农作物秸秆切割试验台测控系统的研制与试验

为了准确测量农作物秸秆在切割过程中的力学特性,研究各因素对秸秆切割性能的影响,在已有秸秆切割试验台的基础上,研制了一套基于LabVIEW虚拟仪器的秸秆切割特性测控系统。该系统主要有电动机控制系统、数据采集系统及上位机系统3部分组成,实现了秸秆切割速度、喂入速度的连续可调,切割过程中的主轴扭矩、切割力、切割速度、喂入速度等信号可高速实时采集与显示,并具有数据保存和回放等功能。试验表明,该测控系统能够较好地实现切割速度与喂入速度在0～2 m/s范围内的任意组合以及切割扭矩、切割力和转速在0～10 kHz采集频率下的测量与分析,为切割刀具参数的优化和秸秆收割收获装备的开发提供了理论依据与技术支持。     

齿辊式饲草作物调制试验台设计与试验

为研究青饲料收获机调制部件工作参数对饲草作物调制性能的影响,设计了一种调制辊间隙可调的齿辊式饲草作物调制试验台。试验台主要由调制辊、间隙调节机构、调制辊快速更换机构及测控系统等组成,通过测控系统可实时采集固定辊与传动轴之间的扭矩、转速等信息,进而得到试验台能耗。为检验试验台的工作性能,以青贮玉米为试验对象,以固定辊转速、调制辊单位工作长度喂入量和调制辊间隙为试验因素,以单位能耗、茎秆破节率和籽粒破碎率为目标参数,采用Box-Behnken试验方法进行三因素三水平响应面试验,通过分析分别建立了目标值与试验因素的二次回归模型,得到试验条件下调制最优工作参数组合为固定辊转速1157r/min、调制辊单位工作长度喂入量10.84kg/(m〖DK〗·s)、调制辊间隙2.6mm,目标值最优解为单位能耗2347.44J/kg、茎秆破节率95.66%、籽粒破碎率95.19%。利用青贮玉米进行了验证试验,结果表明,在最优工作参数组合条件下,单位能耗、茎秆破节率、籽粒破碎率分别为2377.53J/kg、95.62%、95.02%,与理论优化值相对误差均小于1%。本研究可为饲草作物调制机械的设计及工作参数的选择提供数据参考与技术支持。     

《嵌入式系统技术与应用》优质课程设计与实践

《嵌入式系统技术与应用》课程是山东农业大学机械工程学科学术型硕士研究生的专业课,其学习目标是全面掌握嵌入式系统的开发与设计方法。该课程是培养学生实践能力、创新精神和综合理论应用能力的重要课程。以解决工程实际问题为驱动力,突出理论应用与实践相结合的教学特色,从课程结构、教学方法与手段、研究生创新能力培养等方面对该课程进行了教学设计和实践,有效提高了该课程的教学效果。      

智能化奶牛精料补饲机门禁围栏装置的设计

在奶牛补饲精饲料的过程中,为避免发生奶牛间的竞争行为,保证奶牛安稳舒适地进行采食,本文采用机电一体化技术,设计了一种能自动识别奶牛身份的门禁围栏装置。该装置具有奶牛位置检测功能,可自动控制门禁栏杆的启停,读卡距离为52.3 cm,门禁栏杆开启时间为3.92 s。该设计能有效防止其它奶牛对正在进行补饲的个体奶牛的干扰,满足了奶牛饲养的福利性要求,并提高了精饲料的利用率。      

棉花秸秆往复式切割器动刀片优化设计

针对标准型往复式切割器切割棉秆过程中动刀片磨损严重以及易出现棉花秸秆被动刀片前桥向前推倒、劈裂等问题,该文在分析往复式切割器切割图的基础上,提出了切割有效率的概念,并以切割有效率为研究目标,采用仿真技术和响应面法,研究了动刀片的结构参数(动刀片宽度、刀刃高度、前桥宽度)对切割有效率的影响,同时利用高速摄像系统观察分析了动刀片前桥形状对棉秆切割质量的影响;通过响应面分析,优化了动刀片的结构参数,建立了目标值与各影响因素之间的回归模型,并对模型进行了验证;通过高速摄像技术优化了动刀片前桥的形状,提高了棉秆切割质量。试验结果表明,动刀片宽度、刀刃高度、前桥宽度以及两两之间的交互作用对切割有效率都具有显著影响,动刀片前桥形状对棉秆切割质量有重要影响。优化设计的动刀片的结构参数是:动刀片宽度为90 mm、刀刃高度为52 mm、前桥宽度为15 mm、前桥形状为圆弧型,此时的切割有效率为96.148 2%。利用优化设计的动刀片,在棉花秸秆切割试验台上进行了棉秆切割试验,试验结果表明,新型动刀片的棉花秸秆割茬高度的平均值比标准型动刀片割茬高度的平均值低5.9 mm,棉花秸秆单位面积切割功的平均值降低了6.1%,棉花秸秆割茬截面平整率提高了12%。研究结果可为高效、低耗的棉花秸秆往复式切割器的设计提供参考。     

