基于改进YOLO-Pose的复杂环境下拖拉机驾驶员关键点检测

为解决农田复杂作业环境下拖拉机驾驶员因光照、背景及遮挡造成的关键点漏检、误检等难识别问题,该研究提出了一种基于改进YOLO-Pose的复杂环境下驾驶员关键点检测方法。首先,在主干网络的顶层C3模块中嵌入Swin Transformer编码器,提高遮挡状况下关键点的检测效率。其次,采用高效层聚合网络RepGFPN作为颈部网络,通过融合高层语义信息和低层空间信息,增强多尺度检测能力,同时在颈部网络采用金字塔卷积替换标准3×3卷积,在减少模型参数量的同时有效地捕获不同层级的特征信息。最后,嵌入坐标注意力机制优化关键点解耦头,增强预测过程对关键点空间位置的敏感程度。试验结果表明,改进后算法mAP0.5(目标关键点相似度Loks阈值取0.5时平均精度均值)为89.59%,mAP0.5:0.95(目标关键点相似度Loks阈值取0.5,0.55,…,0.95时的平均精度均值)为62.58%,相比于基线模型分别提高了4.24和4.15个百分点,单张图像平均检测时间为21.9 ms,与当前主流关键点检测网络Hourglass、HRNet-W32及DEKR相比,mAP0.5分别提升了7.94、5.27、2.66个百分点,模型大小分别减少了257.5、8.2、9.3 M。改进后的关键点检测算法具有较高的检测精度和推理速度,可为拖拉机驾驶员的异常行为识别和状态监测提供技术支持。

基于生物力学模型的拖拉机离合踏板人机工程设计

针对拖拉机离合踏板人机工程设计不足导致驾驶员容易产生疲劳的问题,该文搭建了驾驶员-离合踏板人机交互特性测试系统,基于试验结果分析了拖拉机驾驶员-离合踏板人机交互特性。在Any Body生物力学软件中建立了拖拉机驾驶员-踏板生物力学模型,并采用表面肌电测试结果验证了仿真模型的合理性。提出下肢关节出力程度为舒适性主观感受评价指标,基于仿真结果定量研究了离合踏板阻力和踏板布局对驾驶员踏板操纵舒适性影响规律和驾驶员人体尺寸对踏板布局的影响,给出不同人体百分位尺寸前提下踏板布局极限尺寸的推荐范围。通过优化踏板连杆长度、连杆夹角以及踏板-座椅布局降低踏板阻力,驾驶员下肢受力最大值从154 N降低到120 N,降低了22%,驾驶员下肢关节出力程度降低了20.98%,本文提出的研究方法及其研究结果可为拖拉机踏板人机工程设计提供参考。

拖拉机驾驶机器人换挡机械手运动分析

针对小型四轮农用拖拉机变速箱换挡阻力呈现时变、非线性特性,且换挡后需要松开换挡杆的特殊要求,设计了拖拉机驾驶机器人换挡机械手,该机械手为关节型结构,采用D-H方法建立机械手坐标变换矩阵,对机械手进行运动学分析,并通过拉格朗日动力学方程建立简化机械手的动力学模型。利用Solid Works建立换挡机械手虚拟样机模型,并采用多体动力学仿真软件ADAMS进行运动学和动力学仿真;为保证换挡平顺性,设置机械手末端执行器与拖拉机变速杆端部间位移小于50 mm为约束条件,将换挡过程中末端执行器抖动速度绝对值最小作为目标函数进行参数优化,当换挡机械手长度为220.0 mm、末端高度为393.25 mm时目标函数最优,此时机械手末端执行器抖动速度平均值较优化前减小28.18%,位移和加速度平均值变化率分别为49.55%和52.05%,位移、速度和加速度的峰值变化率分别为60.22%、66.24%和81.66%,通过仿真初步验证了所提机械手参数优化及所建模型的合理性和科学性。最后,在JINMA 300E型拖拉机上对优化后的换挡机械手进行实验研究,实验结果表明机械手可实现不同挡位的换挡动作,平顺性好,并可模拟拖拉机驾驶员换挡完成后对变速杆的松手动作,有良好的工程和应用价值。

基于表面肌电信号的拖拉机驾驶员颈部疲劳研究

为了了解拖拉机驾驶员颈部的疲劳状况,在模拟拖拉机作业过程基础上,对驾驶员颈部胸锁乳突肌的表面肌电信号进行了测试分析,并以积分肌电值与平均功率频率为评价指标,对作业过程中驾驶员颈部疲劳进行了研究。结果显示:头部转动角度对积分肌电值和平均功率频率有明显影响,积分肌电值随角度的增大呈现明显的增长趋势,平均功率频率随角度的增加呈现明显下降趋势,表明大角度的头部转动容易使拖拉机驾驶员颈部产生疲劳。同时,分析了拖拉机驾驶员颈部产生肌肉疲劳的原因,提出了缓解疲劳的建议。

