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基于视觉导航的设施喷雾机电动底盘设计与试验

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农机化研究 2025年第3期47卷 227-233页

作者：史运铎袁永伟刘江涛弋景刚河北农业大学机电工程学院河北保定071001

喷雾作业在设施农业作物生产中起着关键的作用,针对当前设施喷雾作业多以人工喷洒完成,机械化水平较低、底盘转向不灵活、农药利用率低,且人工喷洒易造成农药残留伤害人体健康等问题,设计了一款基于视觉导航实现自主行走的设施喷雾机底... 详细信息

喷雾作业在设施农业作物生产中起着关键的作用,针对当前设施喷雾作业多以人工喷洒完成,机械化水平较低、底盘转向不灵活、农药利用率低,且人工喷洒易造成农药残留伤害人体健康等问题,设计了一款基于视觉导航实现自主行走的设施喷雾机底盘,完成了喷雾机底盘的机械结构设计,并对底盘的控制系统、驱动系统和软件流程进行设计。试验结果表明:设计的设施喷雾机底盘可以实现灵活转向和基于视觉导航自主行走,底盘3种标签试验平均成功率为98.67%;直线行驶10 m时,横向偏差平均值为2.1 cm,最大值为6.7 cm,底盘驱动系统和控制系统稳定。提高喷雾机作业的自动化和智能化,降低农民的生产作业强度,对设施农业现代化具有重要意义。

关键词：视觉导航喷雾机底盘控制系统田间试验

基于北斗测速的电驱式小麦播种机监控系统设计与试验

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农机化研究 2025年第4期47卷 116-121页

作者：李涛刘江涛桑永英胡敏英周训河北农业大学机电工程学院河北保定071001 河北三头牛机械科技有限公司河北衡水053100

针对当前小麦播种机智能化程度低、播种作业时种子漏播肥料堵塞导致缺苗断垄现象产生的问题,设计了一款基于北斗测速的电驱式小麦播种机监控系统。通过电容检测可以实时监测小麦种子漏播情况,通过光电检测可以实时监控排肥管内肥料堵塞... 详细信息

针对当前小麦播种机智能化程度低、播种作业时种子漏播肥料堵塞导致缺苗断垄现象产生的问题,设计了一款基于北斗测速的电驱式小麦播种机监控系统。通过电容检测可以实时监测小麦种子漏播情况,通过光电检测可以实时监控排肥管内肥料堵塞情况;北斗卫星实时定位并计算出播种机的前进速度,控制器根据播种机前进速度实时调节播种施肥电机转速,实现种子漏播、肥料堵塞报警和精量播种施肥的目的。在田间试验中,装载监控系统的播种机各项性能表现良好,漏播检测准确率91%以上,肥料堵塞检测准确率95%以上,播种合格率平均值大于94.6%,漏播指数小于2.8%,重播指数小于3%,均匀度变异系数小于3.5%,能够满足小麦精量播种的要求。

关键词：小麦播种机监控系统北斗测速电驱式

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苜蓿小区育种气吸式排种器设计与试验

农机化研究 2025年第1期47卷 39-45页

作者：任德港王东伟李墨贤李绪马振家董彤彤常学良马世宽于华丽青岛农业大学机电工程学院山东青岛266109 河北农业大学机电工程学院河北保定071001

为提高苜蓿小区育种播种机械化水平,设计了一种苜蓿小区育种气吸式排种器。首先,阐述了排种器的结构和工作原理;接着,对排种器的主要结构参数进行理论计算,并分析排种器充种过程力学特性,找出影响排种效果的关键因素。为得到排种器的最... 详细信息

