组培容器清洗装置关键部件设计与试验

1

作者 俞国红 郑航 +3 位作者 陈兵 薛向磊 谢平 叶云翔 《浙江农业学报》 北大核心 2025年第2期480-492,共13页

组培工厂化生产是我国种苗产业未来的发展方向。目前,我国组培生产以人工作业为主,其生产过程包括组培容器清洗灌装、种苗接种、培养以及移栽等一系列环节。其中,组培容器清洗是工厂化组培生产的关键环节之一,人工清洗费时费力,作业成本... 组培工厂化生产是我国种苗产业未来的发展方向。目前,我国组培生产以人工作业为主,其生产过程包括组培容器清洗灌装、种苗接种、培养以及移栽等一系列环节。其中,组培容器清洗是工厂化组培生产的关键环节之一,人工清洗费时费力,作业成本高,且清洗质量得不到有效保证。本文在分析组培容器清洗作业要求的基础上,设计了一种小型卧式组合式容器清洗装备,重点介绍了洗瓶机的工作原理,对关键部件与控制系统模块进行了理论分析与选型设计,分析了组合式容器清洗工艺流程,并设计了气动回路与控制系统,编写了相应的控制程序。同时,开展了组培容器清脂正交试验,得到了最佳清脂工作参数:刮片旋转速度为210 r·min^(-1),刮片旋转时间为2.5 s,刮片进出方式为正转-反转形式。在此条件下,清脂率能达到97%以上。容器清洗试验的结果表明:该洗瓶机运行平稳,清洗合格率98%以上,清洗作业效率在22瓶·min^(-1),能满足组培工厂化生产洗瓶要求。 展开更多

关键词 组培容器 工厂化 洗瓶机 控制系统 试验

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基于模糊PID的丘陵山地灌溉控制系统设计 被引量：3

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作者 廖洪铠 刘志达 +2 位作者 龚立 胡栋 彭何欢 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第2期109-114,共6页

针对传统丘陵山地农业灌溉通常采用人工控制电磁阀进行灌溉所出现的水资源浪费、人工成本高等问题,设计了一套基于模糊控制和PID控制的丘陵山地农作物自动灌溉控制系统,将PID控制的稳定性和模糊控制的适应性相结合来控制灌溉时长。通过S... 针对传统丘陵山地农业灌溉通常采用人工控制电磁阀进行灌溉所出现的水资源浪费、人工成本高等问题,设计了一套基于模糊控制和PID控制的丘陵山地农作物自动灌溉控制系统,将PID控制的稳定性和模糊控制的适应性相结合来控制灌溉时长。通过Simulink搭建的丘陵山地灌溉系统,分别用常规PID和模糊PID来控制该系统进行仿真实验。结果表明:模糊PID控制下的系统相比于常规PID控制,超调量和调节时间都明显降低,具有更高的稳定性、适应性和调节性能,可以用于丘陵山地农业自动灌溉系统中。 展开更多

关键词 丘陵山地 自动灌溉 模糊PID控制 MATLAB仿真

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水稻秧盘推送设备的设计与仿真优化

3

作者 孙恩欢 俞国红 +2 位作者 薛向磊 赵颖雷 张成浩 《农机化研究》 北大核心 2025年第7期155-160,共6页

为实现水稻秧盘的自动化运输,研发了一款水稻秧盘自动推送设备,用以解决秧盘从传送带运至立体苗床的运输问题。该推送设备以可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)为控制核心,通过光电传感器发送信号,控制气缸和电机分... 为实现水稻秧盘的自动化运输,研发了一款水稻秧盘自动推送设备,用以解决秧盘从传送带运至立体苗床的运输问题。该推送设备以可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)为控制核心,通过光电传感器发送信号,控制气缸和电机分别实现定位和推送功能。同时,对接收秧盘的吊篮进行仿真分析,保证苗床在转动和推送过程中的平稳性;通过应用ANSYS Workbench软件对立体苗床的吊篮进行静力学分析,得到静力学分析结果。试验结果表明:当抬升高度和推送距离参数分别设置为400 mm和940 mm时,推送成功率可达96%,研究结果为水稻秧盘运输提供了技术参考。 展开更多

