基于现代设计技术林木联合采育机的设计及评价体系

通过总结我国首台林木联合采育机的设计研发过程与成果,提出适合中国国情林情的林木联合采育机设计与研发基本技术要求,探讨建立了一套林木联合采育机的设计及评价体系,并成功应用与新型装备的研发,为今后国内研制新型的林木联合采育机及相似工程装备,跟上国际先进水平,提供可供参考的研发技术方案及评估标准。

国内外林区几种大型作业车辆研究进展及车型设计展望

林区作业车辆的应用是林业现代化的重要标志之一。随着林业战略由采伐转型为营林护林,林区作业车辆的研究依然是林区机械领域的热点。本文采用文献分析法研究了自1950年以来国内外林区作业车辆的发展历程,其中包括集材车、消防车、运兵车和采育联合机,阐述了林区作业车辆的先进技术,分析了林区作业车辆的工作特点、用途以及工作环境,并对新时代林业车辆的发展方向做出展望。近些年国内外林区集材车发展缓慢,主要集中在作业联合机的研发上。集材车虽然功能日益增多,绝大多数是在原有车型基础上进行研发,车型偏小,车身笨重不灵活。消防车主要由装甲运兵车改装而来,在逐渐实现灭火要求的同时更注重以人为本的思想,将安全问题考虑到森林消防车的研发设计中。运兵车主要以全地形车为主,大多数采用履带式行走机构,属于军用车辆,已经实现了功能和载重的系列化。采育联合机在木材生产较发达国家应用较普遍,人机工程学和自动化程度相对较高,并逐渐发展无人驾驶技术,我国对采育联合机研究较少。林区车辆的发展应结合我国实际情况,综合分析林区车辆的功能要求,既要充分利用高新技术提高林区装备的技术含量,又要遵循经济性和实用性原则,真正做到林区车辆结构的优化设计。在新时代对我国林区作业车辆的研究应拓宽思路,注重多样化服务和个性化研究。本文结合我国林区环境提出6款林区概念车型,即森林救护车、森林炊事车、森林宿营车、森林浮桥车、森林挂车和森林消防指挥车,这些车型必将在林区抢险救灾过程中发挥越来越重要的作用。

林木联合采育机作业过程中的稳定性

基于大脑情感学习模型,获取采育装置的环境与运动数据信息;对数据进行融合处理,得到平面特征矢量,实现对多功能林木联合采育机纵向、横向两方面的稳定性判断。

基于Unity3D的林木联合采育机虚拟训练系统研究

采用Unity3D研发了一套林木联合采育机虚拟训练系统。以某型林木联合采育机为原型,采用SolidWorks辅助3dsMAX进行精细建模,将三维模型导入Unity3D中,搭建虚拟作业场景,对林木联合采育机的各个部件按照仿真需要进行父子关系的处理,通过分析机械臂运动原理,建立相应的数学模型,实现机械臂的运动仿真,通过基于碰撞点和刀锯形成平面的切割算法来实现对树木的切割模拟。实验结果表明:系统实现了林木联合采育机的虚拟采伐作业,沉浸感强,交互效果好,可满足林木联合采育机操作人员的训练需求。

林木联合采育机机械臂避障路径规划

【目的】针对林木联合采育机在林区复杂环境中的避障作业要求,提出一种新型机械臂避障路径规划方法,为林业机械装备发展提供理论依据。【方法】首先,对林木联合采育机机械臂进行运动学分析,同时为解决经典快速搜索随机树随机性强、路径不平滑、计算时间长的问题,引入改进人工势场思想,提出规避搜索随机树(A-RRT)算法进行路径搜索,运用B样条曲线拟合与机械臂能量最小逆解法优化运动路径;其次,采用多点碰撞检测法,实现机械臂的稳定以及快速规划避障路径。【结果】1)林木联合采育机机械臂在林区复杂环境中能够成功避开障碍物,到达目标点;2)无论是在单一障碍物还是在多个障碍物环境中,机械臂各关节角度变换相对平滑;3)相比经典RRT算法、偏置RRT算法和双向RRT算法,本研究提出的路径规划算法搜索效率分别提高95.9%、56.9%和40.5%,机械臂避障规划效率有效提升。【结论】本研究提出的林木联合采育机机械臂避障算法具有较好的避障效果和较快的搜索速度,可降低林业环境工作劳动强度,提高机械装备采伐、抚育以及归楞的工作效率。

面向机器学习的研究生科研创新能力培养研究——以农林经济管理学科为例

机器学习是科学理论研究的发展趋势。农林经济管理学科在引入机器学习培养研究生科研创新能力的过程中,存在着学科交叉融合不足、实证分析手段落后、理论知识储备欠缺、实践认知不够等问题。为此需要按照机器学习的特点,建立多学科学术交流机制,推广使用先进的量化分析工具,并坚持在实践问题的研究导向和扎实的人文社科理论基础之上,引导研究生利用机器学习的分析优势来做出创新成果。