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果蔬采摘机器人的设计与试验 被引量:1
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作者 宁晓峰 刘俟墨 +3 位作者 孙晓天 赵萍 田素博 徐佳鑫 《农机化研究》 北大核心 2025年第12期110-117,共8页
果蔬采摘作为一项季节性且实时性强的劳动密集型工作,正逐渐迎来自动化时代,而采摘机器人则成为发展的必然趋势。为此,设计了一种基于机器视觉的先进果蔬采摘机器人,具备自动识别、定位和抓取功能,能够有效地完成地面果实的捡拾和枝叶... 果蔬采摘作为一项季节性且实时性强的劳动密集型工作,正逐渐迎来自动化时代,而采摘机器人则成为发展的必然趋势。为此,设计了一种基于机器视觉的先进果蔬采摘机器人,具备自动识别、定位和抓取功能,能够有效地完成地面果实的捡拾和枝叶上果实的采摘。在试验中,选取了青椒、苹果等球类果蔬作为采摘对象,并模拟果树园环境进行了全面的测试。结果表明:机器人的成熟度识别成功率高达95%,采摘成功率也达到了93%,为果蔬采摘机器人的实际应用提供可行性。在研究中,还特别关注了机械臂和机械爪的机构设计,发现其对于果蔬抓取的稳定性具有显著影响。这一发现将为未来机器人设计提供重要参考,从而进一步提高机器人在复杂环境中的工作效率和稳定性。 展开更多
关键词 果蔬采摘机器人 机械臂 机器视觉 避障
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苹果机械化采收技术与装备研究现状 被引量:1
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作者 陈青 吴玄博 +3 位作者 殷程凯 郭自良 丁文芹 周宏平 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期13-24,共12页
苹果作为重要的水果,以其较高的经济价值,成为农民增收的重要来源。然而,苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题,对苹果产业的发展构成了严峻挑战,因此,加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发,对于提高收获效率和保证... 苹果作为重要的水果,以其较高的经济价值,成为农民增收的重要来源。然而,苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题,对苹果产业的发展构成了严峻挑战,因此,加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发,对于提高收获效率和保证果品质量起着重要作用。在此背景下,首先综述了苹果振动式采收、采摘作业平台、采摘机器人3类机械化采收技术,并对目前国内外已商品化的采收设备进行概述。其中,分别探讨了苹果振动采收机械及减损技术进展,以及与种植模式相结合实现规模化收获的情况;梳理了国内外苹果采摘作业平台的差异化发展,分类总结了两种采摘作业平台的研究特点;介绍了苹果采摘机器人研究现状,归纳出国内多臂协同采摘机器人研发热点。在此基础上,根据国内对于鲜食苹果成熟度和品质的高度要求,以及目前农业智能化机器人的发展方向,详细阐述了苹果采摘机器人在果实识别、定位以及精准抓取方面所涉及的核心技术,旨在确保机器人准确无误地抓取识别选中的苹果。最后,分析了3类苹果采收机械现存的问题及未来发展方向,并进一步总结了农机与农艺结合、降低设备成本的整体研究趋势,以期为国内苹果机械化采收技术和装备研发提供借鉴。 展开更多
关键词 苹果采摘 振动式采收 采摘作业平台 采摘机器人 识别定位 末端执行器
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丘陵果园收获机器人底盘控制系统的设计与试验 被引量:1
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作者 付昌星 《农机化研究》 北大核心 2025年第5期238-243,共6页
