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柔性条式疏花执行装置试验研究

农机化研究 2025年第2期47卷 122-130页

作者：冯生张秀花孔德刚陈磊朱欣悦魏华杰河北农业大学机电工程学院河北保定071000 石家庄装备制造学校石家庄050899

疏花可以调整果树负载量,是影响果树产量和质量的重要因素。为研究机械疏花效果及其影响因素,采用自主研发的柔性条式疏花机执行装置对桃花进行试验,选取橡胶和尼龙两种材料的疏花条,以疏花条轴向间距、疏花条列数、主轴转速、工作模式... 详细信息

疏花可以调整果树负载量,是影响果树产量和质量的重要因素。为研究机械疏花效果及其影响因素,采用自主研发的柔性条式疏花机执行装置对桃花进行试验,选取橡胶和尼龙两种材料的疏花条,以疏花条轴向间距、疏花条列数、主轴转速、工作模式为试验因素,以疏花指数来评价疏花效果,并优化了装置的工作参数。结果表明:若采用尼龙疏花,疏花轴转速为400 r/min、疏花条列数为4、工作模式为冠内垂直、疏花条轴向间距为5 cm时效果最优;若采用胶条疏花,疏花轴转速为450 r/min、疏花条列数为4、工作模式为冠外平行、疏花条轴向间距为4 cm时效果最优。经试验验证,设计满足疏花的工作要求,为柔性条式疏花机的研发提供了理论依据。

关键词：桃树疏花疏花机柔性条式参数优化正交试验

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电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土机设计与试验

农机化研究 2025年第1期47卷 61-66页

作者：刘俊兵王鑫淼张正尹博董晓威陈长海黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 哈尔滨市农业科学院哈尔滨150029

为实现水稻育秧棚内机械化,针对现有育秧模式中秧盘摆放与底表土铺覆环节劳动强度大、生产效率低、作业时间长,以及现有秧盘摆放装置大多不适用于塑料软盘等问题,结合水稻育秧农艺要求,设计了一种电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土一体机。... 详细信息

为实现水稻育秧棚内机械化,针对现有育秧模式中秧盘摆放与底表土铺覆环节劳动强度大、生产效率低、作业时间长,以及现有秧盘摆放装置大多不适用于塑料软盘等问题,结合水稻育秧农艺要求,设计了一种电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土一体机。阐述了整机结构与摆盘覆土的基本原理,对覆土皮带与横向导轨进行了仿真分析,并验证了设计的合理性。以覆土量均匀性变异系数、覆土表面平整度、秧盘纵向整齐度和秧盘横向整齐度为试验指标进行田间试验,结果表明:电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土机作业效果较好,覆土量均匀性变异系数<3%,覆土表面平整度<2 mm,秧盘纵向横向整齐度均≤2 mm,满足水稻育秧农艺要求和水稻工厂化技术要求中对秧盘摆放与覆土的技术规范要求。

关键词：水稻育秧电驱摆盘机构覆土装置

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弹齿式辣椒采摘滚筒的分析与试验

农机化研究 2025年第4期47卷 160-166页

作者：沈晓凯阿力木·买买提吐尔逊靳范李谦绪徐玉龙新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052 新疆新研牧神科技有限公司乌鲁木齐830013

随着我国经济的不断发展,辣椒种植规模不断扩大,对于辣椒收获机械的需求日益增加。采摘滚筒是滚筒式辣椒收获机采摘台的主要工作总成之一,可通过对辣椒植株的高速梳刷完成采摘。为改善辣椒采摘装置的收获性能,对辣椒采摘过程进行受力分... 详细信息

随着我国经济的不断发展,辣椒种植规模不断扩大,对于辣椒收获机械的需求日益增加。采摘滚筒是滚筒式辣椒收获机采摘台的主要工作总成之一,可通过对辣椒植株的高速梳刷完成采摘。为改善辣椒采摘装置的收获性能,对辣椒采摘过程进行受力分析,并借助Adams软件对采摘滚筒进行运动学分析,旨在为今后辣椒采摘装置的设计制造提供参考。同时,确定了采摘弹齿结构、转速等关键参数,对弹齿运动过程进行分析,通过理论分析确定滚筒转速的范围,并设计Box-Behnken试验。结果表明:在较优参数组合下,即前进速度6.4 km/h、预设弹齿间隙89 mm、滚筒转速180 r/min时,辣椒破损率优化值为2.4%,符合行业要求。

