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大田机械化移栽技术与装备研究进展 被引量：59
1
作者 俞高红 王磊 +2 位作者 孙良 赵雄 叶秉良 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1-20,共20页
中国地域面积广阔,作物种类繁多,育苗移栽对作物抗御干旱、寒冷、病虫害,缩短田间生长期,提高单位面积产量,发展高产、高效农业具有重要意义。机械化移栽是作物机械化生产中的关键技术环节,其技术反映了农业生产机械化和现代化的发展水... 中国地域面积广阔,作物种类繁多,育苗移栽对作物抗御干旱、寒冷、病虫害,缩短田间生长期,提高单位面积产量,发展高产、高效农业具有重要意义。机械化移栽是作物机械化生产中的关键技术环节,其技术反映了农业生产机械化和现代化的发展水平。为此,本文综述了国内外大田机械化移栽技术与装备的研究现状及发展动态,分析总结了国内外具有代表性的移栽机自动取植苗装置的结构和类型,阐述了各类移栽技术与机构的工作原理和结构特征。移栽机构的创新是移栽装备创新的源泉,而机械式移栽机构创新的核心是机构综合,并介绍了移栽机构构型与尺度综合方法的研究现状。最后,分析了中国机械化移栽技术与装备发展中存在的问题,提出了未来发展建议,指出高效、精准、低损取植苗技术与机构是水旱田自动移栽作业的重要保障,高效化、信息化、智能化全自动移栽技术与装备是今后机械化移栽技术发展的重要方向。 展开更多
关键词 育苗移栽 移栽装备 移栽机构 构型综合 尺度综合
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蔬菜穴盘苗取栽一体式移栽机构设计与试验 被引量：1
2
作者 俞高红 李小琴 +3 位作者 徐岳平 敖猛 王振涛 王磊 《农业机械学报》 北大核心 2025年第6期341-350,共10页
针对现有蔬菜移栽机构无法精确实现取栽一体式作业所需的移栽轨迹和姿态问题,本文提出一种基于非圆齿轮约束的混联六杆单自由度蔬菜钵苗取栽一体式移栽机构。根据取栽一体式移栽要求,确定了一种“鹰嘴形”取苗静轨迹和“近似直线形”植... 针对现有蔬菜移栽机构无法精确实现取栽一体式作业所需的移栽轨迹和姿态问题,本文提出一种基于非圆齿轮约束的混联六杆单自由度蔬菜钵苗取栽一体式移栽机构。根据取栽一体式移栽要求,确定了一种“鹰嘴形”取苗静轨迹和“近似直线形”植苗动轨迹取栽一体式理想移栽轨迹,建立了移栽机构运动学模型,以五次B样条插值法构建非圆齿轮传动函数,结合蔬菜移栽农艺要求,以机构运动误差最小和非圆齿轮节曲线最优为优化目标,基于谱聚类均衡差分进化算法(SCEDE)对移栽机构进行优化设计,得到满足一体化移栽轨迹和姿态最优机构参数。对移栽机构进行了结构设计、仿真分析以及台架试验。结果表明:物理样机试验轨迹姿态、虚拟样机仿真轨迹姿态与理论轨迹姿态基本一致,当移栽机构作业转速为25~45 r/min时,取苗成功率为96.1%,栽植成功率为91.4%,移栽株距变异系数2.31%。满足蔬菜移栽作业要求,验证了所提理论方法的正确性以及该机构的可行性。 展开更多
关键词 移栽机构 取栽一体式 蔬菜穴盘苗
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基于电子果实技术的机械振动采收过程果实运动分析 被引量：20
3
作者 杜小强 李党伟 +2 位作者 贺磊盈 武传宇 林乐鹏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第17期58-64,共7页
为改善现有收获设备的采收性能,降低伤果率,提高采摘率,必须对果实采收设备引起的果实运动情况进行准确评估,以确定导致果实损伤的主要阶段和关键因素。该文建立和分析了果实—树体的动力学模型,通过试验和计算验证了果实脱落的理论条... 为改善现有收获设备的采收性能,降低伤果率,提高采摘率,必须对果实采收设备引起的果实运动情况进行准确评估,以确定导致果实损伤的主要阶段和关键因素。该文建立和分析了果实—树体的动力学模型,通过试验和计算验证了果实脱落的理论条件是果实所受法向惯性力要大于果柄与果实间的结合力,并设计了一种扁球型电子果实(orange impact recording sensor,OIRS),利用它检测记录三维激振采收系统在收获砂糖桔时所产生的机械冲击,对该系统引起的果实运动进行分析。