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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
1
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
2
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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1K-50型果园开沟机开沟部件功耗影响因素分析与试验 被引量：20
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作者 刘大为 谢方平 +3 位作者 叶强 任述光 李旭 刘敏章 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第18期19-28,共10页
为探明1K-50型果园开沟机工作参数和双旋耕刀辊结构参数对作业功耗的影响规律,该文建立了分析开沟部件功耗的切土,运、抛土力学模型,得到了开沟部件功耗与整机工作参数、刀辊结构参数以及土壤力学性能之间的函数关系。搭建了基于土槽试... 为探明1K-50型果园开沟机工作参数和双旋耕刀辊结构参数对作业功耗的影响规律,该文建立了分析开沟部件功耗的切土,运、抛土力学模型,得到了开沟部件功耗与整机工作参数、刀辊结构参数以及土壤力学性能之间的函数关系。搭建了基于土槽试验台的开沟部件功耗测试装置,模拟坚实度为950kPa的葡萄园土壤环境,以刀辊转速、前进速度、开沟深度和刀辊型式为试验因素,进行单因素试验和多因素正交试验,测得旋耕刀辊在不同结构和工作参数下的功率消耗,得到影响开沟部件功率消耗的因素主次顺序为刀辊型式>前进速度>刀辊转速>开沟深度,其功耗较优参数组合为采用D3型刀辊,刀辊转速为150r/min,前进速度为0.06m/s,开沟深度为0.15m,测得此时开沟部件平均功耗值约为1.22kW。将装置正交试验表中各因素值代入功耗解析式,利用MATLAB软件进行数值计算与分析,得到影响功率消耗因素的主次顺序与台架试验结果相同,求得功耗理论值与试验值的相对误差百分比最大为12.86%,最小为2.00%,验证了功耗理论模型具有较高的准确性。该研究可为机具改进和小型林果园开沟机的设计提供参考。 展开更多
关键词 农业机械 功耗 试验 果园开沟机 开沟部件
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袋装缓控释肥有序排肥装置设计 被引量：8
4
作者 谢方平 刘敏章 +3 位作者 杨米米 刘大为 王修善 任述光 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第16期40-49,共10页
为满足作物生长期对肥料的不同需求,人们正研究通过控制肥料颗粒内部养分释放速率的缓控释肥,试验表明其可减少施肥量,避免资源浪费和环境污染。目前,袋装缓控释肥的施放主要采用手工,耗工费时,效率低下。为实现袋装缓控释肥机械化施放... 为满足作物生长期对肥料的不同需求,人们正研究通过控制肥料颗粒内部养分释放速率的缓控释肥,试验表明其可减少施肥量,避免资源浪费和环境污染。目前,袋装缓控释肥的施放主要采用手工,耗工费时,效率低下。为实现袋装缓控释肥机械化施放,该文根据其基本物理参数及力学特性,对袋装肥有序排队机理、余量清理、定量施放进行研究,设计了一种袋装缓控释肥的有序排肥装置,它由偏心分离机构、清理机构、排肥机构及动力传输机构组成,以偏心轮转速、毛刷轮转速及毛刷轮与刮板输送带之间的间距为影响因素,以合格指数、漏排指数、重排指数为评价指标,进行正交试验,得出各因素对评价指标的影响关系。利用Design-Expert软件得到各因素的最佳参数组合为:偏心轮转速600 r/min、毛刷轮转速95 r/min、毛刷轮与刮板输送带之间的间距为18 mm,并进行验证试验得到排肥合格指数平均值为82%,漏排指数平均值9.33%,重排指数平均值8.67%。该研究为研制袋装缓控释肥有序施放排肥器提供了参考。 展开更多
关键词 机械化 设计 优化 袋装缓控释肥 有序 排肥装置 可降解包装袋
