基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统设计

针对高地隙喷雾机在玉米中后期喷药植保作业对行难的问题,设计了一种基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统,并进行了可行性分析和仿真试验。系统整体由前置的CCD摄像头、车载计算机、STM32微控制器、蓄电池组、步进电机及控制器,以及传感器模块组成,通过Labview编程软件实现程序的开发及数据的储存工作,车载计算器进行图像数据的处理,并由单片机执行控制。试验结果表明:系统鲁棒性强,能够成功提取导航线并达到自动导航目的,综合成功率为89.3%,满足实际工作要求,为实现玉米高地隙喷雾机自动导航作业提供了一种可行方案。     

柔性底盘自走式高地隙喷杆喷雾机的设计

针对我国中小型植保机操作舒适性差、路况颠簸机架开焊的现状,设计了一种旱田专用的柔性底盘自走式喷杆喷雾机。高地隙喷杆喷雾机主要由底盘、动力系统、喷药系统及液压系统等部件组成。喷雾机前桥采用单轴铰接柔性减震,后轮采用独立柔性弹簧双轴减震机构;传动系统采用后轮链式两轮驱动,喷药系统采用全液压控制喷药及喷杆折叠。试验表明:该机作业效率高、可靠性强、操作方便,在满足农业要求的同时解决了颠簸机架开焊的问题。     

高地隙植保机喷杆自动控制装置研制

高地隙植保机作为一类面向田间管理的农业机械,具有较大的离地间隙和作业幅宽,用以完成施肥施药等作业任务。由于喷药过程中存在雾滴漂移现象,操作人员必须穿戴防护装备以降低作业安全风险。针对这一问题,远程遥控和自动导航等智能控制技术越来越多地应用于高地隙植保机,而喷杆自动控制是实现高地隙植保机智能控制的前提。为此,以雷沃ARBOS高地隙植保机为试验平台,研制了具备串口通信功能的喷杆自动控制装置,主要由自动控制单元、数据处理单元、继电器模组、遥控器与接收机组成。数据处理单元用以接收遥控器发出的操作信号,通过串口将控制指令发送至自动控制单元;自动控制单元接收和解析控制指令,向继电器模组发送控制信号以实现喷杆的伸展和高度调节及液泵的起停。试验结果表明:喷杆自动控制装置能够按照遥控器操作指令完成喷杆和液泵的控制,其控制稳定性和可靠性能够满足高地隙植保机智能控制的基本要求。     

小型高地隙喷药机发展现状及前景分析

我国是以农业生产为主的国家,我国农药生产技术处于国际先进水平,而我国农业机械发展远远落后于发达国家。通过对国内外高地隙喷药机进行对比分析,简要阐述了小型高地隙喷药机发展现状,并对小型高地隙喷药机的前景做了展望,对小型农业机械的发展具有一定的指导作用。     

小型高地隙植保喷药机研制

针对现有植保机械使用维护成本较高、驾驶员易出现农药中毒等问题,研制了一种遥控式小型高地隙植保喷药机。喷药机主要由具备四轮转向、四轮驱动的高地隙行走系统和精量喷药系统组成;高地隙底盘行走系统由底盘框架、驱动总成、转向总成组成,用以固定安装控制装置、蓄电池和精量喷药装置,前桥采用铰接式悬浮机构使底盘具备良好的行驶稳定性和田间通过性。精量喷药系统由精量控制器、测速模块、药箱、液泵、喷杆和喷头组成,能够根据作业行驶速度实时调节液泵流量,保证喷药量的均匀一致。测试结果表明:该高地隙植保喷药机能够在人工遥控模式下沿直线路径和田间道路自动行走,横向偏差小于20cm,行驶速度能够根据作业需要实时调节,喷杆喷幅为6.5m,喷药量调节范围为4.2～18 L/min。     