在野外振动采收试验记录的数据中,电子果实记录到振动阶段的最大机械冲击加速度均值为217 g,平均冲击加速度达到123 g;而下落阶段的最大机械冲击加速度均值为155 g,平均冲击加速度仅为76 g。结果表明:在振动阶段果实损伤的可能性更高,可通过调整采收机的工作参数,降低潜在的伤果风险;而下落阶段果实与地面接触时产生的较高冲击也会导致果实损伤,收获设备表面可铺设缓冲减震材料,以此降低果实的坠落损伤。研究结果表明利用电子果实能够有效检测三维激振采收系统在果实收获过程中所产生的机械冲击,用于机器系统的伤果评估。 展开更多
关键词 机械化 振动 传感器 电子果实 冲击
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非圆齿轮驱动的拉拽式胡萝卜收获装置设计与试验
4
作者 曾功俊 陈建能 +1 位作者 夏旭东 何也能 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第3期6-10,18,共6页
针对传统匀速驱动的拉拽式胡萝卜收获装置存在胡萝卜根茎分离效果差等问题,基于拉拽杆改进运动特性,提出非圆齿轮驱动的拉拽式胡萝卜收获装置。以拉拽杆改进运动特性为设计目标,采用逆向分析法建立拉拽杆速度曲线与非圆齿轮节曲线的数... 针对传统匀速驱动的拉拽式胡萝卜收获装置存在胡萝卜根茎分离效果差等问题,基于拉拽杆改进运动特性,提出非圆齿轮驱动的拉拽式胡萝卜收获装置。以拉拽杆改进运动特性为设计目标,采用逆向分析法建立拉拽杆速度曲线与非圆齿轮节曲线的数学关系式,设计非圆齿轮驱动的新型拉拽式胡萝卜根茎分离机构。运用UG三维设计软件进行三维建模与运动仿真,结果显示拉拽杆仿真速度曲线与理论设计速度曲线吻合。研制非圆齿轮驱动的拉拽式胡萝卜根茎离装置试验台,并进行胡萝卜根茎分离对照试验。结果表明,胡萝卜根茎分离的成功率为97.1%,损伤率为4.9%。相比于传统拉拽式胡萝卜根茎分离装置,非圆齿轮驱动的拉拽式胡萝卜根茎分离装置有助于改善胡萝卜根茎分离效果,可为拉拽式胡萝卜收获机优化提供参考。 展开更多
关键词 胡萝卜 拉拽式 收获装置 逆向设计 根茎分离 运动特性
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基于Laws与Gabor滤波的田间西兰花花球识别技术 被引量：4
5
作者 赵雄 徐港吉 +2 位作者 陈建能 俞高红 代丽 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期313-322,共10页
正确识别西兰花田间位置是实现西兰花自动化采收的基础,西兰花花球颜色与植株的叶片、茎秆相似,仅通过颜色特征无法对西兰花进行识别,本文以成熟期的田间西兰花为研究对象,提出了一种基于纹理特征与颜色特征的西兰花识别算法。首先通过... 正确识别西兰花田间位置是实现西兰花自动化采收的基础,西兰花花球颜色与植株的叶片、茎秆相似,仅通过颜色特征无法对西兰花进行识别,本文以成熟期的田间西兰花为研究对象,提出了一种基于纹理特征与颜色特征的西兰花识别算法。首先通过预处理以及Laws滤波对图像进行边界纹理强化,再通过Gabor滤波对图像进行纹理特征向量提取,并对提取后的纹理特征向量进行z⁃score标准化,随后对标准化后的纹理特征向量进行K⁃means聚类与开运算,获取花球潜在存在区域。同时对RGB图像进行HSV转换,通过对图像的H分量进行阈值分割达到滤除地面像素的效果。最终对纹理特征识别与颜色特征识别的结果进行融合,实现对田间西兰花的识别。算法通过结合纹理与颜色特征,对田间西兰花进行了识别,解决了西兰花的花球与茎叶等背景颜色相近难以识别的问题。本文共使用792幅图像进行试验,试验结果表明,本方法可以准确地对西兰花田间图像进行识别,其精确率为96.96%,召回率为94.41%,F1值为95.67%。通过对3组不同拍摄环境的数据集进行算法识别,3组数据集的F1值始终保持在94%以上,具有良好的拍摄环境适应性,为农业机器人进行西兰花自动化采收奠定了基础。 展开更多
关键词 图像识别 西兰花 纹理强化 Laws滤波 GABOR滤波
