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山地自走式电动双轨运输机设计与试验

华中农业大学学报 2020年第6期39卷 96-104页

作者：汪小名陈明吴伟斌陈姗洪添胜张伟陈祖元华南农业大学工程学院广州510642 南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室/国家柑橘产业技术体系机械研究室/广东省山地果园机械创新工程技术研究中心广州510642

针对钢丝绳牵引式双轨运输机的牵引钢丝绳在弯曲起伏轨道上作业时,易出现乱绳和挤绳所带来的安全性问题,本研究设计了一种无需钢丝绳的自走式电动双轨运输机,该运输机以三拓GW11.165电动机为动力,2个12-LPA-24铅酸蓄电池作为能源,采用... 详细信息

针对钢丝绳牵引式双轨运输机的牵引钢丝绳在弯曲起伏轨道上作业时,易出现乱绳和挤绳所带来的安全性问题,本研究设计了一种无需钢丝绳的自走式电动双轨运输机,该运输机以三拓GW11.165电动机为动力,2个12-LPA-24铅酸蓄电池作为能源,采用一主动多从动的后驱传动方式。通过电流测试试验、平地能耗试验和打滑性试验验证了该运输机的安全与稳定性,并结合三因素三水平正交试验法考察驱动轮材料、轨道坡度和装载质量对运输机运行速度的影响。结果显示:在试验条件下,采用一主动多从动的后驱传动方式爬坡性能良好,运行比较平稳,但尽量不要在满载的爬坡状态下在陡坡处停机,如需停机,可人为辅助启动,运输机运行速度为0.241~0.700 m/s,平地运行航程为3560~6489.1 m。驱动轮材料、轨道坡度和装载质量等因素对运输机运行速度的影响依次是轨道坡度>驱动轮材料>装载质量,其中坡度对运行速度的Sig值为0.049,小于0.05,影响最为显著。

关键词：双轨运输机电动驱动自走式远程遥控山地果园双电机独立驱动一主动多从动

基于可见光波段的色彩概率聚类模型的玉米杂交种子识别

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光谱学与光谱分析 2018年第8期38卷 2516-2523页

作者：刘双喜张宏建王金星王震张春庆李岩山东农业大学机械与电子工程学院山东泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室山东泰安271018 山东农业大学农学院山东泰安271018

由于同一种玉米杂交种子籽粒的粒型多样、色彩随贮藏时间不同而不同,仅靠其形状和单一区域色彩的机器视觉方法识别种类较为困难,且现有识别算法多以高光谱特征作为分类基础,对于不同时期、不同种类的玉米杂交种子要分别训练分类识别器,... 详细信息

由于同一种玉米杂交种子籽粒的粒型多样、色彩随贮藏时间不同而不同,仅靠其形状和单一区域色彩的机器视觉方法识别种类较为困难,且现有识别算法多以高光谱特征作为分类基础,对于不同时期、不同种类的玉米杂交种子要分别训练分类识别器,识别前需要大量的训练工作。为提高玉米种子品种识别方法的适用性,根据花粉直感色彩遗传现象,提出以可见光波段玉米种子的多区域小波色彩特征作为识别参数,建立多模型的概率聚类模型进行玉米杂交种子种类识别。该方法首先采用专有设备采集单粒玉米种子的无胚芽侧和顶端两部分色彩信息,包括RGB,HIS和Lab色彩信息,对该色彩信息进行增强和特征优化选择,通过小波包分解提取优化出21维细节识别向量;其次采用不同聚类模型对优化后色彩特征进行聚类识别,建立基于SOM、K-means、两步法三种聚类识别模型;最后以多种聚类模型结果为基础,建立基于概率模型的玉米种子品种识别。通过对郑单958、先玉335、郑58(郑单958母本)、昌7-2(郑单958父本)、PH6WC(先玉335母本)、PH4CV(先玉335父本)的试验,发现该方法可有效识别非亲缘关系和父本亲缘关系的玉米种子,识别率可达到98%以上;而对于亲缘关系母本识别率可达到75%。采用可见光波段玉米种子多区域色彩特征,结合概率聚类模型的方法可为玉米杂交种子纯度在线检验识别提供科学依据。

