知识产权所有权益归需求方;双方经友好协商一致后,可以共同署名发表学术论文、申报科技成果奖励等。

联系人:温以民

联系方式:13854920818

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