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胡萝卜缨果拉拽式分离机构的优化与试验
6
作者 夏旭东 马卫民 +1 位作者 徐瞻泓 陈建能 《农机化研究》 北大核心 2025年第11期11-18,共8页
胡萝卜缨果分离阶段,由于拉拽杆与胡萝卜之间的碰撞,容易造成果实损伤。利用有限元法建立胡萝卜与拉拽杆的碰撞模型,分析影响胡萝卜与拉拽杆之间碰撞损伤因素。为了减少胡萝卜的损伤,研究了改进后拉拽杆(拉拽杆外覆盖厚度为2 mm、内径为... 胡萝卜缨果分离阶段,由于拉拽杆与胡萝卜之间的碰撞,容易造成果实损伤。利用有限元法建立胡萝卜与拉拽杆的碰撞模型,分析影响胡萝卜与拉拽杆之间碰撞损伤因素。为了减少胡萝卜的损伤,研究了改进后拉拽杆(拉拽杆外覆盖厚度为2 mm、内径为16 mm、外径为20 mm、弹性模量为100 MPa的橡胶缓冲材料)对胡萝卜损伤的临界速度。通过对拉拽式分离机构的运动学分析和对胡萝卜碰撞速度的分析,求解了圆盘驱动拉拽杆的临界转速。根据拉拽杆的非匀速运动特性,设计了非圆齿轮传动装置、非圆齿轮,并完成非圆齿轮的加工。由于橡胶缓冲材料影响分离成功率,而主动圆盘转速影响分离损伤率,所以将拉拽杆表面有无橡胶缓冲材料和主动圆盘的转速作为试验因素。通过分离试验发现,当拉拽杆采用厚度为2 mm、内径为16 mm、外径为20 mm、弹性模量为100 MPa的橡胶缓冲材料,输送带速度为1 m/s,驱动拉拽杆的圆盘输入转速为180 r/min时,胡萝卜的分离成功率为90%,损伤率为5%。 展开更多
关键词 胡萝卜 缨果分离 碰撞损伤 优化设计 运动学分析
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无烟草木灰炉土壤—秸秆混合堆积优化分析与离散元仿真
7
作者 蒋云胜 何伯伟 +3 位作者 吕群丹 张雷 刘洋 周恒 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第5期235-241,共7页
针对无烟草木灰炉内土壤—秸秆堆积不平整问题,构建基于离散元的铲装混合堆积优化模型,通过铲装作业方式研究土壤—碎秸秆在无烟草木灰炉中的装填堆积过程。以铲斗高度、铲斗姿态角和铲尖速度为试验因素,堆积轮廓平整度为试验指标,设计... 针对无烟草木灰炉内土壤—秸秆堆积不平整问题,构建基于离散元的铲装混合堆积优化模型,通过铲装作业方式研究土壤—碎秸秆在无烟草木灰炉中的装填堆积过程。以铲斗高度、铲斗姿态角和铲尖速度为试验因素,堆积轮廓平整度为试验指标,设计三因素三水平正交试验,建立堆积轮廓平整度回归模型得出试验因素对试验指标的影响情况。结果表明,铲尖速度、铲斗姿态角、铲斗高度对堆积轮廓平整度的影响分别为极显著(P<0.01)、显著(0.01<P<0.05)、不显著(P>0.05)。对3个试验因素进行优化设计,得到最优参数组合:铲斗高度为0.549 m,铲斗姿态角为122.1°,铲尖速度为0.598 m/s,最优堆积轮廓平整度为236.742 mm。利用EDEM对最优参数组合进行验证,得出在最优参数组合时实际堆积轮廓平整度为223.859 mm,与预测值相对误差为5.442%。为连杆式铲装机构的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 无烟草木灰炉 土壤—秸秆 离散元 堆积平整度 铲装 正交试验
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水稻无人机多排型槽式条直播排种装置设计与试验
8
作者 吴子敬 杨国平 +2 位作者 蔡佳盛 孙良 俞高红 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第10期99-106,共8页
