GZ350型自走式果园高架机的设计与试验

为提高果园管理中果树修剪与采摘的效率,设计了一款内燃机驱动、具有侧倾角调节和升降控制功能的自走式果园高架机。在确定果园高架机总体技术要求基础上,对其工作原理、结构特点进行分析,通过理论计算,对高架机的关键部件进行设计与选型,采用三维软件对高架机进行建模,且加工生产样机进行测试试验。试验结果表明:整机最大行驶速度为3.7km/h,最小离地间隙高度为85mm,升降高度调节范围为650~3000mm,最大运载负载为350kg,最大举升负载为210kg,能够满足一般果园采摘与管理等作业,可提高农业作业安全性,降低人员劳动强度。

菠萝田间标准化栽植技术探讨与种苗宜机化处理方法研究

【目的】研制专用机具,解放菠萝田间劳动力并填补装备短板;尽快突破关键技术,逐步实现宜机化方案、机械化生产、标准化示范等目标。【方法】课题组围绕菠萝种苗的田间种植关键技术和核心装置展开了技术探讨,整合了国内外目前具有代表性的移栽机具和关键技术,分别对链夹式、杯栽式、直落式三种移栽机进行了分析和梳理,通过综合考虑菠萝种苗的生长特性和机械处理的适用性,明确了种苗处理的长度与围径范围,以提高处理效率和保障种苗质量为前提,提出了种苗宜机化处理的方法。【结果】1)针对巴厘、台农等传统平作密植型品种,采用两行50 cm的小行距,100 cm的行走大行距,30 cm~35 cm的株距,能够提高操作人员的舒适度和机械化栽植与拖拉机的适配性,满足农机装备田间作业要求。2)针对菠萝种苗围径、高度差异大,苗杯尺寸难以使用,种苗外形尺寸不规则等问题,提出采用环保类水溶膜材料对菠萝种苗进行缠绕捆扎,进而使种苗围径具有较好的一致性,提高栽植的可靠性和稳定性。【结论】本研究为菠萝田间的种植模式提供了一种创新性的解决方案,也为菠萝田间的种管收奠定了标准化、规范化的基础。未来应加速孵化菠萝田间移栽装备,进一步推动我国菠萝产业的持续发展与繁荣。

菠萝田间收获装备现状及其短板技术分析

【目的】传统菠萝产业的田间采收任务主要依靠人工完成,其高强度、低效率的作业形式直接引发了供应延迟、产销失衡和价格波动等现象,导致整体产业链面临着严峻的市场危机。为了对菠萝收获关键技术开展通用性研究和突破,解决目前“无机可用”的紧迫问题。【方法】课题组通过文献调查法、案例研究法归纳了国内外菠萝采收装备现状,结合当下先进技术和前沿手段,综合分析了国内相关研究的技术短板和科研体系存在的问题,总结归纳了亟待集中力量突破的技术重点。【结果与结论】在此基础上,结合当前研究、技术状况及现存问题,指出菠萝田间机械化收获应打破技术壁垒,提高采摘收获装备的可靠性,扩大田间运输装备的覆盖面,加强与农业生产实际需求的结合,以实现菠萝产业的持续增长和繁荣,为相关农业工程技术的创新与研发提供参考。

广东甘薯田间机械化现状分析与发展思考

随着农业现代化的推进,甘薯作为重要农产品,在农业和经济领域扮演着越来越重要的角色。课题组旨在深入分析广东甘薯田间全程机械化的现状,探讨其面临的挑战和未来发展方向。通过调查研究、数据分析以及相关政策考察,为推动广东甘薯全程机械化进程提供理论与实践参考。课题组从播种与栽培、病虫害防治以及收获与后期处理三个阶段,系统梳理了广东甘薯田间机械化的实际应用。目前,播种与栽培阶段已初步实现机械化,种植机的使用有效提高了生产效率;病虫害防治方面引入了自动喷洒设备,减轻了劳动负担。然而,在收获和后期处理方面,仍然面临技术难题和自动化程度不高等问题。基于此,课题组提出了进一步推动广东甘薯田间全程机械化的思路:一是加大技术研发力度,针对广东地区气候和土壤特点,开发适用的机械化设备,提高机械化水平;二是通过加强农民培训和技能提升,确保农民能够熟练操作和维护机械设备;三是提供财政激励,降低设备购置成本,同时鼓励产业链协同发展,形成完整的机械化种植生态系统。然而,在发展过程中,仍然存在技术创新不足、初始投入较高以及市场需求不稳定等挑战。为应对这些挑战,需要加强科研和技术创新,降低机械化成本,同时进行市场前景评估,确保机械化发展与市场需求相协调,通过不断创新与完善,推动广东甘薯田间全程机械化发展,提升农业生产效率,助推农业农村现代化。

