基于虚拟样机的果园升降平台仿真分析

果园升降平台经过半个多世纪的发展,自动化程度日渐提高,但在坡地作业实现平台的自动调平依旧是一大难题。为提高平台作业性能,在Pro/E中建立了果园升降平台三维模型,并导入ADAMS中,通过添加约束和驱动,利用虚拟样机模型测试升降油缸的受力并优化升降油缸的安装位置,分析了作业平台运动过程偏移角的变化。同时,利用AMESim对升降平台液压系统进行仿真,分析自动调平系统的可行性,为果园升降平台的设计提供了理论支持。     

果园升降平台自动调平控制系统设计

针对目前丘陵山区果园作业生产中采摘、运输等升降平台通过性不强、调平不稳定等问题,设计一种自动调平果园作业升降平台调平控制系统。设计平地作业和坡地作业两种工作模式,平地作业时升降平台利用自身平行四边形结构实现升降平台平稳升降;坡地作业时机器通过两级调平模式实现精准调平;通过仿真分析确定一级调平误差为2°以内,为二级调平设定界限。根据升降平台几何结构关系,通过位移传感器测量调平油缸伸长量实时调整升降平台倾斜度实现一级调平;调平误差达到二级调平允许范围内利用角度传感器通过模糊PID控制系统进行二次调平实现精准调平。对试验台进行调平性能测试,试验结果表明:在不同负载和爬坡角度下升降平台一级调平误差均在2°以内,经过二次调平以后升降平台最终误差在0.5°以内,调平响应快,调平性能好,操控简便,适合丘陵山区果园作业环境。     

果园作业平台静态防侧翻系统的设计

为了提高果园作业平台的安全性和操控稳定性,针对果园特殊环境的作业特点,设计了一种静态防侧翻控制系统。该系统以STC89C52RC单片机为核心处理芯片,采用横向载荷转移率(LTR)作为平台稳定性判定指标,通过计算确定了侧翻阈值。实验结果表明,系统能够改善并提高平台作业稳定性。     

3GP1型果园采摘作业平台液压系统设计研究

针对果园采摘作业平台自动化程度低、在升降调平和输送果箱过程中稳定性不高的问题,设计了一种新型果园采摘作业平台液压系统,提高了作业平台升降调平和输送果箱时的稳定性。为此,分析了作业平台的结构及工作原理,介绍了液压系统的组成和原理,计算确定了液压系统的各项技术参数,并对各液压元件进行了选型。试验结果表明:该机工作性能良好,液压系统稳定可靠,3h系统温升53℃、升降油缸压力13.8MPa、下输送机构油缸压力13.1MPa、平台举升用时26s、左右调平用时9s等各项检测值均在设计要求范围内,能够满足使用要求。     

果园升降平台调平机构建模与仿真

为实现对果园升降平台的自动调平控制,设计了一种基于平面连杆双向主动调节的液压调平机构,提出了平台角度调平的控制策略,构建了液压调平机构运行控制的数学模型,并采用虚拟样机技术建立了联合仿真控制模型。调平试验结果表明:模型在平台角度、供油压力、液压缸位移和速度的响应基本一致,说明构建的数学模型能够准确描述调平机构的参数变化;机构调平控制过程中,角度跟踪误差小于0.5°,能够满足坡度角在2 0°以内的作业稳定性要求。     

新型果园采摘作业平台升降调平机构设计与分析

针对目前果园采摘作业平台在升降调平过程中不够稳定、无法承受较大载荷、人身安全得不到保障的问题,通过理论分析、三维模型设计、性能试验相结合的方法,设计一种果园采摘作业平台升降调平机构。主要对该机构中的剪叉式升降架、左右调节支架、前后调节支架进行设计,对该机构的升降、上坡调平、下坡调平进行分析,并就相关参数进行分析计算,对样机进行模拟工作环境下的性能测试。试验结果表明:该样机最大举升高度1 535 mm,最大举升重量1 240 kg,平台举升时间28 s,角度调平范围±10°,调平最大误差±1°,满足设计要求,升降调平稳定可靠。     

多功能全液压果园作业平台的设计与试验

为解决果园作业的机械化程度低和人工劳动强度大的问题,设计了一种多功能全液压果园作业平台。该平台采用全液压四轮驱动,双轮和四轮2种转向模式增强了行走能力、减小了转弯半径,适宜于复杂地形;采用了剪叉式升降机构和可展开式工作台,满足了不同高度和不同株距果树的果实采摘、果枝修剪的需求。同时,设计了调平机构实现平台坡地作业时工作台始终处于水平状态,且前、后两端安装果箱升降装置,便于装卸与运输。对样机进行性能试验,结果表明:其最大负载下行走速度为1.94m/s,最小转弯半径为3m,最大举升高度为2.4 3 m,最大作业宽幅为3 m,调平最大误差1.5°,采摘效率为0.4 2 hm2/h,满足果园作业使用要求。     

丘陵山区果园作业平台的设计与试验

为解决目前丘陵山区修剪果树和采摘果实主要靠爬树、登梯容易造成失稳及现有机械不能自动调平的问题,设计了丘陵山区果园作业平台。经计算和分析,确定该机配套动力为13.2k W小四轮拖拉机,采用静液压三角形调平机构和180°回转结构,可实现工作平台的自动调平和回转。对升降平台进行性能检测,结果表明:其工作性能稳定,最大承载质量150kg,最大提升高度1.5m,回转转速0.1r/min,升降速度0.1m/s,水平面、10°和2 0°坡面上调平误差均在0°~3°范围内,满足设计要求。     