针对目前水稻无人机撒播作业种子不成条,不利于后期田间管理,而丸粒化种子穴播成穴性差,且种子包衣处理成本高等问题,开展单种箱多排种管的水稻无人机高效条直播技术研究,提出一种侧面充种、软刷清种而无护种的多排型槽条直播排种方式,... 针对目前水稻无人机撒播作业种子不成条,不利于后期田间管理,而丸粒化种子穴播成穴性差,且种子包衣处理成本高等问题,开展单种箱多排种管的水稻无人机高效条直播技术研究,提出一种侧面充种、软刷清种而无护种的多排型槽条直播排种方式,分析排种轮结构参数与排种量的相关性,确定排种轮结构参数范围。在通过旋翼气流仿真确定排种管长度的前提下,建立稻种在排种管内的运动学模型,优选排种管结构参数,探究排种轮转速、排种高度、旋翼气流对扩散直径的影响,验证理论计算的正确性。通过台架试验验证排种装置的排种量满足需求,分析排种轮直径、型槽宽度、型槽深度与各行排量一致性变异系数、总排量稳定变异系数之间的相关性,明确排种轮结构参数。田间试验结果表明,当飞行高度为1 m,飞行速度为3 m/s时,成条指数为22.7%,满足无人机条直播作业要求,实现落种均匀成条。为水稻条直播机械装备的设计及合理工作参数的确定提供理论支持和试验依据,对水稻种植机械化具有参考意义。 展开更多
关键词 水稻种子 无人机条直播 离散元仿真分析 旋翼气流场分析
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电容式大蒜播种机排种检测系统设计
9
作者 戴欣杰 崔荣江 +1 位作者 缪月军 孙良 《农机化研究》 北大核心 2025年第10期59-66,共8页
针对勺链式大蒜播种机排种出现漏种和重种的问题,基于电容感应原理设计了一种电容式排种检测系统。首先,建立了3种结构的电容传感器理论模型,证明了可以根据感应电容值确定检测区域内大蒜的数量;接着,利用Maxwell进行排种检测仿真,以最... 针对勺链式大蒜播种机排种出现漏种和重种的问题,基于电容感应原理设计了一种电容式排种检测系统。首先,建立了3种结构的电容传感器理论模型,证明了可以根据感应电容值确定检测区域内大蒜的数量;接着,利用Maxwell进行排种检测仿真,以最大电容变化量为目标确定电容传感器的最佳结构和尺寸参数,并使用单片机和AD7746电容转数字芯片建立电容数据采集系统。通过台架试验,获取了不同排种速度下取种勺单粒大蒜、漏种、重种的感应电容阈值,以此判定是否出现漏种或重种。排种检测试验表明:不同取种速率下,漏种检测的相对误差在0.83%~1.67%之间,重种检测的相对误差在-1.50%~-0.67%之间。排种检测系统能够实现勺链式大蒜播种机排种实时检测,为后续的补种与重种剔除提供技术支持。 展开更多
关键词 大蒜播种机 排种检测 感应电容 漏种 重种
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改进DeepLabV3+算法提取无作物田垄导航线 被引量：7
10
作者 俞高红 王一淼 +3 位作者 甘帅汇 徐惠民 陈逸津 王磊 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期168-175,共8页
机器视觉导航是智慧农业的重要部分,无作物田垄的导航线检测是旱地移栽导航的关键。针对无作物田垄颜色信息相近、纹理差距小,传统图像处理方法适用性差、准确率低,语义分割算法检测速度慢、实时性差的问题,该研究提出一种基于改进DeepL... 机器视觉导航是智慧农业的重要部分,无作物田垄的导航线检测是旱地移栽导航的关键。针对无作物田垄颜色信息相近、纹理差距小,传统图像处理方法适用性差、准确率低,语义分割算法检测速度慢、实时性差的问题,该研究提出一种基于改进DeepLabV3+的田垄分割模型。首先对传统DeepLabV3+网络进行轻量化设计,用MobileNetV2网络代替主干网络Xception,以提高算法的检测速度和实时性;接着引入CBAM(convolutional block attention module,CBAM)注意力机制,使模型能够更好地处理垄面边界信息;然后利用垄面边界信息获得导航特征点,对于断垄情况,导航特征点会出现偏差,因此利用四分位数对导航特征点异常值进行筛选,并采用最小二乘法进行导航线拟合。模型评估结果显示,改进后模型的平均像素精确度和平均交并比分别为96.27%和93.18%,平均检测帧率为84.21帧/s,优于PSPNet、U-Net、HRNet、Segformer以及DeepLabV3+网络。在不同田垄环境下,最大角度误差为1.2°,最大像素误差为9,能够有效从不同场景中获取导航线。研究结果可为农业机器人的无作物田垄导航提供参考。 展开更多
关键词 机器视觉 导航 语义分割 导航路径 最小二乘法 无作物田垄
