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小型农田原状土样采集机器人系统研发与测试
被引量:
3
1
作者
闫全涛
李丽霞
+1 位作者
邱权
丛岳
《智能化农业装备学报(中英文)》
2024年第1期12-22,共11页
农业机器人是农业机械领域的研究热点之一。国内外对温室/农田/果园作业(除草、施肥、喷药、采摘等)机器人移动平台的研究已取得初步成果,但对农田土样采集机器人移动平台的研究鲜有出现。在土壤的物理力学特性研究过程中,原状土壤样品...
农业机器人是农业机械领域的研究热点之一。国内外对温室/农田/果园作业(除草、施肥、喷药、采摘等)机器人移动平台的研究已取得初步成果,但对农田土样采集机器人移动平台的研究鲜有出现。在土壤的物理力学特性研究过程中,原状土壤样品的采集是一个重要前提。如果土样的原状度无法保障,后期实验室物理力学测试分析难以得出准确的研究结果。本研究针对这一问题,研发了一台结构紧凑、通过性强、取土质量好、取土效率高的农田土壤采集机器人移动平台,给出了机械系统、控制系统设计方案,并开展了初步的田间试验研究。本研究的主要内容如下:(1)机器人移动平台本体设计方面,确定了差速转向的转向方式;进行了机械系统设计,完成了相关硬件选型分析和控制系统设计以及软件编写。移动平台轴距为960 mm、轮距为600 mm,轮毂电机功率1000 W,实现了基于调速转把和遥控手柄的移动平台协调运动控制,满足试验要求。(2)土样采集装置方面,对分段原状取土装置进行了设计。通过对比分析选用液压传动作为动力源和直压旋入式入土方式。通过理论分析确定了取土器主要技术参数,并对其入土关键部件进行有限元分析,验证了其结构参数设计的合理性。(3)通过田间试验,考察整机的移动性能和取土质量。移动性能测试试验结果表明:最大垂直越障高度80 mm,最大爬坡坡度35°。土样抗剪强度检测试验结果表明:在获取0~200 mm深度土样时,环刀法和新系统所取土样的内摩擦角方差在0.05的置信水平下,P值等于0.866;在获取0~100 mm和100~200 mm深度土样时,环刀法和取土装置所取土样的凝聚力方差在0.05的置信水平下,P值分别为0.145和0.717。取土效率对比试验结果表明:该取土装置完成一次取土仅需3~5 min。
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关键词
农业机器人
移动平台
农田
原状土样
取
土
器
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职称材料
一种确定原状土样非饱和水力传导度的方法
被引量:
4
2
作者
邵爱军
沈荣开
+1 位作者
张瑜芳
杨劲松
《土壤学报》
CAS
CSCD
北大核心
2000年第3期419-423,共5页
提出了一种新的求参方法──“同定参数法”,按该方法求原状土样参数的原理设计制作了求参装置,在求参过程中,通过迭代法修正水分特征曲线,求得原状土样非饱和水力传导度。
关键词
原状土样
水分特征曲线
非饱和水力传导度
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职称材料
循环荷载后原状与重塑饱和粉质黏土不排水强度性状研究
被引量:
16
3
作者
郑刚
霍海峰
雷华阳
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第3期400-408,共9页
为研究循环荷载作用后原状土与重塑土不排水强度发展规律,针对天津典型粉质黏土做了一系列动、静力三轴试验。结果表明,振后原状土样不排水抗剪强度会发生衰减,当振后轴向应变大于3%时,衰减度β随动轴向应变增加呈现先增大后稳定的趋势...