基于Mask R-CNN的单株柑橘树冠识别与分割

针对在复杂果园背景中难以识别分割单株果树树冠的问题,研究了基于Mask R-CNN神经网络模型实现单株柑橘树冠识别与分割的方法。通过相机获取柑橘园图像数据,利用Mask R-CNN神经网络实现单株柑橘树冠的识别与分割,根据测试集的预测结果评估模型的性能和可适应性,并分析模型的影响因素。结果表明:参与建模的果园单株树冠识别分割准确率为97%,识别时间为0.26 s,基本上可满足果园精准作业过程中的树冠识别要求;未参与建模果园的单株树冠识别分割准确率为89%,说明模型对不同品种、不同环境的果园具有一定的适应性;与SegNet模型相比,本文模型准确率、精确率和召回率均约高5个百分点,说明在非目标树冠较多的复杂果园图像中具有较好的识别分割效果。本研究可为对靶喷药、病虫害防护、长势识别与预估等果园精准作业提供重要依据。

中耕作物精准穴施肥控制机构工作参数优化与试验

为增加中耕作物产量,有效提高肥料利用率,设计了玉米苗期自动穴施肥控制机构,通过土槽试验分析了穴施肥控制机构的结构和工作参数,研究了施肥传动机构工作参数对施肥控制精准度的影响规律。采用正交旋转组合试验,以动力输出轴转速、台车前进速度、触碰转针高度为影响因子,以穴株拟合度和伤苗率为响应函数,利用Design-Expert软件平台的回归分析法及响应面分析法,对3个因子进行单因素和多因素正交试验。结果表明:在台车前进速度为1.25 m/s,动力输出轴转速为16.5 r/min,触碰转针高度在5 mm的条件下,穴株拟合度可达到0.796,伤苗率接近10%,参数优化结果满足玉米苗期施肥控制性能的要求。

风雨见担当 同心护安澜——珠江流域2023年水旱灾害防御工作回顾

2023年,珠江流域局地极端降雨、中小河流洪水多发频发,台风密集登陆、影响范围高度重叠,珠江河口咸潮频繁威胁澳门地区、珠海等粤港澳大湾区城市供水安全……面对严峻复杂的水旱灾害防御形势,珠江委深入贯彻习近平总书记关于防汛救灾工作的重要指示批示精神,全面落实水利部部署要求,坚持人民至上、生命至上,提早谋划、周密部署、迎难而上,持续做好各项水旱灾害防御工作,以实际行动守护万家灯火、践行使命担当。

增强忧患意识 踔厉奋进新征程

党的二十大报告指出:“我国发展进入战略机遇和风险挑战并存、不确定难预料因素增多的时期,各种‘黑天鹅’‘灰犀牛’事件随时可能发生。我们必须增强忧患意识,坚持底线思维,做到居安思危、未雨绸缪,准备经受风高浪急甚至惊涛骇浪的重大考验。”我们要深入学习领会党的二十大报告关于增强忧患意识的重要论述,踔厉奋进新征程,朝着全面建成社会主义现代化强国、实现第二个百年奋斗目标勇毅前行。

果园除草机器人研究现状与展望

智能果园除草机器人在智慧果园管理的现代化、智能化发展中举足轻重,对于解决果园中耕除草过程中出现的劳动力不足、效率低下、环境污染、食品安全等问题具有重大意义。为了明确果园除草机器人的关键技术与装备应用的研究现状,总结梳理了典型果园除草机器人在智能感知与识别技术、移动本体设计与控制、除草机构与机制研发等方面的研究进展。结合现有机器人在续航能力不足、自主导航能力不达标、移动底盘通用性不强、株间除草质量欠佳等共性问题,指出配备清洁绿色混合动力能源、优化组合导航和感知识别技术、研制复合移动本体以及多功能除草机具、完善多机群控与协同作业技术是智能果园除草机器人的未来发展趋势。

锥盘排种器离心推送结构设计与充种机理分析

针对机械式排种器高速作业时存在的排种稳定性问题,提出了一种离心锥盘推送式充种方式,分析了影响籽粒在种腔内部充填性能的应力种类与力学规律,建立复合充填应力数学模型,通过理论分析找出提高充填力的有效方式,并借助Matlab与ORIRIN逐步修整数学模型,从而确定关键结构最优参数值。采用离散元仿真软件EDEM虚拟仿真并通过单体台架试验,对有离心推送结构和普通空腔结构的离心锥盘排种器进行对比试验,验证了附加离心推送结构的优越性。试验结果表明,在7~13 km/h高速作业区,其平均漏播指数降低了2.52%,同时,利用后处理功能所测得的标记颗粒充填力数值变化规律与预测值变化趋势基本一致,验证了理论模型的可行性,最大限度发挥了种层离心力对预充填籽粒的作用,且进一步扩大了有效充种区域。

