番茄果实串采摘末端执行器设计与运动仿真

为解决单果采摘效率低、果实易损伤等问题,设计了用于番茄果实串采摘的具有夹持与切割功能的末端执行器系统。夹持系统采用平行夹爪气缸结构,切割机构采用钢丝软轴带动圆形锯片的切割方式,并对末端执行器进行了静力学和运动学的分析与仿真。试验结果表明:末端执行器采摘时,夹持果梗动作需要0.5s,切割果梗动作约需7s,切割机构回到初始位置需5.5s,完成番茄果实串采摘动作共需13s,夹持机构行程12mm,切割机构行程40mm,末端执行器能够符合番茄果实串采摘要求。     

白芦笋选择性收获机末端执行器作业分析与试验

为实现白芦笋高效、低损伤采收,设计了一种适用于白芦笋选择性收获机的末端执行器,并推导出一种驱动力的计算方法。为驱动末端执行器完成入土、剪切、夹持、拔取等动作,需对其入土驱动力、剪切力以及夹持力等控制参数给出定量描述。首先,针对入土驱动力问题,利用DEM仿真建立末端执行器-土壤离散元模型,研究末端执行器与土壤作用过程,分析末端执行器入土驱动力;其次,从切割白芦笋和土壤两方面分析末端执行器的剪切力,利用万能试验机与DEM仿真建立白芦笋-末端执行器-土壤的互作用模型,借助万能试验机模拟末端执行器的刀片切割白芦笋过程,确定白芦笋剪切强度,结合从DEM仿真角度测得末端执行器刀片切割土壤所需的剪切力,确定末端执行器剪切力参数范围;再次,通过万能试验机模拟末端执行器夹持白芦笋过程,确定白芦笋抗压强度,结合从DEM仿真角度分析末端执行器在土壤中完成夹持动作所需的夹持力,确定末端执行器夹持力参数范围。最终,确定末端执行器入土驱动力FRT195 N、剪切力FJQ1.8 N、夹持力FJC13 N的参数范围。根据确定的末端执行器的参数范围,选取几组参数组合进行田间采收试验,试验结果表明:在入土驱动力200 N、剪切力2 N、夹持力11 N的参数组合下,白芦笋的采收率大于99%,损伤率小于3%,损伤率的数值在可接受范围内,符合白芦笋低损伤采收的要求,为白芦笋选择性收获机实现选择性、低损伤采收提供了一定的理论支持。     

单驱双夹式草莓末端执行器设计

针对温室高架栽培草莓自动化采收需要,设计了一种单驱双夹式采摘末端执行器。该末端执行器采用单气缸驱动,通过在剪短果柄的同时夹持近果实端果柄的方式完成草莓果实采摘,结构紧凑、控制方便、且通用性好。通过对草莓果实生长形态参数和果柄力学参数的测量分析,优化设计了采摘末端执行器结构模型,并对其果柄夹持和剪切性能进行力学模型验证。     

剪切夹持一体化水果采摘末端执行器的设计与分析

【目的】推进水果采摘机械化,同时减少机械采摘中水果的损耗。【方法】本研究设计了一种剪切夹持一体化的通用采摘末端执行器,该执行器采用直流减速电机推拉螺杆套接的法兰盘来改变连杆与导轨滑块间的角度,从而带动移动刀台的往复运动,实现剪切夹持与松开的动作;刀片下端配备硅胶材质的柔性夹持体,可以在剪切力增大时夹紧果梗,便于剪断;同时使用SolidWorks软件对该执行器进行了动力学分析。【结果】电机转矩与刀尖剪切力在连杆与导轨夹角最大处的比例系数为3.697,结合选定的电机型号,该末端执行器的剪切力大于小型水果的果梗剪切强度,满足一般水果的采摘要求。【结论】该末端执行器通过改变微动开关的位置及刀片夹持体的相对位置可适用于不同类型的水果剪切果梗采摘,具有轻便、操作简单、适用性强等优点。     

整排式移栽机末端执行器的设计与试验

末端执行器是整排式全自动移栽机的关键机构,基本功能是实现钵苗的夹持和释放。为提高钵苗夹持成功率,减少钵苗损伤率,设计了一种适用于整排式全自动移栽机的末端执行器,并依据机构原理构建数学模型,确定各杆件的最优参数组合,构建控制系统实现对末端执行器夹苗和放苗的控制,结果表明各杆件尺寸参数符合精准夹持要求。     

