F.US-UFO型果园避障割草机试验研究

果树行间距一般比株间距大,可以利用割草机械直接进行除草作业,但是果树株间的杂草就不能很好的用割草机进行机械化作业清除。文章在江苏泰兴烨佳梨园、沛县聚英阁苹果园和睢宁官山楸树园对F.US-UFO型果园避障割草机开展田间试验,通过对收草质量、割幅、割茬高度、漏割率、避障损伤率、避障割草高度与行间高度最大差、最短避障距离的测定,测试机具作业性能;通过对使用可靠性系数、平均故障间隔时间、班次小时生产率、劳动生产率和单位面积耗油量的测定,测试其田间生产性能。试验结果表明:F.US-UFO型果园避障割草机既能完成行间割草作业也能完成株间割草作业。果园行间坡度越小,园间路面越平坦,果树株行距越大,割草机作业质量越高。割草机工作效率为0.49 hm~2/h,单位面积耗油量为11.41 kg/hm~2。     

基于图像和激光雷达的避障割草机控制系统设计

针对现有割草机自动化水平低、可靠性一般等问题,设计了一个以STM32单片机为核心的避障割草机控制系统。系统由图像处理系统、激光雷达系统、数据融合系统和输出控制系统组成,以OV7725感光传感器和RPLIDAR A1激光雷达获取果树树干的颜色、形状、距离及角度信息,把图像数据实时传入Openmv图像处理模块;将图像处理数据与RPLIDAR A1激光雷达数据进行数据融合,根据融合结果控制割草机割刀的收回和伸出。试验结果表明:搭载了该控制系统的避障割草机的漏割率为1.67%,实现了割草机作业的精准控制,为果园割草机的智能化、信息化提供了可靠的技术支撑。     

果园避障除草机研究现状与分析

在现代化宽行密植的果园种植模式下,传统除草机无法对果树树盘附近区域有效进行杂草清除.为此,针对现代化果园果树树盘附近杂草清除作业,国内外先后研发了不同型号的果园避障除草机.本文对国内外避障除草机研究现状进行了介绍,通过对果园避障除草机的检测装置、控制系统以及动力系统进行阐述,分析并发现了现阶段避障割草机存在缺乏智能化、...     

小型果园割草机的研制

果园生草覆盖技术是一项正在推广的、先进的果园土壤管理技术。它是将果园中自然生长的草定期割下,覆盖住果树根部土壤,用以保持水土增加土壤有机质,改善果园土壤生态条件。鉴于我国果园有机质偏低、风蚀、水蚀现象严重的状况,大力推广生草覆盖技术,用以取代目前通用的清耕方法势在必行。为此,研制了小型果园割草机。     

障碍物分类识别的果园机器人避障方法研究

针对果园环境复杂,障碍物种类繁多,传统动力无法有效进入作业的情况,提出一种基于障碍物分类识别的果园机器人自主避障方法.首先对果园中存在的障碍物进行识别分类,然后针对不同种类的障碍物采用不同的避障方法来完成避障动作.通过搭建基于ROS的避障试验台,对果园机器人上搭载的视觉传感器和激光雷达传感器进行标定,在ROS功能包中植...     

基于Q-学习的果园机器人避障算法研究

针对果园环境复杂、自动化程度低的问题,提出了基于Q-学习的果园机器人避障算法。该果园机器人搭载了激光雷达传感器。为了降低激光雷达数据的冗余度,首先对激光雷达数据进行截取,保留了机器人前进方向上一定角度内的数据,再将激光雷达的数据栅格化,采用数据差的方式标记出障碍物,将所有障碍物补齐为规定的正方形;然后,建立果园机器人的差速模型,对Q-学习的R值表、动作空间和动作选择策略进行建模,使得果园机器人能在果园路径规划过程中所获奖赏最大。MatLab仿真结果表明:该方法能够规划出一条较优路径。室内试验表明:机器人能平稳地避开所设障碍物,到达指定终点。     

可翻转运输避障割草机避障杆的设计与有限元分析

为解决新疆主干型果园株间杂草无法清除的问题,设计了适用于新疆主干型果园种植模式的避障割草机。文中介绍了避障割草机的整体结构及工作原理,并用ANSYSWorkbench对关键部件避障杆在割草作业过程中的总变形及应力和应变进行有限元分析。结果表明：避障杆最大等效应力为179.92MPa,最大应变为9.25×10-4,最大变形量为34.418mm,均在要求范围内,结构参数符合实际工作需求。     

