马铃薯机械化收获技术进展与展望

马铃薯是我国第四大粮食作物,种植面积和产量均居世界第一,但机械化收获技术水平与快速发展的马铃薯产业仍然不相匹配,与欧美发达国家相比存在较大差距。为此,基于国内外马铃薯机械化收获技术研究现状,分别对马铃薯分段和联合收获中关键技术的研究进展进行归类和阐述,并对马铃薯机械化收获技术发展趋势进行展望,旨在为从事马铃薯机械化收获技术研究的工程技术人员提供参考。

自走式高效花生联合收获机关键技术

1目前我国花生收获方式优缺点。花生是我国主要的经济作物和油料作物,高效收获技术是实现花生可持续发展的关键。目前国内花生收获大多采用两段式花生收获机和花生联合收获机。两段式花生收获方式即“花生铺放收获机+花生摘果机/花生捡拾收获机”的作业方式,该收获方式是利用花生铺放收获机将花生挖拔起铺放在田里晾晒,然后利用花生摘果机或花生捡拾收获机进行秧果分离得到花生果,基本实现了从传统的人力劳作到机械化收获的大部分转变,但其存在花生挖掘铺放损失率高、晾晒时间长(影响农时)、花生摘果机人工需求量大,且摘净率低、摘果损失率大、工作效率低等问题,影响了花生收获效率。

整杆式甘蔗收获机喂入量识别方法研究

甘蔗收获机输送系统堵塞是影响收获机工作效率的主要因素之一,而喂入量过大是导致收获机堵塞情况发生的主要原因。在甘蔗输送条件复杂情况下传统的接触式检测方法存在精度降低等问题,所以提出一种基于视觉识别检测喂入量的方法。为提高喂入量的计算精度,通过改进的SGBM算法建立三维数据模型,在优化过程中利用SIFT进行特征提取,提高算法在遮挡等复杂情况下对甘蔗的三维重建精度和鲁棒性,最后进行喂入量计算。试验结果表明,在喂入1~5根甘蔗时,改进后的算法平均体积误差分别减少3.26%、5.68%、6.32%、8.45%、7.81%,存在蔗叶遮挡时分别减少6.29%、4.24%、6.15%、12%、10.28%,该方法实现在输送样机上对甘蔗喂入量的准确识别。

嫁接桑全年大蚕用叶条桑收获的试验效果分析

近年来,养蚕劳动力老龄化、劳动力紧缺已成为江苏省蚕桑产业发展的制约因素之一。为了解决养蚕中用工最多、劳动强度最大的大蚕期采桑问题,对现有嫁接桑不同夏伐形式、不同收获方式的桑叶产量及养蚕工效进行了试验调查。结果显示,全年大蚕用叶条桑收获模式比片叶收获模式每667 m^(2)桑园桑叶增产414.6 kg,增加了16.5%,条桑收获模式比片叶收获模式养蚕工效提升1.0倍以上,提出了嫁接桑的全年大蚕用叶春、夏、秋3季条桑收获模式。嫁接桑的全年大蚕用叶春、夏、秋3季条桑收获模式具有操作易、投入少、省力多、工效高、效益好的特点,为新时代稳定蚕桑产业发展开辟了新的技术路径。

基于视觉识别的自动收获分拣机器人设计与实验

设计了一种自动化球型模拟果蔬收获机器人,该机器人主要由轮式可移动底盘、STM32主控系统、超声波避障系统、陀螺仪姿态调整系统、视觉识别系统和收获分拣机构等组成。采用C语言编写自动控制模块,Python结合OpenMV编写视觉识别控制模块。样机测试结果显示:该机能完成指定路线运动,规避果园垄等障碍,正确识别应收果实,按分拣条件进行正确分拣,可自主完成果实采摘和收集功能。混合光照条件下果实收获成功率为85.4%,果实分拣成功率为88%,收获总时间为1′30″,通过5条垄,收获并分拣果实18个,验证了本系统的实用性和可靠性。

收获后遗漏花生捡拾机的设计与应用

目前,花生机械收获有两种方式,一种是花生联合收术,另一种是花生分段收获。无论哪种收获方式,都存在相当数量的花生果遗漏,或遗留于土壤中,或遗落于地表,从而造成严重的机收损失。针对此问题,唐山市农业部门与农机企业联合研发了收获后遗漏花生捡拾机。