为研究循环荷载作用后原状土与重塑土不排水强度发展规律,针对天津典型粉质黏土做了一系列动、静力三轴试验。结果表明,振后原状土样不排水抗剪强度会发生衰减,当振后轴向应变大于3%时,衰减度β随动轴向应变增加呈现先增大后稳定的趋势;最大孔压比处于0.5~0.7之间时,不排水强度衰减较小,最大孔压比高于0.7时,振后强度开始迅速衰减;振后饱和粉质黏土不排水剪应力路径表现出超固结性质,随着β的增加,应力路径由正常固结向轻似超固结,再向重似超固结发展。对于重塑土,循环荷载作用后其不排水抗剪强度变化较小。
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关键词
循环荷载作用
不排水强度
粉质黏
土
饱和
不排水抗剪强度
性状
原状土样
轴向应变
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职称材料
千枚岩残坡积土大型直剪试验研究
被引量:
11
4
作者
谭捍华
孟庆山
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第S1期360-363,668,共5页
土体抗剪强度是边坡稳定性分析的重要力学参数,而大型直剪试验是确定粗粒土抗剪强度指标较为有效的方法,但获取所需原状土样较为困难。通过现场挖取边坡残坡积原状土样,开展原状土样和击实土样的室内常规小型直剪对比试验,证明在有效控...
土体抗剪强度是边坡稳定性分析的重要力学参数,而大型直剪试验是确定粗粒土抗剪强度指标较为有效的方法,但获取所需原状土样较为困难。通过现场挖取边坡残坡积原状土样,开展原状土样和击实土样的室内常规小型直剪对比试验,证明在有效控制密度、干密度和含水率条件下采用击实土样获取的直剪强度指标可替代原状土样试验结果。击实土样的大型直剪与原状土样的常规直剪试验结果对比分析表明,由常规小型直剪试验获得残坡积土的抗剪强度略高于大型直剪试验结果。由于室内常规小型直剪试验获取的抗剪强度指标往往比边坡实际发生滑动时的抗剪强度指标稍大,建议在边坡稳定性分析中对抗剪强度指标选取时,采用以大型直剪试验获得的有效控制密度、干密度和含水率条件下击实土样的峰值强度和残余强度,由此进行的边坡稳定性计算将更为科学合理。
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关键词
残坡积
土
剪切特性
抗剪强度
原状土样
击实
土
样
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职称材料
合肥地区黏土膨胀特性研究
被引量:
1
5
作者
周罡
李淮
+1 位作者
杨新安
陈翔
《城市轨道交通研究》
北大核心
2022年第12期193-197,共5页
在合肥地区地铁隧道施工现场取典型黏土地层原状土样,进行了一系列室内试验和电镜试验,对合肥地区典型黏土土样的膨胀特性进行了研究。研究结果表明:合肥地区黏土土样具有弱膨胀性;得到了合肥地区典型黏土的膨胀力数据;合肥地区黏土的...
在合肥地区地铁隧道施工现场取典型黏土地层原状土样,进行了一系列室内试验和电镜试验,对合肥地区典型黏土土样的膨胀特性进行了研究。研究结果表明:合肥地区黏土土样具有弱膨胀性;得到了合肥地区典型黏土的膨胀力数据;合肥地区黏土的抗剪强度参数与含水率之间存在负指数函数关系;两种黏土存在裂隙结构面和致密结构面,微孔隙、微裂隙和黏土的颗粒排列等的差别是其具有不同膨胀特性的原因。
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关键词
黏
土
膨胀特性
原状土样
室内试验
电镜试验
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职称材料
广西覆盖型岩溶区土层崩解机理研究
被引量:
22
6
作者
谭益
《工程地质学报》
CSCD
2001年第3期272-276,共5页
根据广西覆盖型岩溶区原状土样和扰动土样的室内试验结果 ,研究土的崩解与土的矿物成分、化学成分、结构、颗粒大小、物理性质、含水状态和水的化学成分、水位变化等因素的关系。
关键词
广西
土
层
岩溶区
原状土样
扰动
土
样
崩解机理
化学成分
颗粒
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职称材料
基于氯离子示踪法深厚包气带地区地下水补给特征
被引量:
5
7
作者
杨会峰
白华
+3 位作者
程彦培
孟瑞芳
曹文庚
南天
《南水北调与水利科技(中英文)》
CAS
北大核心
2022年第1期30-39,共10页
针对包气带增厚条件下降水入渗变化问题,在华北山前平原滹沱河冲洪积扇典型包气带增厚区实施地质钻孔,通过采样钻杆前端特制的内置环刀取样器,采用无循环液压入法获取原状土样,测试深厚包气剖面土体结构参数、含水量和氯离子质量浓度;...
