基于激光雷达的果树智能修剪系统设计与试验

作     者：杨洋 韩华宇 安东 王宇 唐武 刘京辉 宋龙 周艳 YANG Yang;HAN Huayu;AN Dong;WANGYu;TANG Wui;LIU Jinghui;SONG Long;ZHOU Yan

作者机构：安徽农业大学工学院合肥230036 智能绿色农业装备安徽省联合共建学科重点实验室合肥230036 新疆农垦科学院机械装备研究所石河子832000 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年第55卷第7期

页      面：47-56,123页

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32372003) 智能农业动力装备全国重点实验室开放课题(SKLIAPE2023012) 新疆兵团重大科技项目(2021AA00503) 

主　　题：果树修剪机 激光雷达 自动修剪 修剪策略 

摘      要：针对传统果树修剪存在人员劳动强度大、修剪效率低及修剪质量难以保证等问题,本文设计了果树智能修剪机械臂,并利用固态激光雷达与可编程逻辑控制器开发了基于激光雷达的果树智能修剪系统,实现果树自动修剪。为了验证修剪臂的控制精度,分别对修剪机的摆动机械臂、举升机械臂、修剪切割总成进行独立精度试验与修剪目标位置精度试验,独立精度试验结果表明摆动机械臂、举升机械臂、修剪切割总成控制精度平均误差分别为2.32%、3.75%、2.50%,修剪目标位置精度试验结果表明目标位置X_(b)、Z_(b)平均误差分别为2.98%、1.85%,修剪总成作业倾角α平均误差为4.35%,满足果树修剪精度要求。在新疆阿克苏果树种植基地开展了果树修剪试验,结果表明,搭载固态激光雷达的果树修剪机能够实时获取果树的三维空间信息,修剪机可以根据激光雷达探测到的果树树冠信息制定修剪策略,香梨园与苹果园修剪优良率分别为93.3%与86.6%。该系统能有效提高果树修剪效率,降低修剪人员劳动强度。