丘陵果园收获机器人是一种能够在丘陵地形中自主收获水果的智能机器人。由于丘陵地形的复杂性和不规则性,传统的收获机械无法胜任此类工作,而丘陵果园收获机器人能够通过搭载多种传感器和自主导航系统,实现在丘陵地形中的准确定位和自... 丘陵果园收获机器人是一种能够在丘陵地形中自主收获水果的智能机器人。由于丘陵地形的复杂性和不规则性,传统的收获机械无法胜任此类工作,而丘陵果园收获机器人能够通过搭载多种传感器和自主导航系统,实现在丘陵地形中的准确定位和自主移动,并利用机械臂等工具对果树进行精确的果实采摘。为此,设计了一种丘陵果园收获机器人底盘控制系统,系统采用基于单片机的控制方案,可实现机器人的自主导航和运动控制。试验中,采用了PID控制算法对机器人进行了姿态控制和速度控制,并对机器人的运动轨迹进行了实时监测和调整。试验结果表明:控制系统具有较好的控制精度和可靠性,可以满足果园收获机器人在丘陵地形中的运动控制需求。 展开更多
关键词 丘陵果园 收获机器人 自主导航 运动控制 控制精度
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基于改进YOLOv5n的多种蔬菜轻量化识别方法研究
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作者 韩小平 王宁 +4 位作者 张超 李晨 姜秋月 孙佳雄 王菊霞 《南京农业大学学报》 北大核心 2025年第6期1476-1485,共10页
[目的]本文旨在解决大部分蔬菜采摘机器人只能针对某一特定蔬菜进行采摘以及检测模型对移动端和嵌入式设备要求高的问题。[方法]以大众蔬菜辣椒、黄瓜、豆角为研究对象,提出了一种基于改进YOLOv5n的多种蔬菜识别轻量化模型——YOLOv5n_C... [目的]本文旨在解决大部分蔬菜采摘机器人只能针对某一特定蔬菜进行采摘以及检测模型对移动端和嵌入式设备要求高的问题。[方法]以大众蔬菜辣椒、黄瓜、豆角为研究对象,提出了一种基于改进YOLOv5n的多种蔬菜识别轻量化模型——YOLOv5n_C3_Faster_RepConv_MGD模型。该模型首先将YOLOv5n的骨干网络(Backbone)中的C3模块替换为更为轻量化的C3_Faster模块,以提升模型的图像处理速度;其次采用特征提取能力更好的重参数化技术RepConv替代原模型颈部网络(Neck)中18、21层的Conv模块,以提高模型的性能和效率;之后采用规范剪枝Groupnorm,删除卷积层中不重要的通道,进一步对模型进行轻量化改进,加快其推理速度;最后采用掩膜生成蒸馏MGD将模型的准确度、召回率、平均精度均值调整到接近剪枝前的水平。[结果]改进后的模型YOLOv5n_C3_Faster_RepConv_MGD准确度、召回率、平均精度均值分别为87.3%、80.1%、86.4%,辣椒、黄瓜、豆角的平均精度均值分别为82.1%、97.8%、79.3%,参数量为2.2 M,帧率达到1408.5 f·s^(-1)。与基准模型YOLOv5n相比准确度保持不变,召回率、平均精度均值分别下降4.0和2.6百分点,参数量减少1.7 M,帧率提高355.9 f·s^(-1)。[结论]本研究所提出的方法在保证模型准确率的前提下,可为多种蔬菜识别模型轻量化技术研究提供参考。 展开更多
关键词 蔬菜 YOLOv5n 轻量化 剪枝 知识蒸馏 图像识别
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柔性摇臂振动式核桃采收机设计及其振动性能
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作者 茹煜 范高鸣 +6 位作者 许林云 张海锋 周宏平 施明宏 王艳艳 崔王斌 徐国鹏 《林业科学》 北大核心 2025年第4期180-195,共16页
【目的】针对核桃采收效率和果实采净率低等问题,设计一种柔性摇臂振动式核桃采收机,采用树干振动采收方式,研究不同振动参数对采收机振动性能的影响,通过响应面曲线获得两两交互作用下的振动加速度响应情况,优化设计结构和作业参数。... 【目的】针对核桃采收效率和果实采净率低等问题,设计一种柔性摇臂振动式核桃采收机,采用树干振动采收方式,研究不同振动参数对采收机振动性能的影响,通过响应面曲线获得两两交互作用下的振动加速度响应情况,优化设计结构和作业参数。【方法】对采收机关键零部件进行结构设计和应力分析,确定最佳参数;对核桃树夹持处和树干处的加速度响应效果进行仿真分析和振动作业试验,应用Design-Expert 13.0软件,以振动频率、树干直径和振动时间为主要因素,以振动加速度为评价指标,通过响应曲面探究3个参数对振动加速度的影响程度。【结果】通过ADAMS动力学分析软件得出柔性摇臂最佳直径为15 cm、最佳夹持力为2800 N,对比仿真结果与田间采收试验结果,核桃树夹持处、树干处不同频率时的振动加速度误差在5%之内;振动频率、树干直径和振动时间对振动加速度的贡献率分别为2.3178、1.6492和1.4894,当振动频率为14 Hz、树干直径为15 cm时,振动加速度达到最大值63.417 m·s^(−2),三因素对振动加速度的影响程度由大到小依次为振动频率、树干直径、振动时间。【结论】设计柔性摇臂振动式核桃采收机,剖析该装备结构特征和作业参数对能量传递的影响,可为大规模标准果园的高效核桃采收提供作业参数依据,有效提高核桃采收效率和果实采净率。 展开更多
