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基于改进YOLOv5的田间复杂环境障碍物检测

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中国农机化学报 2024年第6期45卷 216-222,256,F0002页

作者：杨昊霖王其欢李华彪耿端阳武继达姚艳春山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000

为实现田间复杂环境下农业机器人自主导航作业过程中障碍物快速检测,提出一种基于改进YOLOv5的田间复杂环境下障碍物检测方法。建立包含农业机械、人、羊三类目标障碍物共计6766张图片的农田障碍物数据集;通过k-means聚类算法生成最佳... 详细信息

为实现田间复杂环境下农业机器人自主导航作业过程中障碍物快速检测,提出一种基于改进YOLOv5的田间复杂环境下障碍物检测方法。建立包含农业机械、人、羊三类目标障碍物共计6766张图片的农田障碍物数据集;通过k-means聚类算法生成最佳先验锚框尺寸;引入CBAM卷积块注意力模块,抑制目标障碍物周围复杂环境的干扰,增强目标显著度;增加一个检测头,跨层级连接主干特征,增强多尺度特征表达能力,缓解标注对象尺度方差带来的负面影响;使用Ghost卷积替换Neck层中普通卷积,减少模型参数,降低模型复杂度。改进后的模型比YOLOv5s基准模型检测精度提高2.3%,召回率提高3.1%,精确率提高1.9%,参数量降低7%左右,为无人农业机械自主作业过程中导航避障的研究提供技术参考。

关键词：农业机器人农田障碍物检测改进YOLOv5 图像处理机器视觉

一种新型振动弛张筛的多自由度动力学响应计算与试验验证

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振动与冲击 2023年第15期42卷 48-54,100页

作者：刘初升武继达李赛何德艺娄云利中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221008 山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 河南省振源科技有限公司河南新乡453000

振动弛张筛可有效解决潮湿细粒煤炭的干法筛分问题,是煤炭清洁高效分选的重要工艺装备。该文章提出了一种具有弹性摆杆结构的新型振动弛张筛。为了研究该结构的力学性能,利用修正混合阻尼模型来描述弹性振动结构的动态恢复力。考虑到弹... 详细信息

振动弛张筛可有效解决潮湿细粒煤炭的干法筛分问题,是煤炭清洁高效分选的重要工艺装备。该文章提出了一种具有弹性摆杆结构的新型振动弛张筛。为了研究该结构的力学性能,利用修正混合阻尼模型来描述弹性振动结构的动态恢复力。考虑到弹性摆杆结构的频变和幅变特性,通过中心复合试验设计,构建反映弹性振动结构的特征参数与振幅、频率关系的响应面近似模型,通过方差分析发现弹性振动结构刚度非线性受制于振幅平方与频率,阻尼特性受振幅与频率共同影响。提出了弹性摆杆振动弛张筛的四自由度幅频变动力学模型和计算框架,并通过数值计算获得了不同参数下的稳态响应。最后,对新型振动弛张筛样机进行多频点振动测试,主方向平均误差为2.12%和7.26%,验证了理论计算的正确性,为振动弛张筛的设计提供了新的思路。

关键词：弹性摆杆结构动力学分析振动弛张筛修正阻尼模型

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构树收获割台设计与试验

吉林大学学报（工学版） 2023年第7期53卷 2152-2164页

作者：耿端阳纪晓琦牟孝栋李华彪杨昊霖姚艳春武继达山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000

针对国家大力提倡农户种植饲用构树,但国内缺乏适用收获机械的现状,结合构树收获特性,以滚刀运动轨迹、构树割茬高度极限值和输送辊对茎秆的抓取要求为指导,以留茬整齐无劈裂、收获完全损失低和枝叶抓取输送流畅为技术要求,开发了能够... 详细信息

针对国家大力提倡农户种植饲用构树,但国内缺乏适用收获机械的现状,结合构树收获特性,以滚刀运动轨迹、构树割茬高度极限值和输送辊对茎秆的抓取要求为指导,以留茬整齐无劈裂、收获完全损失低和枝叶抓取输送流畅为技术要求,开发了能够实现枝叶同收的滚刀回转式构树机械化收获割台,根据Box-Behnken试验设计方法构建滚刀片数、滚刀转速和机器前进速度对割茬高度一致性和收获损失率的回归模型,应用响应曲面方法分析各因素及其交互影响规律,对回归模型进行参数优化,得到最优参数组合:滚刀片数为3,滚刀转速为889.673 r/min,机器前进速度为4.138 km/h,割茬高度一致性为96.482%,收获损失率为0.686%。在最优参数组合下进行验证试验,结果表明,割茬高度一致性为97.12%,收获损失率为0.67%,试验值与预测值相近,本研究可为构树收获机的设计提供参考。