关键词 秧盘 推送设备 吊篮 静力学性能 推送合格率 水稻

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基于DEM-MBD耦合算法的茶园仿生掘耕机优化与试验

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作者 贾治军 姜嘉胤 +10 位作者 徐家俊 李杨 董春旺 宋文韬 李凯 韦持章 姚雨晨 姚立健 杨自栋 刘皓央 马蓉 《茶叶科学》 北大核心 2025年第2期284-302,共19页

针对茶园耕作过程中因土壤板结粘滞特性导致的机具耕作阻力大、作业质量差等问题,基于鼹鼠爪趾生物力学特征创新设计了一款复合仿生耕作铲,通过四杆机构集成设计研制了新型茶园掘耕机。研究过程中,首先基于离散元法(Discrete element me... 针对茶园耕作过程中因土壤板结粘滞特性导致的机具耕作阻力大、作业质量差等问题,基于鼹鼠爪趾生物力学特征创新设计了一款复合仿生耕作铲,通过四杆机构集成设计研制了新型茶园掘耕机。研究过程中,首先基于离散元法(Discrete element method,DEM)与多体动力学(Multi-body dynamics,MBD)耦合算法对仿生掘耕机的耕作过程进行动态模拟分析。同时借助Design-Expert 13试验设计软件,采用三因素三水平正交试验法(耕作铲入土角度、驱动臂转速、机具前进速度)开展整机工作参数优化研究,确定在耕作深度100 mm时,安装复合仿生耕作铲的茶园仿生掘耕机最佳工作参数组合为入土角度33.506°、驱动臂转速289.923 r·min^(-1)、机具行进速度0.2 m·s^(-1)。基于此优化参数,通过土壤颗粒运动速度分布特征进行耕作扰动对比仿真分析。最后开展田间验证试验,结果表明:相较于传统原型铲,装配复合仿生耕作铲的掘耕机减阻率为5.70%,碎土率提升至91.05%,其他作业评价指标均有所提升,工作性能能够满足茶园耕作的要求,验证了其仿生结构设计的有效性与工程实用性。 展开更多

关键词 茶园耕作机械 离散元法 多体动力学 耦合算法 仿生结构设计

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履带掘耕机耕作分析与试验

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作者 任宁 黄伟 +2 位作者 俞国红 武萌 沈帅 《农机化研究》 北大核心 2025年第8期208-213,共6页

为了探索和优化茶园履带掘耕机的耕作质量,得到最佳工作参数,对茶园履带掘耕机的耕作原理进行了运动学分析,并以根深为目标优化得到多组杆件参数;在重耕漏耕的理论分析基础上,以耕深、重耕漏耕量作为试验指标,以杆件组合、前进速度和曲... 为了探索和优化茶园履带掘耕机的耕作质量,得到最佳工作参数,对茶园履带掘耕机的耕作原理进行了运动学分析,并以根深为目标优化得到多组杆件参数;在重耕漏耕的理论分析基础上,以耕深、重耕漏耕量作为试验指标,以杆件组合、前进速度和曲柄转速作为试验因素设计正交试验,得到最佳工作参数组合;最后,进行了样机试制和实地验证。结果表明:曲柄l 3=81 mm、连杆l 4=175 mm、曲柄转速115 r/min、作业速度450 mm/s的工作参数组合为相对最佳组合。 展开更多

关键词 茶园 掘耕机 耕深 正交试验

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茶园履带式掘耕机设计与试验

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作者 沈帅 任宁 +2 位作者 郑航 俞国红 陈志东 《茶叶科学》 北大核心 2025年第2期273-283,共11页