整排式移栽机分苗机构的设计与试验

末端执行器是实现钵苗夹持和释放的关键机构,取放苗作业的顺利进行是整排移栽机正常工作的前提。夹持取苗时,各末端执行器中心点与苗格中心点一致,此时整排末端执行器与钵苗格一一对应;放苗时,由于相邻两株钵苗间距较小,难以满足放苗条件,为提高放苗成功率,设计一种分苗机构,使末端执行器在放苗时处于散开状态。构建分苗机构的数学模型,确定杆件的最优参数,构建控制系统实现对末端执行器取苗、分苗和放苗的控制,结果表明分苗机构符合整排移栽机分苗放苗的要求。     

T型开合槽型辅推机械式取苗末端执行器设计

设计了一种以夹紧取苗、张开推苗为工作模式的单驱动机械多针钳夹式取苗末端执行器,利用一个机械动力控制机械手指开合进行夹钵取苗,并驱动推苗环随动推钵放苗。应用解析法,确定了取苗末端执行器的夹持机构和推苗机构结构参数关系。试制末端执行器,将其安装在凸轮-连杆-滑槽组合式取苗机构上,以番茄穴盘苗为对象,进行对穴夹钵取苗性能测试。当取苗末端执行器对苗钵的夹取深度为30mm、夹取角度为12°、夹持力度为3N时,在40株/min取苗工作频率下,该取苗末端执行器自动取苗平均成功率为92.13%,取苗效果满意。     

移栽机取放苗机构的设计与控制

整排末端执行器实现了钵苗夹持和释放,其具体夹持和释放位置由取放苗机构来确定,取放苗机构是实现末端执行器定位关键机构,其定位准确度直接影响钵苗取送的成功率。在末端执行器和分苗机构确定的基础上,将两者结合并实现末端执行器的定位,完成钵苗的整排取放。将单个末端执行器通过滑块固定在水平直线导轨上以保证末端执行器位于一条直线上;将末端执行器和分苗机构整体通过滑块固定在垂直导轨上以确保取放苗时整排末端执行器垂直上下运行;分苗机构通过活动端实现末端执行器的聚散。据此构建取放苗机构的三维模型,确定各执行元件的类型和具体型号,搭建取放苗控制系统进行钵苗整排取放试验,结果表明取放苗机构满足钵苗整排取放要求。     

基于穴盘苗力学特性的自动取苗末端执行器设计

通过对穴盘苗进行夹苗拉拔试验、钵体摩擦试验、钵体平板压缩抗压试验,研究分析了与自动移栽相关的穴盘苗力学特性,为机构设计提供依据。对穴盘苗自动取苗进行技术设计,得到两针钳夹式取苗末端执行器自动取苗的拉拔力与钵体抗压强度、夹持角度、夹持面积、静摩擦因数等参数的关系。利用建立的夹持参数关系,结合穴盘苗力学特性试验数据,设计了一种适应穴盘苗力学特性的自动取苗末端执行器。试制了物理样机,进行了自动取苗夹持力测试。测试结果表明,夹持力测试数据与理论计算数据无显著性差别,验证了理论设计的可靠性。在所测试的含水率下,当取苗频率为30株/min时,取苗成功率达到95.16%。     

穴盘苗斜楔块片状式取苗末端执行器设计

取苗末端执行器,是穴盘苗自动取苗机构的核心工作部件。为此,依据我国穴盘苗生产实际情况,设计了一种斜楔块片状式取苗末端执行器。选择72穴西葫芦穴盘苗作为试验测试对象,通过初步试验对比分析了不同夹持手指的取苗效果,优选出叉子形夹持手指取苗效果最好。同时,进行全因素试验研究叉子形手指取苗特性,得出当手指长度L为130mm、插入深度h为30mm、夹持角度β为12°时,取苗末端执行器的成功率达到9 5%,秧苗伤苗率为5%,兼顾取苗质量又减少了对秧苗的损伤。     

棉秆拔取力测量装置的研究

棉花秸秆收获机械的设计需要拔取力等基础力学特性参数作为依据.以影响拔取力的重要因素-拔取角度为主,研制了拔取角度可调的手动棉花秸秆拔取力测量装置,该装置采用智能显示仪拉力传感器,可测量最大拔取力并记录拔取力的变化情况.经试验验证,该装置设计合理,操作简便,使用可靠,可以作为棉花秸秆收获机械的研发和棉花秸秆拔取力基础研究...     