我国甘蔗主产区机械化收获情况调研

一、分步式机收。为推进甘蔗收获机械化,广西加大了分步式机收技术路线和机具研制,于2022年4月19日召开了分步式收获机具装备研发推广工作研讨会,随后又召开了几次现场演示会。据广西农机中心有关报告,2022/2023榨季期间,在武鸣区、兴宾区、南宁市选取了多个示范点开展作业质量跟踪,目前已有12套剥叶除杂设备投入试用。已有结果表明,分步式机收方式初步得到了用户、蔗农和糖厂的认可,成为广西力推的机械化收获方式之一。

一种行间距可调的多行夹拔式胡萝卜收获机设计

因受制于多山地丘陵地貌,目前我国存在胡萝卜采收仍以人工为主,采收效率低的问题。鉴于此,提出研发一种行间距可调的多行夹拔式胡萝卜收获机,将夹拔装置模块化,通过自由移动拆卸夹拔模块,实现收获行间距可调,扩大农艺使用范围。该收获机通过手扶拖拉机提供动力,主要由拢缨部件、疏土装置、夹拔装置、往复割刀切缨装置、风机除缨装置、运输收集装置构成,集多功能于一体,并具有体积小、通用性强、结构简单、收获效率高等优点。

荸荠收获机弹簧辊式泥果分离装置研制

针对荸荠收获泥果分离难、果实损伤率高的问题,根据旱地环境下荸荠采收作业需求,该研究提出一种由正反旋弹簧并排布置的荸荠收获机弹簧辊式泥果分离装置。通过对荸荠与弹簧辊的相对运动过程动力学分析,确定了影响荸荠收获泥果分离的关键因素为弹簧外径、螺距、相邻弹簧间距、高度差及弹簧转速、线径、作业速度。利用EDEM软件建立泥果混合物离散元模型,对弹簧辊结构参数与工作参数进行单因素试验,分析各因素对泥果分离效果的影响。以荸荠筛分率和土壤筛分率为指标进行二次回归正交试验,得到弹簧辊最佳参数组合为外径100 mm、螺距30 mm、间距9 mm、转速420 r/min,该参数组合下荸荠筛分率为80.00%,土壤筛分率为80.69%。进行仿真验证试验,对比试验结果与模型预测值,荸荠筛分率平均相对误差为2.09%,土壤筛分率平均相对误差为2.42%。以明果率、伤果率、破皮率、挖净率为指标开展模拟采挖试验,分析不同线径弹簧辊的泥果分离能力,确定12 mm线径弹簧兼具较好的振动筛分性能和较低的损伤率。通过实际收获试验测得作业速度0.21 m/s,作业效率0.19 m^(2)/s,碎土率75.61%,明果率82.42%,伤果率14.73%,破皮率7.01%。研究结果可为荸荠收获机研制和优化改进提供参考。

小麦机械化收获技术要点以及收获减损措施分析

在现代农业发展的今天,许多先进的机械装备已经被广泛地运用于农业生产之中,其中就有保障小麦收割高效的小麦机械化收割技术;降低了劳动强度,缓解了农村劳动力紧缺。该技术适用于全喂入联合收割机上的小麦收割。在某一地区,要使小麦的品种和栽培方式尽可能标准化,农作物和地块的情况适合机械化收割。机师要事先对机械进行检查、调整,选择合适的收获时期,严格按照机械设备的要求,严格按照操作规程进行操作,尽量把收割过程中的损耗降到最低。

大豆收获机割台关键技术及损失研究现状分析

割台作为大豆收获机的核心部件,其技术性能直接关系到大豆的收获质量和收获损失率。针对割台仿形设计、割台高度控制技术、影响割台损失率的关键技术展开研究和分析。首先,综述割台仿形机构与割台高度控制的结构、工作原理及关键技术,对比分析国内外的研究差距。其次,针对大豆炸荚、割台关键技术与割台损失的相关性进行深入分析,探讨割台损失产生的主要原因和影响因素,提出关键技术的改进建议。最后,展望我国大豆收获机割台在多元化、智能化与自动化方向的发展趋势,大豆炸荚生物特性及大豆收获机收获损失研究方面的发展趋势。研究发现,我国现有大豆收获机存在割台仿形性能差、割台自适应控制技术滞后、割台损失率偏高等问题。同时有效揭示国内大豆收机割台仿形机构、割台升降装置、割台的自适应性及割刀等关键技术存在的问题,割台振动、割台位置与仿形及撞击力导致割台损失率高的原因,为我国大豆收获机割台关键技术的突破创新及降低收获损失的进一步研究提供重要参考。