针对包气带增厚条件下降水入渗变化问题,在华北山前平原滹沱河冲洪积扇典型包气带增厚区实施地质钻孔,通过采样钻杆前端特制的内置环刀取样器,采用无循环液压入法获取原状土样,测试深厚包气剖面土体结构参数、含水量和氯离子质量浓度;利用氯离子示踪方法研究厚达45 m包气带的水分运移规律,重建深厚包气带地区降水补给历史,评价降水补给强度。结果表明:45 m包气带剖面记录的降水补给年龄为72.12 a,平均入渗补给强度为0.096 m/a,降水入渗补给量占多年平均降水量的18.1%。深厚包气带地区水分运移非常缓慢,水分在多次降水叠加驱动下不断形成新的脉冲逐步向深部运移,降水补给到地下水需要一个长期的过程。研究成果对深厚包气带地区土壤水分运移研究和降水入渗补给评价都具有重要借鉴意义。
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关键词
深厚包气带
原状土样
氯离子
示踪
降水入渗
地下水补给
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职称材料
题名
小型农田原状土样采集机器人系统研发与测试
被引量:
3
1
作者
闫全涛
李丽霞
邱权
丛岳
机构
北京农学院智能科学与工程学院
昆明理工大学现代农业工程学院
北京市农林科学院智能装备技术研究中心
江苏丰尚智能科技有限公司
出处
《智能化农业装备学报(中英文)》
2024年第1期12-22,共11页
基金
国家自然科学基金项目(61973040)。
文摘
农业机器人是农业机械领域的研究热点之一。国内外对温室/农田/果园作业(除草、施肥、喷药、采摘等)机器人移动平台的研究已取得初步成果,但对农田土样采集机器人移动平台的研究鲜有出现。在土壤的物理力学特性研究过程中,原状土壤样品的采集是一个重要前提。如果土样的原状度无法保障,后期实验室物理力学测试分析难以得出准确的研究结果。本研究针对这一问题,研发了一台结构紧凑、通过性强、取土质量好、取土效率高的农田土壤采集机器人移动平台,给出了机械系统、控制系统设计方案,并开展了初步的田间试验研究。本研究的主要内容如下:(1)机器人移动平台本体设计方面,确定了差速转向的转向方式;进行了机械系统设计,完成了相关硬件选型分析和控制系统设计以及软件编写。移动平台轴距为960 mm、轮距为600 mm,轮毂电机功率1000 W,实现了基于调速转把和遥控手柄的移动平台协调运动控制,满足试验要求。(2)土样采集装置方面,对分段原状取土装置进行了设计。通过对比分析选用液压传动作为动力源和直压旋入式入土方式。通过理论分析确定了取土器主要技术参数,并对其入土关键部件进行有限元分析,验证了其结构参数设计的合理性。(3)通过田间试验,考察整机的移动性能和取土质量。移动性能测试试验结果表明:最大垂直越障高度80 mm,最大爬坡坡度35°。土样抗剪强度检测试验结果表明:在获取0~200 mm深度土样时,环刀法和新系统所取土样的内摩擦角方差在0.05的置信水平下,P值等于0.866;在获取0~100 mm和100~200 mm深度土样时,环刀法和取土装置所取土样的凝聚力方差在0.05的置信水平下,P值分别为0.145和0.717。取土效率对比试验结果表明:该取土装置完成一次取土仅需3~5 min。
关键词
农业机器人
移动平台
农田
原状土样
取
土
器
Keywords
agricultural robot
mobile platform
in-field
undisturbed soil
soil sampler
分类号
S24 [农业科学—农业电气化与自动化]
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
一种确定原状土样非饱和水力传导度的方法
被引量:
4
2
作者
邵爱军
沈荣开
张瑜芳
杨劲松
机构
中国科学院南京土壤研究所
武汉水利电力大学
出处
《土壤学报》
CAS
CSCD
北大核心
2000年第3期419-423,共5页
基金
国家自然科学基金!"八五"重大项目(49391604)
文摘
提出了一种新的求参方法──“同定参数法”,按该方法求原状土样参数的原理设计制作了求参装置,在求参过程中,通过迭代法修正水分特征曲线,求得原状土样非饱和水力传导度。
关键词
原状土样
水分特征曲线
非饱和水力传导度
Keywords
Undisturbed soil sample, Soil water characteristic curve, Unsaturated conductivity
分类号
S152.72 [农业科学—土壤学]
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职称材料
题名
循环荷载后原状与重塑饱和粉质黏土不排水强度性状研究
被引量:
16
3
作者
郑刚
霍海峰
雷华阳
机构
滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室