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分体刀具式名优茶采摘末端执行器设计与试验优化 被引量：9
11
作者 陈建能 李杭 +3 位作者 刘林敏 贾江鸣 赵润茂 武传宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期39-46,195,共9页
针对名优茶机械化采摘过程中侧芽无法采摘的问题,根据顶芽、侧芽及茶梗的相关参数并结合茶园环境设计了一种末端执行器,利用分体式刀具的刀齿弯曲变形适应茶梗的干扰从而采摘侧芽。通过有限元仿真刀具切割侧芽得到采摘成功率的影响因素... 针对名优茶机械化采摘过程中侧芽无法采摘的问题,根据顶芽、侧芽及茶梗的相关参数并结合茶园环境设计了一种末端执行器,利用分体式刀具的刀齿弯曲变形适应茶梗的干扰从而采摘侧芽。通过有限元仿真刀具切割侧芽得到采摘成功率的影响因素为刀齿宽度、刀齿长度及刀具厚度;采用三因素三水平的中心组合设计与响应面分析法研究各因素对采摘成功率的交互影响;以采摘成功率为响应值建立二次回归模型,确定各因素对采摘成功率的影响显著性主次排序为:刀齿长度、刀齿宽度、刀具厚度。以采摘成功率为目标对各试验因素进行优化,得到优化后的刀齿宽度、刀具厚度、刀齿长度分别为2.6、0.9、20.0 mm。采用优化后的参数进行茶园采摘试验,结果表明,末端执行器能够有效完成茶叶采摘工作,顶芽、侧芽采摘成功率分别为93%、63%,试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。 展开更多
关键词 名优茶 采茶机器人 末端执行器 分体式刀具 侧芽
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取秧侧向零偏移的空间轨迹再生稻分插机构设计与试验 被引量：3
12
作者 孙良 姜凯雯 +3 位作者 周斌 俞高红 崔荣江 薛向磊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期101-108,共8页
为了解决现有空间行星轮系式分插机构在再生稻宽窄行机械化种植取秧过程中出现侧向偏移量和侧向偏转角的技术难题,本文提出一种具有局部平面轨迹特性的空间轨迹不等速行星轮系机构,并开展基于取秧口和机构回转中心位置约束下的宽窄行分... 为了解决现有空间行星轮系式分插机构在再生稻宽窄行机械化种植取秧过程中出现侧向偏移量和侧向偏转角的技术难题,本文提出一种具有局部平面轨迹特性的空间轨迹不等速行星轮系机构,并开展基于取秧口和机构回转中心位置约束下的宽窄行分插机构综合研究。构建了基于关键位姿点(取秧起始点、取秧结束点、推秧点)的空间轮系机构运动综合模型,利用关键位姿点求解机构杆长参数与空间交错轴信息,并通过优选二杆相对角位移参数实现机构传动比分配。将不完全非圆齿轮副引入空间行星轮系机构,利用间歇机构锁止弧约束行星轴,实现机构取秧过程侧向零偏移量、侧向零偏转角的平面轨迹段。通过仿真分析与机构样机试验验证了机构实际作业性能与理论设计相一致,结果表明:分插机构取秧侧向零偏移量,取秧侧向零偏转角,推秧侧向总偏移量为50.24 mm、取秧角为5.18°、推秧角为71.56°、推秧侧向角为16.26°、插秧穴口宽度为22.43 mm、轨迹高度为289.76 mm,满足预期设计要求。最后通过田间试验验证,分插机构可实现等行距取秧口和既定机构回转中心下宽行(40 cm)与窄行(20 cm)间隔机插,满足再生稻宽窄行种植要求。 展开更多
关键词 再生稻 分插机构 零偏移量 零偏角 宽窄行 不完全非圆齿轮系
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旋转式两工位名优茶采摘收集一体末端执行器设计与试验 被引量：2
13
作者 陈建能 陈倩雯 +4 位作者 刘林敏 贾江鸣 贺磊盈 赵新雨 姚坤 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期136-144,共9页