关键词：农业机械割台构树收获机械

张紧量对单边驱动式弛张筛筛面动力学参数的影响

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煤炭学报 2018年第2期43卷 571-577页

作者：邹梦麒刘初升武继达王振乾中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116

为解决传统筛分设备在处理潮湿细粒煤炭时存在严重堵孔的问题,设计了一种单边驱动式弛张筛。根据单边驱动式弛张筛的结构和筛面弛张原理,建立了弛张筛筛面的动力学模型,研究了正、负两种张紧量对筛面动力学参数的影响。借助Matlab软件... 详细信息

为解决传统筛分设备在处理潮湿细粒煤炭时存在严重堵孔的问题,设计了一种单边驱动式弛张筛。根据单边驱动式弛张筛的结构和筛面弛张原理,建立了弛张筛筛面的动力学模型,研究了正、负两种张紧量对筛面动力学参数的影响。借助Matlab软件绘制出筛面中点的位移、速度、加速度特性曲面,将正、负两种张紧量对筛面动力学参数的影响加以对比分析。利用ANSYS Workbench软件对不同张紧量的筛面进行瞬态动力学分析,研究筛面中点的位移、速度、加速度最大时,筛面上各点的位移、速度、加速度分布情况。研究结果表明:随张紧量的增加,筛面的挠度减小,速度、加速度增加。当筛面张紧量选取在2 mm左右时,筛面加速度能够达到50 g,筛分效果比较理想。

关键词：单边驱动式弛张筛筛面张紧量动力学参数瞬态动力学分析

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振动式弛张筛动力学特性及疲劳寿命分析

振动式弛张筛动力学特性及疲劳寿命分析

作者：武继达中国矿业大学

学位级别：硕士

煤炭是当前我国主要的一次能源。我国原煤质量差,灰分和硫分高,加工利用程度低,造成了严重的环境污染。洗选加工是实现煤炭高效清洁利用的重要方式。随着煤炭综采机械化的广泛应用,原煤中水分和细粒级组分增大,潮湿细粒煤逐渐增多。弛... 详细信息

煤炭是当前我国主要的一次能源。我国原煤质量差,灰分和硫分高,加工利用程度低,造成了严重的环境污染。洗选加工是实现煤炭高效清洁利用的重要方式。随着煤炭综采机械化的广泛应用,原煤中水分和细粒级组分增大,潮湿细粒煤逐渐增多。弛张筛作为一种对潮湿细粒煤炭进行干法深度筛分的高效设备,在煤炭洗选加工工艺中占有重要地位。针对传统振动弛张筛的不足,本文提出了一种新型振动式弛张筛,介绍了其基本结构和工作原理。利用动力学理论建立了新型振动弛张筛的动力学模型及振动方程,计算分析了新型振动弛张筛在水平和垂直方向上的频域特性;推导了固有频率、振幅及主筛体与浮动筛框的相对位移的表达式。通过MATLAB/Simulink进行数值仿真,模拟了新型振动式弛张筛的时域响应和空间轨迹,分析了结构参数对动力学响应的影响。利用MSC.ADAMS软件对新型振动式弛张筛进行了虚拟样机建模和多体动力学仿真。设计并制造了新型振动弛张筛的实验样机,利用实验室DASP-V10振动测试系统对样机进行运动参数测试和实验模态分析。通过运动学测试和刚体模态分析实验结果验证了动力学理论模型和虚拟样机模型的正确性。利用ADAMS对影响运动特性的参数进行灵敏度分析,并选择灵敏度较大的参数进行迭代优化,为新型振动弛张筛的设计提供了改进方案。对新型振动式弛张筛的主梁进行了柔性化处理,通过ADAMS刚柔耦合分析,获取了主梁连接点的载荷谱。结合有限元软件ANSYS Workbench和疲劳分析软件n Code,利用有限元静力学分析模型结果、动载荷数据和疲劳累积损伤理论,根据材料特性选取适合的S-N曲线对主梁进行了疲劳分析,结果表明主梁疲劳寿命符合使用要求。

关键词：振动弛张筛动力学分析 ADAMS优化疲劳

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弛张筛面动态特性数值模拟及参数优化

中南大学学报（自然科学版） 2019年第2期50卷 311-320页

作者：武继达刘初升王振乾江海深邹梦麒邱文强中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116

针对弛张筛筛面破损问题,考虑筛面的装配形式和工况条件,建立实际安装状态下的筛面有限元分析模型,分析工作条件下筛面不同位置的变形及应力分布;将响应面法与优化技术相结合,以安装半径和弯折角度为设计变量,通过中心复合试验设计,构... 详细信息