关键词 柔性摇臂 振动采收 结构设计 振动响应
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基于可编程逻辑控制器的核桃振动采收控制系统设计与仿真
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作者 茹煜 徐国鹏 +4 位作者 范高鸣 李秋洁 易永魁 丁莉 周宏平 《林业科学》 北大核心 2025年第8期11-24,共14页
【目的】为解决传统核桃人工采收方式存在的采收难度大、效率低、成本高等问题,根据我国核桃种植区域向标准化果园发展的趋势,设计基于可编程逻辑控制器(PLC)的核桃振动采收控制系统,并通过仿真试验验证该系统的可行性,以提高核桃振动... 【目的】为解决传统核桃人工采收方式存在的采收难度大、效率低、成本高等问题,根据我国核桃种植区域向标准化果园发展的趋势,设计基于可编程逻辑控制器(PLC)的核桃振动采收控制系统,并通过仿真试验验证该系统的可行性,以提高核桃振动采收自动化水平,降低人工采收难度,提高采收效率。【方法】基于激光雷达采集树干点云,在VisualStudio2017环境下对数据进行预处理,分割出最佳点云强度处的树干信息,采用最小二乘圆拟合方法提取树干直径;应用MATLAB软件设计模糊PID控制器,利用Simulink搭建系统框图找出控制器的最优参数,提高核桃振动采收控制系统的可行性;运用TIAPortal软件设计PLC程序,实现振动臂伸缩功能、夹持功能以及振动功能;使用组态王软件设计人机界面,通过以太网实现PLC与人机界面通讯,实现系统运行后的实时监控;通过仿真和实物试验对核桃振动采收控制系统的可行性进行验证。【结果】应用MATLAB软件得出控制器的最优参数分别为Kp=7.682、Ki=5.675、Kd=1.675。不同移动距离、树干直径的夹持力和振动频率仿真验证结果显示,在伸缩距离为20~100cm时,误差为0.02%~0.15%;树干直径为15~20cm时,夹持力误差稳定在1.20%~2.72%;振动频率误差为0.67%~3.00%。通过实机采收验证,控制系统能够准确控制振动臂进行移动、夹持和振动,采净率均在81%以上,且采收效率达到人工采收的7倍以上。【结论】本研究提出并设计一款基于PLC的核桃振动采收控制系统,通过仿真试验验证了系统的可行性。该振动采收控制系统适用于标准果园内的核桃采收,为核桃振动采收智能化提供了科学依据和实际指导,有效提高了核桃采收效率。 展开更多
关键词 控制系统 振动采收 树干识别 可编程逻辑控制器
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基于多叶位快速叶绿素荧光和1D-DRDC-Net的棉苗盐胁迫诊断方法
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作者 翁海勇 曾海燕 +3 位作者 雷庆元 周蓓蓓 李佳怿 徐洪烟 《农业机械学报》 北大核心 2025年第3期476-484,493,共10页
盐胁迫会导致棉花纤维品质及产量下降,尤其在苗期时其遭受盐胁迫影响最大。为了实现棉苗盐胁迫的快速诊断,本文利用快速叶绿素荧光技术获取了不同盐胁迫程度下棉苗冠层叶片的OJIP曲线,并结合深度残差网络(Deep residual network,ResNet... 盐胁迫会导致棉花纤维品质及产量下降,尤其在苗期时其遭受盐胁迫影响最大。为了实现棉苗盐胁迫的快速诊断,本文利用快速叶绿素荧光技术获取了不同盐胁迫程度下棉苗冠层叶片的OJIP曲线,并结合深度残差网络(Deep residual network,ResNet)和空洞卷积(Dilated convolution)结构构建了基于“叶位-通道”荧光数据融合的1D-DRDC-Net(1D-deep residual dilated convolutional neural network)棉苗盐胁迫深度学习诊断模型。