冬枣辅助采摘车的设计与试验

为了解决冬枣采摘过程中劳动力短缺、无机械化、采摘效率低等问题,设计了4DD-2型电驱动自走式冬枣辅助采摘车。该车有两个作业单元,并带有各自的除杂设备和冬枣周转箱,每个作业单元在作业过程中互不干扰。4DD-2型冬枣采摘车主要由车架、旋转支座、升降四杆机构、站立筒及配套液压等组成。对旋转支座使用Workbench进行静动力学分析,可知旋转支座满足设计要求;对升降四杆机构升降液压加力装置优化求解,获得了最优参数。试验结果表明:当采摘车以0. 04km/h的速度作业时,冬枣采摘量为184. 3kg/h,冬枣破损率低于2. 0%,采摘量是人工采摘的10倍,破损率仅为人工采摘的32%;冬枣辅助采摘车采摘状态与运输状态转换灵活,通过性能优良。     

轨道平移式果蔬采摘机器人作业质量测试方法

基于轨道平移式果蔬采摘机器人作业原理,建立了果蔬柔性采摘机器人作业质量测试方法,确定了采摘效率、果实采摘尺寸范围、最大抓握输出力、抓取成功率及果实破损率等作业指标的测定方法。依据提出的方法对FHR-2型柔性果蔬采摘机器人进行了设施温室大果番茄采收试验,结果表明,采摘效率8个/min,果实采摘尺寸范围30～92 mm,最大抓握输出力22.5 N,抓取成功率72.9%,果实破损率0,能够满足大果番茄的采摘要求。建立的测试方法能够对番茄采摘机器人进行作业质量测试,机器人的图像识别系统参数需进一步优化,以提高作业质量。      

温室果蔬高效风送施药车设计

温室垄行种植果蔬施药装备短缺,目前仍多采用背负式喷雾器逐行递株施药,存在劳动强度大、工作效率低、损伤作物及化学药剂对作业人员危害大的问题。针对以上问题,设计了温室果蔬高效风送施药车,该施药车主要由轨道式移动平台、电能输送装置、升降喷雾装置和基于PLC的控制系统组成,具有温室内长距离行驶、定点启停、供电电缆自动收放和风力雾化药液并吹送至作物冠层的功能。工作过程中,移动平台搭载喷雾及电能输运装置沿轨道行驶,电缆随平台移动同步收放,保证电能供给,移动平台于作物冠行处停止;风机、主路电磁阀和水泵工作,喷头沿作物冠层高度方向匀速移动,对整行喷雾完成时喷头关闭,平台移动至下一作物冠行,重复上述操作。本设计实现了在温室垄行种植模式下,施药车自动远距离、大面积施药功能,提高了温室施药效率,避免了化学药剂对温室管理人员造成伤害。     

温室自走式多功能作业平台研制

目前,在农资运输方面,国外温室内多功能作业装备已实现自动化、机械化;国内温室内多功能作业的研究还处于初步阶段,温室设施内作业缺乏轻便且能够适应狭窄的空间和过道的电力驱动机具,大部分农资搬运仍需要人工,存在劳动强度大、劳动效率低等问题。针对这种情况,北京京鹏环球科技股份有限公司开发了一种温室自走式多功能作业平台,重点研发了机械系统、自动控制系统等。该温室自走式多功能作业平台可解决用户的资材运输、登高采摘和农药喷洒等日常作业和行走系统问题,且与传统人工物料输送方式相比,自走式多功能作业平台可在温室内实现农用物资搬运的自动化、智能化,解决传统作业方式劳动强度大、劳动效率低等问题,在一定程度上提高了温室农业装备的现代化、智能化水平,提高了设施内作业效率。      

香蕉采摘与吊运作业机器人运动与动力性能分析

由于香蕉果串的结果高度和果形尺寸较大，且采摘过程极易发生损伤，给其采摘带来极高难度，目前仍停留在比较落后的人工采摘方式上，劳动强度大。为此，提出了一种香蕉采摘与吊运作业机器人，可将香蕉果柄的切割、夹持和香蕉果串的吊放作业整体性完成，其机械系统主要由伺服连杆机械臂、夹持与切割末端执行器和液压履带行走动力单元等部分组成。工作时，末端执行器夹持与切割香蕉果柄的直径范围为40～150mm,液压履带车行走的最大行走速度为1.07m/s。通过基于ADAMS的机械系统运动和动力学仿真分析获得了伺服连杆机械臂的作业范围，以香蕉按照宽窄行宜机化种植模式为基础，对接近实际情况的伺服驱动作业流程进行了仿真研究，验证了各伺服电机的驱动能力。     

