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人字纹斜槽式水稻育秧播种排种器优化设计与试验
1
作者 刘大为 秦锋 +3 位作者 王志鹏 谢方平 李旭 龚明 《沈阳农业大学学报》 北大核心 2025年第2期99-109,共11页
[目的]针对现有水稻育秧播种排种器作业效率较低、高速作业时存在播种均匀性差导致播种合格指数偏低等问题,难以满足当前南方地区早稻毯状苗常规稻育秧播种的农艺要求,为改善传统机械直槽式排种器在高速作业时用种量较大、排种器的脉动... [目的]针对现有水稻育秧播种排种器作业效率较低、高速作业时存在播种均匀性差导致播种合格指数偏低等问题,难以满足当前南方地区早稻毯状苗常规稻育秧播种的农艺要求,为改善传统机械直槽式排种器在高速作业时用种量较大、排种器的脉动效应导致秧盘内稻种分布不均等问题,研究设计了一种人字纹斜槽式水稻育秧播种排种器。[方法]使用SOLIDWORKS三维软件对该播种装置关键结构进行设计,采用力学分析法对排种器充种充种特性进行研究并分析计算了人字纹斜槽倾角的最优数值。以常规稻湘早籼32为试验材料,确定以播种装置的排种轮转速、秧盘输送速度、种箱开度为试验因素,以播种合格率及空格率为性能评价指标,开展单因素和三因素三水平响应面试验。[结果]各因素对评价指标播种合格率与空格率影响的主次顺序为排种轮转速、种箱开度和秧盘输送速度,获得各因素最优参数组合为:排种轮转速为22.3r∙min^(-1),秧盘输送速度0.37m∙s^(-1),种箱开度29.9mm,该条件下排种器播种合格率94.36%,播种空格率为1.67%。[结论]以湘早籼32、中早35和黄华占3种常规稻作为试验品种,对比改进前后排种器的播种性能,结果表明改进后的人字纹斜槽式排种器满足常规稻毯状苗撒播的技术要求,研究结果可为水稻机械化育秧播种排种器的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 农业机械 水稻育秧播种 人字纹斜槽式 性能试验
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蔬菜育苗自动叠盘装置优化与控制系统设计
2
作者 匡敏球 李旭 +5 位作者 伍硕祥 刘青 黄烁荣 龚明 刘大为 谢方平 《江西农业大学学报》 北大核心 2025年第1期240-254,共15页
【目的】针对现有自动叠盘装置振动冲击大、叠盘整齐度不稳定的问题,优化现有蔬菜叠盘装置的关键部件结构,包括增加育苗盘调平机构、减振机构和宽度可调的流利条及挡板,提升蔬菜育苗流水线不同尺寸育苗盘的叠盘性能,并设计基于MCGS和PL... 【目的】针对现有自动叠盘装置振动冲击大、叠盘整齐度不稳定的问题,优化现有蔬菜叠盘装置的关键部件结构,包括增加育苗盘调平机构、减振机构和宽度可调的流利条及挡板,提升蔬菜育苗流水线不同尺寸育苗盘的叠盘性能,并设计基于MCGS和PLC的自动叠盘装置控制系统和人机交互界面。【方法】该系统以200SmartPLC为核心控制器,结合光电传感器检测育苗盘位置信息,驱动电缸实现育苗盘的自动叠盘。分别以主传送带速度为0.1,0.18,0.26 m/s,主副传送带速度差分别为0.04,0.16,0.28 m/s,和用于茄果类蔬菜育苗的135孔穴、160孔穴和200孔穴泡沫育苗盘为试验因素和水平,以叠盘成功率和整齐度为试验指标开展叠盘正交试验。【结果】育苗流水线播种环节在450盘/h的生产率下,自动叠盘装置在主传送带速度为0.1m/s、主副传送带速度差为0.04m/s,以及200孔穴尺寸育苗盘时,叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘整齐度为2.08mm2。为验证叠盘装置的适应性,对瓜类和绿叶类蔬菜育苗常用的50孔穴和128孔穴泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘整齐度的偏差值分别为0.78mm2和0.74mm2。【结论】优化后的蔬菜育苗自动叠盘装置叠盘作业效果好,控制系统稳定,可满足蔬菜育苗流水线自动叠盘控制要求,有效提升了育苗质量和效率。 展开更多
关键词 育苗 叠盘装置 泡沫育苗盘 整齐度 PLC
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蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验 被引量：3
3
作者 李旭 伍硕祥 +3 位作者 匡敏球 刘青 刘大为 谢方平 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期122-132,共11页