关键词：辣椒采摘滚筒弹齿仿真

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多传感欠驱动水果采摘机械手的设计

农机化研究 2025年第1期47卷 93-98,105页

作者：蒋林祥贺磊盈马锃宏浙江理工大学机械工程学院杭州310018

机械手是水果采摘机器人与水果直接接触部分,在采摘过程中具有至关重要的作用,其设计是采摘机器人研发的重要环节。针对大部分水果生长环境复杂、形状不规则,且表皮易受损的现状,设计了一种多传感欠驱动采摘机械手,并采用腱绳传动的欠... 详细信息

机械手是水果采摘机器人与水果直接接触部分,在采摘过程中具有至关重要的作用,其设计是采摘机器人研发的重要环节。针对大部分水果生长环境复杂、形状不规则,且表皮易受损的现状,设计了一种多传感欠驱动采摘机械手,并采用腱绳传动的欠驱动系统,内嵌微型彩色相机、激光测距传感器和压力薄膜传感器等模块。首先,对压力薄膜传感器采集的数据进行滤波和标定处理,实现在复杂环境中对水果恒定力采摘,防止水果受损;最后,进行了样机制作,并在实验室搭建采摘平台,验证了采摘机械手设计的可靠性和稳定性。

关键词：水果采摘机械手欠驱动多传感压力薄膜传感器

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融合语义分割和三维点云分析的果园障碍物实时重构方法

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农业工程学报 2024年第16期40卷 180-187页

作者：林桂潮徐垚曾文勇王明龙殷瑞涵丁力行朱立学仲恺农业工程学院机电工程学院广州510225

针对果园障碍物识别和重构存在实时性差的问题,该研究以番石榴果园为例,提出了融合语义分割和三维点云分析的果园障碍物实时重构方法。首先,以DeepLabV3+为基础,使用MobileNetV3-large作为骨干网络以实时提取特征图,结合上下文Transfor... 详细信息

针对果园障碍物识别和重构存在实时性差的问题,该研究以番石榴果园为例,提出了融合语义分割和三维点云分析的果园障碍物实时重构方法。首先,以DeepLabV3+为基础,使用MobileNetV3-large作为骨干网络以实时提取特征图,结合上下文Transformer注意力丰富特征图细节和语义信息,进一步提出基于Sobel算子的边缘辅助损失函数以提升障碍物分割精度;在此基础上,运用体素化法将枝干三维点云重构为大量立方体,构建基于欧式聚类的果实三维重构方法,设计一种融合逆投影变换和交并比的重构评价指标。试验结果表明:该方法对障碍物语义分割的平均交并比为77.2%,比Xception-DeepLabV3+提高7.0个百分点;平均帧速为78.8帧/s;该方法对枝干和果实的重构交并比分别为56.6%和65.7%,平均重构时间分别为0.84 s和0.34 s。该研究实时性和精度较高,满足水果采摘机器人实时避障作业需求。

关键词：果园三维点云障碍物语义分割 DeepLabV3+ 体素化

基于改进YOLOv4的轻量化菠萝苗心检测算法

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农业工程学报 2023年第4期39卷 135-143页

作者：张日红区建爽李小敏凌轩朱政侯炳法仲恺农业工程学院机电工程学院广州510225

当前菠萝催花作业以人工喷洒为主,生产效率低、劳动强度大。菠萝苗心位置的精准识别和定位是实现机械化、智能化菠萝催花的核心问题。该研究在YOLOv4目标识别算法的基础上,选择GhostNet作为主干特征提取网络,构建了一种混合网络模型,并... 详细信息

当前菠萝催花作业以人工喷洒为主,生产效率低、劳动强度大。菠萝苗心位置的精准识别和定位是实现机械化、智能化菠萝催花的核心问题。该研究在YOLOv4目标识别算法的基础上,选择GhostNet作为主干特征提取网络,构建了一种混合网络模型,并在颈部网络中融合深度可分离卷积与轻量级的注意力模块。改进后的模型相较于YOLOv4模型的总参数量减少70%。与YOLOv4、Faster R-CNN和CenterNet 3个模型进行检测对比试验,结果可得:改进模型在菠萝植株种植密集与稀疏的条件下识别精度分别为94.7%和95.5%,实时识别速度可达27帧/s,每张图像平均检测时间为72 ms,相比常规YOLOv4模型用时缩短23%。总体性能表现均优于对比组的目标检测模型。总的来说,改进模型YOLOv4-GHDW在一定程度上实现了检测速度、识别精度和模型体量三者之间平衡,能够在实际种植环境下对菠萝苗心有较好的识别效果。研究结果可为智能化菠萝精准催花设备研发提供视觉技术支持。

