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穴盘苗吹叶补苗机构设计与试验

农业工程学报 2021年第3期37卷 1-8页

作者：黎波辜松谢忠坚初麒姜德龙华南农业大学工程学院广州510642 江西农业大学工学院南昌330045 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 广州实凯机电科技有限公司广州510642

针对叶片遮挡穴盘苗空穴机械补苗作业时存在损伤待补空穴周围穴盘苗叶片的问题,该研究提出一种使用射流气管吹开遮挡叶片进行机械补苗的吹叶补苗方法。作业时,射流气管内通高压气流,由待补空穴底端渗水孔向上移动,吹开遮挡叶片,到达穴... 详细信息

针对叶片遮挡穴盘苗空穴机械补苗作业时存在损伤待补空穴周围穴盘苗叶片的问题,该研究提出一种使用射流气管吹开遮挡叶片进行机械补苗的吹叶补苗方法。作业时,射流气管内通高压气流,由待补空穴底端渗水孔向上移动,吹开遮挡叶片,到达穴盘苗叶片顶部后,补苗机械手夹持待补苗使基质块底部靠近射流气管顶端,并与射流气管同步下移完成补苗作业。吹叶机构射流气管内径5 mm,顶端封闭,靠近顶端的水平截面均布开设8个直径1.2 mm的射流孔。搭建由吹叶机构与挂接于Denso机械手臂的补苗机械手组成的试验装置,对72穴穴盘培育的红掌、白掌、芥蓝、菜心、白菜和生菜6种不同叶片遮挡程度的穴盘苗进行单穴吹叶补苗性能试验。结果表明,吹叶机构与补苗机械手协同作业的补苗成功率与穴盘苗初始叶片遮挡率(穴盘待补空穴被相邻穴盘苗叶片遮挡的面积与穴孔面积的比值)、遮挡叶片倾角和射流气管压力有关。在射流气管射流孔数为8,射流孔直径1.2 mm条件下,射流气管压力为0.28 MPa时,初始叶片遮挡率59.4%的红掌穴盘苗的补苗成功率可达92%;射流气管压力为0.22 MPa时,初始叶片遮挡率56.2%的白掌穴盘苗的补苗成功率可达94%;射流气管压力为0.22~0.31 MPa时,初始叶片遮挡率35.4%的芥蓝穴盘苗的补苗成功率均可达90%;射流气管压力为0.16~0.31 MPa时,初始叶片遮挡率29.7%~35.8%的菜心、白菜和生菜穴盘苗的补苗成功率均可达90%。研究结果可为叶片遮挡穴盘苗空穴的机械补苗设备开发提供技术参考。

关键词：机械化设计试验吹叶补苗穴盘苗叶片遮挡射流气管

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嫁接幼苗正压气流导向方法及参数优化

农业工程学报 2017年第7期33卷 20-27页

作者：初麒辜松杨意胡俊生黎波吕亚军谢忠坚杨艳丽华南农业大学工程学院广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 广州实凯机电科技有限公司广州510642

负压吸附把持手具有对幼苗苗径变化适应性强、减少幼苗把持损伤的优点,但其难以实现对弯曲幼苗的自动吸附把持。针对上述问题,该研究提出了一种利用正压气流对弯曲幼苗进行导向的作业方法。以常见嫁接用黄瓜幼苗为代表进行研究,考察正... 详细信息

负压吸附把持手具有对幼苗苗径变化适应性强、减少幼苗把持损伤的优点,但其难以实现对弯曲幼苗的自动吸附把持。针对上述问题,该研究提出了一种利用正压气流对弯曲幼苗进行导向的作业方法。以常见嫁接用黄瓜幼苗为代表进行研究,考察正压气流对纤细幼苗导向效果。首先进行了弯曲应力测定,结果表明,对于长轴平均直径为(1.82±0.07)mm、短轴平均直径为(1.47±0.02)mm的黄瓜幼苗在10 mm长度上矫正5 mm弯曲偏差时所需最大弯曲力平均值为(0.082±0.005)N;针对黄瓜幼苗进行了单管正压气流导向试验并进行高速摄影记录,结果表明,当正压气管内径为4 mm,负压把持手吸嘴口与正压气管口间距为25~30 mm,导向气压为0.3 MPa时,导向成功率为93.3%;为改善导向效果,对黄瓜幼苗进行双管正压气流导向试验,结果表明,在正压气管内径4 mm条件下,当负压把持手吸嘴口与正压气管口间距为20~25mm、导向气压为0.3 MPa时,黄瓜幼苗导向成功率为100%。该研究结果可为基于气力导向方法的幼苗把持作业提供技术参考。

关键词：机械化压力嫁接幼苗正压气流导向负压吸附

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椰糠培育叶菜种苗移植机械手设计与试验

农业工程学报 2017年第14期33卷 18-24页

作者：黎波辜松初麒吕亚军胡俊生谢忠坚杨艳丽江海宇华南农业大学工程学院广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 广州实凯机电科技有限公司广州510642 广州市绿翔机电安装工程有限公司广州511400

