【正文】 老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。從這里走出，對(duì)我的人生來(lái)說(shuō)，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書(shū)寫(xiě)及設(shè)計(jì)過(guò)程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。 本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的 的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。 （ 2） 研發(fā)開(kāi)放式控制系統(tǒng)軟件一套。 為 農(nóng)業(yè)機(jī)器人控制 系統(tǒng)進(jìn)行 擴(kuò)展和升級(jí) 提供了必要的 軟件 支持，同時(shí)也拓展了 開(kāi)放式控制系統(tǒng) 基礎(chǔ)理論研究的領(lǐng)域。 （ 3） 撰寫(xiě)相關(guān)控制算法及解決方案研究論文。 2020年 09 月～ 2020 年 11 月： 完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和控制算法的研究，具體包括： （ 1） 制造出開(kāi)放式系統(tǒng)的單片機(jī)模型。 （ 4） 機(jī)械系統(tǒng)的控制算法研究 。 （ 4）取得一批高水平科研成果，申請(qǐng)并獲得國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目，申報(bào)若干項(xiàng)國(guó)家級(jí)和省部級(jí)科技成果獎(jiǎng)。Yang Kuo. Research and realization of facial expression robot [C]. Advanced Materials Research, Oct. 2020: 68256831. [7] Zhang Yu。 這些 有利條件 成為項(xiàng)目能夠順利完成的堅(jiān)實(shí)保障。 項(xiàng)目組所屬學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論為遼寧省一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科， 具有良好的實(shí)驗(yàn)研究條件，擁有先進(jìn)的復(fù)雜曲面數(shù)控制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、先進(jìn)在線檢測(cè)技術(shù)驗(yàn) 室、先進(jìn)焊接技術(shù)及自動(dòng)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，配備數(shù)控編程室、數(shù)控電火花成型機(jī)、數(shù) 控線切割機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等高性能加工機(jī)器和處理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。尤其是設(shè)施內(nèi)生產(chǎn)管理的機(jī)械化與設(shè)施環(huán)境調(diào)控自動(dòng)化是設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要方面，比如采用開(kāi)放式農(nóng)業(yè)機(jī)器人對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行耕種、除草、噴藥、采摘、挑揀等一系列工序，能提高作業(yè)的精度和效率、作業(yè)者的安全性與舒適性，實(shí)現(xiàn)省力化。目前我國(guó)蘋(píng)果每公頃單產(chǎn)為 5501kg，而美國(guó)為 25445kg，世界平均水平產(chǎn)量為 8084kg；我國(guó)柑橘每公頃單產(chǎn)只有 6248kg，而美國(guó)為 27962kg，巴西為 18682kg。但由于我國(guó)果蔬生產(chǎn)尚處于分散栽培的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)階段，存在著農(nóng)民技術(shù)素質(zhì)差，農(nóng)業(yè)設(shè)備機(jī)械化水平較低，設(shè)施管理方法落后，果蔬結(jié)構(gòu)不合理，病蟲(chóng)害防治不力等問(wèn)題，都給我國(guó)果蔬生產(chǎn)帶來(lái)諸多亟待解決的問(wèn)題。人的參與，可以充分考慮和發(fā)揮人的經(jīng)驗(yàn)、能動(dòng)性以及對(duì)意外事件的反應(yīng)能力，增強(qiáng)機(jī)器人處理突發(fā)事件以及不精確事件的能力，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。另一方面也加速了從研究系統(tǒng)向可操作系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化，這樣縮短了從研究到商品化產(chǎn)品的周期。設(shè)計(jì)的專(zhuān)用農(nóng)業(yè)機(jī)電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式同樣存在著擴(kuò)展性、通用性差的問(wèn)題。隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化事業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī) 器人技術(shù)也必將成為 中國(guó)未來(lái)農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備研發(fā)的重要內(nèi)容，并將取得較好較快的發(fā)展。沒(méi)有得到實(shí)際應(yīng)用。 （ 4）項(xiàng)目研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容的構(gòu)建既參考了實(shí)際應(yīng)用背景的需要，也充分結(jié)合了項(xiàng)目研究者自身的 技術(shù) 優(yōu)勢(shì)，做到有的放矢，有力放矢。因此，開(kāi)展開(kāi)放式農(nóng)業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)研究，解決現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問(wèn)題，是十分必要的。 、可行性和重大意義 2． 