鲜食玉米收获机高净度清选智能测产装置研究

为改善国内小区鲜食玉米育种测产机械装备缺乏、小区鲜食玉米种子清选和测产过程完全依靠人工的现状,设计一种小区鲜食玉米种子高净度清选智能测产装置。该装置采用双层网筛、风力清选、智能测产流程完成高净度清选及测产作业,实现种子高净度清选和智能测产的作业要求。以上筛夹角、下筛夹角和螺旋分离装置入口风速为试验因素,以作业时千克籽粒含杂率为试验指标进行正交试验,建立因素与指标的响应面数学模型,并进行试验验证。结果表明:上筛夹角为14.0°,下筛夹角为4.0°,螺旋清选装置入口风速为27.0 m/s时为最佳作业组合,此参数组合下,鲜食玉米籽粒千克籽粒含杂率为1.2%,籽粒残留清理合格率为99.69%,测产平均误差为0.412%,籽粒含水率测量平均误差为3.57%,玉米种子千粒质量测量平均误差为0.276%。为小区鲜食玉米种子的高净度清选以及智能测产提供研究基础。

基于立体视觉下联合收获机边缘检测技术的研究

智能联合收割机是目前作物收获的发展热点与研究重点技术之一,而确定田间地块边缘、未收割作物边缘、联合收获机直线行驶和在作物地头转向是实现全田间自动收获的基础。为此,设计了一种基于立体视觉下多种作物收获边缘快速检测方法,保持作物收获边缘在检测目标区域内,并提出了一种基于HSV(色调、饱和度和值)空间扫描的动态感兴趣区域提取算法,利用Ostu算法获得作物未收获面积,实现未收获作物边缘和作物末端边缘的同时检测,并根据作物收获末端边缘自动转向到下一个收割路径。田间验证试验表明:水稻检测准确率高于98%,玉米的检测准确率高于94%,平均处理速度为49frame/ms。研究结果表明:提出的基于立体视觉下联合收获机边缘检测及精准转向系统具有较高的工作精度和效率,可为提高作物收获性能提供技术参考与借鉴。

收获机用静液压传动装置操纵力特性研究

由于静液压无级变速驱动技术操作便利,现有玉米收获机多采用静液压传动方式,传动系统包括发动机、静液压传动装置和机械式变速箱等部件。目前多数收获机是驾驶员通过机械手柄控制HST工作速度,田间收获时,驾驶员需要根据地势、玉米长势及种植密度等多种因素实时调整发动机转速、HST变量泵排量和收获机作业状态,需要频繁扳动手柄,驾驶员易疲劳,造成收获机行驶速度控制不准确,影响了玉米收获效率。为了减轻驾驶员的劳动强度,提高HST的速度控制精度和收获效率,本文从静液压传动装置的操纵力特性研究的角度出发,设计了静液压传动装置操纵力特性试验台,测量出HST调节手柄实际扭矩值,为把静液压传动装置从手动机械控制改为电机驱动自动控制提供设计所需要的基础数据。

基于防缠绕技术的胡麻蒴果收获试验台设计与试验

针对胡麻机械化收获过程中植株缠绕脱粒滚筒问题,提出了1种基于割前摘脱原理的胡麻蒴果收获方式,设计了1种梳刷气吸复合式胡麻蒴果收获试验台。依据前期梳齿式胡麻蒴果梳刷试验台的台架试验结果,对试验台的关键零部件进行设计选型,对主要部件进行了动力学分析,对试验台的性能进行了台架试验研究。台架试验结果表明:各因数对蒴果脱尽率的影响都不显著,梳齿截面形状、离心式通风机风量和其它因素对蒴果破壳率的影响分别为显著、极显著和不显著,离心式通风机风量和其它因素对蒴果收集率的影响分别为极显著和不显著,梳齿截面形状和其它因素对植株缠绕率的影响分别为显著和不显著;得到较优试验因素组合梳齿截面形状为矩形、梳刷滚筒转速90 r/min、机具行进相对速度80 mm/s、离心风机风量6000 m^(3)/h;验证试验结果表明:在较优试验因素组合作业条件下,蒴果脱尽率为96.46%、破壳率98.91%、收集率95.66%、植株缠绕率2.52%。该试验台提供了解决胡麻植株缠绕脱粒滚筒和胡麻蒴果收集问题的可行性方案。