针对椰糠与泥炭相比容重小、孔隙度大、颗粒间黏附性弱,现有移植机械手对椰糠培育种苗移植适应性不佳的问题,该文以椰糠培育芥蓝种苗为移植对象,设计了一种4伸缩针式移植机械手,伸缩针直径2.5 mm、入土角76°。在移植机械手移植过程中,... 详细信息

针对椰糠与泥炭相比容重小、孔隙度大、颗粒间黏附性弱,现有移植机械手对椰糠培育种苗移植适应性不佳的问题,该文以椰糠培育芥蓝种苗为移植对象,设计了一种4伸缩针式移植机械手,伸缩针直径2.5 mm、入土角76°。在移植机械手移植过程中,仅依靠基质块的基质散落质量百分比难以说明移植部件对种苗根系的影响,该文提出了一种基质散落质量百分比结合基质散落区域评分的综合评价法。针对50穴盘椰糠培育芥蓝种苗,通过伸缩针拾取试验,在保证椰糠基质块移植过程中保持完整条件下,确定了移植机械手伸缩针间距为36 mm;通过移植作业性能试验表明,叶菜种苗根系状态对移植成功率影响最大,机械手作业移动加速度也有一定影响,对最优组合分析后补做试验,试验结果表明对于正常长势椰糠培育芥蓝种苗根系状态,在根系分布率大于80%、垂直加速度0.3 m/s^2、水平加速度1.5 m/s^2和基质含水率81.01%条件下,芥蓝种苗移植成功率可达100%。该研究可为移植椰糠培育种苗的移植机开发提供技术参考。

关键词：农业机械设计试验水培叶菜种苗移植机械手椰糠基质

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嫁接用穴盘砧木苗预切装置试验研究

农机化研究 2020年第4期42卷 188-191页

作者：姜飞谢忠坚张国栋王成辜松北京华农农业工程技术有限公司北京100125 华南农业大学工程学院广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室广州510642

针对嫁接用砧木冠幅影响嫁接生产率的问题,提出通过砧木苗预切进一步提高生产率,设计了一种嫁接用穴盘砧木苗预切装置,实现对砧木冠幅流水线式整盘快速预切。进行输送带速度与切刀速度匹配试验,确定输送带速度为60m/h。进行砧木苗冠幅... 详细信息

针对嫁接用砧木冠幅影响嫁接生产率的问题,提出通过砧木苗预切进一步提高生产率,设计了一种嫁接用穴盘砧木苗预切装置,实现对砧木冠幅流水线式整盘快速预切。进行输送带速度与切刀速度匹配试验,确定输送带速度为60m/h。进行砧木苗冠幅切削的切下物运动轨迹特性试验,结果表明:滾板线速度范围在80~95m/h内时,可获得较理想的切削成功率和推苗成功率,成功率均达95%以上;在对标准72穴穴盘砧木苗进行预切时,整机生产率约为111盘/h。

关键词：穴盘砧木苗嫁接预切流水线作业

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MINI温室智能种植系统构建

农机化研究 2021年第7期43卷 136-140页

作者：殷振新辜松范开钧刘小耿谢忠坚华南农业大学工程学院广州510642

目前,在温室里智能化种植各种植物、花卉成为一种新时代的休闲方式。为此,针对小型温室内植物栽培种植,搭建了一种温室智能种植系统。系统基于家庭与科研用小型温室,利用Mitsubishi FX1N PLC附带Kinco触摸屏及GRM无线通讯模块,实现人机... 详细信息

目前,在温室里智能化种植各种植物、花卉成为一种新时代的休闲方式。为此,针对小型温室内植物栽培种植,搭建了一种温室智能种植系统。系统基于家庭与科研用小型温室,利用Mitsubishi FX1N PLC附带Kinco触摸屏及GRM无线通讯模块,实现人机交互、远程控制功能,完成种植穴盘的自动输送、种植对象的自动浇水、长势监测等功能。系统远程控制利用Android手机作为终端,采集的信息可以传到云端及控制器上,并通过云端把当前数据实时上传到APP端和WEB端,同时数据保存在云服务器的微控制器上,实现与云端及UI的通信。运行试验结果表明:系统能够完成自动输送、自动浇水及长势监测等功能,并可通过数据库调取植物长势图片。

关键词： MINI温室智能种植远程控制长势监测

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嫁接用苗力定位气囊把持手设计与试验

农机化研究 2023年第5期45卷 191-195页

作者：周泽坤谢忠坚初麒杨艳丽欧杨辜松华南农业大学工程学院广州510642 广州实凯机电科技有限公司广州510642

针对嫁接用苗个体差异大、把持定位难、把持易损伤等问题,提出了一种力定位气囊把持手的设计方案,以实现嫁接用苗的柔性把持。气囊把持手以硅胶为材料,通过进气后气室的膨胀变形推动夹持翅绕中心旋转,与持苗圆弧一起实现嫁接用苗的夹持... 详细信息