设施番茄采摘机器人设计与研究

针对设施番茄采摘存在用工难、用工贵、劳动强度大等问题,文章设计了一种温室番茄采摘机器人。该番茄采摘机器人主要由视觉系统、末端执行器、机械臂、底盘和辅助照明机构等组成,并基于各设计结构完成温室番茄采摘的工作流程设计。该采摘机器人通过ZED 2i双目立体相机对番茄果实进行识别与定位后,机械臂引导末端执行器完成番茄果实的采摘。试验结果表明,视觉系统与各模块之间运行良好,单果采摘耗时约为18 s,采摘成功率达88%。     

温室采摘机器人技术研究进展分析

采摘是温室作物生产中劳动力耗费最大且最难以实现机械化作业的关键环节,近几十年来采摘机器人技术得到了迅速发展,特别是日本以番茄、草莓等主要作物为对象的机器人采摘研究得到了持续和深入的开展。这些年中国温室的采摘机器人技术发展迅猛,已成为全球研发最为活跃的国家。本文按作物品种对日本、中国、欧盟、韩国等的温室采摘机器人技术研究的发展进程进行分析,梳理出了全球该领域的主要研发主体、技术特征、发展水平和演进脉络。在此基础上总结了温室采摘机器人技术发展的复杂非结构环境的适应能力、复杂机器人系统的融合能力两大技术关键,认为环境工厂化、结构标准化、多机共融化和人机共融化将成为其发展的未来趋势。     

基于PLC的采摘机器人作业路径避障系统设计

为提高果实采摘效率,基于PLC技术设计了采摘机器人的作业路径避障系统。系统主要由信息获取系统、工控机主程序及运动执行系统等部件组成,通过PLC技术对路径规划和果实的采摘、运输进行控制,并采用改进的蚁群算法对最优路径进行规划。对采摘机器人在温室环境下进行性能测试,结果表明:采摘机器人可以实现作业路径避障,并完成果实的采摘,工作性能稳定,能够满足农户对采摘机器人的使用和性能要求。     

圆形水果采摘机械手运动学分析与仿真

针对目前水果采摘劳动强度大、作业效率低及危险等问题,设计一种六自由度圆形水果采摘机械手。采摘机械手采用液压和气动系统相结合的方式实现升降、俯仰及快速采摘,且采用D-H法建立了各连杆坐标系,并对其进行运动学正解和反解分析;最后,运用Adams和Matlab对采摘机械手进行运动轨迹、夹紧力及工作空间的仿真分析。结果表明:机械手采摘的高度范围为230~5 100 mm,末端执行器关节的旋转角度为0°~280°,弧形手抓最大夹紧力为22 N,工作空间内的工作点分布均匀对称且水平方向上可360°旋转。通过仿真可有效地看出各连杆之间运动平稳,验证运动学分析的正确性,为进一步的研究提供理论基础。     

轨道平移式果蔬采摘机器人的作业质量测试方法研究

基于轨道平移式果蔬采摘机器人作业原理,建立了果蔬柔性采摘机器人作业质量测试方法,确定了采摘效率、果实采摘尺寸范围、最大抓握输出力、抓取成功率及果实破损率等作业指标的测定方法。依据提出的方法对FHR-2型柔性果蔬采摘机器人进行了作业质量测试。结果表明：产品的采摘效率为8个/min,果实采摘尺寸范围为30mm～92mm,最大抓握输出力2.3kg,抓取成功率72.9%,果实破损率为0%,能够满足大果番茄的采摘要求。建立的测试方法能够对番茄采摘机器人进行作业质量测试,产品的图像识别系统参数需进一步优化,以提高机器人作业质量。     

甜菜捡拾机研究现状及展望

甜菜是我国重要的糖料作物,市场需求量巨大。目前,甜菜收获主要依靠人工捡拾,人工需求量大且作业效率低。为了解放劳动力、提高生产效率,甜菜收获机械得到了一定普及和使用。受限于种植模式和机具作业性能,甜菜捡拾机械化水平较低。结合甜菜捡拾机研究现状,从甜菜捡拾机关键技术着手,分析了甜菜捡拾机发展瓶颈,指出甜菜捡拾机发展趋势。      

特色林果业作业平台设计与试验

为实现果园机械化管理生产,产业的提质增效,促进现代林果业的健康可持续发展,结合新疆兵团的实际情况,研制开发适用于特色林果业的采摘升降作业平台。对果园机具的整机结构和关键部件进行计算设计、优化选型,通过实地测试,确定行走、转弯、爬坡、升降、采摘等各项性能参数指标。测试结果表明:相对于人工作业,升降平台机械作业采摘效率提高50.31%,采摘量提高41 kg/h,集采摘、运输、修剪等各种功能于一体,同时又降低生产成本、保障作业人员的人身安全、减轻工作强度和提高劳动舒适性。     