乘坐式果园割草机割刀使用性能研究

针对果园作业环境复杂、果园割草作业工作量大的问题,为了提高乘坐式果园割草机割刀的使用性能,结合实际生产和表面工程技术,对割草机割刀的几何参数以及耐摩擦、磨损性能进行了试验研究。通过试验,获得了割刀合理的几何参数和提高割刀耐摩擦磨损性能的方法,进而提高了乘坐式果园割草机割刀的使用性能。     

我国果园割草机发展现状与展望

我国是世界水果生产大国,随着近年来果园生草覆盖技术的推广,果园割草机快速发展迫在眉睫。分析和阐述了我国果园割草机切割装置、行走系统、仿形装置等关键部件,以及导航、避障和自动识别等关键技术的相关发展,同时介绍和分析了国内外割草机的发展现状,结合牵引式、自走式等割草机类别,归纳了部分国内外具有代表性的割草机机型、特点及存在的问题。结合矮砧密植与乔砧适植两种果园种植模式,总结了我国割草机发展过程中农机农艺结合较差、研发制造水平较低、机具作业速度与割刀工作速度匹配不当、高新技术应用欠缺等问题,提出了在割草机应用中应注重与农艺相结合,提升设计研发与生产制造水平,注重解决割草机作业速度与割刀工作速度的匹配,加强高新技术应用,尽早实现割草机自动化、智能化、信息化应用,推进果园机械化除草进程。     

果园避障旋耕机的研究与设计

针对现有旋耕机果园作业时株距间的区域无法耕作、造成少耕漏耕现象,需要人工进行二次补耕的问题,将液压避障系统应用于果园作业,设计了一种果园避障旋耕机。通过理论分析与计算,确定了旋耕机各工作参数,并对各系统和主要工作部件进行了设计,进而确定了整机的结构与技术参数。该果园避障旋耕机结构简单、工作可靠,具有良好的使用价值与推广前景。     

山地果园仿形割草机设计与试验研究

根据山地果园割草需求研制了仿形割草机。针对果园行间距较窄的特点,选择割草机理论割幅610mm,根据切削要求及割刀运动状态分析计算,确定采用两个305mm标准一字割刀并列布置,选取额定转速6000r/min、功率250W的无刷电机作为驱动电机。针对果园地形起伏较大的特点,设计仿形机构,结合实地测量和农艺要求,设计连杆长度为35cm,摆角范围为±8°的被动仿形机构。针对一般割草机切削能耗较大的问题,设计切削角度调节机构以节约切削能耗,通过力学分析与几何参数计算,设计调节范围0°～50°的切削角度调节机构。整机割草试验结果表明:样机平均有效割幅利用率为96.59%,在地面不平度2.39～6.72、最大地面高度差为19.6cm的地形条件下,割草机清茬率达98.1%以上,整机参数符合农艺标准,稳定可靠,达到预想效果。     

果园割草机悬挂装置的有限元分析——基于ANSYS Workbench

利用CAD/CAM软件Inventor的建模和分析功能,得到了3GC-160型悬挂式果园割草机的质心位置,通过等效质心法对割草机的三维模型进行简化,将其通过接口导入ANSYS Workbench有限元分析软件中,对模型进行静力学分析和模态分析,得到悬挂装置的变形、应力、应变分布云图及模态频率和振型云图。分析结果表明:悬挂装置设计合理,可为动力学分析和后续优化设计奠定基础并提供参考依据。     

果园避障旋耕机的设计与试验分析

目前,新疆林果业要进一步实现机械化,需要不断提高果园的\"宜机化\"标准,开展新疆果园的\"宜机化\"改造势在必行。为此,针对普通旋耕机作业造成少耕、漏耕的情况,设计了一种适合新疆果园避障旋耕作业的机具,可通过液压控制系统提供动力输出,控制避障执行系统在中耕除草时对果树或障碍物进行有效避让,以免对果树造成伤害。经过对国内外避障旋耕机的理论研究和一系列有效计算,设计了适合新疆林果业的果园避障旋耕机液压系统和旋耕机的关键部件,并通过采用正交试验分析,对果园避障旋耕机的性能进行测试,得出果园避障旋耕机最佳的作业理论参数。     

多功能智能割草机设计

针对传统的发动机驱动割草机存在环保性能差、转向不灵活、人机交互和智能互联水平低、应用场景限制较大、工作效率低等问题,提出了一款可全自动化操作、能实现自动避障和智能报警的新型智能割草机的设计。主要包括外型机械设计、自动避障功能设计、智能报警功能设计、自适应坡道割草功能设计、驱动方案设计以及整体控制逻辑的设计。将传统割草机械与智能控制技术以及自动化技术相融合,探究未来农业机械可能的发展方向。     