基于颜色与面积特征的方格蔟蚕茧分割定位算法与试验

蚕虫上蔟多采用纸板方格蔟,但纸板方格蔟在使用过程中会因扭曲变形导致方格分布不规则,而采茧机械对变形的方格蔟进行蚕茧采摘时,会对方格蔟造成损伤。为了提高方格蔟机械采茧的智能化水平,减少采茧设备对方格蔟的损伤,提出一种基于颜色与面积特征的方格蔟蚕茧分割定位算法,实现对方格蔟中蚕茧的分割、中心点定位和位置坐标的视觉测量。首先采用图像空间的Brown畸变模型对方格蔟图像进行畸变矫正,减小径向畸变对视觉测量的影响;对矫正后的图像采用Mean Shift聚类算法进行预分割,消除光照及图像背景对蚕茧分割的影响;然后对阈值分割和形态学处理后的二值化蚕茧图像进行基于面积特征的连通域标定,得到每个蚕茧中心点位置;将连通域标定得到的蚕茧中心点坐标代入图像坐标系与世界坐标系转换方程,得到每个蚕茧在笛卡尔空间的三维坐标,经过视觉测量确定蚕茧在方格蔟中的具体位置,控制蚕茧采摘装置采摘方格蔟中的蚕茧。经过试验,该算法对方格蔟中的蚕茧检测正确率为96.88%,蚕茧坐标最大定位偏差小于6.0 mm,满足采茧装置对蚕茧采摘的定位精度要求。     

国外耕整地机械发展概况与分析

耕整地机械具有打破犁底层、恢复土壤耕层结构、提高土壤蓄水保墒能力、消灭部分杂草、减少病虫害、平整地表以及提高农业机械化作业标准等作用。介绍国外耕整地机械的发展概况,列举一些具有代表性的机型,并对其特点进行总结,探讨我国耕整地机械发展过程中面临的主要问题,为国内企业进一步研制开发耕作机械系列产品提供一些借鉴和参考。     

农业轮式机器人PI鲁棒-滑模控制——基于RBF神经网络

农业轮式机器人机械多体系统朝柔性机器人方向发展,自由度越来越多,对应的结构也变得更加复杂,自动化和智能化水平越来越高,其动力学建模和实时控制难度增大。为提高机器人动力学建模效率,以通用性较强的具有6自由度机械臂的AMR果蔬收获机器人数学模型为研究对象,利用空间算子代数理论建立了轮式机器人O(n)阶效率的运动学和广义动力学模型。同时,利用Elman神经网络求解了机器人逆运动学问题,结合广义动力学模型和逆运动学模型,根据农业轮式机器人的特点,利用神经网络控制理论、PID鲁棒理论和Lyapunov稳定性理论,设计了一种6自由度机械臂的RBF-PI鲁棒-滑模控制算法,对机械臂末端进行心形轨迹实时追踪。最后,通过试验仿真,验证了本文提出的逆运动学理论、广义动力学模型和控制方法的合理性,为农业轮式机器人的研究提供了参考数据。     

全自动高效多功能秸秆切碎机的设计与试验

针对当前我国秸秆利用率低等问题,设计了一种全自动高效多功能秸秆切碎机。文中提出了秸秆切碎机的设计方案,并对全自动高效多功能秸秆切碎机的喂料系统、高效碎草系统及自动控制系统进行优化设计,并通过试验数据计算得到小麦秸秆物料相对含水率平均值为22.5%,秸秆切料长度为2 040mm,得出千瓦小时产量为186.7kg/k W獉h,秸秆物料破节率的平均值达96%。该全自动高效多功能秸秆切碎机能够有效地提高秸秆的综合利用率,适用于广大农场和畜牧养殖行业,显著提升了我国秸秆利用的机械化水平,促进了农业和畜牧业可持续发展。     

智能除草机器人的研究进展与分析

智能除草机器人是一种集环境感知、路径规划、目标识别和动作控制于一体的机器人系统,能精确、高效地除去农田杂草,可大大解放劳动力,符合当代精准农业的发展要求,是国内外学者研究的热点。本文概述了国内外智能除草机器人的研究现状,总结了智能除草机器人植物识别技术的4项基本要素,进一步分析了智能除草机器人的未来发展趋势,结合目前的研究内容,提出国内智能除草装备与技术存在的问题并给出相应的研究思路与建议,旨在加快智能除草机器人的发展进程。