结果表明,盐胁迫导致棉苗体内含水率下降,丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性、过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性升高;在垂直方向上盐胁迫对棉苗的影响趋势表现为植株上部分叶片各参数变化明显,其中对胁迫最敏感的叶位为L1,而成熟叶片受到的影响相对较小。相比于其它模型,1D-DRDC-Net对棉苗不同胁迫时间下3个盐浓度梯度(0、100、200 mmol/L)的诊断精度为76.67%,F1值为76.48%,比支持向量机(Support vector machine,SVM)、反向传播神经网络(Back propagation neural network,BPNN)准确率均提高5个百分点,比随机森林(Random forest,RF)提高14.45个百分点,比双向长短期记忆网络(Bidirectional long short-term memory,Bi-LSTM)提高3.34个百分点。基于“叶位-通道”的荧光信息融合策略准确率优于仅使用单一敏感叶位荧光信息8.89个百分点,其鲁棒性和泛化能力均优于只采用普通卷积核和取消“跳跃连接”的模型。最终,建立的1D-DRDC-Net模型在棉苗受到胁迫7、14、21 d后,对植株是否受到盐胁迫的诊断准确率分别达到83.33%、88.33%和95.00%,研究结果可为棉花栽培管理提供理论依据。 展开更多
关键词 棉苗盐胁迫 垂直异质性分布 快速叶绿素荧光 1D-DRDC-Net
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收获期艾草茎秆离散元仿真参数标定研究
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作者 刘虎 张泽豪 +3 位作者 何琴英 张道德 严旺开 霍欣浩 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第9期13-22,共10页
以艾草茎秆为研究对象,利用EDEM仿真软件,分别基于Hertz—Mindlin、Hertz—Mindlin with bonding V2模型建立艾草茎秆刚性、柔性离散元模型。通过单轴压缩试验确定艾草茎秆的泊松比、弹性模量、剪切模量分别为0.33、91.37 MPa、34.35 MP... 以艾草茎秆为研究对象,利用EDEM仿真软件,分别基于Hertz—Mindlin、Hertz—Mindlin with bonding V2模型建立艾草茎秆刚性、柔性离散元模型。通过单轴压缩试验确定艾草茎秆的泊松比、弹性模量、剪切模量分别为0.33、91.37 MPa、34.35 MPa。以休止角和弯曲破坏力为响应指标,通过Placktt—Burman试验、最陡爬坡试验和Box—Behnken响应面试验对艾草茎秆的接触参数和黏结参数进行标定。结果表明:艾草茎秆与钢板的碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.4、0.47、0.2。艾草茎秆之间的碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.3、0.49、0.14。艾草茎秆黏结模型中单位面积法向刚度为5.51×10^(12)N/m^(3),单位面积切向刚度为8.40×10^(11)N/m^(3),临界法向应力为20.69 MPa,临界切向应力为20.57 MPa,黏结半径为0.62 mm。采用休止角试验和弯曲试验对标定的参数进行验证,休止角和弯曲破坏力的物理试验均值与仿真试验均值相对误差分别为0.43%、2.10%,为艾草茎秆离散元仿真模型建立和收割机械的设计优化提供参考。 展开更多
关键词 艾草茎秆 离散元法 接触参数标定 黏结参数标定
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基于RT-DETR的复杂果园环境下青橘检测方法
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作者 秦建华 陈振伦 +2 位作者 万保雄 陆泰良 雷军乐 《电子测量技术》 北大核心 2025年第11期175-186,共12页