共同战“疫”农机人在行动

无人植保机、自走式高地隙杆式喷药机、背负式果园植保机、背负式油动喷雾机,这些原本只能在农田里看到的农业机械,如今却奔走在很多乡村的街道上。众多农机人以高度的社会责任感,挟先进的农机装备,投入到防控新冠肺炎疫情的保卫战中。农机合作社主动请缨助力提高防疫效率红色的机身,可伸缩的喷药机器臂。河北省正定县新安镇秦家庄润杰农机合作社的机手们把自走式高杆喷雾机开进了社区和街道,承担起日常社区喷洒消毒的作业任务。     

高地隙喷杆喷雾机发展现状与应用普及趋势分析

随着我国农业机械化水平不断提高，应用与普及适合于高秆农作物病虫害防治的农业植保机械是解决高秆类作物中后期施药难、施药效果差的重要发展趋势。通过高地隙喷杆喷雾机的国内外发展现状，提出了高地隙喷杆喷雾机发展的必要性，分析了高地隙喷杆喷雾机应用普及趋势，对应用普及高地隙喷杆喷雾机，促进高地隙植保机械发展具有一定的参考。     

谈新型高地隙自走式喷药机的设计

在玉米田间管理中,喷药、除草、施肥、中耕是管理中重要的环节,针对目前植保技术相对其他机械化作业落后的情况,为满足玉米规模化生产的要求,市场急需一种相对结构简单、技术先进、便于操作、成本低廉、效果优良、科学环保的新型高地隙自走式喷药机.市场上种类繁多的各种喷药机,都不适合我省目前的玉米田间管理生产机械化.我省农业生产急需的喷药机,是一种高地隙、能自走、垄距可调、高效率、价格低、安全环保、低耗的新型高地隙自走式喷药机.     

机械接触式导航控制系统的研究与试验

研制了一种机械接触式导航控制系统,该系统利用Lab VIEW编程,采用PID控制方式进行对行调节,根据自动对行作业的具体需要,设计了机械接触式导向机构,并通过匹配性试验确定了转向轮偏转角度α与转向轮转动速度ω的取值。该系统以WP-500Y型高地隙喷药机为载体进行田间试验,结果表明:转向轮偏转角度为0.115rad、转向轮转动速度为0.357rad/s、作业速度为4km/h时,自动对行作业稳定性最好。     

高地隙喷雾机在玉米生产中的应用

阐述了高地隙喷雾机在玉米生产期内病虫草害防治过程中的重要作用,重点介绍了国内外典型高地隙喷雾机产品的技术特点和应用现状,分析了制约国产高地隙喷雾机发展和推广的因素,探讨了国产高地隙喷雾机的发展趋势,指出了国产高地隙喷雾机在地隙、市场需求灵活性方面具有较大优势,市场前景良好,为我国高地隙喷雾机的研发、推广应用提供借鉴和参考。      

四轮转向喷杆喷雾机平移换行导航控制系统设计与试验

针对传统喷杆喷雾机在转弯、换行过程中调头空间有限、转向半径大、易碾压作物等问题，提出了一种可利用车辆平行移动来实现换行作业的控制方法。基于平移换行方式设计了四轮转向喷杆喷雾机的导航控制系统，该控制系统采用RTK(Real time kinematic)定位模块和姿态传感器进行组合导航，以喷雾机位置信息和姿态信息作为输入，在四轮转向运动学模型基础上，结合运动学解算实现了喷杆喷雾机非转弯调头换行的自动导航跟踪控制，根据喷雾作业要求设计了基于有限状态机的自动作业策略。开展了传统PID(Proportion integration differentiation)控制器与单神经元PID控制器的实地对比测试。在常规方形硬质平整地块试验时，搭载常规PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为7.63、4.27 cm,而搭载单神经元PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为6.48、3.24 cm。在常规方形田间地块试验时，搭载常规PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为11.01、6.66 cm,而搭载单神经元PID控制器的...     