针对现有的名优茶采摘末端执行器存在结构复杂、单工位工作效率低或切口氧化发红的问题,设计了一种结构简单、工作效率高、采摘质量佳的采摘收集一体旋转式两工位末端执行器。执行器两端软体采摘手指通过正反转循环处于采摘和收集工位,... 针对现有的名优茶采摘末端执行器存在结构复杂、单工位工作效率低或切口氧化发红的问题,设计了一种结构简单、工作效率高、采摘质量佳的采摘收集一体旋转式两工位末端执行器。执行器两端软体采摘手指通过正反转循环处于采摘和收集工位,实现采摘与收集功能。通过对末端执行器采收动作进行分析和预试验,得到影响末端执行器采收成功率的因素:舵机臂转角、安装板角速度和硅胶厚度。采用Box-Behnken研究各因素对茶叶采收成功率的影响,以采收成功率为响应值建立二次回归模型,得到影响显著性的主次排序为:安装板角速度、舵机臂转角、硅胶厚度。利用Design-Expert软件,以采收成功率为目标,对各因素进行优化得到最佳参数:安装板角速度为265.329(°)/s、舵机臂转角为40°、硅胶厚度为4.986 mm。对优化后的参数取整并进行试验,试验值与预测值相对误差小于5%。本文研究的旋转式两工位名优茶采摘收集一体末端执行器能够实现茶叶高质高效采摘和收集。 展开更多
关键词 名优茶 采摘机器人 末端执行器 两工位 旋转式
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小株距非圆齿轮行星轮系植苗机构设计与试验 被引量：1
14
作者 王磊 吴启帅 +3 位作者 俞高红 鲍李旭 赵雄 崔荣江 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期294-305,共12页
针对现有非圆齿轮行星轮系机构反求设计无法实现单排两级齿轮传动比分配问题,提出一种最优子传动比求解方法,并设计了小株距轻简型非圆齿轮行星轮系植苗机构。在蔬菜小株距移栽理想植苗轨迹上选取植苗机构入土、植苗、出土、接苗4个关... 针对现有非圆齿轮行星轮系机构反求设计无法实现单排两级齿轮传动比分配问题,提出一种最优子传动比求解方法,并设计了小株距轻简型非圆齿轮行星轮系植苗机构。在蔬菜小株距移栽理想植苗轨迹上选取植苗机构入土、植苗、出土、接苗4个关键时刻的位姿点,建立了平面2R开链杆组有限分离四位姿求解模型,获取了机构初始设计参数;基于非圆齿轮行星轮系植苗机构运动学模型,确定了优化目标函数,采用改进鲸鱼优化算法对目标函数进行求解,搭建了非圆齿轮行星轮系植苗机构可视化辅助分析软件,最终设计得到一个轨迹较优的非圆齿轮行星轮系植苗机构;完成了非圆齿轮行星轮系植苗机构的三维建模与拓扑优化,并进行了运动学仿真,将仿真轨迹与理论轨迹进行对比,验证了三维设计的正确性。最后,开展了田间移栽试验,当机构转速为30 r/min、机器前进速度为120 mm/s时,试验株距测量值为120 mm,与理论设计株距一致,移栽效率为60株/min,5次试验植苗成功率为95.4%,表明了该植苗机构具备较高的作业性能和实用性。 展开更多
关键词 小株距移栽 植苗机构 非圆齿轮 优化算法 拓扑优化
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蔬菜钵苗自动移栽机纵向送盘机构设计与试验 被引量：2
15
作者 俞高红 赵钧 +3 位作者 单杭琦 王锦鹏 王磊 鲍李旭 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期285-293,共9页
为进一步提高蔬菜钵苗自动移栽机纵向送盘机构的精确性与稳定性,提出一种由凸轮连杆与扇形齿轮驱动的四连杆纵向送盘机构。首先,通过分析纵向送盘工作过程,确定机构设计要求与整体方案,规划理想的纵向送盘轨迹,建立了纵向送盘机构轨迹... 为进一步提高蔬菜钵苗自动移栽机纵向送盘机构的精确性与稳定性,提出一种由凸轮连杆与扇形齿轮驱动的四连杆纵向送盘机构。首先,通过分析纵向送盘工作过程,确定机构设计要求与整体方案,规划理想的纵向送盘轨迹,建立了纵向送盘机构轨迹综合模型,并利用遗传算法进行了初步求解。然后,基于Matlab GUI开发了纵向送盘机构可视化计算机辅助优化分析软件,获得满足设计要求的纵向送盘机构设计参数。最后,对纵向送盘机构进行了结构设计、仿真分析和试验验证,结果表明:试验实际轨迹与理论、仿真轨迹基本一致;移栽效率为80、90株/(min·行)时,机构单次送盘误差均在±1.5 mm以内,且多次送盘后没有出现累积误差,同时通过取苗试验观察发现纵向送盘机构与取苗机构配合良好,验证了机构设计的合理性。 展开更多