为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC... 为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm^(2),同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm^(2)和5.98 mm^(2),说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数下,将育苗流水线播种环节生产率提升至900盘/h时,育苗盘最大振幅为0.709 mm,振幅无明显变化,说明该装置作业稳定性较好。该研究结果可为播种流水线叠盘装置提高叠盘效果和降低叠盘振动等研究提供参考。 展开更多
关键词 漂浮育苗 泡沫育苗盘 自动叠盘装置 减振 叠盘整齐度 尺寸适应性
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水稻机械化育秧播种机排种器研究现状及展望 被引量：4
4
作者 秦锋 刘大为 +3 位作者 杨靖 李旭 符志勇 龚明 《现代农业装备》 2024年第1期9-16,共8页
随着水稻种植机械化水平的不断提高,传统的人工育秧方式逐渐被机械化育秧播种机代替。在整个育秧过程中,播种是至关重要的环节,而排种器的性能对播种环节起着决定性作用。本文对目前水稻育秧播种机排种器在国内外的研究应用现状进行了分... 随着水稻种植机械化水平的不断提高,传统的人工育秧方式逐渐被机械化育秧播种机代替。在整个育秧过程中,播种是至关重要的环节,而排种器的性能对播种环节起着决定性作用。本文对目前水稻育秧播种机排种器在国内外的研究应用现状进行了分析,阐述了机械式、振动式和气力式3类排种器的工作原理和技术特点,同时介绍了相关的理论和研究方法。通过总结分析当前水稻育秧排种器的理论研究方法,针对目前育秧播种设备存在的问题和缺陷,提出了对育秧播种机排种器进行改善优化的方向,旨在为水稻播种排种器的研究和发展提供参考。 展开更多
关键词 水稻育秧播种 排种器 研究现状 仿真分析法
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基于EDEM仿真的机械式辣椒精量排种装置设计与试验 被引量：2
5
作者 李旭 廖俊卿 +5 位作者 曾金平 刘大为 谢方平 刘敏章 龚明 王波 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期552-564,共13页
针对辣椒漂浮育苗中,人工点播存在的劳动强度大、播种效率低和劳动成本高等问题,在磁力回位型排种器的基础上,提出一种适配辣椒漂浮育苗的机械式辣椒精量排种装置,使用SOLIDWORKS等软件对关键结构进行设计和运动分析,并利用EDEM仿真软... 针对辣椒漂浮育苗中,人工点播存在的劳动强度大、播种效率低和劳动成本高等问题,在磁力回位型排种器的基础上,提出一种适配辣椒漂浮育苗的机械式辣椒精量排种装置,使用SOLIDWORKS等软件对关键结构进行设计和运动分析,并利用EDEM仿真软件对排种装置进行仿真。选取曲柄电机转速、种量和曲柄直径为影响因子,单粒率、重播率和漏播率为评价指标,进行基于Box-Behnken设计的响应曲面法试验,并对试验结果进行分析,采用权重结合隶属度计算综合得分对排种装置的参数组合进行评价,得到排种装置的最优的参数组合为:曲柄电机工作转速260 r·min^(-1),种量4 000粒,曲柄直径28 mm。样机试验播种单粒率、重播率和漏播率分别为91.46%、7.29%和1.25%,满足辣椒漂浮育苗生产技术要求。 展开更多
关键词 辣椒 漂浮育苗 精量播种 机械式排种装置 EDEM
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辣椒机械式自动精量排种器设计与试验 被引量：1
6
作者 李旭 廖俊卿 +4 位作者 曾金平 胡齐深 刘大为 谢方平 王修善 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期19-29,共11页
