机耕道自动驾驶农机局部路径规划

针对机耕道场景下自动驾驶农机行驶的安全性、平稳性与规划实时性的实际需求,该研究提出了一种基于二次规划的局部路径规划方法。首先基于有限状态机构建农机机耕道行驶模式,其次采用横纵向解耦的方法,通过改进状态栅格法分别对农机速度行为和轨迹行为进行决策,随后利用二次规划方法生成满足多目标、多约束条件的农机轨迹和速度,得到最优路径,最后在多种行驶环境中进行仿真和实车试验,行驶参考速度为2 m/s。实车试验结果表明,在绕行静态障碍物场景中,规划轨迹的平均绝对曲率为0.021 m^(-1),最大绝对曲率为0.056 m^(-1),平均绝对横向误差为3.23 cm,最大绝对横向误差为8.69 cm,农机与障碍物外轮廓的距离大于0.76 m;在规避相向行驶、同向行驶和横穿机耕道的动态障碍物场景中,规划速度的平均绝对速度误差为0.08~0.12 m/s,绝对速度误差小于0.38 m/s,加速度变化范围为-0.38~0.44 m/s^(2)。在规划周期为200 ms的仿真试验中,该文算法平均耗时48 ms,最大耗时75 ms,相比采用静态状态栅格法平均耗时减少38 ms,算法效率提升44%。研究结果可为机耕道场景下的农机局部路径规划提供技术支持。

气吸式杂交稻单粒排种器研制

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics,Discrete element method)流固耦合理论,以吸附力为指标,进行5类具有相同面积的吸种孔单因素仿真试验,确定吸附力最大的吸种孔规格为0.8 mm×2.25 mm;以该型吸种孔为基础,选取辅助充种角、工作转速和工作负压为试验因素,以单粒率S、多粒率M和漏播率L为试验指标,开展Box-Bhnken台架试验,对试验结果进行响应曲面分析和多目标优化,得到排种盘辅助充种角为80.90°、工作转速为42.65 r/min、工作负压为621 Pa时,排种器的单粒率为86.91%,漏播率为3.63%。验证试验结果的排种器单粒率为86.36%、漏播率为3.41%,与优化结果吻合。研究结果可为后续气吸式杂交稻单粒排种器的优化设计和直播机整机作业精度的提高提供指导。

山地蕉无人机自主吊运装置研制

针对目前山地蕉采后运送作业主要依靠人工背运,存在劳动强度大、人力成本高、果实容易损伤以及易发生安全事故等问题,该研究设计了一种山地蕉无人机自主吊运装置,能够实现无人机山地蕉吊运过程中对果轴的自主抓取和卸载,减少人工参与,保障作业人员安全。基于测定的山地蕉蕉穗形态特征参数设计抓取机构、吊具、导向机构以及连接件等,并通过SOLIDWORKS软件建立装置的三维模型,同时搭建了上下位机通讯系统。基于ANSYS Workbench软件的显式动力学分析(explicit dynamics)、静磁分析(magnetostatic)对吊运装置的关键零部件进行仿真和理论计算,确定满足使用要求的电磁铁与舵机型号及参数。室内试验表明,装置的果轴平均抓取成功率为92.59%,果轴平均卸载成功率为96%,平均吊运成功率为88.89%,抓取与卸载的平均耗时分别为63.8和20.8 s/次。无人机搭载吊运装置进行田间试验,平均吊运成功率为83.33%,抓取与卸载平均总耗时90.8 s/次,平均吊运速度0.99 m/s,是人工背运速度(0.17~0.33 m/s)的3倍以上,且由于蕉穗悬空在吊运装置下方不与其他物体接触从而不会对果指造成损伤,满足无人机自主吊运山地蕉的作业需求。研究结果可为快速、低损、安全的无人机山地蕉吊运装置设计提供参考,促进香蕉产业的高质量发展。

黑龙江省农机装备产业发展现状与对策研究

黑龙江地处世界上仅有的三大黑土地带之一,现有黑土耕地1.04×10^(7) hm^(2),是国内重要的粮食产区,同时也是农业标准化和农机工业发展的示范生产基地,摒弃了老、破、旧的固有形象,通过研发高端农机的方式推动农机农艺有效融合,推进农业现代化进程向自动化、智能化方向迈进,确保粮食高产、稳产,从而解决“卡脖子”的问题。该文阐述了推广农机装备的意义,介绍了黑龙江省农机装备产业的发展现状,以及发展存在的问题,并提出了行业发展的参考意见。