自适应升降喷杆施药系统的研发

针对传统简易施药机易造成人员中毒、药液喷洒过多易造成环境污染等问题,以及现在温室内用施药机在自适应作物高矮、自主行走、精准施药等方面仍存在一定的局限,北京京鹏环球科技股份有限公司研发了一种自适应升降喷杆施药系统,包括喷药系统、雾化系统、喷杆自动调节系统、控制系统及无轨道自走式底盘等。该施药系统创新性在于温室内与无轨道自走式底盘配合使用,可实现路径导航的自动化、智能化;其喷杆自动调节系统创新性地采用超声波传感器用于探测施药机与农作物施药目标的距离,以便进行精准施药,拟为解决狭小温室空间内自主行走及施药问题提供参考,实现温室内施药的无人化、机械化、自动化、精准化,提高温室内植保装备的机械化水平,改善劳动环境,提高劳动效率。     

基于Android的农机导航管理系统研究与设计

农机自动导航技术是精准农业研究中的关键技术之一。为解决国内现有农机导航系统的人机交互体验差、信息化和智能化程度不高的问题,结合农机自动导航作业功能需求和Android移动平台的优点,设计并实现了一套基于Android的导航管理系统。系统包含农机作业参数管理、农田地理信息管理、作业路径规划、导航实时监控和历史作业数据管理等功能模块。将该系统应用于农田自动导航试验中,结果显示:系统运行稳定可靠,人机交互体验性好,能够有效实现农机自动导航中的管理和监控功能。     

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。      

基于超声靶标探测的果园变量喷药控制系统设计

开发了一套基于超声波靶标探测的果园变量喷药控制系统,采用超声波传感器列阵探测果树靶标,通过对调压阀的PID调节来稳定管道压力,通过高压电磁阀的PWM驱动来调节喷头施药量,实现了果园对靶变量施药。喷药主控制系统以西门子S7-224XP作为控制核心,电磁阀驱动模块控制核心采用mega16单片机,二者通过485总线进行数据交互。果园施药试验结果表明:系统可以在一定程度上稳定管道压力,并根据果树靶标探测数据实现了变量施药,单喷头流量调节最大误差为9.5%。     

3WQX-1300型悬挂式风幕喷杆喷雾机的研制

针对我国农村小规模经营模式,为了克服现有机具的不足,通过风幕式防飘、喷杆姿态调整、液压驱动、液流系统和喷幅标识等技术的集成,开发了防飘性能好、自带液压驱动系统的3WQX-1300型悬挂式风幕喷杆喷雾机。该机对喷雾环境要求低,时效性好,实用性强,有效地减少了农药使用量,降低生产成本,提高防治效果,解决了制约低量喷雾技术推广应用的瓶颈。      

草籽喷播作业平台导航控制系统仿真与试验

为提高草籽喷播效率,减少人为劳动强度,应实现喷播机自动喷播。为此,以车辆运动学模型作为理论依据,依靠Labview图形化编程语言对GPS和电子罗盘进行数据采集,为草籽喷播作业平台导航系统提供相关数据,同时采用模糊控制策略为导航系统顺利工作提供保障。仿真和初步试验结果表明:该草籽喷播机作业平台导航控制系统研究是可行的,具有广阔的前景。     

智慧果园构建关键技术装备及展望

传统果园生产中面临着人口老龄化带来的劳动力短缺、农机作业装备与生产资料管理困难、生产效率低下等问题,通过建设融合物联网、大数据、装备智能化等技术的智慧果园,可有望解决上述问题。为应对北京市农业现代化建设需求、引领中国农业发展方向,基于桃、梨果园全程机械化、智能化管理等目标,本研究在北京市重要的桃、梨等优势果品产区——平谷区峪口镇西营村构建了约30 hm²梨与桃的智慧果园。果园中应用了10多种病、虫、水、肥、药的各类信息获取传感器,装备了28种机械化、智能化技术支持的农机装备,采用的关键技术包括智能信息获取系统、水肥一体管理系统以及病虫害智能管理系统,智能作业装备系统包括无人驾驶割草机、智能防冻机、开沟施肥机、自动驾驶履带智能仿形变量喷雾机、六旋翼枝向对靶无人机、多功能采摘平台以及整理修剪机等。同时,在果园中还构建了智能管理平台。经比较发现,智慧果园生产模式可减少人工成本50%以上,节省农药用量30%～40%、肥料用量25%～35%、灌溉用水量60%～70%,综合经济效益提升32.5%。智慧果园的推广实施将进一步推动中国果业生产水平的提高,促进中国智慧农业的发展。