针对丘陵山区茶园土壤耕作环节面临耕作机械设备不足、设备爬坡性能差等问题,设计研发了一款适用于丘陵山区的茶园履带式掘耕机,以爬坡性能为设计目标,开展底盘主要结构参数设计,通过动力学仿真技术进行掘耕机横坡、纵坡行走能力分析。... 针对丘陵山区茶园土壤耕作环节面临耕作机械设备不足、设备爬坡性能差等问题,设计研发了一款适用于丘陵山区的茶园履带式掘耕机,以爬坡性能为设计目标,开展底盘主要结构参数设计,通过动力学仿真技术进行掘耕机横坡、纵坡行走能力分析。仿真结果表明,履带式掘耕机横坡最大行驶坡度为22°,纵坡最大行驶坡度为31°。探究掘耕机耕作质量,以理论分析耕作运动轨迹为基础,通过动力学开展耕作前进速度优选,获取掘耕机的最佳耕作前进速度为400~450 mm·s^(-1)。为进一步验证参数合理性和仿真结果可靠性,开展纵坡爬坡田间试验,结果表明,掘耕机在纵坡上最大爬坡角度为32°,与理论爬坡角度误差为3.22%,从而验证了理论计算和仿真的准确性和可靠性。研究结果表明设计的掘耕机具有较好的通过性,能够充分满足丘陵地区上山爬坡需求,为茶园中耕问题提供了一种有效的解决方案。 展开更多

关键词 丘陵山区 茶园 掘耕机 爬坡 底盘

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基于实例分割的叶菜垄间导航线提取算法研究

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作者 郑航 冯昊栋 +3 位作者 薛向磊 叶云翔 于健麟 俞国红 《浙江农业学报》 北大核心 2025年第3期701-711,共11页

为提高设施垄作模式下叶菜的田间管理装备移动导航精度,文章提出了一种基于深度学习的叶菜垄间导航线提取算法。首先在叶菜垄间导航路径数据集上进行模型训练,采用改进的YOLOv5s-Seg卷积神经网络提取温室作业道路图像的特征点,并通过最... 为提高设施垄作模式下叶菜的田间管理装备移动导航精度,文章提出了一种基于深度学习的叶菜垄间导航线提取算法。首先在叶菜垄间导航路径数据集上进行模型训练,采用改进的YOLOv5s-Seg卷积神经网络提取温室作业道路图像的特征点,并通过最小二乘法拟合生成导航线。在试验中,对模型的内部结构进行了一系列的改进,提高了算法的精度和运算速度;通过采集的800张垄作模式下叶菜类作物生长图片,并通过数据增强将数据集总数扩充为原来的4倍,进而在320张图片组成的独立测试集上进行测试,总体分割精度均值为99.50%,在发芽期、幼苗期和产品器官形成期,图像的准确率分别为94.33%、97.77%和96.23%,拟合导航线与人工观测导航线的平均偏差为5.60 cm。结果表明,该导航算法能满足设施内垄作模式叶菜智能化管理移动装备的导航需求。 展开更多

关键词 设施温室 垄作模式 实例分割 深度学习 导航线

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丘陵山地小型履带式底盘的仿真与试验

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作者 周承成 索利利 +3 位作者 任宁 胡伟莲 武萌 俞国红 《农机化研究》 2025年第10期275-283,共9页

我国丘陵山地地貌复杂多样,一方面地块零碎,限制了传统大中型农业机械的使用;另一方面坡度大、沟坎多、土壤多样化,增加了耕作难度。因此,开发适合丘陵山地的小型农机底盘,对于提高丘陵山区农业机械化水平至关重要。针对底盘在丘陵山地... 我国丘陵山地地貌复杂多样,一方面地块零碎,限制了传统大中型农业机械的使用;另一方面坡度大、沟坎多、土壤多样化,增加了耕作难度。因此,开发适合丘陵山地的小型农机底盘,对于提高丘陵山区农业机械化水平至关重要。针对底盘在丘陵山地复杂地形地貌下存在爬坡、越障等困难的情况,以自主设计的小型履带式底盘为研究对象,并以履带式底盘在平地行驶、爬坡、越障和越沟时的状态和受力情况为约束条件,进行结构尺寸的设计与计算。利用RecurDyn软件对履带式底盘进行动力学仿真分析,对底盘的跑偏率、最大爬坡角度、最大越障高度和最大越沟宽度的通过能力进行分析,并通过试制以电力为驱动的试验样机进行实地试验来验证设计计算和仿真分析的准确性。结果表明:履带底盘直线行驶偏移量小于4%、爬坡极限角为28°、越障极限高度为280 mm、极限越沟宽度为290 mm,具有较好的通过和行驶性能,验证了设计的可行性和仿真的准确性。 展开更多