天津大学土木工程系
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第3期400-408,共9页
基金
国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2010CB732106)
国家自然科学基金项目(51078262)
天津大学自主创新基金项目(2010XJ-0101)
文摘
为研究循环荷载作用后原状土与重塑土不排水强度发展规律,针对天津典型粉质黏土做了一系列动、静力三轴试验。结果表明,振后原状土样不排水抗剪强度会发生衰减,当振后轴向应变大于3%时,衰减度β随动轴向应变增加呈现先增大后稳定的趋势;最大孔压比处于0.5~0.7之间时,不排水强度衰减较小,最大孔压比高于0.7时,振后强度开始迅速衰减;振后饱和粉质黏土不排水剪应力路径表现出超固结性质,随着β的增加,应力路径由正常固结向轻似超固结,再向重似超固结发展。对于重塑土,循环荷载作用后其不排水抗剪强度变化较小。
关键词
循环荷载作用
不排水强度
粉质黏
土
饱和
不排水抗剪强度
性状
原状土样
轴向应变
Keywords
cyclic loading
undrained strength
dynamic axial strain
pore pressure ratio
quasi-overconsolidation
分类号
TU442 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
千枚岩残坡积土大型直剪试验研究
被引量:
11
4
作者
谭捍华
孟庆山
机构
重庆大学土木工程学院
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第S1期360-363,668,共5页
文摘
土体抗剪强度是边坡稳定性分析的重要力学参数,而大型直剪试验是确定粗粒土抗剪强度指标较为有效的方法,但获取所需原状土样较为困难。通过现场挖取边坡残坡积原状土样,开展原状土样和击实土样的室内常规小型直剪对比试验,证明在有效控制密度、干密度和含水率条件下采用击实土样获取的直剪强度指标可替代原状土样试验结果。击实土样的大型直剪与原状土样的常规直剪试验结果对比分析表明,由常规小型直剪试验获得残坡积土的抗剪强度略高于大型直剪试验结果。由于室内常规小型直剪试验获取的抗剪强度指标往往比边坡实际发生滑动时的抗剪强度指标稍大,建议在边坡稳定性分析中对抗剪强度指标选取时,采用以大型直剪试验获得的有效控制密度、干密度和含水率条件下击实土样的峰值强度和残余强度,由此进行的边坡稳定性计算将更为科学合理。
关键词
残坡积
土
剪切特性
抗剪强度
原状土样
击实
土
样
Keywords
residual soil
shear characteristics
shear strength
undisturbed sample
compacted sample
分类号
P634.1 [天文地球—地质矿产勘探]
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
合肥地区黏土膨胀特性研究
被引量:
1
5
作者
周罡
李淮
杨新安
陈翔
机构
广州市重点公共建设项目管理中心
中交第三航务工程局集团有限公司
同济大学道路与交通工程教育部重点实验室
出处
《城市轨道交通研究》
北大核心
2022年第12期193-197,共5页
文摘
在合肥地区地铁隧道施工现场取典型黏土地层原状土样,进行了一系列室内试验和电镜试验,对合肥地区典型黏土土样的膨胀特性进行了研究。研究结果表明:合肥地区黏土土样具有弱膨胀性;得到了合肥地区典型黏土的膨胀力数据;合肥地区黏土的抗剪强度参数与含水率之间存在负指数函数关系;两种黏土存在裂隙结构面和致密结构面,微孔隙、微裂隙和黏土的颗粒排列等的差别是其具有不同膨胀特性的原因。
关键词
黏
土
膨胀特性
原状土样
室内试验
电镜试验
Keywords
cohesive soil
expansive characteristics
undisturbed soil sample
laboratory test
electron microscope test
分类号
TU411 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
广西覆盖型岩溶区土层崩解机理研究
被引量:
22
6
作者
谭益
机构
广西地质矿产科技信息中心
出处
《工程地质学报》
CSCD
2001年第3期272-276,共5页
文摘
根据广西覆盖型岩溶区原状土样和扰动土样的室内试验结果 ,研究土的崩解与土的矿物成分、化学成分、结构、颗粒大小、物理性质、含水状态和水的化学成分、水位变化等因素的关系。
关键词
广西
土
层
岩溶区
原状土样
扰动
土
样
崩解机理
化学成分
颗粒
Keywords
Guangxi, Solum, Disintegration.