为提高苜蓿小区育种播种机械化水平,设计了一种苜蓿小区育种气吸式排种器。首先,阐述了排种器的结构和工作原理;接着,对排种器的主要结构参数进行理论计算,并分析排种器充种过程力学特性,找出影响排种效果的关键因素。为得到排种器的最佳性能参数,进行二次回归正交试验设计,以排种盘转速、工作压强、吸种孔数量为试验因素,以合格率、重播率、漏播率为性能指标,采用Design-Expert软件对试验数据进行回归方程分析和响应曲面分析,获得影响试验指标的各试验因素主次关系。研究结果表明:在排种器的最佳参数,排种盘转速24.2 r/min、吸种孔数量36个、工作压强3.7 kPa时,合格率92.81%,重播率3.35%,漏播率3.42%。验证试验表明:该排种器可以实现有效排种,可为后续研究提供理论基础,具有参考价值。

关键词：苜蓿小区育种气吸式排种器

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云控制水肥药械智能监控平台的设计与实现

农机化研究 2025年第2期47卷 75-80页

作者：林秀君胡佳宁孙涛张晓乾任振辉河北农业大学机电工程学院河北保定071001 石家庄鑫农机械有限公司石家庄052400

随着我国农业现代化水平的提高,以水肥药械为核心的现代农业服务体系成为未来行业发展的方向。为此,采用B/S结构模式,使用Django框架,选用MySQL数据库,设计并实现了一种云控制水肥药械智能监控平台。平台拥有完善的机构、数据交互、用... 详细信息

随着我国农业现代化水平的提高,以水肥药械为核心的现代农业服务体系成为未来行业发展的方向。为此,采用B/S结构模式,使用Django框架,选用MySQL数据库,设计并实现了一种云控制水肥药械智能监控平台。平台拥有完善的机构、数据交互、用户和权限等管理功能,可实现水肥药械的数字化管理;嵌入了基于Bi-LSTM与LightGBM融合的参考作物蒸散量预测方法,可实现对作物灌溉的实时预测;增加了作物施肥计算公式以及施肥用药数据库,可为用户对肥、药的施用提供科学的参考依据。实际运行及性能测试结果表明:平台的架构和模块设计合理,功能较全面和灵活,可有效满足设施园区对于水肥药械的管理需求,推动现代化农业发展。

关键词：水肥药械一体化智能监控平台云控制 Django框架

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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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预处理工艺对皂荚籽脱壳性能的影响

农机化研究 2025年第3期47卷 162-168页

作者：李娜李姜维徐鹏云线承源王杉河北农业大学机电工程学院河北保定071000 河北省智慧农业装备技术创新中心河北保定071001

针对人工剥离皂荚米功效低、成本高,以及现有皂荚籽机械化脱壳装置去壳过程繁琐、脱壳不充分,需循环脱壳且脱壳率低的问题,以分级后安徽省亳州市产皂荚籽为研究对象,提出了一种通过一定浓度的塔塔粉蒸煮皂荚籽后再烘干的预处理工艺。通... 详细信息

针对人工剥离皂荚米功效低、成本高,以及现有皂荚籽机械化脱壳装置去壳过程繁琐、脱壳不充分,需循环脱壳且脱壳率低的问题,以分级后安徽省亳州市产皂荚籽为研究对象,提出了一种通过一定浓度的塔塔粉蒸煮皂荚籽后再烘干的预处理工艺。通过自主设计的碾搓式皂荚籽脱壳装置,以脱壳率为评价指标,通过单因素试验和正交试验,分析蒸煮时间、塔塔粉浓度与烘干时间在不同水平下的脱壳效果。试验结果表明:随着塔塔粉浓度的增大,脱壳率先增大后减小;随着蒸煮时间和烘干时间的增加,脱壳率逐渐增大后再逐渐趋于平稳。通过Design-Expert软件分析试验数据,结果显示:对皂荚籽脱壳率影响显著性由小到大的顺序为蒸煮时间、烘干时间、塔塔粉浓度。建立皂荚籽脱壳的回归数学模型并优化求解一组最优参数组合,即蒸煮时间为90 min,塔塔粉浓度为3%,烘干时间为8 h,此条件下脱壳率达到84.42%。