青橘智能收获依赖快速精准的检测技术。针对青橘尺寸多样、果园环境复杂及果实与背景相似度高导致的检测精度不足和漏检问题,本研究提出了一种轻量且高精度的青橘检测模型(RT-GCTR)。该模型采用大感受野小波卷积模块(WCLRF_Block)增强... 青橘智能收获依赖快速精准的检测技术。针对青橘尺寸多样、果园环境复杂及果实与背景相似度高导致的检测精度不足和漏检问题,本研究提出了一种轻量且高精度的青橘检测模型(RT-GCTR)。该模型采用大感受野小波卷积模块(WCLRF_Block)增强多尺寸目标特征提取,结合多尺度多头自注意力机制(MSMHSA)构建多尺度融合模块(MSMH-AIFI),自适应聚合多尺度特征,并引入SPDConv与CSP-OmniKernel模块设计SCOK-CCFF特征金字塔,提升小目标检测精度。实验结果表明,RT-GCTR在训练数据集1和测试数据集2上的AP50分别为92.0%和92.2%,优于其他先进模型。与RT-DETR-r18相比,RT-GCTR的参数量和浮点运算量分别减少26.7%和25.4%,在NVIDIA Jetson Orin NX上检测速度达10.3 fps。本研究在降低复杂度的同时,提升了精度和实时性,满足边缘设备需求。 展开更多
关键词 青橘 TRANSFORMER 深度学习 目标检测
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番茄采摘末端执行器控制系统设计与研究
10
作者 胡晓平 赵晨 +2 位作者 李亚芹 付彦伟 李彩花 《农机使用与维修》 2025年第8期33-36,共4页
针对番茄采摘末端执行器自动化需求,设计了一种基于气-电协同控制的末端执行器系统。该装置采用模块化架构构建气动控制系统,集成空气压缩机、电磁阀、真空吸附装置及柔性薄膜压力传感器,通过STM32微控制器实现闭环控制。系统融合Wi-Fi... 针对番茄采摘末端执行器自动化需求,设计了一种基于气-电协同控制的末端执行器系统。该装置采用模块化架构构建气动控制系统,集成空气压缩机、电磁阀、真空吸附装置及柔性薄膜压力传感器,通过STM32微控制器实现闭环控制。系统融合Wi-Fi/蓝牙双模通信协议,在采摘阶段通过真空吸盘与气动夹爪协同作用,配合压力传感器实时监测接触力,当压力值进入预设阈值范围时触发稳压锁定机制,可以有效降低采摘过程中的果实损伤率。硬件电路采用四路光耦隔离继电器实现电磁阀精准控制,定制的多功能工控板有集成信号调理模块和双阈值检测系统,试验通过三色LED状态指示模拟采摘过程中随着输入气压压力的变化,系统的预警反馈状态。为后续实现系统控制比例压力阀达到自适应调节系统压力的功能奠定基础。 展开更多
关键词 末端执行器 气动系统设计 控制系统设计 模拟试验
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履带式玉米收获机底盘车架轻量化设计
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作者 杨少奇 李广宇 +1 位作者 徐峰 王忠山 《农业与技术》 2025年第12期41-44,共4页
针对4YZ-2型履带式玉米联合收获机质量冗余、在丘陵山地田间操纵性和通过性表现欠佳、油耗相对较高等问题,对玉米收获机底盘车架进行轻量化设计。利用Solidworks软件对底盘车架进行参数化建模,基于车架参数化模型建立了底盘车架有限元模... 针对4YZ-2型履带式玉米联合收获机质量冗余、在丘陵山地田间操纵性和通过性表现欠佳、油耗相对较高等问题,对玉米收获机底盘车架进行轻量化设计。利用Solidworks软件对底盘车架进行参数化建模,基于车架参数化模型建立了底盘车架有限元模型,通过有限元分析模块对底盘车架进行模态分析和力学性能分析,得到了底盘车架的应力与变形结果。基于强度冗余量筛选出底盘车架的7个零部件的厚度作为质量优化设计变量,以满载弯曲工况下最大等效应力<117.5MPa作为约束条件,以车架质量最小为优化目标,进行轻量化设计,经过对1458(即2×3^(6))个算例运算分析比较,得到优化算例。底盘车架轻量化后,车架质量较优化前减轻30.13kg,最大变形量仅为0.96mm,满足强度和刚度的要求;对优化后的底盘车架进行了模态分析,其各阶固有频率均高于柴油发动机和路面的激励频率,避开了低频共振区间。 展开更多
关键词 履带式玉米收获机 底盘车架 有限元 轻量化
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基于改进YOLOv7的苹果目标检测算法研究
