电动果园作业平台结构设计与试验

针对丘陵山地矮砧密植果园作业遇到的问题,设计了一种丘陵山地电动果园作业平台,能够满足丘陵山地果园疏花疏果、收获、套袋等一系列工作需求,既实现了果园的规范化管理,又降低了劳动成本及劳动强度。把通过软件SolidWorks建立的三维模型进行一系列的简化,使得求解更加便捷,并把建立好的模型导入Simulation中进行运算,采用自由划分网格对机械结构进行网格划分,随后进行算例分析得出应力、位移的结果及分布图。通过理论计算得出相关参数,采用受力仿真分析等方法研究作业平台最大施加载荷质量。通过计算分析得出结果,选择电机的型号为额定功率5.5kW、额定电压48V、额定电流7.0A、额定转速1000r/min的132M-6系列直流电机。在不影响电动果园作业平台稳定性工作的情况下,能够承受的最大载荷为538kg。经计算,电动果园作业平台的采摘效率为人工架梯采摘效率的6倍,能够极大地提高作业效率,在不同载荷的情况下,具备较好的工作安全性及稳定性,操作安全便捷,可满足果园作业的使用要求。

履带式果园作业平台结构稳定性分析与研究

绝大多数果园主要以丘陵山地矮砧密植种植模式为主,其地形及地势特征存在操作难题,故对履带式果园作业平台的稳定性进行分析具有重要的意义,能够帮助作业者顺利完成果园作业疏花疏果、剪枝、收获、套袋等一系列作业。为此,对履带式果园作业平台进行坡面行驶稳定性力学分析,通过计算得出作业平台不倾翻的角度范围。分析结果表明:当坡面角度固定时,履带式果园作业平台的稳定性取决于相关性能参数的取值,设计的履带式果园作业平台稳定性安全装置能够满足稳定性要求。通过试验测得:果园作业平台无载重条件下的行走速度为低速0.352m/s、高速0.722m/s,履带式果园作业平台升降高度≤1.2m,最大承载负荷≤500kg,液压杆升降速度0.05m/s。通过爬坡性能试验可知:随着坡度角逐渐增大,履带式果园作业平台行驶的时间逐渐变长,爬坡速度逐渐变得缓慢;在试验过程中,履带式果园作业平台能够正常运行,且能正常行驶通过3种不同的坡度角。但是,当行驶在30°坡面时作业平台速度变慢并且出现抖动,出现略微打滑现象;在工作正常运行的情况下,履带式果园作业平台能够通过的最大坡度角为30°。

基于改进模糊PID果园双轮移动机器人运动控制

针对果园双轮机器人在果园路面移动时难平衡、易失稳的问题,提出了一种基于改进萤火虫算法优化的模糊比例-积分-微分(PID)控制策略。首先,根据机器人与果园不平整路面特点,建立其动力学状态空间模型;第二,阐述改进萤火虫算法原理并用其优化控制器模糊规则;第三,利用MatLab/Simulink软件对机器人运动控制进行仿真试验;最后,为检验所提出算法的可行性,建立对比试验。研究结果表明:改进萤火虫算法优化的模糊PID控制器实现了果园双轮移动机器人的稳定运动功能,到达稳定的时间与最大倾角较传统PID控制器分别减少了3.9s和20.4°。

温室用纯电动牵引底盘结构设计及性能仿真研究

传统燃油农用机械在温室大棚内部作业时,会产生尾气污染、噪声等危害劳动者身体健康的不安全因素。针对以上问题,设计了一款基于轮毂电机四轮独立驱动可升降的多功能纯电动牵引底盘。牵引底盘的设计旨在不仅可以挂载传统农业作业装置,而且可以搭载其他智能农业装备完成农忙时的犁耕、旋耕等作业,或闲时用于作物生长环境监测、病虫除害等作业。牵引底盘前后轴距设计为1.2m,左右轮距设计为1m,最小离地间隙255mm,最高离地间隙335mm,整机质量225kg。根据设计要求,选择三元锂离子电池做为整个底盘的能量提供单元,驱动电机选用轮毂电机。牵引底盘设计额定牵引力为2600N,额定功率为6kW。通过Matlab/Simulink对整个底盘进行动力学性能仿真分析得出:底盘最高时速55km/h,最大牵引力3700N,最大爬坡度30°,在犁耕作业工况下的可持续作业时间为1.2h。研究结果可为后续实验研究提供样机,进而为温室用纯电动机械提供设计参考。