乘坐式果园割草机及其操作使用

乘坐式果园割草机(如题图所示,型号9GZ-221)适用于农田、果园、绿化带、草坪等杂草生长场所的割草作业。该割草机要求果园地势较为平坦,可在25°左右的陡坡环境中正常工作。割幅约1m,割高为0~15cm,最高效率可达0.5hm^2/h。     

果园割草机的设计

为了针对不同地形的果园,满足果园对不同草茬高度的需求,基于机械原理、机械设计、Adams仿真等技术,创新设计出一种遥控型果园割草机.该机由行走机构、刀具升降机构、控制系统等组成.本文提出一种通过电动推杆来实现自动调整刀具位置角度的方案,来实现在不同地形果园切割不同高度的草茬,通过机构运动简图算出自由度,基于Adams仿...     

基于激光雷达的果园行间路径提取与导航

针对车辆果园行间自主导航出现的车辆偏航、非相邻树行干扰、植株缺失、树行弯曲等问题,提出一种基于激光雷达的行间路径提取方法,构建多样化虚拟果园环境仿真行间路径导航过程,评估路径提取算法性能。行间路径提取时,采用二维激光雷达(Light detection and ranging,Li DAR)获取果园树干测量数据,通过中值滤波削弱测量噪声,设计椭圆感兴趣区域(Region of interest,ROI)提取相邻树行,提出两步树行分割法获取相邻树行数据,通过最小二乘法拟合树行直线,将树行中心线作为导航路径。行间导航仿真时,建立虚拟果园环境和Li DAR测量模型,基于仿真测量数据生成导航路径,经过一阶数字低通滤波后实时控制车辆运动。仿真实验中,设置果树种植偏差为±20 cm,树干直径偏差为±3 cm,Li DAR测量误差为±3 cm。实验结果表明,本文方法在车辆偏航、缺树、曲线树行等情况下均能准确提取导航路径,在偏航角不大于15°、横向偏差不大于1 m、缺树率不大于25%时均能将车辆轨迹与道路中心线的横向偏差控制在±14 cm内。     

小型往复式果园割草机设计

简述了小型往复果园割草机的市场前景;根据市场需求选择了与其相配套的主机,确定了基本结构和结构参数;在小型果园割草机上,最先采用了单点联接往复式切割器机构,从而简化了结构;同时,分析了切割器割刀运动及功率消耗.试验表明,该机设计合理、可靠,具有操作方便且仿形好的特点,符合农村经济水平和使用习惯.     

基于激光雷达的果园行间车辆自动导航控制

针对果园自主导航过程中车辆偏航、植株缺失等问题,设计了一款基于激光雷达的果园行间履带式车辆自动导航控制系统,并模拟标准化果园环境进行试验以验证系统性能.首先,采用二维激光雷达(Light Detec-tion and Ranging,LiDAR)获取树干点云数据,对点云数据进行坐标变换;其次,通过识别树干边界起始点进行树干定位;再次,提出两步树行分割法将树行分割为左右两行,利用最小二乘法分别对两侧定位点进行直线拟合,将树行中心线作为导航路径;最后,将电机期望转速作为比例微分(Proportion Differentiation,PD)控制器的输入,使车辆沿树行中心线自动行驶.树行分割试验表明:当感兴趣区域内植株无缺失、单株缺失、双株缺失且无航向偏差、无横向偏移时,树行分割正确率均为100％;双株缺失存在横向偏差和航向偏差、三株缺失不存在横向偏差和航向偏差时,树行分割准确率为96.4％;三株缺失存在横向偏差或航向偏差时,树行分割准确率92.9％.电机控制试验表明:电机调速系统具有快速响应的优点,且稳定性良好.导航控制试验表明:当车辆以0.8m/s速度行驶且存在0.5m的初始横向偏移时,系统能够在2m内将横向偏差抑制在0.05m以内,最大横向偏差为0.03m,均方根误差为1.91cm.     

基于深度相机的山地果园运输车避障系统设计

为避免山地果园单轨运输车在运行过程中碰撞到作业果农、牲畜、大型石块等障碍物,提高果园作业的安全性和稳定性,采用深度相机基于渡越时间法设计一套山地果园单轨运输车避障系统。该系统运行时由深度相机获取运输车通行通道障碍物信息,经过运行Linux系统的树莓派车载电脑进行数据处理,做出决策后下发标志位信号至运输车控制中枢Stm32微控制器,控制电机改变运动状态。试验结果表明:该系统对于障碍物识别率为100%,对于符合修剪要求的干扰型侧枝,其误触率在8%以下,避障最小制动距离为101 cm,系统最大延时0.475 s。