基于双螺旋推进的莲藕采收机器人设计

为探求中国农业机械装备在新能源大背景下的清洁绿色、电气化、智能化发展之路,提出一种电气化、高度智能化、可以自动采收莲藕的小型机器设计,能够解决莲藕采收的诸多难题。该莲藕采收机器人针对莲藕的复杂且人工介入困难的自然生长环境,以双螺旋滚筒作为推进结构,采用基于超级电容器的电动莲藕收获机器人复合能量系统,依靠物联网技术和定位技术实现自动规划路径,综合利用了传统的喷流式和铲掘式两种采收方式,设计了喷淋清洗传送装置,能够实现集采挖、涤荡和收集于一体的自动化采收过程。通过实验对比分析,莲藕采收机器人可以有效提高莲藕的采收效率和成品的完整率,大大降低能源消耗,大幅减少人力成本投入,实现节能环保,降本增效的有效统一。

政产学研协同下黑龙江省农机装备产业发展问题与对策

作为我国粮食主产区,黑龙江省农业机械行业对提升农业生产效率和产出品质,以及保障农业经济的持续健康发展具有重要影响。然而,目前黑龙江省农业机械行业面临技术滞后、设备更新缓慢和农机服务不足等挑战,制约了农业现代化进程。利用查阅文献和调查研究的方法,详细分析了黑龙江省农机装备产业发展现状,阐述了黑龙江省农机装备产业发展问题,提出了对策和建议,以期为相关政策制定和产业发展提供有益的参考。

关于哈尔滨市高端智能农机装备发展的思考

哈尔滨市是黑龙江省的省会城市,也是全国耕地面积最大的省会城市,粮食产量占黑龙江省粮食总产量的六分之一。国家选定在黑龙江省设立高端智能农机装备研发制造推广应用的先导区。借此机遇,哈尔滨市应大力发展高端智能农机装备,更好地肩负起维护国家粮食安全的使命,确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中。通过考察调研介绍了哈尔滨市农机装备制造产业发展现状,分析了产业优势和不足,提出了发展高端智能农机装备的建议,为哈尔滨市高端智能农机装备的发展提供思路。

政产学研视角下农机装备产业SWOT分析

基于SWOT理论,通过查阅资料和调查研究相结合,分析了政产学研视角下农机装备产业的发展现状,探讨其优势、劣势、机会和威胁,并提出发展策略,为农机装备产业的发展提供借鉴。

农业机械节能减排技术在现代农业中的应用与发展策略

通过查阅相关资料及调查研究的方法,介绍了农业机械节能减排技术在现代农业中的作用。同时,还分析了农业机械节能减排技术在现代农业中的应用,最后,详细阐述了农业机械节能减排技术在现代农业中的发展策略。建议加大政策支持力度,引导农业生产者应用,利用新能源技术,推广节能型农业机械设备,优化农业生产模式,提高设备节能性,完善协同创新机制,加强农业科技创新,重视人才,加强农机高级人才培养与引进。

数字孪生在农机装备远程操控的应用探讨

数字孪生是一种融合多种信息技术、促进虚拟与现实交互融合的先进理念。文章在深入探究数字孪生的概念与远程操控系统架构的基础上,阐述数字孪生在农机装备远程操控的实现路线,为提升农业机械化、自动化和智能化生产水平提供了新途径,为数字孪生赋能智慧农业和智能农机装备奠定理论基础。

农机装备“政产学研”融合服务产业发展现状探讨

通过查阅资料和调查研究等方法,阐述了“政产学研”融合服务产业的定义和特点。分析了农机装备“政产学研”融合服务产业的发展现状,并展望了其发展趋势,对农机装备“政产学研”融合服务产业协同发展提供参考借鉴。

农机装备“政产学研”融合服务产业政策探讨

分析“政产学研”融合农机装备产业政策的特征,阐述农机装备产业化政策的应用情况,在探讨农机装备“政产学研”融合服务产业政策的问题上,提出了相应的对策建议,从而为农机装备“政产学研”融合服务产业政策的制定和决策提供参考借鉴。

四川省农业机械化发展现状及建议

四川是全国重要的粮食主产区,受地形条件、种植制度与经营方式等因素制约,农业机械化发展进程缓慢,农业机械化率一直位于全国倒数。通过走访调研和查阅相关统计资料,梳理四川省主要农作物生产现状,从农机化率、农机保有量、农机制造企业、农机科研、农机社会化服务五个方面整理四川省农业机械化发展现状,分析发现四川省农业机械化仍存在农机装备供给结构不合理、农机社会化服务体系不完善、农机区域化发展不平衡的问题,建议进一步加强薄弱环节农机化装备研发,提升丘陵山区适用农机支持力度、着力培育壮大新型农业经营主体、加强农业机械化生产条件建设。