果园作业平台研究进展分析

修枝剪枝、疏花疏果等农艺环节是果园管理的重要环节,针对田间管理中高位作业农艺环节占比大等问题,综述我国现有果园作业平台及其关键部件与技术的研究现状。分析作业平台现有产品专用底盘缺乏、关键部件性能差距大、扩展性不足、安全性差等技术缺点和面临宜机化改造困难大的问题,提出果园作业平台应符合底盘结构专用化、适应性强、调平精度高、整机智能化水平高的发展趋势,为我国果园机械化进一步发展提供借鉴和参考。     

农机具自动调平现状及趋势分析

针对目前我国农机具作业地形的多样性与复杂性,讨论自动调平技术在农机具作业过程中的重要作用,介绍国内外自动调平技术的发展进程及在农机具方面的应用,就硬件与软件包括检测装置、控制器、执行机构、控制策略及控制算法五方面分析自动调平技术在多种机具的应用效果,总结由软、硬件差异对自动调平结果的影响,最后指出自动调平将会向更精准、更智能、更迅速的方向发展。     

果园升降作业平台国内外发展现状与对策建议

我国果园大部分位于丘陵山区，自然环境恶劣，地形条件复杂，高空升降作业机械是日常管理和果实收获的重要装备。阐述了国内外果园升降作业机械的发展和应用现状，分析影响其发展的制约因素，探讨我国果园机械的发展特点，并提出相应的对策与建议，以促进特色林果产业的快速发展。      

自走式果园多工位收获装备设计与试验

为解决现代化果园水果收获过程中人工劳动强度大、作业效率低、配套机械匮乏等问题,结合果树矮砧宽行密植模式和农艺种植要求,本研究设计了一种自走式果园多工位收获装备。首先介绍了自走式果园多工位收获装备的整机结构和工作原理,然后根据“两侧、两高度、六工位”采摘作业模式,对履带自走式底盘、扩展作业平台、果实自动输送装箱及转运系统的关键部件进行了参数分析、计算与结构设计。田间试验结果表明,所设计的自走式果园多工位收获装备可同步于六工位人工采收速度,苹果采收损伤率为4.67％,装箱均布系数为1.475,装箱速度为72.9个/min,能够满足果园采收作业要求。     

新疆特色果品质量安全体系建设现状、存在的问题及建议

特色林果业是新疆南部地区农业农村经济发展的支柱产业。质量安全是林果产业赖以发展的基础，也是新疆特色林果产业转型升级的重要保障。自21世纪初以来，新疆特色林果产业经历了由“扩大面积、提高产量”向“稳定面积、提质增效”的转变。然而，新疆特色果品仍然面临质量安全标准体系不健全，危害隐患不清晰、风险分析与控制技术手段相对落后，高效实时监测、追溯与预警手段缺乏等问题，造成目前“从果园到餐桌”全链条危害因子全程控制等理论与技术严重不足，特色林果产品以质论价、优质优价的实现机制尚未建立。建议:①尽快健全果品质量安全标准体系、检验检测体系与风险评估体系；②构建果品追溯管理大数据平台，建立健全质量安全全程追溯体系；③扎实推进果品全产业链执法监管体系建设；④加快果品质量安全信用与诚信体系和培训体系建设。      

山地果园轨道运输机测试系统研究进展

我国果树资源丰富，是世界水果生产与消费大国。然而，大部分果树种植在丘陵山坡地带，导致水果运输困难。山地果园轨道运输机可适应大坡度和无路条件下山地果园果实和农资的运输，其市场需求越来越大。国内外对山地果园运输机的研究大部分停留在机械部分，而对其测试系统研究较少。实用可靠的测试系统有助于提高轨道运输机的质量和运行安全性。介绍了国内外轨道运输机测试系统研究与应用状况，指出了存在的问题，并对未来的发展趋势进行了展望。      

基于PIX开源飞控果园植保作业车设计及应用

针对传统果树植保机械在植保作业过程易发生中毒事件，不能自主巡航作业等缺点，设计了基于PIX飞控系统智能果树植保履带作业车，利用PIX飞控的自动巡航、自动控制，将数据回传到地面管理平台，实现了植保作业车在作业过程中的自动巡航，操作简单，可避免农药对人体的伤害，减少中毒事件的发生。      

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。     

果园单人操控式小型升降管理机设计

针对我国果园规格多样、急需小型化和便捷操控空中作业辅助装备的现状,进行了果园单人操控式小型升降管理机的研发。首先,进行了多地多类果园规格参数调研,根据树冠高度、人体尺寸的正态分布规律和丘陵果园的应用需求,实现了升降范围、底盘尺寸、护栏高度等关键参数的人机工程学设计;然后,通过工作台上集成操控盒和丁字活撑脚式自动收放侧板的创新设计,解决了单人便捷的台上一体操控和操作人员与物品的无障碍便捷上下的问题。样机的性能测试和作业验证试验表明:样机能在坡度0°～20°的地面平稳行进,侧倾15°时能满足3.5m高度的作业需求,加装丁字活撑脚结构的侧板释放坡度为26. 7°,操作者可无辅助便捷上下工作台。该机的研制为各类果园的空中作业提供了装备支撑。