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水稻茎秆接触物理参数测定与离散元仿真标定 被引量：14
5
作者 侯杰 谢方平 +2 位作者 王修善 刘大为 陈志刚 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期747-758,共12页
【目的】针对解决水稻清选物料堵塞离散元建模缺乏准确模型问题,为提高水稻植株离散元建模及仿真研究中所用参数的准确度,【方法】以带有叶鞘包裹的水稻茎秆为研究对象,通过斜面试验测定稻秆与不锈钢板之间的静摩擦系数和滚动摩擦系数,... 【目的】针对解决水稻清选物料堵塞离散元建模缺乏准确模型问题,为提高水稻植株离散元建模及仿真研究中所用参数的准确度,【方法】以带有叶鞘包裹的水稻茎秆为研究对象,通过斜面试验测定稻秆与不锈钢板之间的静摩擦系数和滚动摩擦系数,接着基于离散元HBP仿真模型,先后通过堆积角试验和三点弯曲试验,以茎秆泊松比v、茎秆剪切模量Gb、茎秆-茎秆碰撞恢复系数e、茎秆-茎秆静摩擦系数us、茎秆-茎秆滚动摩擦系数ut、茎秆-茎秆粘结半径R_(b)、茎秆-茎秆切向粘结刚度ktb和茎秆-茎秆法向粘结刚度k_(nb)为试验因素,以茎秆堆积角θ和茎秆弹性模量E_(b)为试验因素评价指标,综合采用Plackett-Burman、Central-Composite和Box-Behnken试验方法,对水稻茎秆接触参数和粘结参数进行离散元仿真标定。【结果】Plackett-Burman试验结果表明:us与ut(P<0.01)对θ影响极显著,ut与ktb(0.01<P<0.05)对E_(b)影响显著,R_(b)与k_(nb)(P<0.01)对E_(b)影响极显著,v、Gb与e对θ和E_(b)影响均不显著;Central-Composite试验和Box-Behnken试验得到最佳参数组合为:茎秆-茎秆静摩擦系数为0.35、茎秆-茎秆滚动摩擦系数为0.016,茎秆-茎秆粘结半径为2.331 mm、茎秆-茎秆法向粘结刚度4.71×10^(9)N/m^(3)、茎秆-茎秆切向粘结刚度3.67×10^(9)N/m^(3)。【结论】最后将最佳参数组合下的仿真试验结果与物理试验结果进行对比验证,结果表明,仿真试验茎秆堆积角与物理试验茎秆堆积角的相对误差为1.26%,仿真试验茎秆弹性模量与物理试验茎秆弹性模量的相对误差为0.72%,通过SPSS软件对试验结果进行T检验发现无显著性差异(P>0.05),表明基于HBP仿真模型所标定的接触参数与粘结参数结果准确,可用于水稻植株离散元建模,为离散元仿真研究提供参数依据。 展开更多
关键词 水稻茎秆 离散元 堆积角 弹性模量 参数标定
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袋状物料有序输送技术与排肥应用 被引量：1
6
作者 杨米米 王修善 +3 位作者 刘敏章 李旭 刘大为 谢方平 《农业工程》 2019年第3期6-11,共6页
为了有效控制肥料量,并能控制作物生长期内肥料量的适时供给,近几年发明了一种利用可降解材料制成袋包装的袋状控释肥。它作为一款新型增值肥料,能根据作物对养分的需求缓慢释放营养元素,进而显著提高肥料利用率,减少环境污染。由于目... 为了有效控制肥料量,并能控制作物生长期内肥料量的适时供给,近几年发明了一种利用可降解材料制成袋包装的袋状控释肥。它作为一款新型增值肥料,能根据作物对养分的需求缓慢释放营养元素,进而显著提高肥料利用率,减少环境污染。由于目前国内外还没有一款针对袋状控释肥连续、均匀和有序排放的技术与装备,为了探讨袋状控释肥如何实现有序排肥问题,该文围绕振动排序输送、离心排序输送、带式排序输送、辊筒排序输送和机器手分拣排序输送等方面进行分析,指出了现有袋状物料顺序输送存在的主要问题,对后续袋状控释肥有序排肥机构的设计进行了展望。 展开更多
关键词 袋状物料 缓控释肥 排序 输送
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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
7
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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