关键词 自动移栽机 纵向送盘 连杆机构 遗传算法 试验
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植物工厂岩棉块种苗移植机移植部件设计与试验 被引量：1
16
作者 童俊华 刘珂 +3 位作者 刘霓红 孙良 王小琴 NORUPIRI R Obedience 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期106-114,共9页
目前植物工厂岩棉块种苗移植装备自动化程度低,作业时大多依赖于人工,劳动强度大,效率低。基于植物工厂水培叶菜种苗移植现状设计了一种二级变间距的高速移植部件,并配备有一种拨指式定植杯分离辅助机构。对移植手取苗过程中岩棉块种苗... 目前植物工厂岩棉块种苗移植装备自动化程度低,作业时大多依赖于人工,劳动强度大,效率低。基于植物工厂水培叶菜种苗移植现状设计了一种二级变间距的高速移植部件,并配备有一种拨指式定植杯分离辅助机构。对移植手取苗过程中岩棉块种苗进行受力分析,为移植手设计提供依据;开展拨指式定植杯分离辅助机构落杯试验,为后续植苗至栽培槽孔的定植杯中奠定基础。搭建移植机构试验平台,以取苗深度、岩棉块含水率、移植部件横移速度、移植手升降速度、移植手夹苗间距为试验因素进行五因素三水平正交试验,通过方差分析各因素对移植成功率的影响。试验结果表明:当取苗深度为24 mm、岩棉块含水率为90%、移植部件横移速度为0.8 m/s、移植手升降速度为0.24 m/s、移植手夹苗间距为14 mm时,机构移植成功率为97.9%,移植速度为3132株/h,能够满足高速、高效、稳定的植物工厂岩棉块叶菜种苗移植机械化作业的技术需求。 展开更多
关键词 移植机 岩棉块种苗 移植手 植物工厂
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切割脱离式鲜食朝天椒采摘末端执行器设计与试验
17
作者 赵雄 张号号 +2 位作者 傅鸿妃 徐亚丹 陈建能 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期126-135,共10页
末端执行器是采收机器人重要组成部分,针对单生朝天椒果实朝天生长特征,本文设计了一款切割脱离式鲜食朝天椒采收末端执行器。针对朝天椒果实长度55~80 mm、果实最大直径9~13 mm、茎秆直径2~3 mm、茎秆长度20~30 mm,采用横断切、斜切、... 末端执行器是采收机器人重要组成部分,针对单生朝天椒果实朝天生长特征,本文设计了一款切割脱离式鲜食朝天椒采收末端执行器。针对朝天椒果实长度55~80 mm、果实最大直径9~13 mm、茎秆直径2~3 mm、茎秆长度20~30 mm,采用横断切、斜切、削切切割方式对品种“高辣878”朝天椒进行了生物特性试验,结果表明,在入切角70°、80°下朝天椒茎秆最大切割力为13.1 N。根据朝天椒生物特性设计了末端执行器,建立了末端剪切机构运动学与动态静力数学模型,并基于动态静力分析结果,以外部驱动力最小为目标采用遗传算法对末端执行器剪切机构杆件尺寸进行优化,优化得到曲柄长度为33 mm,连杆长度为60 mm,连杆延长杆长度为54 mm。为实现朝天椒茎秆切断,优化得到剪切机构需要外部驱动力矩0.94 N·m,根据优化结果选用舵机作为动力源。最后通过采收试验验证了朝天椒采收末端执行器的可行性。试验结果表明,末端执行器整体采收成功率为91.3%,验证了朝天椒末端执行器具有良好的采收性能。 展开更多
关键词 采收机器人 朝天椒 末端执行器 动态静力分析
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基于视触觉感知的番茄尺寸和姿态解析方法 被引量：3
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作者 马锃宏 谭励 +2 位作者 曾伟 贺磊盈 杜小强 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期223-232,共10页