旱地回转扎穴式播种器设计与试验

为进一步提高穴播质量,针对排播过程中触土部件的壅土、堵塞等问题,结合精密播种技术要求并运用四杆运动学原理,提出一种旱地回转扎穴式播种方式及其配套机具。通过建立扎穴结构数学模型并采用VB可视化编程平台选取了核心运动参数,同时对关键部件型孔凹轮和回位压簧进行了优化设计。以玉米为播种对象,以主轴转速和压簧线径为试验因素,以合格指数和变异系数为试验指标进行二次正交旋转组合试验,采用Design-Expert10.0.3软件对结果进行数据处理,选取最优工作参数。通过田间验证试验测得,在主轴转速为27 r/min,压簧线径为1.5 mm的工况下,播种器作业合格指数为92.1%,变异系数为2.5%,堵塞率为0。结果表明,该机构在满足精密播种作业技术要求的同时,进一步改善了入土可靠性和粒距均匀性。

扎压式玉米精播机扎穴机构研究与试验

玉米扎穴精播技术可以减少土壤扰动、降低投种高度、减少动力消耗、解决开沟器易被田间杂物缠问题,实现玉米的精量播种。为此,以扎穴式玉米精播机为研究对象,通过土槽试验,分析了扎穴机构的结构参数,研究了扎穴机构对成穴质量的影响规律。以开合销安装角度、成穴鸭嘴入土深度、成穴鸭嘴锥角为影响因子,采用Box-Behnken中心组合试验设计方法,分析出机构各参数对成穴质量的影响规律,并得出参数优化组合区间:开合销安装角度5°~13°,成穴器入土深度100~118mm,成穴器锥角15°。优化后的参数可满足玉米播种的性能要求,为进一步研究提供了依据。

锥向离心式排种器的设计与数值模拟及试验

为满足高速精量排种作业要求、提高机械式排种器作业效率、改善排种质量,设计了一种锥盘离心式高速精量排种器,阐述了其基本结构和工作原理,并运用数值模拟方法对排种性能进行分析研究。通过采集的不同尺寸分布的玉米籽粒,运用EDEM软件进行排种性能仿真,探究了充填过程中籽粒重播、漏播的形成姿态及产生原因。仿真结果表明:籽粒到达末端的出种口时的3种姿态出现的平均概率为平躺21%、侧卧66%、横立13%;当工作转速为45~75 r/min时,排种器对大圆粒形玉米籽粒排种性能最优,合格率大于92. 4%;对小圆粒和楔形籽粒排种性能次之;对马齿形和小球形籽粒排种性能较差,其合格率大于82%;随工作转速增加,排种器对各尺寸等级籽粒的排种性能皆呈下降趋势,满足精密播种要求。其籽粒运动规律与结论可为离心锥盘式排种器的改进及优化提供理论基础和实践依据。

广东省智慧果园与智能农机现状分析与发展建议

广东水果生产主要以丘陵山区的亚热带果园为主,果园的复杂环境限制了传统农业机械装备和数字信息化建设。5G技术的逐渐成熟和人工智能技术的快速发展,为智能农机与智慧果园的发展提供了新的技术支撑和转型空间。本文结合目前国内外相关前沿技术,针对广东省果园机械化、智能化和信息化现状,分析了近几年亟待解决的关键技术,并围绕广东省果园分布概况和种植特点,对未来智能农机装备和数字化智慧果园的建设发展提出了若干建议。

丘陵果园除草机器人底盘系统设计与试验

针对丘陵果园环境非结构化且复杂多变,常规的除草方式效率低等问题,设计了一种果园除草机器人底盘系统。根据果园丘陵地形地貌环境,确定车体控制方式和除草机器人底盘的总体结构方案,主要包括液压传动系统、电气控制系统等。设计配套的除草车电气控制系统和遥控接收、车载主控和导航功能的CAN通信协议。以运动控制为核心,采用角度传感器、电机驱动、车载主控、导航模块,构成闭环控制。使用自抗扰控制算法,以油阀控制电机为对象应用Simulink仿真,仿真结果显示自抗扰控制相比PID控制调节时间减少0.42 s,超调幅度减小11.5%,稳定时间缩短0.14 s。田间试验表明,运用自抗扰控制、结合导航功能的除草机器人行走速度均值为6.2 km/h,均方差0.037 km/h,作业效率0.51 hm~2/h,有效除草率均值97.46%,可在25°斜面上正常行走,对导航路径的跟踪误差标准差为4.732 cm,运动控制响应及时,能够提高除草作业安全性和准确性。

