基于ADAMS的果树仿形施药机构优化设计与仿真分析

针对目前果园施药喷雾器械作业效率低下、农药浪费严重和影响生态环境等问题,提出三自由度对称式两级摇杆喷雾机构。为提升工作空间和运行稳定性,构建该机构的数学模型,在ADAMS环境中创建仿真单元,根据实际约束条件对其进行喷雾参数优化和动力学、运动学仿真分析,并推导出喷雾点运动学方程。研究结果表明:仿形机构关键点所受最大力由优化前1 621.1 N减小到338.94 N,为原来的20.9%,运行平稳可靠;在此基础上,得到喷雾点在水平、竖直方向工作范围分别为1 704.5 mm、2 151.5 mm,调节幅度分别为695.4 mm、680.4 mm,完全可以满足不同果树形貌的喷雾要求,实现立体高效的仿形施药作业。

果树施药仿形控制系统的设计

介绍一种能够实现果树仿形施药的机械装置及其控制系统。本设计采用由步进电机驱动的仿形推杆作为执行装置,根据不同树冠大小来对仿形机构在水平和竖直方向进行调节,从而达到仿形施药的目的。控制系统选用SILICON公司C8051F020和C8051F340增强型单片机作为主控芯片,采用主从通讯方式,方便有效地控制了执行机构和喷雾参数。

果树施药仿形喷雾的神经网络统一模型

在果树施药仿形喷雾研究中,为建立反映果树施药仿形喷雾过程参量与分布质量系数之间映射关系的神经网络模型,必须通过不断的尝试,获得合适的网络结构、权值和阈值。然而,由于果树仿形喷雾的影响因素多且重复性差,势必增加计算的复杂度和成本。为此,构建了一种基于面向对象的神经网络统一模型。研究结果表明,该模型具有良好的扩展性和复用性。在系统设计时,运用了不同的设计模式,提高了研究的效率,且代码具有可复用性和重构性。

枝向仿形对靶植保无人机设计与试验

无人机(UAV)作为新兴前沿植保设备,越来越多地用于现代农业可持续发展中。对无人机结构进行升级改造以促进果树冠层精确施药,这对减少农药、提高水果质量和产量有积极作用。在该研究中,根据果树枝条生长特性设计了一款枝向仿形对靶无人机(BUAV),并与传统的无人机(CUAV)在梨树果园进行作业对比,使用聚氯乙烯卡片评估冠层不同位置叶片正反面雾滴覆盖率。结果表明,BUAV在冠层内中下部叶背面覆盖率为0.98%和1.41%,分别是CUAV的2.38倍和3.14倍。并且BUAV有增加航线方向覆盖率的趋势,BUAV相比传统无人机,其航线平行和垂直方向使冠层内膛叶片背面的沉积覆盖率分别增加1.8倍和2.1倍。同时,BUAV增加了冠层内雾滴沉积比例,并减少了地面流失。BUAV可以有效改善冠层内风场分布,改善叶片背面液滴沉积。