拖拉机座椅振动加速度对驾驶疲劳的影响——以心率增加率和疲劳评价值为指标

为了减轻拖拉机驾驶疲劳,在模拟拖拉机座椅振动的条件下,试验研究了振动加速度对被验者的心率变化及其身体疲劳的影响。结果表明:座椅的垂直加速度azw在0.8～2.0m/s2、且联合加权加速度Aw在1.1～2.3m/s2的范围内,被验者的心率增加率随振动加速度增加逐渐减小,其平均值减小13%;azw在2.0～2.4m/s2、且Aw在2.3～2.7m/s2范围内,被验者的心率增加率减小缓慢,平均减小2%;被验者心率增加率与座椅振动加速度呈二次曲线规律变化,具有密切的相关性;被验者身体各部位的疲劳程度随振动加速度增加而加重,头部和胸背部的疲劳明显高于其它部位。

拖拉机振动对驾驶员身体健康影响的调查研究

设计了拖拉机驾驶员健康状况调查表,选取了180个拖拉机驾驶员样本,调查了拖拉机振动对驾驶员身体健康的实际影响,并采用Excel对调查数据进行了分析。结果表明,地表类型、悬架系统会直接影响到拖拉机的振动级别,进而也会影响驾驶员的身体健康。拖拉机振动容易造成驾驶员的腰部、颈部、肩部出现疼痛,更会促使噪声性耳聋、前列腺炎、痔疮、高血压等疾病的进一步加剧;同时,驾驶员的驾龄越长,身体健康受振动影响越大。

拖拉机驾驶员田间作业操纵行为的研究

以采集的拖拉机驾驶员田间作业操纵动作数据为基础,采用主成分分析的方法,对犁地和旋耕作业中驾驶员的操纵动作进行综合化评价分析。全面科学地分析拖拉机田间作业中驾驶员对各操纵元器件的操纵情况,发现了对特定作业类型有重要影响的操纵动作,为拖拉机驾驶室的人机界面布置提供了参考依据。

拖拉机行驶速度对驾驶员全身振动联合加速度的影响

驾驶员全身振动联合加速度直接关系驾驶员乘座的舒适性。依据试验数据,分析不同行驶速度对驾驶员全身振动联合加速度的影响,提出推广鉴定试验中速度选择及指标判定问题。在规定的试验条件下,只要在最低行驶速度下测得的全身振动联合加速度符合标准要求,则该项指标合格。

拖拉机驾驶员全身振动联合加速度影响因素分析

为了保证农业轮式车辆和田间作业机械驾驶员全身振动试验数据的准确性和可靠性,依据GB/T10910-2004和GB/T13876-2007的规定,针对试验中由于操作和试验设计可能引入影响测试结果的因素进行了分析,在完成对比试验的基础上,对试验数据进行分析,总结了开展试验工作时应该严格遵循的规则和注意事项,为测试工作的组织开展和保证评价结果的可靠性提供了科学依据。

一种轮式拖拉机座椅减振的振动模型

本文从理论上提出了一种适合于轮式拖拉机振动模型．模型中考虑了人体与拖拉机的振动耦合作用．并将人体模化为多自由度非线性系统．理论数值模拟结果表明，所提出的减振结构的力学模型对降低拖拉机座椅的振动是有效的，为进一步进行座椅减振结构设计提供了理论依据．

拖拉机驾驶员图文混排试题库系统设计

在成为正式拖拉机、联合收割机驾驶人员之前,机手都要参加交通安全法规,交通标志、标线和机械常识等相关知识的学习和考试。在所有试题中,既有纯文字描述的试题,又有附带交通标志、标线图的试题。本文主要介绍针对这两种类型试题进行图文混排处理的试题库系统的功能和在程序设计中使用的一些技巧。

小功率拖拉机驾驶员所承受的振动研究

作者以路面——小功率拖拉机——驾驶员作为 1个人机系统考虑 ,参照 ISO/2 6 31和 GB10 910所推荐的测量与评价方法 ,对几种车型驾驶员工作时所承受的振动进行了测试和分析。结论表明 ,小功率拖拉机驾驶员的振动工作条件应引起相关部门的重视 。