基于多体单元组合法的柔性履带系统动力学建模方法研究与行走振动试验分析

履带底盘式行走方式在丘陵山区农机装备领域有着广泛的应用,而目前柔型履带建模的方法较局限,部分建模方法多为简化分析,其仿真结果与实际值差异巨大,还无法为爬坡、越障过沟、行走振动等问题提供有效的研究模型。在此前提下,本文针对丘陵山区农机装备常用的橡胶履带,提出一种多刚体单元组合形式的柔性履带建模方法,借助Inventor软件绘制具有全部特征的履带单元结构,借助RecurDyn软件内分类设定柔性、刚性单元的分类,进而选择性添加单元间的运动副与弹性力,并通过局部表面接触计算完成预张紧分析,完成柔性橡胶履带的完整建模,并在硬路面环境下进行了行走测试,结合仿真数据与实测结果进行了对比分析,验证了该方法的可行性,为未来履带式农业机器人和特殊装备的行走分析和特殊参数的标定提供了可靠方法与参考依据。

油电混合果园自动导航车控制器硬件在环仿真平台设计与应用

果园由于面积范围广、地形复杂、壕沟多、杂草丛生、土壤湿度较高且土质较为疏松,对自动导航小车(AGV)的机械结构、控制系统,以及能源动力系统的设计都提出了更高的标准和要求。混合动力AGV小车可以满足果园中长距离移动的需求。为探索合适的混合动力AGV控制系统算法以及能量管理策略,同时减少设计过程中由于果园地形复杂导致的控制器设计验证迭代、需求多样化问题带来的人力、物力,以及时间成本,本研究针对果园面积广的特点,选择串联式油电混合动力系统进行AGV动力能源系统模型的搭建。另外,针对果园AGV需要适应地形范围广的特点,采用履带车模型结构,利用硬件在环仿真技术,以树莓派作为控制系统搭载控制算法实物,利用Matlab和RecurDyn软件建立包含能源动力系统、电机驱动系统、履带车行驶部分模型以及路面模型的系统实时仿真模型,最终实现了串联式混合动力AGV控制器硬件在环仿真功能。基于串级比例积分微分(PID)以及模糊控制器控制算法的仿真验证表明,模糊控制器控制算法能够减少参数调节带来的时间成本,在转向角度小时响应速度加快了50%,在转向角度大时串级PID控制器产生了10%的超调,而模糊控制器无超调,转向更加平稳。结果表明硬件在环仿真平台能够有效地应用于果园AGV控制器的开发,避免了控制实物试验,在降低成本的同时可以加快果园自动导航小车的开发过程。

蔬菜智慧农机的发展现状及对策研究

0引言随着城镇化进程加速,当前蔬菜产业与农业领域中其他产业一样,都面临着劳动力短缺等问题,智慧农机的推广与应用可以在一定程度上解决当前蔬菜产业所面临的问题,并能够实现蔬菜的产量与质量双提升,从而加快蔬菜产业的升级发展。由于国内蔬菜产业的规模大都比较小,智慧农机在蔬菜生产过程中很难得到较大规模的推广与应用。2019年国务院出台的一号文再一次将“三农”问题提上日程,对智慧农机在农业中的应用与推广作出了明确的指示与规定,进一步突出了当前农业智慧化的重要性。

丘陵山地农业索轨运输机械研究进展与优化措施

目前丘陵山区的农业生产运输环节主要以人力搬运配合轨(索)道运输机的形式实现,近年来我国多个科研院所、高校和企业已相继设计研制了一些特色装备,部分研究成果已投入市场。课题组通过对市场上具有代表性的运输装备进行分类和归纳梳理,在分析其关键技术优缺点的基础上,结合未来山区农业的发展需求,提出了装备研发和改进优化的技术路线,以期为丘陵山区轨道运输装备的发展提供参考。

双侧浮动仿形电液农机履带底盘设计与仿真分析

为提高丘陵山区不规则路面下履带底盘的仿形能力与通过性,采用机-电-液组合形式开发了动力驱控系统,结合旋点式浮动结构设计了一种仿形电液履带底盘。通过机械原理设计、动力分布优化等方式研制底盘总成,完成了三维模型的构建,在此基础上,利用多体单元组合法创建了履带底盘动力学模型,完成了路面模型接触参数虚拟标定。针对不同水平坡度路面进行了爬坡性能仿真分析。仿真结果显示,该履带底盘能以6 km/h的设计车速越过25°的坡度,且其质心速度曲线与位移曲线变化稳定。仿真结果表明履带底盘动力学分析理论可行,可为履带底盘的后续优化设计提供理论参考。