轻简型果园作业平台的设计与性能测试

针对陕西省乔化改造果园低矮狭窄的作业环境,设计了一种轻简型果园作业平台。为缩小整机长度,将动力装置及变速箱设置于升降平台下方,同时采用可折叠护栏,使其能根据转场输运、果物周转、高空作业等不同作业需求,灵活调节作业平台整机高度,整机高度最小可降低至900mm。为增强作业平台行驶安全性和操作便捷性,平台集成了遥控技术以实现远程操作,平台上集成有可为电动剪枝等电动机具提供动力源的电源接口,能将操作人员从背负电池的繁重劳动中解放出来。测试结果表明:果园作业平台举升负载量200.06kg,高速档行走作业速度1.58m/s,低速档行走作业速度0.18m/s,平台最大起升高度2080mm,最大沉降量18mm,符合设计要求。

基于双目视觉的果园障碍物检测与定位

针对果园自动驾驶车辆中的障碍物检测问题,设计了一种双目视觉结合YOLOv4的果园障碍物检测与定位系统。系统硬件采用Jetson Xavier NX、基于ROS机器人操作系统开发,ZED双目相机获取左右眼视图,基于视差原理计算距离信息;YOLOv4算法根据双目相机一侧RGB图像检测得到障碍物在图像中的位置信息,结合双目相机获取的像素位置的距离信息定位障碍物。选取果园中行人及果树作为障碍物制作图像数据集,使用并训练YOLOv4目标检测模型,在Jetson Xavier NX的平台上完成ROS、YOLOv4、ZED相机等软件部署。试验结果表明:训练模型准确率92.15%,召回率89.34%;行人及果树障碍物深度距离方向平均相对误差为1.75%,最大相对误差为3.20%,实时检测最高可达6.4f/s。系统具有快速与实时性,可以实现果园机器人中行人及果树的检测与定位。

太阳能园艺拖拉机驱动系统匹配设计与性能分析

针对太阳能园艺拖拉机驱动系统的独特需求,提出了一种太阳能园艺拖拉机驱动系统匹配设计方法,包括总体方案设计和主要参数的理论计算,并提出以全天累计作业时间为太阳能拖拉机作业能力评价指标,结合南京地区气象逐时变化,预测晴朗天气下所选用的光伏电池不同季节日发电量。以所设计太阳能园艺拖拉机为例,得到不同作业工况下拖拉机行驶速度与全天累计作业时间的关系,随着作业速度的提高,全天累计作业时间呈缩短的趋势;相同工况下,夏季全天累计作业时间长于冬季;速度为3 km/h时,有太阳能时拖拉机水平割草作业与坡道割草作业的全天累计作业时间均为无太阳能时的1.5倍。研究表明光伏电池作为园艺拖拉机能源是可行的,能够满足园艺作业的需求。以上研究结果可用于太阳能园艺拖拉机驱动系统方案设计和优化,为太阳能园艺拖拉机的发展提供依据。

基于CBR小型农业作业机的可重构设计

提出了一种支持小型农业作业机(SAM)产品开发的可重构设计方法,将实例推理技术(CBR)应用于可重构设计过程中,对CBR技术进行了系统分析,并以SAMJSX5D型的变速箱可重构设计结合CBR推理方法为实例,证明在共用通用变速箱模具的设计约束下,可满足客户的个性化需求。上述设计方法在SAM产品设计中充分利用了企业资源,实现了低成本定制生产的目的。

园艺电动拖拉机作业全覆盖路径规划算法研究

提出了一种园艺电动拖拉机作业全覆盖路径规划算法,通过栅格法建立2.5D作业环境空间模型,结合改进遗传算法研究了电动拖拉机全覆盖路径规划算法,建立了基于遗传算法平面行驶路径长度、转向次数和行驶总高程差的多目标适应度函数;改进交叉、变异算子,以提高算法执行效率与降低行驶重复率。仿真实验表明:对比传统全覆盖路径规划算法,基于改进遗传算法的全覆盖路径规划算法平均转向次数减少9.3个,平均行驶栅格总数减少13.2个,重复栅格减少11.7个,行驶总高程差的均值小14.01m,重复率降低3.72%。因此,文中的全覆盖路径规划算法效率更优。