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作者 杨帆 周杰 +3 位作者 吴昊荣 罗瑶 汪旭 廖佳豪 《农业装备与车辆工程》 2025年第9期13-18,共6页
针对自然场景下苹果果实检测模型适应性不足和高计算复杂度的问题,在YOLOv7基础上进行改进,提出了一种兼顾精度与推理速度的ESS-YOLO模型。首先,使用改进的SPPFCSPC模块替换传统YOLOv7中的SPPCSPC模块,降低模型的计算量以及参数量;其次... 针对自然场景下苹果果实检测模型适应性不足和高计算复杂度的问题,在YOLOv7基础上进行改进,提出了一种兼顾精度与推理速度的ESS-YOLO模型。首先,使用改进的SPPFCSPC模块替换传统YOLOv7中的SPPCSPC模块,降低模型的计算量以及参数量;其次,引入ECA注意力机制模块,增强模型的鲁棒性和泛化能力;最后,使用SIoU损失函数,加快模型的收敛速度。实验结果表明,ESS-YOLO精确率、召回率和平均精度分别达到92.3%、93.9%和99.4%,较于基准模型YOLOv7,精确率提高了1.1%,召回率提高了0.8%,平均精度提高了1.8%,其参数量和浮点计算量分别降低了0.12 M和2.3 G,推理速度提升了18%。ESS-YOLO模型展现出优异的适应性与鲁棒性,可为促进苹果智能采摘应用提供技术参考。 展开更多
关键词 苹果 YOLOv7 目标检测 注意力机制
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基于PLC技术的联合收割机电气控制系统设计
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作者 甄彩霞 顾晓宇 +2 位作者 刘智 汝晓艳 魏熳 《南方农机》 2025年第19期133-134,145,共3页
【目的】减少农业收割中的粮食损失,提高收割机系统稳定性,满足现代化农业生产要求。【方法】分析了联合收割机电气控制原理,基于PLC技术对联合收割机电气控制系统的行走驱动电气系统和软硬件系统进行了设计优化,并选取某种植田的玉米... 【目的】减少农业收割中的粮食损失,提高收割机系统稳定性,满足现代化农业生产要求。【方法】分析了联合收割机电气控制原理,基于PLC技术对联合收割机电气控制系统的行走驱动电气系统和软硬件系统进行了设计优化,并选取某种植田的玉米作物作为研究对象进行试验,检验PLC技术在联合收割机电气控制系统中的实际应用。【结果】该联合收割机电气控制系统能够较好地完成收割作业,运行中未出现异常,各个参数数值均在合理范围内,一级喂入、二级喂入装置未出现谷物漏粮问题,损失率始终保持在3%之内,证实了电气控制系统的稳定性与可靠性。【结论】本研究可为联合收割机电气控制系统的创新设计提供参考,提升农作物收割效率,助推农业现代化、智能化发展。 展开更多
关键词 联合收割机 电气控制系统 PLC
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基于YOLO-SSAR的自然环境下红花检测算法 被引量:4
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作者 陈金荣 许燕 +3 位作者 周建平 王小荣 罗鸣 徐声彪 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期215-223,共9页
针对自然环境中红花智能采摘存在红花尺度变化大、遮挡情况复杂的问题,该研究对YOLOv5s模型进行优化,提出了一种基于多尺度特征提取的YOLO-SSAR目标检测算法。首先,采用ShuffleNet v2轻量化结构对Backbone层主干特征提取网络进行替换,... 针对自然环境中红花智能采摘存在红花尺度变化大、遮挡情况复杂的问题,该研究对YOLOv5s模型进行优化,提出了一种基于多尺度特征提取的YOLO-SSAR目标检测算法。首先,采用ShuffleNet v2轻量化结构对Backbone层主干特征提取网络进行替换,减少模型参数量和计算量;其次,在Neck层添加基于空洞卷积和共享权重的Scale-Aware RFE模块,提高模型对于多尺度特征信息的提取能力;最后,为解决目标检测中类内、类间遮挡问题,在Head层引入排斥损失函数对原损失函数进行替换,减少因非极大值抑制(non-maximum suppression,NMS)阈值选取不当造成的漏检或误检,提高模型的检测精度。试验结果表明,YOLO-SSAR算法在测试集上的精确率、召回率和平均精度均值分别为90.1%、88.5%、93.4%,比YOLOv5s原始模型分别提升了5.9、9.2和7.7个百分点,推理速度为115帧/s,模型大小为9.7 MB,与主流算法YOLOv4、YOLOv7、YOLOV8s、Faster R-CNN、SSD相比,精确率分别高出6.8、7.2、6.3、16.2和10.8个百分点、召回率高出9.4、10.3、9.5、17.3和59.4个百分点,平均精度均值高出8.8、8.2、8.1、14.9和19.4个百分点。研究表明,YOLO-SSAR算法在提升综合检测性能的同时也降低了计算复杂度,研究结果可以为红花智能采摘研究提供算法参考。 展开更多