关键词：可见光玉米杂交种子识别聚类概率多区域色彩

山地果园双履带微型运输车的设计、仿真与试验

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华中农业大学学报 2018年第4期37卷 15-23页

作者：刘佛良张震邦杨晓彬吴伟斌洪添胜郑鹏淋张增博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/国家柑橘产业技术体系机械研究室/广东省山地果园机械创新工程技术研究中心广州510642

设计一种非刚性底盘的以双轮毂电机驱动的山地果园双履带微型运输车,该运输车主体外形尺寸为2 150mm×1 040mm×1.100mm,采用战车式底盘作为行驶机构和双轮毂电机独立驱动及链传动方式。通过SolidWorks软件进行三维建模,创建虚拟样机模... 详细信息

设计一种非刚性底盘的以双轮毂电机驱动的山地果园双履带微型运输车,该运输车主体外形尺寸为2 150mm×1 040mm×1.100mm,采用战车式底盘作为行驶机构和双轮毂电机独立驱动及链传动方式。通过SolidWorks软件进行三维建模,创建虚拟样机模型和高台壕沟仿真地形;应用ADAMS软件对运输车底盘行驶机构进行高台和壕沟越障的仿真分析。仿真结果显示,在高台和壕沟越障过程中,质心横向位移的绝对误差在±5%范围内,质心纵向位移的绝对误差在±3%范围内。实地样车试验结果表明,运输车的最大载荷为250kg,最大爬坡度为20°,最高车速为1.8m/s,最小转向半径为0.7m,达到设计要求;其越障能力较强,对地形复杂、路况差甚至无路的山地果园的适应性更好,能较好地满足山地果园的运输要求。

关键词：山地果园双履带运输车轮毂电机驱动仿真

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苗圃田间自走式电动双轨运输机设计与试验

华中农业大学学报 2020年第6期39卷 113-120页

作者：张建莉岳丹丹吴伟斌洪添胜杨晓彬陈明郑泽锋华南农业大学工程学院广州510642 南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室/国家柑橘产业技术体系机械研究室/广东省山地果园机械创新工程技术研究中心广州510642

为实现苗圃田间果树钵苗的快速搬运,研制了一种适用于苗圃田间的自走式电动双轨运输机。针对运输机的应用环境、果树钵苗质量大小等需求,分析提出运输机应具备的装载量、电机功率、运输速度等设计参数;并根据技术参数要求,提出运输机的... 详细信息

为实现苗圃田间果树钵苗的快速搬运,研制了一种适用于苗圃田间的自走式电动双轨运输机。针对运输机的应用环境、果树钵苗质量大小等需求,分析提出运输机应具备的装载量、电机功率、运输速度等设计参数;并根据技术参数要求,提出运输机的总体结构并对关键部件进行设计;最后,对运输机进行了实验室与田间试验。试验结果显示,运输机载重能力为750 kg,空载每百米能耗为9.16 W·h,满载每百米能耗为27.6 W·h,运行速度为0.564~0.718 m/s,运输机从起步到匀速行驶所用时间小于2.5 s,紧急制动距离小于0.05 m,振动加速度振幅总体小于0.4 g。以上结果表明,研制的运输机可以满足实现苗圃田间作业需求,可以有效提高作业效率、降低劳动强度。

关键词：电动双轨运输机苗圃田间自走式果树钵苗远程遥控避障并联机构

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优质水稻工厂化育秧关键技术研究

中国农机化学报 2019年第6期40卷 35-38页

作者：唐兴隆任桂英李英奎王虹赵平张生重庆市农业科学院

针对重庆地区优质水稻育秧劳动强度大、成本高、秧块质量不规范的现实问题,研发自动翻盘水稻育秧架、浸种催芽一体机、工厂化育秧集中监控与智能控制系统,优化水稻工厂化育秧技术工艺、设施与设备配套、育炼苗管护等,形成水稻工厂化育... 详细信息