基于力矩信息的拖拉机转向动态PID控制方法

针对拖拉机驾驶机器人自主转向系统在转向过程中的阻尼具有非线性和时变性的特点,同时为了提高转向系统的控制性能,设计了基于力矩信号检测的拖拉机转向控制系统,其由力矩传感器、STM32处理器、工控机、驱动器及直流电机等组成。首先通过仿真研究不同力矩时的最优PID控制参数,给出不同力矩时的最优PID参数规律,再通过力矩传感器检测的力矩信号动态调整PID参数来控制电机的转向。仿真及实验结果均表明,基于力矩信号反馈的拖拉机动态PID转向控制方法能够有效控制拖拉机的方向,响应快、超调小、适应性强。

集材50拖拉机驾驶室噪声的研究

近年来由于人机工程的发展,对作业条件的改善日益重视。本文运用“消去法”、“频谱分析法”及“相干分析法”识别出集材50拖拉机驾驶室主要噪声源,并对选用合理的降噪方法进行了分析。一、测试试验测试系统参照国家标准(GB871-83)《农业拖拉机噪声试验方法》以及国际标准ISO《农林拖拉机耳旁噪声测试方法》。测试场地的实测本底噪声低于50dB(A) (一)

小型拖拉机驾驶座椅结构的研究

对国产的15种小型拖拉机的驾驶座椅进行的结构分析表明,80%的座椅与底盘为刚性联结,大部分都缺少必要的调节装置,座椅造型不能使驾驶员获得满意的静态舒适性,座椅隔振不能获得良好的动态舒适性。为此,研究了适用于小型拖拉机的座椅的结构形式、几何参数与人体坐态生理特征和体压分布的关系,其中包括座椅调节装置的优选和调节参数范围的确定、座垫和靠背大小及形状的合理设计、座垫弹性元件的合理选择。还研究了座椅悬架结构与动态舒适性问题,其中包括弹簧刚度与固有频率的设计、阻尼的选择以及振动行程的合理设计。提出了几种合理的无源隔振非线性座椅悬架的设计方案,其中刚度为硬特性的座椅悬架方案,在神牛-25型拖拉机上实施,获得了良好的隔振效果。

拖拉机驾驶室耳旁噪声主动降噪控制

为了降低拖拉机驾驶室耳旁噪声,采集了拖拉机驾驶室耳旁噪声及左右车窗的加速度信号,并对其进行频谱分析;通过分析得到了拖拉机驾驶室耳旁噪声和左右车窗加速度的频率成分大部分与发动机的转速有关(即基频都是发动机转速一半)。提出了一种基于误差信号的FX-LMS主动降噪方法,建立了基于误差信号FX-LMS算法的Simulink仿真模型,并将拖拉机驾驶室内耳旁噪声信号导入到Simulink仿真模型中,把误差信号作为参考信号,对模型进行仿真分析。仿真结果表明:基于误差信号的FX-LMS主动降噪方法在拖拉机驾驶室耳旁有10～15 d B的降噪效果。

汽车与拖拉机工况模拟试验台设计

介绍了汽车与拖拉机工况模拟试验台的设计。模拟试验台采用电机来代替发动机驱动,具有较强的可控性,有利于实现不同的工况;试验台硬件结构采用模块化和分层控制设计方法,各级之间采用CAN总线连接,具有较好的可控性与可扩展性;测控软件采用虚拟仪器技术开发。分析了系统驱动模块及控制方法,为汽车与拖拉机硬件在环系统提供了理论基础和模拟依据。

车辆驾驶员姿态的优化设计

研究了拖拉机驾驶人体舒适姿势,运用人机工程学原理建立了基于CATIA的拖拉机驾驶员姿态评估和优化的三维人体模型;运用模糊综合评价法,利用CATIA二次开发工具,开发了拖拉机驾驶员驾驶姿势的评估与优化系统;可以对驾驶座椅的合理布置进行检验,参照系统中人体模型的各个舒适角度,进行驾驶座椅角度调节装置的最优设计,且可减少制造成本和节省大量试验时间。

重型拖拉机控制器的引导加载程序与上位机设计

针对重型拖拉机控制器的升级维护问题,采用32位微控制器MPC5744P,开发基于控制器局域网络总线技术的引导加载程序,设计上位机。依据引导加载程序的需求开发FlexCAN模块、Flash模块的底层驱动程序及S19文件的解析代码。为了实现对程序的在线更新,利用Python的外部工具PyQt5设计相应的上位机。为验证系统性能,通过上位机对MPC5744P开发板进行程序升级,对引导加载程序进行测试。测试结果表明:设计的引导加载程序能够通过与上位机的交互准确实现应用程序的在线升级,符合设计要求。

轮式拖拉机驾驶座椅的静态舒适性设计原理

从人机工程学角度论述了轮式拖拉机驾驶座椅的静态舒适性设计原理,并介绍和讨论了在设计中与生理学、病理学、人体解剖学等有关的问题,提出了驾驶座椅静态特性设计参数和人—椅—机的静态匹配关系。