关键词：机器视觉图像处理菠萝催花目标检测深度可分离卷积 GhostNet YOLOv4

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海上救援无人方舱水动力性能分析

大连理工大学学报 2025年第1期65卷 56-66页

作者：李铁骊黄珍秋周燹大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024

空投方舱的方形系数过大,使得方舱在航行时艏摇、横摇、纵摇严重,水动力性能较差,需针对方舱的入水航行问题进行水动力性能分析,并为其设计优选附体,改善方舱的稳定性.根据确定的方舱主尺度、船型参数以及重心位置可行域,利用CFD方法研... 详细信息

空投方舱的方形系数过大,使得方舱在航行时艏摇、横摇、纵摇严重,水动力性能较差,需针对方舱的入水航行问题进行水动力性能分析,并为其设计优选附体,改善方舱的稳定性.根据确定的方舱主尺度、船型参数以及重心位置可行域,利用CFD方法研究方舱的水动力性能,包括快速性、耐波性、航向稳定性等,为方舱设计并优化附体.其中快速性方面,计算固定吃水、纵倾时的阻力以及空载、设计载况下放开纵摇和垂荡的静水阻力;耐波性主要计算空载、设计载况下的波浪增阻和自由横摇衰减时间,增加舭龙骨以改善横摇稳定性;航向稳定性主要计算方舱艏摇衰减时间,并加装艏艉鳍改善其航向稳定性;最后对加装优选附体的方舱进行分析对比,并完成实船阻力、功率预估.通过加装附体的方式对方舱进行优化,水动力性能分析证明了其动力和推进系统可行性,初步确定加装优选附体的方舱模型,为后续总体设计及其设备选取提供技术参考.

关键词：无人艇救援方舱水动力性能快速性耐波性航向稳定性附体优化设计

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电动拖拉机复合式振动馈能系统设计及试验

农机化研究 2025年第4期47卷 230-235页

作者：王旭东王琪王威陈雨崔永杰西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 陕西省农业信息感知与智能服务重点实验室陕西杨凌712100 农业农村部农业物联网重点实验室陕西杨凌712100

为了回收和利用电动拖拉机行驶过程中产生的振动能量,基于浮动电池组提出了一种压电-机械电磁复合式振动馈能装置;然后,根据装置的电压输出特性构建了包含整流滤波、LM317稳压、超级电容储能和Boost升压模块的电能提取电路,以满足蓄电... 详细信息

为了回收和利用电动拖拉机行驶过程中产生的振动能量,基于浮动电池组提出了一种压电-机械电磁复合式振动馈能装置;然后,根据装置的电压输出特性构建了包含整流滤波、LM317稳压、超级电容储能和Boost升压模块的电能提取电路,以满足蓄电池充电需求;最后,进行了复合式振动馈能系统的实车试验。结果表明:电动拖拉机车速为4 km/h时,馈能装置的最大输出电压为34.80 V,平均输出功率为0.57 W;经过等效计算,由复合式馈能系统回收的电能可使电动拖拉机的续航时间延长0.784 7 h。研究结果可为我国电动拖拉机的电能补给和工作时间延长提供理论与技术支撑。

关键词：电动拖拉机振动能量回收复合式振动馈能装置电能提取电路

P-block基金属原子在TiO_(2)(110)表面的吸附及扩散性质研究

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原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 17-21页

作者：丁雅妮郭梦雨王博涵贾晨怡王美娟史金磊郑州师范学院物理与电子工程学院郑州市低维纳米材料重点实验室郑州450044

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们系统研究了p-block金属原子(Sn,Sb,Bi和Te)在TiO_(2)(110)表面上的吸附及扩散行为.计算结果表明Sn,Sb及Bi金属原子在TiO_(2)(110)表面上具有较大的吸附能和较高的扩散势垒,倾向于形成分散的p-... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们系统研究了p-block金属原子(Sn,Sb,Bi和Te)在TiO_(2)(110)表面上的吸附及扩散行为.计算结果表明Sn,Sb及Bi金属原子在TiO_(2)(110)表面上具有较大的吸附能和较高的扩散势垒,倾向于形成分散的p-block单原子,然而对于Te金属原子,由于其与衬底结合能相对较弱且扩散势垒较低而更倾向于形成团簇,该研究结果有助于为实验上构建基于p-block的金属单原子催化剂提供理论依据.

关键词： p-block单原子催化剂吸附及扩散势垒第一性原理计算