温室自动牵引车设计与应用

自动导航牵引车在工业中担任运输物料的作用，随着单栋温室的面积不断增大，操作区之间的距离逐渐增大，为了实现各操作区之间的联系，高效完成运输、采摘和喷洒等各项任务，开发一种应用于温室中的自动导航牵引车。该设备主要包括驱动总成、转向总成、AGV控制总成、手动控制总成、路面清理装置、铅酸蓄电池、底盘和外壳。开发的温室自动牵引车不仅能够实现自动导航，在面积巨大、路况复杂或线路不确定的区域还能够实现手动控制。在温室生产中应用灵活方便，极大地提高了现代农业的装备化水平。      

4YZP-4X自走式玉米收获机的设计研究

我国玉米收获机普遍存在可靠性低、适应性差、可操控性低及自动化水平落后等问题,不能满足玉米收获季节性强、劳动强度高、作业量大等实际作业需求。液压系统具有布置紧凑、操作方便、故障率低等优点,非常适合应用于结构形态多变、工作条件恶劣的农业机械。为此,结合目前玉米生产现状和现有技术装备,设计了一种静液压驱动自走式玉米收获机,可一次性完成摘穗、输送、剥皮和秸秆切碎还田等作业。田间性能试验结果表明:该机操控简单、可靠性高,主要性能指标均达到或优于国家标准。     

草莓温室无人化循迹搬运车的设计与试验

温室无人化能较好地解决现有温室培育过程中采摘与搬运主要依靠人力完成,且倒料费时、费力及导轨铺设成本高等问题。以草莓大棚温室培育无人化搬运为试验对象,设计开发了一种应用于草莓无人化管理的自动循迹搬运车。该搬运车利用红外传感器对路面上设定的迹线进行自动检测,通过对路径进行计算与分析,自动校正运行轨迹,实现智能循迹搬运。通过机构创新,设计并制作了可自动倾倒且料斗门能同时开启的倒料机构。试验结果表明:所设计的无人化循迹搬运车在设定传感器离地面距离d=2cm、直线段运行速度υ≤1.2 m/s时,能快速稳定地跟踪黑线前进;在转弯处运行速度υ≤1 m/s时,跟踪准确运行平稳;当两条迹线垂直时,搬运车能在垂直转弯处跟踪准确且运行平稳,搬运车整体性能稳定且转速在一定范围内对循迹的影响较小;当搬运车倒料角度α≥75°时,能保证草莓被全部被倒出,即倒料最小倾斜角αmin为75°。温室无人化循迹搬运车的设计为解决水果的无人化管理提供了参考。     

多功能果园作业平台安全性研究进展

多功能果园作业平台主要应用于梨、苹果等容易因碰撞造成表皮损伤的鲜果采摘，同时兼有果品运输、枝干修剪及疏花疏果等运载平台功能，可显著提高果农工作效率和降低劳动强度。近年来，随着我国果园轻简化管理技术的推广应用，多功能果园作业平台设备快速发展，因平台上作业属于半高空和高空作业，其安全性备受关注。基于多功能果园作业平台的通过性、升降机构、自动调平技术及防侧翻4个方面的研究进展，介绍了履带式及轮式行走装置的优缺点及在国内外的具体应用，套缸式、剪叉式、曲臂式及链式升降机构应用场景，自动调平技术的研究进展及在果园应用中的调平水平、平台侧翻评价指标，以及利用该指标进行侧翻预警和主动防侧控制的方法，并提出多功能果园作业平台农机农艺融合、导航技术及智能机械手等多技术融合方向发展趋势，以期为提高作业平台的技术水平及安全性提供参考。      

牵引式马铃薯联合收获机的设计与试验

马铃薯收获是马铃薯产业全程机械化的关键环节之一,目前我国收获机械化程度较低。虽然国内的马铃薯收获机械种类繁多,但是大部分机具仍需人工辅助完成整个收获过程,作业成本较高、劳动强度大。为此,研究开发了一种2垄4行牵引式马铃薯联合收获机,可一次作业完成挖掘限深、土薯分离、秧草除杂及输送归集装车等多项工艺联合作业。上车输送归集装置由3级升运机构共同组成,采用液压驱动实现马铃薯薯块的输送归集,结构简单,调整方便,解决了传统收获模式下仍需人工捡拾的作业过程,大大降低了劳动强度。增设光电传感器检测,与液压传动系统结合可以有效反馈控制落薯的高度与位置,大大降低了伤薯率。田间试验表明:该机作业效果良好,各项性能指标均符合《马铃薯·收获机质量评价技术规范》标准要求。     

日光温室番茄采摘机器人设计与试验

针对目前日光温室中番茄采摘主要靠人工且费时费力的问题,设计并制作了一种可以应用于日光温室的番茄采摘机器人.该机器人能够在大棚垄道间巡检并自动识别成熟番茄,完成采摘、收集.本设计以STM32微控制器为主控制器,使用麦克纳姆轮全向移动平台作为机器人的移动底盘,采用由Raspberry Pi 4B控制器驱动的深度相机作为成熟...