针对传统农业机器人抓取过程中视觉识别番茄果实尺寸和姿态存在枝叶遮挡的问题,提出了一种基于视触觉感知的番茄尺寸和姿态解析方法。在果实抓取过程中通过视触觉传感器得到果实外轮廓接触局部点云信息,然后通过相机参数标定以及各手指... 针对传统农业机器人抓取过程中视觉识别番茄果实尺寸和姿态存在枝叶遮挡的问题,提出了一种基于视触觉感知的番茄尺寸和姿态解析方法。在果实抓取过程中通过视触觉传感器得到果实外轮廓接触局部点云信息,然后通过相机参数标定以及各手指关节变换矩阵,将不同传感器坐标系下的点云信息变换到同一基坐标系下,进而通过点云改进PCA算法和ICP算法解析抓取果实的尺寸和姿态信息。为了评估所提出解析方法的性能,在实验室环境下进行了番茄尺寸和姿态检测试验。通过游标卡尺测量和深度相机扫描分别获得番茄果实尺寸和姿态的真实值,并与本文方法解析结果进行对比。检测试验结果表明,本文方法获得的番茄横向尺寸和纵向尺寸平均相对误差分别为8.66%和11.08%,番茄果轴与视场投影面的水平夹角和垂直偏转角平均相对误差分别为10.03%和14.02%。本文方法解析的番茄果实尺寸与姿态信息,可应用于番茄果实抓取过程中的姿态调控,从而提高番茄果实抓取采摘的可靠性。 展开更多
关键词 番茄采摘 视触觉传感器 尺寸与姿态解析 PCL点云库 改进PCA算法 ICP算法
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基于离散元的黑木耳菌棒刺孔与摆场下落过程分析与试验 被引量：2
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作者 姜程杰 杜小强 +4 位作者 杨振华 洪方伟 赵威 张国凤 陈洪立 《农业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第24期30-38,共9页
针对黑木耳菌棒在刺孔和摆场作业时内部菌料运动难以观测的问题,同时为实现准确模拟菌料受载情况和运动规律,该研究基于离散元法对菌棒内不同尺寸菌料的本征参数与接触参数进行标定,通过测定菌料参数,基于堆积角最优参数组合,进行菌棒... 针对黑木耳菌棒在刺孔和摆场作业时内部菌料运动难以观测的问题,同时为实现准确模拟菌料受载情况和运动规律,该研究基于离散元法对菌棒内不同尺寸菌料的本征参数与接触参数进行标定,通过测定菌料参数,基于堆积角最优参数组合,进行菌棒刺孔仿真与实验,仿真与试验结果的孔深相对误差和孔径相对误差分别为3.6%和4.5%,验证了仿真的有效性。为了评估落地冲击对菌棒出耳孔变形的影响,模拟半自动摆场机工作时菌棒下落的过程,得到相较于顶端出耳孔,底端出耳孔孔径和孔深分别减小12.3%和14.3%,表明落地冲击使菌棒不同高度部位出耳孔变形呈现出自下而上逐渐减弱,底端出耳孔的变形最大。仿真得到孔径和孔深最小值分别为3.2和32.5 mm,满足发耳要求。 展开更多
关键词 离散元 仿真 参数标定 菌棒 刺孔 黑木耳
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名优茶采摘机器人收获试验 被引量：1
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作者 李亚涛 周宇杰 +4 位作者 王少卿 陈建能 贺磊盈 贾江鸣 武传宇 《茶叶科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期75-83,共9页
研制新一代履带式名优茶采摘机器人并以其为试验对象,在田间进行龙井茶采摘试验,对其检测、定位、末端采摘的精度以及各环节耗时进行试验评估。结果表明,所研制的名优茶采摘机器人检测成功率为88.54%,定位成功率为84.07%,末端采摘成功率... 研制新一代履带式名优茶采摘机器人并以其为试验对象,在田间进行龙井茶采摘试验,对其检测、定位、末端采摘的精度以及各环节耗时进行试验评估。结果表明,所研制的名优茶采摘机器人检测成功率为88.54%,定位成功率为84.07%,末端采摘成功率为87.22%,整机采摘成功率为61.30%,所采茶叶可满足中端龙井茶要求。单芽采摘时间约1.51 s,1 h可采摘2000多个,基本实现一台机器替代一个工人的采摘效率。 展开更多
关键词 名优茶采摘 机器人 采摘成功率 收获时间
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