节粮减损背景下国内鲜食玉米低损收获现状及路径探究

减少鲜食玉米收获机收获作业时果穗的损失是推动鲜食玉米收获机械优化发展的重要研究方向。该文结合当前国内机收鲜食玉米低损收获现状,针对鲜食玉米收获机田间收获作业果穗损失较大的问题,阐述了鲜食玉米果穗的多种损失形式及产生原因,并结合多种果穗损失形式提出了一系列鲜食玉米低损机收的实现路径,为推动鲜食玉米收获机械的发展提供参考依据,有助于提高鲜食玉米产业经济效益。

全株小麦青贮适宜收获期及青贮添加剂配比技术的研究

为了确定全株小麦作为青贮饲料的适宜收获期及最佳的青贮添加剂配比组合,首先分析了全株小麦开花期、乳熟期、蜡熟期的干物质产量及营养成分含量,综合各生育期全株小麦的各项饲用指标(可消化干物质产量、非结构性碳水化合物含量等),表明蜡熟期是最适宜作为青贮的时期。其次通过添加不同浓度的乳酸菌与糖蜜来研究添加剂配比组合对全株小麦青贮料发酵效果及养分损耗,结果表明同时添加两种添加剂的全株小麦青贮料的饲用品质和发酵品质显著优于只添加其中一种添加剂。两种添加剂配比中,添加乳酸菌浓度较低时(≤0.02‰),糖蜜添加浓度为2%较添加浓度为1%的全株小麦青贮料的饲用品质和发酵品质好;添加乳酸菌浓度较高时(≥0.04‰),糖蜜添加浓度的变化对全株小麦青贮料的饲用品质和发酵品质影响不显著。研究结果可为全株小麦青贮适宜收获期以及乳酸菌与糖蜜配比组合在青贮饲料中应用提供参考。

电动叶菜收获机速度协同控制系统设计与试验

针对电动叶菜收获机切割、输送和行走三者速度不协调导致的叶菜损伤率高、功耗大和收获效率低等问题,开发了一种电动叶菜收获机速度协同控制系统。系统以可编程逻辑控制器为核心,利用信息传感模块对割刀电机的电流、电压和转速进行数据采集;主控模块根据速度协同控制算法对采集信号进行处理,得到负载信息并协同切割、输送和行走三者速度。田间试验结果表明:系统稳定可靠,能够根据收获情况动态协同各部件速度参数,叶菜损伤率为8.88%;与传统定速控制方法相比,收获机功耗降低了13.1%,收获效率提升了33.4%。

小型玉米收获机车身调平系统研究

为了提高小型两行轮式玉米收获机在复杂地形的作业能力,设计了一种三点调平装置,建立了调平模型并对其进行了理论分析,并设计了调平控制系统。在此基础上,设计并制造了试验用车,对倾角信号进行滤波处理后,进行了调平试验。试验结果表明:车身左倾最大调平角度是15°,右倾最大调平角度是17.5°,前倾最大调平角度是12.5°,后倾最大调平角度是17.5°,验证了自动调平机构和控制系统的可靠性和实用性。设计的针对4YZ-2玉米收获机的三点调平装置和调平控制系统可为玉米收获机自适应调平提供了研究基础,并为其他行走农业机械的调平设计提供了新思路。

牵引式油莎豆收获机设计与试验

根据东北地区油莎豆收获的农艺要求以及土地情况,为切实解决油莎豆收获机械化程度低、收获成本高、油莎豆根、豆、土分离困难的问题,设计一种牵引式油莎豆收获机。通过升运网链系统、脱粒滚筒、双层4阶4箱式逐稿器分离装置、清选风机和具有漏土功能的籽粒输送系统等工作部件,使油莎豆收获过程具有良好的分离性、流动性和多重清选功能,可有效防止根茎的缠绕、筛网堵塞和分离不净等问题。田间作业试验结果表明:该机具有动力消耗小、作业效率高等特点,样机的整体收获洁净率可达到90.86%。