辣椒漂浮育苗具有占地面积小、育苗周期短和椒苗品质好的优点,播种环节要求一穴一粒精量播种,通常采用人工点播,存在劳动强度大和播种效率低的问题。针对以上问题,该研究以磁力回位型排种器为基础,设计了一种适于辣椒漂浮育苗的机械式... 辣椒漂浮育苗具有占地面积小、育苗周期短和椒苗品质好的优点,播种环节要求一穴一粒精量播种,通常采用人工点播,存在劳动强度大和播种效率低的问题。针对以上问题,该研究以磁力回位型排种器为基础,设计了一种适于辣椒漂浮育苗的机械式自动精量排种器,并对关键机构进行设计,通过单因素试验获得曲柄直径、曲柄电机工作转速和种量的较优区间,以单粒合格指数、重播指数和漏播指数为指标进行三因素三水平正交试验,建立回归模型,并进行参数优化。试验结果表明,在排种器旋转倾角30°、旋转电机角速度0.07 rad/s(即生产率240盘/h),曲柄直径为30 mm、曲柄电机转速为230 r/min、种量为4千粒时,排种器的播种效果较好,单粒合格指数为91.04%,重播指数为5.21%,漏播指数为3.75%,相比于人工操作磁力回位型排种器,单粒合格指数提升了5.81个百分点,重播指数降低了6.45个百分点,满足辣椒漂浮育苗的播种要求,可为辣椒育苗轻简化生产和小籽粒种子的机械式精量排种器研究提供参考。 展开更多
关键词 农业机械 排种器 辣椒 漂浮育苗 精量播种
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基于ORB-SLAM2的温室移动机器人定位研究 被引量：2
7
作者 李旭 阳奥凯 +4 位作者 刘青 伍硕祥 刘大为 邬备 谢方平 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期317-324,345,共9页
针对温室内道路环境复杂,且温室移动机器人无法使用GNSS进行定位的问题,本文开展了基于ORB-SLAM2的温室定位研究。首先,对Realsense D455型深度相机获取的温室彩色图像和深度信息进行预处理,通过图像金字塔和灰度质心法实现ORB特征的尺... 针对温室内道路环境复杂,且温室移动机器人无法使用GNSS进行定位的问题,本文开展了基于ORB-SLAM2的温室定位研究。首先,对Realsense D455型深度相机获取的温室彩色图像和深度信息进行预处理,通过图像金字塔和灰度质心法实现ORB特征的尺度和旋转不变性,完成精确有效的特征点匹配;其次,利用跟踪线程参考关键帧跟踪、匀速模型跟踪和重定位跟踪进行粗定位,再使用局部地图跟踪进行精定位,实现对相机位姿的精确求解;再次,结合局部建图线程,在完成关键帧插入、近期地图点筛选、新地图点筛选、新地图点重建、局部BA优化和局部关键帧筛选的基础上,应用共视图方法建立地图点;最后,结合闭环线程,通过候选回环、计算相似变换、回环融合和位姿图优化对全图地图进行回环修正,从而实现温室内的实时定位与建图。选取辣椒生长初期、中期和成熟期3种不同作物生长期的温室进行实机测试,算法生成的轨迹与实际轨迹基本契合,X轴的均方根误差分别为0.6862、0.3550、0.4925 m,平均绝对误差分别为0.5883、0.2937、0.4554 m,Z轴的均方根误差分别为0.1497、0.0718、0.3686 m,平均绝对误差分别为0.0986、0.0464、0.2825 m。试验结果表明该方法可为温室移动机器人的定位与导航提供技术支撑。 展开更多
关键词 温室 机器人 建图 定位 深度相机 ORB-SLAM2
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单针振动气力式辣椒精量排种器设计与试验
8
作者 李旭 胡齐深 +3 位作者 王修善 龚明 刘大为 谢方平 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期749-762,共14页
【目的】育苗移栽是辣椒种植普遍采用的方式,针对辣椒穴盘育苗播种环节存在的漏播现象,设计了一种用于漏播补种的单针振动气力式辣椒精量排种器,用于对穴盘中的空穴进行补种,从而提高生产效率。【方法】以“兴蔬皱辣2号”辣椒种子为研... 【目的】育苗移栽是辣椒种植普遍采用的方式,针对辣椒穴盘育苗播种环节存在的漏播现象,设计了一种用于漏播补种的单针振动气力式辣椒精量排种器,用于对穴盘中的空穴进行补种,从而提高生产效率。【方法】以“兴蔬皱辣2号”辣椒种子为研究对象,结合种子物理特性测定,对排种器振动供种机构、直线携种机构和控制系统进行分析和设计,并搭建了试验台。以种箱振动频率、气吸针真空度和气吸针直径为试验因素,以排种单粒率为试验评价指标,进行排种器单因素试验,确定种箱振动频率、气吸针真空度和气吸针直径具体取值范围分别为77~89 Hz、15~35 kPa和0.6~0.8 mm。在此基础上进行响应面试验,运用Design-Expert软件对试验数据进行方差分析、响应曲面分析和试验因素优化求解。【结果】确定了排种单粒率影响因素由大到小为气吸针真空度、气吸针直径和种箱振动频率,得出排种器最优作业参数为气吸针真空度27 kPa、气吸嘴直径0.7 mm、种箱振动频率85 Hz,样机试验排种单粒率为98.25%。【结论】该单针振动气力式辣椒精量排种器工作稳定,排种单粒率高,满足辣椒精量播种作业要求。 展开更多