针对嫁接用苗个体差异大、把持定位难、把持易损伤等问题,提出了一种力定位气囊把持手的设计方案,以实现嫁接用苗的柔性把持。气囊把持手以硅胶为材料,通过进气后气室的膨胀变形推动夹持翅绕中心旋转,与持苗圆弧一起实现嫁接用苗的夹持。在对气囊把持手完成初步设计的基础上,通过仿真分析确定合适的气室距离和进气压力。为了检验气囊把持手对嫁接用苗的夹持效果,以水平拔出力和垂直拔出力为目标函数,对气囊把持手进行性能试验。试验研究结果表明:当力定位气囊把持手作业压力为0.2MPa时,针对苗径为1.5~3.5mm的嫁接用苗,气囊把持手的垂直拔出力可达到1.0~2.5N,水平拔出力可达到1.0~2.0N。试验结果可为进一步研究上苗定位夹持机构提供参考。

关键词：嫁接用苗上苗定位气囊把持手

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基于改进YOLOv5s的蔗节检测方法

中国农机化学报 2024年第12期45卷 224-229页

作者：谢忠坚廖珩宇文春明李尚平张亚亚吴伟林广西民族大学物理与电子信息学院南宁市530006 梧州学院广西机器视觉与智能控制重点实验室广西梧州543002

针对现有甘蔗茎节检测算法模型复杂度高、检测效率低的问题,设计一种轻量化检测网络YOLOv5s-SG2E。首先,对YOLOv5s进行小目标网络结构改进,删除中、小尺度检测头并增加超大尺度检测头,以提升网络模型对小目标的感知能力;其次,在颈部网... 详细信息

针对现有甘蔗茎节检测算法模型复杂度高、检测效率低的问题,设计一种轻量化检测网络YOLOv5s-SG2E。首先,对YOLOv5s进行小目标网络结构改进,删除中、小尺度检测头并增加超大尺度检测头,以提升网络模型对小目标的感知能力;其次,在颈部网络中引入GhostNetV2替换C3模块、GSConv替换标准卷积以降低模型复杂度;最后,在主干网络末端增加通道注意力机制ECA以提高模型的学习能力,强化网络对茎节特征的提取能力。对自建甘蔗茎节数据集进行测试,结果表明:改进模型YOLOv5s-SG2E对茎节识别精确率为96.4%、召回率为96.8%、平均精度均值mAP@0.5为98.4%,相较YOLOv5s原始模型分别提升0.6%、2.4%和1.0%;YOLOv5s-SG2E模型体积相对减少89.8%,参数量减少95.03%,计算量减少55.06%,检测时间缩短31.6%,优于其他主流一阶段目标检测算法,可实现甘蔗茎节的高效识别检测。

关键词：甘蔗茎节识别 YOLOv5 小目标轻量化 ECA

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植物工厂种植板物流输送系统设计与试验

农机化研究 2023年第5期45卷 78-82页

作者：季涵涵谢忠坚辜美章初麒杨艳丽刘厚诚辜松华南农业大学工程学院广州510642 华南农业大学园艺学院广州510642 广州实凯机电科技有限公司广州510642

植物工厂作为目前最高水平的设施农业生产方式,成为近年来研究的重点。多层式立体栽培种植模式最为常见,主要输送方式为人工搬运种植板输送,由于人工搬运效率低、成本高,存在高空作业安全隐患,严重制约了植物工厂作业效率的提高。为此,... 详细信息

植物工厂作为目前最高水平的设施农业生产方式,成为近年来研究的重点。多层式立体栽培种植模式最为常见,主要输送方式为人工搬运种植板输送,由于人工搬运效率低、成本高,存在高空作业安全隐患,严重制约了植物工厂作业效率的提高。为此,研发了一种种植板物流输送系统,以立体栽培种植模式为基础,包含地面输送系统、提升车系统及栽培架内无线引导车系统。同时,运用Flexsim软件对该种植板物流输送模式进行仿真,并进行性能试验,结果表明:系统能够实现植物工厂立体栽培模式下种植板的自动化运输作业,作业效率达到500穴盘/h,达到国内领先水平,可为相关植物工厂立体物流输送模式的设计提供理论依据和技术支撑。

关键词：植物工厂立体栽培种植板垂直运输物流设备

数字化生产植物工厂的构建——以华南农业大学植物工厂为例

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农业工程技术 2020年第7期40卷 9-13页

作者：辜松刘厚诚谢忠坚杨艳丽初麒刘毅杰华南农业大学广州510000 广州实凯机电科技有限公司广州510000 广州诚汇装备农业科技有限公司广州510000

设施数字化生产近年来,计算机技术、自动化装备技术、互联网技术及人工智能技术的飞速发展,极大地推动了设施农业生产技术的发展,与大田农业生产相比,设施农业具有生产空间固定、生产环境相对稳定、作业条件人为干预便利的特点,有利于... 详细信息

设施数字化生产近年来,计算机技术、自动化装备技术、互联网技术及人工智能技术的飞速发展,极大地推动了设施农业生产技术的发展,与大田农业生产相比,设施农业具有生产空间固定、生产环境相对稳定、作业条件人为干预便利的特点,有利于推广使用先进的工业装备技术和计算机技术,这已被以荷兰为代表的设施农业生产先进国家所证明。设施数字化生产中的数字化代表的是利用计算机对设施生产进行自动控制.

关键词：植物工厂管理数字化数字化生产作业控制华南农业大学