针对重庆地区优质水稻育秧劳动强度大、成本高、秧块质量不规范的现实问题,研发自动翻盘水稻育秧架、浸种催芽一体机、工厂化育秧集中监控与智能控制系统,优化水稻工厂化育秧技术工艺、设施与设备配套、育炼苗管护等,形成水稻工厂化育秧生产技术规程,减少劳动力投入、降低劳动强度、提高生产效率,提高设施育秧水平。

关键词：水稻育秧架浸种催芽一体机智能控制系统

基于PIPENET的在线式水肥一体化施肥机管路优化设计

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节水灌溉 2020年第1期 49-52,60页

作者：李恺尹义蕾何斌侯永张月红张学军农业农村部规划设计研究院北京100125 农业农村部农业设施结构工程重点实验室北京100125 西北农林科技大学陕西杨凌712100

现有的精准水肥一体化施肥机混肥原理基本相同,但针对不同应用场景,管路布置方式、吸肥原件、水泵选型各有区别,为此在研究设计在线式水肥一体化施肥机的同时,通过PIPENET软件对设计管路进行仿真,提出优化设计,选择合适水泵,以供给文丘... 详细信息

现有的精准水肥一体化施肥机混肥原理基本相同,但针对不同应用场景,管路布置方式、吸肥原件、水泵选型各有区别,为此在研究设计在线式水肥一体化施肥机的同时,通过PIPENET软件对设计管路进行仿真,提出优化设计,选择合适水泵,以供给文丘里管合适的流量和压力,提升设备吸肥效率和稳定性。通过试验验证仿真结果,在研究条件下仿真结果与验证试验结果各点压力差异小于5.5%,通过对比证明,PIPENET软件可以用于施肥机管路辅助设计,尤其在进行水泵选型时可以快速确定水泵参数,根据流速修正管路管径,加速设计过程,提高设备可靠性。

关键词： PIPENET 水肥一体化管路仿真优化设计

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不同成熟度机采棉采摘力学特性试验

甘肃农业大学学报 2020年第6期55卷 193-202页

作者：张龙唱张宏文王磊傅秀清李树峰王军谷艳清石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室新疆石河子832003 南京农业大学江苏南京210031

【目的】为探究影响机采棉采摘力学特性的主要因素,进而为设计棉花收获机械以及确定棉花最佳采收时间提供理论依据,对机采棉采摘力学特性进行试验研究.【方法】以棉花品种、棉花含水率、棉花成熟时间为影响因子,以棉花与铃壳间分离力、... 详细信息

【目的】为探究影响机采棉采摘力学特性的主要因素,进而为设计棉花收获机械以及确定棉花最佳采收时间提供理论依据,对机采棉采摘力学特性进行试验研究.【方法】以棉花品种、棉花含水率、棉花成熟时间为影响因子,以棉花与铃壳间分离力、棉花自身扯断力为棉花采摘力学特性指标,进行全因子试验,通过极差分析、方差分析、回归分析探究了各影响因素对机采棉采摘力学特性的影响规律.【结果】含水率、成熟时间以及棉花品种对棉花与铃壳间分离力、棉花自身扯断力的影响均极显著(P1),且成熟时间对棉花采摘力学特性的影响远大于含水率和棉花品种.【结论】随着棉花含水率的提高,棉花与铃壳间分离力逐渐减小,棉花自身扯断力逐渐增大;同时随着成熟时间增加,棉花与铃壳间分离力、棉花自身扯断力均呈现先增大后减小的趋势,并且在相同因素水平下,棉花自身扯断力始终大于棉花与铃壳间的分离力.

关键词：机采棉成熟时间含水率棉花与铃壳间分离力棉花自身扯断力

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高光谱成像的猕猴桃形状特征检测

光谱学与光谱分析 2020年第8期40卷 2564-2570页

作者：黎静伍臣鹏刘木华陈金印郑建鸿张一帆王威赖曲芳薛龙江西农业大学工学院江西南昌330045 江西省现代农业装备重点实验室江西南昌330045 江西省果蔬采后处理关键技术与质量安全协同创新中心江西南昌330045