关键词 履带底盘 仿真 实车试验 通过性 Recurdyn 丘陵山地

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不同结构参数对喷头雾化特性的影响规律

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作者 冯静之 朱兴业 +2 位作者 华珊 钱兆 刘俊萍 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期426-432,共7页

针对目前雾化喷嘴存在的雾化压力高、雾化范围小等问题,设计了一种雾化喷头,并分析了该喷头的雾化特性.利用激光粒度测试仪探究压力为0.15~0.30 MPa、出口直径为0.3~0.9 mm等条件下对喷头雾化锥角、速度场和液滴粒径的影响,获取了不同... 针对目前雾化喷嘴存在的雾化压力高、雾化范围小等问题,设计了一种雾化喷头,并分析了该喷头的雾化特性.利用激光粒度测试仪探究压力为0.15~0.30 MPa、出口直径为0.3~0.9 mm等条件下对喷头雾化锥角、速度场和液滴粒径的影响,获取了不同试验条件下流场流动特性的变化规律:在低压力下,雾化锥角受喷头出口直径的影响较大,出口收缩角越大则雾化特性越优良;出口直径为0.9 mm的喷头,喷腔长孔比为1、出口收缩角为75°时更能实现大范围的作业;随着喷雾压力增大,水滴速度最大值也显著增大,但压力对雾化流场整体速度分布趋势的影响不大.水滴直径也随着喷头出口直径增大而增大,且喷头出口直径对水滴直径影响显著,但水滴直径相同时,出口直径越大,水滴速度越小.该结果为雾化喷头在中低压范围内的应用提供了理论参考. 展开更多

关键词 雾化喷头 雾化特性 液滴粒径 雾化锥角 出口直径 出口收缩角

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茶树嫩梢形态与力学特性试验研究

10

作者 傅童 郑航 +3 位作者 薛向磊 叶云翔 俞国红 葛青 《浙江农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1425-1435,共11页

为探明茶树嫩梢芽叶形态分布及采摘部位受力形变规律,进行了嫩梢形态特征参数统计与力学特性试验。首先,以龙井43、中茶108、白叶1号等6类茶树品种为试验对象,分析适采期茶树嫩梢芽叶分布形态特征与采摘农艺要求;其次,对嫩梢进行了物理... 为探明茶树嫩梢芽叶形态分布及采摘部位受力形变规律,进行了嫩梢形态特征参数统计与力学特性试验。首先,以龙井43、中茶108、白叶1号等6类茶树品种为试验对象,分析适采期茶树嫩梢芽叶分布形态特征与采摘农艺要求;其次,对嫩梢进行了物理参数统计,包括各叶片生长基部到嫩梢顶端距离、茶梢茎秆径宽尺寸以及嫩梢含水率等;最后,开展了茶树嫩梢剪切与弯曲力学特性试验。结果表明,茶树嫩梢叶顶距与各茎秆段等效直径呈正态分布。六种茶树样本一、二、三叶位叶顶距分布范围依次为16~22、25~35、40~60 mm。茶梢的一、二、三茎秆段等效直径分别集中在1.2~1.4、1.4~1.6、1.6~2.0 mm范围内,含水率逐渐降低,大致保持在78%~86%。随着由上至下叶位的变化,茎秆的抗弯刚度和剪切应力逐渐增大,不同茶树品种之间存在差异,但变化趋势相似;茶梢茎秆在受压弯曲试验过程中存在压力突变区间,并以龙井43为研究对象,定量分析了嫩梢在下压过程中茎秆采摘部位的力学特征,该研究为进一步了解茶树嫩梢的物理特征和优化设计茶叶采摘装置提供了理论依据。 展开更多

关键词 茶 嫩梢 物理参数 力学特性

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杭州市主要农作物机械化水平分析及对策研究 被引量：1

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作者 韩苏 索利利 +2 位作者 李文丽 顾钰婷 石晓燕 《浙江农业科学》 2024年第10期2316-2322,共7页