穗状玉米测产系统设计与试验

设计了由产量监视器、速度传感器、产量传感器、差分全球定位系统(DGPS)、割台高度传感器、升运器转速传感器和玉米果穗导向装置组成的穗状玉米测产系统,并应用该系统进行田间测产试验。收获作业前抽样测量玉米果穗的粒穗比和含水率;玉米收获机工作时,以割台高度传感器作为逻辑开关,割台收获玉米果穗,通过导向装置使玉米果穗以相同速度冲击产量传感器;产量传感器将冲量转化为电信号,并传给产量监视器;产量监视器融合产量、速度、升运器转速及DGPS信息计算出当前小区产量并存储在扩展名为.vld的文件中,应用自行研制的农业空间信息采集与应用系统(DCAS)可绘制收获产量图。2009年秋季应用该系统进行田间玉米收获实时测产,田间试验数据表明该系统测产平均相对误差为18.11%。     

美国葡萄生产机械化

从栽培技术、格架系统建立、剪枝、整枝、收获以及采后分级与运输等方面,简要介绍了美国的葡萄生产机械化情况.     

林果机械化采收技术研究及进展

机械化采收是林果全程机械化作业中的重要一环,对促进林果产业健康发展和果农种植效益起到了重要作用。近年来,国内外已经对不同林果采收技术开展相关研究和技术探索。首先对国外不同林果机械化收获现状进行介绍,随后介绍了国内林果和机械化收获研究进展,且着重介绍了新疆特色林果采收技术,并对林果采收技术的后续研究方向进行了概述。     

一种水稻联合收割机的应用研究

从分析水稻跨区机械化收获的技术现状入手,对海城地区广泛使用久保田488型水稻收割机的作业性能进行了试验研究.结果表明,该机收获水稻的作业速度为1.65 m/s,时间利用系数为77.85%,理论生产率为0.861 hm2/h,实际生产率为0.671 hm2/h,作业效率较高;机械收获综合损失率为1.035%,其中脱粒损失率为0.325%,分离与清选的损失率为0.71%,粮食清洁率为98.60%.水稻联合收获收取的作业费为1050元/hm2,毛收入为704元/h,用联合收割机收获水稻比分段收获可降低成本450元/hm2.试验同时发现,该机存在的主要问题是履带等易损部件的寿命较短,故障率为22.15%,可靠性有待提高.     

基于PLC和机器视觉的采摘机器人智能控制系统设计

利用PLC和机器视觉技术,采用图像传感器拍摄水果图像,提取出目标水果图像的坐标和位姿,并以此驱动控制采摘机器人以最优路径和最佳姿态采摘到目标水果。为了验证系统稳定性,在苹果种植区进行了实际采摘试验,结果表明:采摘机器人机械手可以稳定抓持到目标苹果并完成采摘过程,且期间耗时较短,具有较强的稳定性。     

手推式核桃捡拾机设计与试验

针对落地核桃采收不及时影响核桃品质、核桃捡拾劳动强度大和人员成本高等问题，设计了一种手推式核桃捡拾装置，介绍了其基本结构、工作原理、技术参数及性能特点。开展捡拾试验，试验结果表明设备性能可靠，各项性能指标均可达到设计要求。手推式核桃捡拾机可减轻劳动强度，有利于提高核桃收获机械化水平。      

荸荠机械化采收装置设计

由于荸荠特殊的生长环境，其采收仍然采用传统的手工挖掘和水枪冲击捡收，劳动强度大、效率低。通过研究分析荸荠生长环境，设计了一款能够实现荸荠挖掘、荸荠与泥土分离、荸荠收集一体化的荸荠采收设备，详细介绍了挖掘、分离、传送和动力等关键部件。制作试验样机并进行了田间试验，结果表明，此款荸荠采收装置能够成功实现荸荠采收功能，并且采收率高、破碎率低。项目研究成果为荸荠规模化种植和机械化收获研究提供了技术参考。      

苹果生产智能底盘与除草及收获装备技术研究进展

苹果产业作为苹果主产区经济发展的支柱产业，为当地果农增收、农业增效做出了重要贡献。随着产业的转型升级，苹果生产机械化和智能化的发展程度将影响其经济效益。为推进苹果生产智能化技术研究与智能装备研发，本文概述了苹果生产各个环节机械化水平，阐述了动力底盘、除草装备、收获装备等苹果生产装备主要技术特点，归纳了自动调平与控制、自主导航、自动避障、杂草识别、杂草去除、苹果识别、苹果定位、苹果分离等技术分别在智能化动力底盘、智能除草装备、苹果采收机器人上的研究与应用进展，并阐明了上述3种智能装备关键技术的基本原理和特点。在此基础上，指出了目前苹果生产智能装备技术面临的挑战，并提出了发展建议。     

影响相关测速精度的因素及改进措施

相关测速是利用光、声、磁、温等敏感场而制成，由传感器、信号处理和显示输出等环节构成的一种测量系统，具有非接触、抗干扰性强、实时性好和精度高等特点。文章介绍相关测速的基本原理，分析影响相关测速精度的因素，探讨传感器安装位置、相关运算实时简化误差和离散采样误差对相关测速精度的影响，并提出相应的改进措施。