关键词 目标检测 红花 YOLOv5s ShuffleNet v2 多尺度 排斥损失函数
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“美登”蓝莓两模式机械采摘手设计与性能分析
15
作者 孟兆新 高旗 +2 位作者 柳珍 程月峰 田相雨 《林业机械与木工设备》 2025年第2期57-63,共7页
由于“美登”蓝莓植株矮,大多数为人工采摘,采摘成本高且劳动强度大;国内现有的采摘机械易对蓝莓造成损害且对经济和科技水平要求较高。针对现有问题设计了一种两模式机械采摘手,采用简单机械结构的机械手与机械爪配合,适合多粒采摘与... 由于“美登”蓝莓植株矮,大多数为人工采摘,采摘成本高且劳动强度大;国内现有的采摘机械易对蓝莓造成损害且对经济和科技水平要求较高。针对现有问题设计了一种两模式机械采摘手,采用简单机械结构的机械手与机械爪配合,适合多粒采摘与单粒采摘。通过图像识别系统,采摘模式得以确定并自动切换。并针对“美登”蓝莓两模式机械采摘手结构进行了设计,对其进行了运动学分析和仿真分析,验证了该采摘器的合理性。 展开更多
关键词 蓝莓采摘 两模式 机械手 手指正解 仿真分析
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基于纵轴流开式玉米脱粒装置的优化设计与试验 被引量:3
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作者 张红梅 胡经营 +5 位作者 何勋 屈哲 杨立权 李世龙 刘冰杰 张静 《河南农业大学学报》 北大核心 2025年第1期122-135,共14页
【目的】解决现阶段玉米籽粒收获过程中籽粒破碎率和未脱净率高的问题,满足黄淮海地区玉米籽粒收获的要求。【方法】设计了纵轴流开式玉米脱粒装置,搭配钉齿式脱粒元件,将其按螺旋等间距排列的方式分布在辐条上。通过EDEM软件对脱粒装... 【目的】解决现阶段玉米籽粒收获过程中籽粒破碎率和未脱净率高的问题,满足黄淮海地区玉米籽粒收获的要求。【方法】设计了纵轴流开式玉米脱粒装置,搭配钉齿式脱粒元件,将其按螺旋等间距排列的方式分布在辐条上。通过EDEM软件对脱粒装置进行仿真分析,确定较佳的滚筒转速参数。以滚筒转速、喂入量、含水率为试验因素对脱粒装置进行单因素试验,得到较优的参数组合:滚筒转速为350.00 r⋅min^(-1)、喂入量为8.00 kg⋅s^(-1)、含水率为25.90%±1%。【结果】正交试验确定了影响的主次因素,先后依次为含水率、滚筒转速、喂入量。当滚筒转速为400 r⋅min^(-1)、喂入量为8.66 kg⋅s^(-1)、含水率为15.90%时,破碎率为3.99%、未脱净率为0.39%,脱粒装置台架验证试验得出该参数组合下破碎率和未脱净率分别为4.27%和0.51%,其中破碎率与理论优化值相差0.28%、未脱净率与理论优化值相差0.12%,试验结果与理论优化值非常接近。【结论】符合国家玉米籽粒直收的标准要求,为玉米籽粒收获机的研制提供了理论依据和新的研究思路。 展开更多
关键词 玉米脱粒 开式 脱粒装置 钉齿结构
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收获机领域国内外重要申请人专利情报分析
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作者 张磊洋 侯杉杉 +1 位作者 景敏 刘婠婠 《农业工程》 2025年第4期10-15,共6页
检索收获机领域全球专利数据,筛选和总结收获机领域重要申请人申请概况、专利技术分布等,梳理国外重要申请人核心专利布局情况,挖掘其在收获机领域的研究热点和布局情况,为我国收获机研发主体提供可行性参考。
关键词 收获机 重要申请人 核心专利 专利布局