1 必要性 （ 1）我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，雖然農(nóng)業(yè)人口眾多，但隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加速，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力必將逐步向社會(huì)其它產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，可以預(yù)計(jì)進(jìn)入 21 世紀(jì)后，我國(guó)將面臨著比世界任何國(guó)家都要嚴(yán)重的人口老齡化問(wèn)題，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力將嚴(yán)重短缺 。 目前，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)方式主要體現(xiàn)為 2 種，一種是利用現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)具體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)，另一種是研制專(zhuān)用機(jī)電系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的農(nóng)業(yè)人生產(chǎn)作業(yè)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因此，研究具有通用性、適應(yīng)性強(qiáng)、可擴(kuò)展的和低成本的開(kāi)放式農(nóng)業(yè)機(jī)器人是農(nóng)業(yè)機(jī)器人走向?qū)嵱闷占暗闹匾e措之一。筆者主要針對(duì)近地面果蔬的除草、噴藥、噴水和采摘等作業(yè)任務(wù)，分析開(kāi)放式農(nóng)業(yè)機(jī)器人的特性要求與關(guān)鍵技術(shù)。使得農(nóng)業(yè)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，成本較高，不利于推廣和普及。 本實(shí)驗(yàn)室對(duì)各種工業(yè)機(jī)器人已進(jìn)行多年的深入研究，具備了大量的關(guān)鍵技術(shù)知識(shí)儲(chǔ)備，尤其在多關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)控制和多視覺(jué)信息融合控制上具有相當(dāng)完善的成果，這也是多功能農(nóng)業(yè)機(jī)器人開(kāi)發(fā)的最主要也最關(guān)鍵的技術(shù)。 （ 2）具有可更換多種末端執(zhí)行器的機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”，增加了機(jī)器人的多功能性和性?xún)r(jià)比，從而降低成本，這將大大增強(qiáng)農(nóng)民的購(gòu)買(mǎi)力，為農(nóng)業(yè)機(jī)器人的推廣和普及奠 定基礎(chǔ)。日本近年來(lái)開(kāi)展了大量收獲機(jī)器人項(xiàng)目研究，進(jìn)展很快，但離真正的實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有段距離。由于當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人局限于“專(zhuān)用計(jì)算機(jī)、專(zhuān)用機(jī)器人語(yǔ)言、專(zhuān)用微處理器”的封閉式結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的專(zhuān)用系統(tǒng)相比，開(kāi)放式機(jī)器人控制器的優(yōu)點(diǎn)主要有： 1)開(kāi)放式機(jī)器人控制器的設(shè)計(jì)可以由用戶(hù)或第三方開(kāi)發(fā)人員更換或修改，用戶(hù)可以根據(jù) 需要進(jìn)行機(jī)器人控制器改型。因此，具有開(kāi)放 式結(jié)構(gòu)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人開(kāi)發(fā)周期短，降低了成本，增加了利用率，提高了農(nóng)業(yè)機(jī)器人的性?xún)r(jià)比，有利于推廣使用。因此，建立符合開(kāi)放式定義、特征的農(nóng)業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，保證控制的可靠性、實(shí)時(shí)性，是關(guān)鍵所在。果品生產(chǎn)超速發(fā)展，目前我國(guó)果品總產(chǎn)量已 躍居世界第一，產(chǎn)值僅次于我國(guó)糧食和蔬菜。所以設(shè)施園藝的機(jī)械化水平和先進(jìn)的管理方式都將對(duì)我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)生重要影響。學(xué)校被評(píng)為遼寧省知識(shí)產(chǎn)權(quán) “ 興業(yè)強(qiáng)企 ” 示范單位 。具有豐富的科學(xué)研究和項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，掌握 水下滑翔機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)機(jī)理 的學(xué)科發(fā)展前沿，近 幾 年來(lái)，一直在 智能機(jī)器人面部表情 、 開(kāi)放式農(nóng)業(yè)機(jī)器人 、 助殘 康復(fù)機(jī)器人 、 醫(yī)療機(jī)器人、工業(yè)弧焊 機(jī)器人控制等領(lǐng)域開(kāi)展研究工作，在 多視覺(jué)信息融合技術(shù) 、 5 自由度機(jī)器人的多關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)控制、開(kāi)放式控制系統(tǒng)等 研究中 取得了重要的理論與應(yīng)用成果，為深入開(kāi)展本項(xiàng)目的研究奠定了良好基礎(chǔ)。 申請(qǐng)者發(fā)表與本項(xiàng)目有關(guān)的主要論著目次和獲獎(jiǎng)情況 申請(qǐng)人主要論著： [1] 張禹 ；李雀屏；楊國(guó)哲；蘇東海 . 水下滑翔機(jī)器人載體外形設(shè)計(jì)與優(yōu)化 [J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 , 2020, 10:148150. [2] 續(xù)長(zhǎng)明； 張禹 ；許培武 . 基于太陽(yáng)能的水下機(jī)器人的設(shè)計(jì) [J].機(jī)械制造機(jī)器自 動(dòng)化 , 2020, 40(3): 138140. [3] 張禹 ；石瑩；楊國(guó)哲；蘇東海 . 水下滑翔機(jī)器人控制系統(tǒng)研究 與開(kāi)發(fā) [J].制造業(yè)自動(dòng)化 , 2020, 31(5): 2628. [4] 張禹 ； 田佳平；田佳鑫；張秀紅 . 水下滑翔機(jī)器人載體結(jié)構(gòu)的有限元分析 [J]. 制造業(yè)自動(dòng)化 , 2020, 21(1): 65526555.