针对弛张筛筛面破损问题,考虑筛面的装配形式和工况条件,建立实际安装状态下的筛面有限元分析模型,分析工作条件下筛面不同位置的变形及应力分布;将响应面法与优化技术相结合,以安装半径和弯折角度为设计变量,通过中心复合试验设计,构建反映筛面设计参数与筛面应力关系的二阶响应面近似模型,分析各设计变量对筛面工作应力的影响规律;结合目标规划优化方法和NSGA-Ⅱ遗传算法对响应面近似模型进行寻优,获得筛面最佳几何参数。研究结果表明:筛面剪切应力主要分布在弯折区域中心部位;优化后,当弯折半径为22.5 mm,弯折角度为150°时,筛面剪切应力取得最小值,并较初始值降低12.6%。

关键词：筛面数值模拟试验设计响应面法子模型参数优化

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单边驱动式摇摆筛偏心轴的应力与疲劳分析

工矿自动化 2017年第5期43卷 58-61页

作者：邹梦麒刘初升武继达中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学盱眙矿山装备与材料研发中心江苏徐州221116

应用PROE软件建立了单边驱动式摇摆筛的三维结构模型,并对其进行动态仿真分析,得到作用在偏心轴上的载荷历程。运用解析法和有限元法对偏心轴应力进行分析,得到其应力分布曲线和应力云图,分析结果表明,偏心轴上的危险部位出现在中间轴... 详细信息

应用PROE软件建立了单边驱动式摇摆筛的三维结构模型,并对其进行动态仿真分析,得到作用在偏心轴上的载荷历程。运用解析法和有限元法对偏心轴应力进行分析,得到其应力分布曲线和应力云图,分析结果表明,偏心轴上的危险部位出现在中间轴承座支撑处,最大应力值为35 MPa。运用局部应力应变法对偏心轴疲劳寿命进行分析,得到单边驱动式摇摆筛偏心轴的疲劳寿命为0.98a,通过分析能够有效预防事故的发生。该研究成果为偏心轴的设计和改进提供了可靠依据。

关键词：单边驱动式摇摆筛偏心轴解析法有限元法应力分析疲劳寿命分析

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双幅变孔径筛面磷矿石筛分特性分析

矿业研究与开发 2019年第12期39卷 149-152页

作者：宋宝成武继达江海深江苏安全技术职业学院江苏徐州市221000 中国矿业大学机电工程学院江苏徐州市221116 中国矿业大学化工学院江苏徐州市221116 国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州市221116

针对传统筛面易堵孔、效率低的情况,基于弹性杆筛原理提出了一种双幅变孔径筛面。该筛面相邻筛杆具有不同的振幅,可以获得筛孔尺寸的周期性变化。分析了筛面结构与双幅振动原理,利用EDEM软件对双幅变孔径筛面的磷矿石筛分过程进行了数... 详细信息

针对传统筛面易堵孔、效率低的情况,基于弹性杆筛原理提出了一种双幅变孔径筛面。该筛面相邻筛杆具有不同的振幅,可以获得筛孔尺寸的周期性变化。分析了筛面结构与双幅振动原理,利用EDEM软件对双幅变孔径筛面的磷矿石筛分过程进行了数值模拟。结果表明,随着筛孔变化率的增加,筛分效率呈现先升高后降低的整体趋势,当筛孔变化率为1.43%时,筛分效率最高。与普通等幅筛面进行了筛分效果对比,发现采用双幅变孔径筛面的筛分效率整体上要明显优于普通等幅筛面,且最高筛分效率相对提高了16.13%,证明了双幅变孔径筛面的有效性。

关键词：双幅变孔径筛面虚拟筛分磷矿石筛分效率

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反向差动筛面筛分特性分析与参数优化

矿业研究与开发 2020年第8期40卷 135-138页

筛分过程中出现的筛面堵孔现象,严重影响矿物筛分效率。为此,提出一种反向差动筛面,以兼顾柔性筛面筛孔可变不易堵孔与刚性筛面强度高使用寿命长的优点。介绍了新型筛面结构特点,通过试验验证了筛面动力学特性。对反向差动筛面筛分进行... 详细信息

筛分过程中出现的筛面堵孔现象,严重影响矿物筛分效率。为此,提出一种反向差动筛面,以兼顾柔性筛面筛孔可变不易堵孔与刚性筛面强度高使用寿命长的优点。介绍了新型筛面结构特点,通过试验验证了筛面动力学特性。对反向差动筛面筛分进行了试验设计,利用EDEM软件进行了虚拟筛分试验。极差分析表明,在因素水平范围内,筛面倾角对筛分效率影响最为显著,最佳因素水平组合为A2-B2-C3。利用LRGA-GRNN方法对参数进一步优化并进行虚拟筛分验证,16.67Hz振动频率下当Ⅰ级筛条振幅为2.897mm、Ⅱ级筛条振幅为2.6856mm、筛面倾角为23.5382°时,最高筛分效率为92.043%。

关键词：反向差动筛面筛分特性虚拟筛分参数优化 LRGA-GRNN