关键词 辣椒 穴盘育苗 精量播种 振动 单针气吸 排种器
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基于轨距可调的蔬菜田间转运平台设计与试验 被引量：1
9
作者 符志勇 刘大为 +3 位作者 谢方平 李旭 杨靖 龚明 《山西农业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第3期131-140,共10页
[目的]针对我国南方丘陵山区蔬菜种植种类多、种植农艺多样、起垄规格不一等特点,为进一步提高南方丘陵地区蔬菜田间转运装备对种植模式与农艺的适应性,设计了一款轨距可调的蔬菜田间转运平台。[方法]根据蔬菜田间起垄种植及地形特点,... [目的]针对我国南方丘陵山区蔬菜种植种类多、种植农艺多样、起垄规格不一等特点,为进一步提高南方丘陵地区蔬菜田间转运装备对种植模式与农艺的适应性,设计了一款轨距可调的蔬菜田间转运平台。[方法]根据蔬菜田间起垄种植及地形特点,进行平台的总体设计并阐述其工作原理,外形尺寸为2165 mm×1205 mm×1154 mm。分别开展变速箱、行走装置、传动系统、轨距可调装置及车架等关键部件的设计。利用SolidWorks软件进行三维建模,设置零件材料属性并计算质心位置。根据其质心位置分析平台稳定性,基于RecurDyn搭建虚拟仿真样机,对底盘进行纵向上、下坡及横坡行驶仿真分析。[结果]动力学仿真结果表明,平台在满载条件下,纵向行驶上坡最大爬坡角为39°,最大下坡角为27°,横向行驶时2种极限轨距下的最大坡度角分别为29°和39°。进行样机试制并进行稳定性试验,试验结果表明,平台纵向上、下坡最大坡度角分别为30°和25°,不同轨距下的最大坡度角分别为22°和33°,并进行样机性能及田间试验,试验结果表明,平台在满载条件下,行驶速度、转弯半径、滑转率及跑偏率均满足设计要求与实际使用效果。[结论]蔬菜田间转运平台对南方丘陵山区蔬菜转运作业有较强的适应性,通过调节轨距可适应不同蔬菜种植农艺,为履带式运输装备等提供参考。 展开更多
关键词 蔬菜 田间转运 变速箱 动力学仿真
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基于改进ORB-SLAM2算法的温室机器人定位与稠密建图方法
10
作者 李旭 阳奥凯 +4 位作者 刘青 邬备 季邦 刘大为 谢方平 《农业机械学报》 2025年第8期427-437,共11页
针对温室内环境复杂,ORB-SLAM2算法无法构建稠密地图的问题,本文提出了基于改进ORB-SLAM2算法的温室机器人定位与稠密建图方法。首先,在跟踪线程中提出一种根据图像总体像素自适应调整特征点提取阈值方法,提升特征点提取的质量和数量;其... 针对温室内环境复杂,ORB-SLAM2算法无法构建稠密地图的问题,本文提出了基于改进ORB-SLAM2算法的温室机器人定位与稠密建图方法。首先,在跟踪线程中提出一种根据图像总体像素自适应调整特征点提取阈值方法,提升特征点提取的质量和数量;其次,在ORB-SLAM2算法基础上,结合帧间相对位姿计算,增加旋转量与平移量作为关键帧选择条件,降低关键帧数量和平均跟踪时间,提高定位精度;最后,引入稠密建图线程,通过点云恢复、统计滤波、点云拼接及体素滤波算法,融合多帧点云数据,生成精细三维稠密地图。为验证方法的有效性与实用性,分别进行公开数据集仿真分析与真实场景测试,在Freiburg1_room、Freiburg1_xyz、Freiburg1_desk序列上,改进ORB-SLAM2算法比ORB-SLAM2算法运行轨迹更接近真实轨迹,平均绝对轨迹误差分别降低46.00%、29.01%、39.85%。在3种不同枝叶遮挡的温室环境内,相比ORB-SLAM2算法,改进ORB-SLAM2算法特征点匹配数量分别平均提升7.20%、12.37%、12.81%;同时,关键帧平均数量分别从400、525、1132帧减少到371、411、708帧,且平均跟踪时间分别从0.0390、0.0357、0.0318 s减少到0.0373、0.0343、0.0290 s。试验结果表明,改进ORB-SLAM2算法的估计轨迹与温室机器人实际运动轨迹基本契合,具有良好的回环检测性能,准确还原了作物与过道在三维空间中的真实分布,成功构建出温室场景的三维稠密点云地图。该方法可为温室移动机器人的定位与导航提供技术支撑。 展开更多
关键词 温室机器人 稠密建图 ORB-SLAM2算法 自适应阈值 关键帧选择
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