高地隙果园动力底盘的设计

近年来,我国各地果树种植业发展迅猛。面对果农年龄结构老化和劳动力不足的现实情况,针对果树苗圃以及新型矮砧密植果园栽培模式和管理作业要求,研制了一种高地隙果园动力底盘,解决了传统拖拉机作业过程中伤苗以及挂接配套农具之后机身长度过长、通过性降低和转向不灵活等问题。通过以悬挂旋耕机为例进行计算分析,验证本动力底盘悬挂配套果园管理作业及果树苗圃作业机具之后的动力性能。

高地隙果园动力底盘液压系统的设计

结合我国果树苗圃与新型矮砧密植果园栽培模式、管理作业要求以及液压传动技术的特点,设计了高地隙果园动力底盘液压驱动系统以及液压升降系统,并且通过对行走驱动系统参数的计算以及动力底盘的性能试验,验证该动力底盘的动力性能。

美国YARMAN—X694G型草坪拖拉机故障诊断及排除

以美国YARMAN—X694G型草坪拖拉机为例,对液压式草坪拖拉机的主要故障进行了分析和诊断,并提出相应的排除方法,对指导用户分析、诊断并排除拖拉机故障,确保拖拉机处于良好的工作状态,减少用户的损失具有现实意义。

我国果园型轮式拖拉机“十二五”技术发展展望

近年来我国林果业发展迅速,但机械化管理水平却很低,大部分工作还是依靠普通农用拖拉机和人力来完成。而在欧美发达国家,林果业的机械化管理水平已非常发达,不仅可以进行苗木培育、移栽嫁接、果树施肥、树体修剪,还能从事病虫害防治、中耕除草、果品收获等作业,果园型轮式拖拉机的技术发展得非常快,我们与之相比差距很大。因此,促进我国果园型轮式拖拉机的技术发展和进步就显得尤为重要。分析了当前国内外果园型轮式拖拉机的技术发展现状,对我国果园型轮式拖拉机产品"十二五"的技术发展提出了建议。

国内果园型拖拉机的作业类型及配套机具的应用分析与研究

结合国内果园型拖拉机的作业类型和机械化发展现状,对其配套机具的应用进行了分析与研究,并针对配套机具存在的问题提出合理化开发建议。

对我国果园型轮式拖拉机研发的思考

详述国内外果园型轮式拖拉机发展现状和目前产业化产品结构特点。并在此基础上,通过针对国外成熟专业果园型拖拉机结构形态及系列化开发经验的分类分析,结合国内果业农艺发展现状,提出未来国内专业果园型拖拉机产品结构发展方向和系列化发展思路。

国外铰接式前后等直径轮胎果园专用型拖拉机技术浅析

通过介绍铰接式前后等直径轮胎果园专用拖拉机的整机结构特点,结合国外先进果园专用型拖拉机厂家该类型代表机型各主要部件的结构特点及技术性能,为我国进一步设计和研发铰接式前后等直径轮胎果园专用拖拉机提供了参考。

草坪园艺拖拉机的现状和发展

概述了草坪园艺机械的种类及其特点,介绍了世界草坪园艺拖拉机的生产、销售、使用及其技术发展状况,提出了我国开发和生产以出口为主的草坪园艺拖拉机的建议。

New Holland公司T4000VNF系列葡萄园果园专用型拖拉机

简要介绍了NewHolland公司的T4000VNF系列葡萄园果园专用型拖拉机各主要部件的结构特点及技术性能,为我国进一步研究和开发葡萄园和果园类拖拉机产品提供了参考。

美国YARMAN-X694G型草坪拖拉机的使用及维护

草坪的修剪在草坪种植中是一个重要的环节。随着草坪种植业的发展,市场对草坪修剪机械的需求也越来越大。为此,以YARMAN—X694G型草坪拖拉机为例,对液压式草坪拖拉机的使用和维护事项做了简要说明,避免不正确的操作,减少拖拉机的损坏,延长拖拉机的使用寿命。

我国研制园艺拖拉机过程中要注意的问题

园艺拖拉机的研制在我国还是一个空白,详述了在园艺拖拉机整机研制过程中,应特别注意的几个方面问题,同时也对园艺拖拉机的研制提出了建议。