2024年中央一号文件提出强化农业科技支撑,大力实施农机装备补短板行动。农业机械化是推动农业现代化的关键,是重要的新质生产力。近年来,随着“双强行动”的深入推进,杭州农业机械化事业快速提升,但从全面实现农业农村现代化的差距来讲... 2024年中央一号文件提出强化农业科技支撑,大力实施农机装备补短板行动。农业机械化是推动农业现代化的关键,是重要的新质生产力。近年来,随着“双强行动”的深入推进,杭州农业机械化事业快速提升,但从全面实现农业农村现代化的差距来讲,杭州还存在一定可为空间。为进一步加快建设进程,加速实现农业生产向机械化全程全面发展,研究以农作物为对象,分区域、分作物对全市2020—2022年机械化发展现状及存在的问题进行原因分析,提出提升杭州农作物机械化率的对策建议。 展开更多

关键词 杭州市 主要农作物 机械化

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组培容器清脂处理装置研发与试验

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作者 郑航 林文英 +4 位作者 张毅 薛向磊 叶云翔 陈兵 俞国红 《浙江农业科学》 2024年第10期2338-2343,共6页

针对现有组培容器因琼脂黏杯壁导致自动清洗难的问题,提出了一种机械式离心技术清理组培琼脂的方法。通过单因素试验,探究了清脂刮片转速、刮片旋转时间、刮片尺寸以及刮片进出瓶口方式对容器清脂效果的影响。采用正交试验得到了最优试... 针对现有组培容器因琼脂黏杯壁导致自动清洗难的问题,提出了一种机械式离心技术清理组培琼脂的方法。通过单因素试验,探究了清脂刮片转速、刮片旋转时间、刮片尺寸以及刮片进出瓶口方式对容器清脂效果的影响。采用正交试验得到了最优试验条件组合,结果表明,刮片旋转速度210 r·min^(-1)、刮片旋转时间2.5 s、刮片进出方式为正转-反转、刮片半径为28 mm,组培容器清脂效果达到95%以上,能满足组培容器清洗灌装实际生产需求。该试验结果为回收型组培容器自动清洗灌装装备研发提供技术支持,具备工程化推广意义。 展开更多

关键词 组培 琼脂 清脂试验 清脂效果

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轨道式精准投饲机器人设计与试验

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作者 蔡圣杰 周成全 +2 位作者 孙大伟 何光华 叶宏宝 《农机化研究》 2025年第9期241-250,共10页

为了提高室内工厂化水产养殖装备智能化、机械化、精准化水平,降低经济成本和人工劳动强度,提高水产养殖效率,基于模块化设计理念和“端-边-云”架构,结合UWB定位技术、编码器、传感器、无线通讯、单片机和计算机软件技术研发了一种新... 为了提高室内工厂化水产养殖装备智能化、机械化、精准化水平,降低经济成本和人工劳动强度,提高水产养殖效率,基于模块化设计理念和“端-边-云”架构,结合UWB定位技术、编码器、传感器、无线通讯、单片机和计算机软件技术研发了一种新型轨道式自动精准投饲机器人。该系统由行走系统、投料系统、定位系统、控制系统4部分组成。控制系统以Jetson Nano工控机和STM32单片机为核心,采用Wi Fi等网路模块建立无线通讯,利用云端服务器进行远程数据交互,使用UWB、惯性传感器和编码器进行融合定位,模块化设计行走机构和投料装置。应用Solid Works软件设计了轨道式自动投饲机器人样机,并对样机进行了投饲量精度、饲料破损率和撒料距离测试试验,结果表明:该机器人可以顺利完成自动启停与运行控制,饲料容量60 kg,投饲能力260 kg/h,投饲量误差在3.3%以内,饲料破损率低于5%,有效投饲距离可达8.5 m。研究结果可为工厂化水产养殖自动投饲设备设计提供参考。 展开更多

关键词 水产养殖 轨道式 投饲机器人 精准投饲 融合定位

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