猕猴桃形状特征是猕猴桃在产后分级处理过程的一项重要指标,不仅影响果实外观,也决定果实等级高低的划分。传统的形状分级方法大多采用人工分级,存在耗时长、效率低、重复性差且易受人为主观影响等问题。针对传统猕猴桃形状分级存在的问... 详细信息

猕猴桃形状特征是猕猴桃在产后分级处理过程的一项重要指标,不仅影响果实外观,也决定果实等级高低的划分。传统的形状分级方法大多采用人工分级,存在耗时长、效率低、重复性差且易受人为主观影响等问题。针对传统猕猴桃形状分级存在的问题,研究利用高光谱成像建立猕猴桃正常果和畸形果的分类检测方法。以成熟期的248个金魁猕猴桃(正常果107个,畸形果1.1个)作为研究样本,先利用可见-近红外高光谱成像系统采集猕猴桃样本的光谱数据,再采用主成分分析法对光谱数据进行降维,得到第一主成分图像。随后提取第一主成分图像的3个特征波长(682, 809和858 nm),并对其进行融合计算,生成新的光谱图像(融合图像)。然后利用四叉树分解算法对融合图像进行分割处理,并计算掩膜图像所对应的12组形状特征参数,结合偏最小二乘线性判别分析(PLS-LDA)、反向传播神经网络(BPNN)、最小二乘支持向量机(LSSVM)建立判别模型,对比分析,最终得到猕猴桃形状特征的最佳分类模型。结果表明,所建立的三种分类模型中, BPNN和LSSVM模型的分类效果较好,总体分类准确率均在95%以上;PLS-LDA的效果略差,训练集和测试集的总体准确率分别为80.12%和76.83%。其中BPNN模型训练集和测试集的总体分类准确率分别为98.19%和97.56%,总体误判个数分别为3和2,而LSSVM模型的总体准确率分别为97.59%和95.12%,总体误判个数分别为4和4。对猕猴桃正常果的检测,三种模型的分类效果分别为:LSSVM最好、 BPNN其次、 PLS-LDA最差。对猕猴桃畸形果的检测,三种模型的分类效果分别为:BPNN最优、 LSSVM其次, PLS-LDA效果最差。因此,猕猴桃形状特征的最佳分类模型是BPNN模型。试验结果说明,可利用高光谱成像对猕猴桃形状特征进行分类判别。为猕猴桃形状特征的快速、准确无损检测研究提供了理论支持。

关键词：高光谱成像技术形状特征分类

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果园监控机器人自主行驶及视觉导航系统研究

林业机械与木工设备 2022年第7期50卷 24-31页

作者：金李高何璇高晓阳李红岭杨梅贾尚云张旭唐渲运甘肃农业大学机电工程学院甘肃兰州730070 甘肃省葡萄与葡萄酒工程学重点实验室甘肃兰州730070 甘肃省干旱生境作物学重点实验室甘肃兰州730070 兰州银行网络金融部甘肃兰州730000

目前果园的人工巡检在面对大规模区域种植时,作业任务极为繁重。基于此研究了一种在果园道路自主行驶的监控车以及机器视觉导航系统。选用基于图优化的Cartographer算法进行果园路面信息采集以及全局路径规划,采用liDAR(light Detection... 详细信息

目前果园的人工巡检在面对大规模区域种植时,作业任务极为繁重。基于此研究了一种在果园道路自主行驶的监控车以及机器视觉导航系统。选用基于图优化的Cartographer算法进行果园路面信息采集以及全局路径规划,采用liDAR(light Detection and Ranging)进行道路建图和路径规划,利用机器视觉系统进行道路分割识别并提取道路虚拟中线为导航线,并在转角区域等利用激光雷达定位和路径规划。提出了聚类算法和HSV颜色空间分割算法相结合的道路区域图像分割识别算法,并采取形态学滤波和连通域处理降噪方法,实现了果园道路的准确提取。在视觉导航实验研究中,分块并标记道路目标区域中心点,曲率拟合获得导航线,实验结果表明拟合提取的虚拟导航线与道路实际中线偏差小于4%,准确性高,满足机器视觉导航的精度要求。

关键词：机器视觉机器人图像处理分割激光雷达