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基于改进YOLOv5的红花目标检测算法研究 被引量:3
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作者 陈金荣 许燕 +1 位作者 周建平 王小荣 《农机化研究》 北大核心 2025年第1期26-32,66,共8页
为实现农业非结构环境下采摘机器人对红花的准确识别,提出了一种基于改进YOLOv5的红花目标检测算法。将CBAM注意力机制嵌入到YOLOv5网络,提高了小尺寸目标物在高层次特征中的表现力;建立一种Alpha-IoU目标位置损失函数对原损失函数GIOU... 为实现农业非结构环境下采摘机器人对红花的准确识别,提出了一种基于改进YOLOv5的红花目标检测算法。将CBAM注意力机制嵌入到YOLOv5网络,提高了小尺寸目标物在高层次特征中的表现力;建立一种Alpha-IoU目标位置损失函数对原损失函数GIOU存在的梯度消失问题进行改进,提高了被遮挡红花的预测率,并通过在目标检测网络中增加分割检测模块,提高宽和高小于最低像素的小目标物检测精度,利用图像扩增数据集对改进后的YOLOv5算法进行训练,再分别与改进前后YOLOv5网络和Faster R-CNN网络在不同红花品种、不同自然光照情况、不同天气条件和不同遮挡情况下进行对比。试验结果表明:改进后的YOLOv5算法P值、R值分别为90.45%和0.90,对非结构环境下盛开期的未采摘红花mAP值达到94.48%,在不同影响因素下都可以准确识别出红花且置信度较高,可为红花采摘机器人自动化作业中的红花识别提供技术支持。 展开更多
关键词 红花 目标检测 改进YOLOv5 数据增强 非结构环境
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基于改进YOLOv5的苹果轻量化检测算法 被引量:2
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作者 王红君 刘紫宾 +1 位作者 赵辉 岳有军 《农机化研究》 北大核心 2025年第7期65-71,共7页
为解决苹果采摘机器人检测算法存在的网络结构复杂和参数量大的问题,提出一种基于YOLOv5的轻量化苹果检测算法。首先,将YOLOv5主干网络替换为MobileNetv3,为降低网络的计算复杂度,将深度可分离卷积引入到特征融合网络中;然后,在网络的... 为解决苹果采摘机器人检测算法存在的网络结构复杂和参数量大的问题,提出一种基于YOLOv5的轻量化苹果检测算法。首先,将YOLOv5主干网络替换为MobileNetv3,为降低网络的计算复杂度,将深度可分离卷积引入到特征融合网络中;然后,在网络的关键位置引入注意力机制,以提高算法对苹果不同特征的提取能力;最后,使用CIoU作为改进网络的损失函数,以提升模型的检测效果。试验结果表明:改进模型的检测精度为91.5%,相较于SSD、Faster R-CNN,检测精度分别提高了2.35%、3.07%,相比于YOLOv5s检测精度提高了8.20%,且模型大小约为YOLOv5s的1/3。 展开更多
关键词 苹果 检测算法 YOLOv5 轻量化 注意力机制
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采摘机器人避障及路径规划的关键技术探索
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作者 吴丹 姬丽雯 高帅 《农业开发与装备》 2025年第2期36-38,共3页
随着人口老龄化和劳动力成本的上升,传统农业面临着严峻的挑战。采摘作业自动化、智能化水平的提升对于提高农业生产效率、降低劳动强度具有重要意义。采摘机器人作为现代农业装备的重要发展方向,其核心技术之一便是避障与路径规划。在... 随着人口老龄化和劳动力成本的上升,传统农业面临着严峻的挑战。采摘作业自动化、智能化水平的提升对于提高农业生产效率、降低劳动强度具有重要意义。采摘机器人作为现代农业装备的重要发展方向,其核心技术之一便是避障与路径规划。在复杂的农田环境中,机器人需要准确识别并避开障碍物,规划出最优路径以高效完成采摘任务。基于此,首先阐述采摘机器人避障技术,其次阐述采摘机器人路径规划技术,最后分析一个采摘机器人避障及路径规划的案例,以供参考。 展开更多
关键词 采摘机器人 避障技术 路径规划
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