关键词：皂荚籽预处理工艺脱壳率

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受肠道启发的太阳能吸热管强化传热性能

中国石油大学学报(自然科学版) 2025年

作者：王富强史绪航赵栩艺范亚萍张靖宇哈尔滨工业大学(威海)新能源学院山东农业大学机械与电子工程学院

抛物槽式集热器是一种高效的集中式太阳能发电装置,具有广阔的发展前景;然而低效的太阳能集热管限制了系统太阳能利用效率的进一步提高。为有效提高流动传热性能,受人体肠道强化营养吸收的启发,提出使用仿生波纹吸热管作为槽式集热器中... 详细信息

抛物槽式集热器是一种高效的集中式太阳能发电装置,具有广阔的发展前景;然而低效的太阳能集热管限制了系统太阳能利用效率的进一步提高。为有效提高流动传热性能,受人体肠道强化营养吸收的启发,提出使用仿生波纹吸热管作为槽式集热器中金属管的想法;结合蒙特卡罗射线追踪方法,采用有限体积法建立三维数值分析模型;研究仿生吸热管主要结构参数对传热和流动性能的影响。结果表明:仿生波纹结构的引入不仅增大了换热面积,而且加强了换热工质的扰动;与传统圆管相比,受肠道启发的太阳能吸热管整体传热性能提升高达35%。

关键词：太阳能抛物槽式集热器仿生肠道吸热管强化换热

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以营养钵为载体的沉水植物种植装置设计

林业工程学报 2025年第1期 113-119页

作者：陈吉朋张雨秋汪令昊周宏平南京林业大学机械电子工程学院

构建沉水植物群落是湖泊生态修复的重要手段。面向沉水植物机械化种植的需求，提出一种以营养钵为载体的沉水植物种植新方法。该方法将沉水植物秧苗、种子等预植入营养钵中，形成标准种植单元，然后进行机械化种植。首先，给出种植装置... 详细信息

构建沉水植物群落是湖泊生态修复的重要手段。面向沉水植物机械化种植的需求，提出一种以营养钵为载体的沉水植物种植新方法。该方法将沉水植物秧苗、种子等预植入营养钵中，形成标准种植单元，然后进行机械化种植。首先，给出种植装置的总体设计方案；其次，针对种植末端执行装置、驱动装置、传感检测等关键结构进行了设计和选型，介绍了种植装置的控制系统设计方案；然后，基于SolidWorks研究了营养钵在种植仿真过程中的静力学特性，分析了营养钵用于沉水植物机械化种植的可行性；最后，以典型的沉水植物苦草为例，开展了机械化种植试验。结果表明，提出的沉水植物种植新方法可行，所设计的种植装置可实现沉水植物标准单元的种植作业，为湖泊、河流等水体的生态修复机械装备研发提供了原理验证。

关键词：沉水植物机械化种植装置标准化种植营养钵

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凝胶基柔性离子热电材料研究进展

功能材料 2025年

作者：刘凯阳李国显胡永鹏孟垂舟郭士杰河北工业大学机械工程学院

近年来,具有超高离子塞贝克系数的离子热电器件(ionic thermoelectric,iTE)受到广泛关注。与电子型热电器件不同,iTE以离子作为电荷载体,其中离子导电凝胶因其出色的TE特性和柔性可拉伸性,展现出巨大的发展潜力。综述了凝胶基iTE材料的... 详细信息

近年来,具有超高离子塞贝克系数的离子热电器件(ionic thermoelectric,iTE)受到广泛关注。与电子型热电器件不同,iTE以离子作为电荷载体,其中离子导电凝胶因其出色的TE特性和柔性可拉伸性,展现出巨大的发展潜力。综述了凝胶基iTE材料的研究现状。通过考察iTE的两种主要的工作机理,即离子扩散效应和温差电池效应,对影响凝胶基iTE材料热电性能的因素进行了深入分析。介绍了目前凝胶基离子热电材料的性能调控策略,同时对凝胶基离子热电材料的应用方式进行了阐述,探讨了离子热电材料进一步发展所面临的挑战。通过关注离子热电材料的最新创新成果,期望能为凝胶基离子热电材料的未来发展提供有价值的参考。

关键词：离子热电材料凝胶热扩散效应热原电池效应低品位热能