分类号
P642.25 [天文地球—工程地质学]
TU411 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
基于氯离子示踪法深厚包气带地区地下水补给特征
被引量:
5
7
作者
杨会峰
白华
程彦培
孟瑞芳
曹文庚
南天
机构
中国地质科学院水文地质环境地质研究所
河北沧州平原区地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站
出处
《南水北调与水利科技(中英文)》
CAS
北大核心
2022年第1期30-39,共10页
基金
中国地质科学院科研业务费项目(YYWF201630)
国家自然科学基金项目(41372243)
中国地质调查局地质调查项目(DD20190336)。
文摘
针对包气带增厚条件下降水入渗变化问题,在华北山前平原滹沱河冲洪积扇典型包气带增厚区实施地质钻孔,通过采样钻杆前端特制的内置环刀取样器,采用无循环液压入法获取原状土样,测试深厚包气剖面土体结构参数、含水量和氯离子质量浓度;利用氯离子示踪方法研究厚达45 m包气带的水分运移规律,重建深厚包气带地区降水补给历史,评价降水补给强度。结果表明:45 m包气带剖面记录的降水补给年龄为72.12 a,平均入渗补给强度为0.096 m/a,降水入渗补给量占多年平均降水量的18.1%。深厚包气带地区水分运移非常缓慢,水分在多次降水叠加驱动下不断形成新的脉冲逐步向深部运移,降水补给到地下水需要一个长期的过程。研究成果对深厚包气带地区土壤水分运移研究和降水入渗补给评价都具有重要借鉴意义。
关键词
深厚包气带
原状土样
氯离子
示踪
降水入渗
地下水补给
Keywords
deep and thick unsaturated zone
undisturbed soil sample
chloride
tracer
precipitation infiltration
groundwater replenishment
分类号
TV138 [水利工程—水力学及河流动力学]
P641 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
小型农田原状土样采集机器人系统研发与测试
闫全涛
李丽霞
邱权
丛岳
《智能化农业装备学报(中英文)》
2024
3
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职称材料
2
一种确定原状土样非饱和水力传导度的方法
邵爱军
沈荣开
张瑜芳
杨劲松
《土壤学报》
CAS
CSCD
北大核心
2000
4
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职称材料
3
循环荷载后原状与重塑饱和粉质黏土不排水强度性状研究
郑刚
霍海峰
雷华阳
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012
16
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职称材料
4
千枚岩残坡积土大型直剪试验研究
谭捍华
孟庆山
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011
11
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职称材料
5
合肥地区黏土膨胀特性研究
周罡
李淮
杨新安
陈翔
《城市轨道交通研究》
北大核心
2022
1
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职称材料
6
广西覆盖型岩溶区土层崩解机理研究
谭益
《工程地质学报》
CSCD
2001
22
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职称材料
7
基于氯离子示踪法深厚包气带地区地下水补给特征
杨会峰
白华
程彦培
孟瑞芳
曹文庚
南天
《南水北调与水利科技(中英文)》
CAS
北大核心
2022
5
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