中国畜牧养殖机械补贴政策演变及优化建议

畜牧养殖机械补贴政策是农机购置补贴政策中的重要组成部分,有助于畜牧业机械化、规模化程度的提高,提升畜牧业生产能力,也将助力中国实现农业现代化。本研究通过分析畜牧养殖机械购置补贴政策的实施情况和实施成效,发现在畜牧养殖机械购置补贴政策方面制约畜牧业机械化水平发展的问题,针对存在的部分中央政策内容落实性差、部分地区政策未结合实际、畜牧养殖机械发展不均衡等问题,提出扩大配套设施补贴范围、实施差异化补贴政策、扩大机械化程度较低养殖业的补贴机具范围、加强科技创新与应用、提高配套金融贷款服务等提高畜牧养殖机械补贴政策实施效果的政策优化建议。

碳减排政策下的农机装备智能优化作业研究

针对我国农机装备能源消耗过大导致温室气体排放多、智能化程度较低的问题,以太阳能自动灌溉系统为例,在碳减排政策下对其进行智能优化研究。系统的主要组成包括供电系统、自动控制系统、监测和显示系统、抽蓄水系统以及通讯系统。自动灌溉系统采用模糊控制器进行控制,且对模糊控制器的结构、组成和算法进行了设计。为了验证系统性能,对其进行了数据传输和自动灌溉控制试验,结果表明:系统可以实现对灌溉的智能控制,且太阳能供电装置还可应用于其他农机装备。

机组运动状态识别及作业参数计算方法研究

基于农机管理信息平台所获得的农业机组位置海量数据识别机组运动状态可以科学计算机组时间利用率和作业效率,对农业机械化高质量发展具有重要意义。为此,在界定农业机组纯作业状态、转弯状态、停歇状态和转移状态基础上,依据北斗卫星导航系统获取的农业机组位置海量数据,设计了农业机组各运动状态识别方法,建立了机组时间利用率和生产率等关键作业参数计算模型。研究结果完善了农业机组海量数据处理及应用理论与方法,可为农业机械化生产与经营组织正确评价机组运动状态和效果、有效节约机械作业成本及提升管理水平提供定量技术支撑。

农机领域自动导航系统专利情报分析

随着智能化农业装备的加速推进,研究自动导航技术已成为实现农业精细化生产的重要手段。基于导航方式构建技术分支,归纳和总结了该领域专利申请的总体技术概况、重要申请人、发明人及技术分布等,并梳理了国外在中国申请专利的情况,通过功效标引,构建了技术功效矩阵,以利于寻求技术发展的空白点、研发热点和突破点,旨在为企业或科研院所的技术研发提供可行性参考。

香蕉机械化采收装备研究现状及发展趋势

香蕉是我国重要的经济作物,发展香蕉机械化、智能化采收有助于提高生产效率、解决劳动力短缺、提升采收质量、降低生产成本,符合现代农业发展趋势。本文对我国目前香蕉采摘方式、装备的现状进行了综述和分析,指出了现阶段我国在香蕉机械化采收中存在的农机农艺不匹配、采摘与运输割裂以及相关机械优势不明显的问题,展望了未来香蕉采收及运输机械的发展趋势。

基于改进Mask R-CNN的马铃薯芽眼识别方法

马铃薯芽眼的准确识别是马铃薯种薯自动化切块的前提,为了提高马铃薯芽眼的识别效果,解决长期以来人工切块效率低下问题,提出了一种基于改进Mask R-CNN的马铃薯芽眼识别方法。通过确定性重排列技术对RoIAlign操作进行改进,消除插值操作的不确定性,确保不同尺寸的候选区域在特征图上的映射的唯一性,提高了目标分类和分割的准确性和稳定性。试验结果表明,改进后的模型识别精确率为98.47%,召回率为96.99%,调和平均值F1为97.72%,平均单幅图像的识别时间为0.135s。与改进前的算法相比,识别精确率、召回率、F1值分别提升了6.46、12.01、9.36个百分点,平均单幅图像的识别时间比改进之前提升了0.004 s。改进的Mask R-CNN算法能够更好地适应马铃薯芽眼的特殊形态和不同的环境因素,有效识别出马铃薯芽眼,为马铃薯种薯智能切块装置研究奠定了良好基础。

基于物联网技术的智能农机装备研发创新策略研究——以插秧机为例

以水稻插秧机为例,结合物联网技术,探索智能农机装备的研发创新策略。在对物联网技术在农业领域的应用现状和优势进行综述的基础上,分析了农机装备智能化研究存在的问题以及插秧机智能化改造的先进技术与成果。从智能化需求分析、技术要求与设计原则、物联网技术在智能插秧机中的应用、硬件设计与优化、软件开发与优化等方面,阐述了智能插秧机的设计与开发。最后,提出智能插秧机研发创新策略,并展望智能农机装备研发的未来发展方向。