喷雾机器人远程控制系统的设计与试验研究

结合喷雾机器人作业环境的要求,开发出基于客户端/服务器模式的远程控制平台.该平台实现了通过无线网络实时传输各类数据和控制命令,客户端再现了机器人的工作环境和状态.在此基础上进行了系统性能测试和轨迹测试.试验结果表明:为了保证良好的操控性,机器人所处区域信号强度必须大于30%,操作者根据反馈信息判断机器人是否偏离预定路径,并在偏离时给予有效的纠正,为解决喷雾机器人重喷、漏喷的问题提供了一种方法.     

动态图像处理技术在农业工程中的应用

近年来图像处理技术的应用已越来越广泛，如何将动态图像处理技术应用到农业工程对农业的自动化研究具有着重要意义：本文主要讨论了动态图像处理技术及其在农业丁程中的应用概况与未来展望，并对应用中存在的问题提出了几点思考与建议。     

旋耕机整机试验模态分析

以试验模态分析为手段，研究ＩＧ－１８０Ａ旋耕机整机振动模态特征，讨论了模态参数和频响函数分析用于旋耕机设计的问题，提出了旋耕机减重设计中应综合考虑强度可靠性和刚度可靠性的观点，并指出了补偿整体刚度的几种途径。     

基于高速图像的雾滴尺寸分布统计与运动分析

针对植保机械雾滴尺寸分布统计及运动分析方法存在的不足,提出了利用高速摄像机结合数字图像处理技术对雾化场的空间雾滴尺寸分布和雾滴的运动进行分析的方法。实现了空间雾滴尺寸分布的快速统计分析,避免了对雾化场的干扰。利用图像序列中的时间差信息对雾滴在水平和垂直方向上的速率进行了分析,为进一步分析雾滴的沉降及漂移特性提供了有效方法。     

基于二维激光传感器无人直升机作业边界探测

无人机喷雾作业边界探测识别是无人直升机喷雾的重要内容,如果喷雾最大喷幅超过目标区域,会导致药液流失,造成环境的严重污染。为此,基于无人直升机平台,选取二维激光扫描传感器、姿态传感器等传感器搭建了一套二维激光扫描探测系统。该系统利用二维激光传感器探测无人直升机距离作物冠层和田埂的高度,计算冠层和田埂距离差值,并把高度差值作为分割阈值,实现无人直升机作业边界的提取,同时进行了田间试验验证。     

喷头和施药液量对水稻植株上农药沉积和药剂防治效果的影响

为明确喷头及施药液量对水稻植株上农药沉积及药剂防治效果的影响,采用丽春红-G示踪法测定了4种喷头ST11001、ST11002、TR8001、TR8002在不同施药液量条件下喷雾农药在水稻植株上的沉积分布特性,并比较了4种喷头施用相同剂量的40%氯虫苯甲酰胺·噻虫嗪WDG对水稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis和褐飞虱Nilaparvata lugens的防治效果。结果表明,选择ST11002和TR8001喷头,在施药液量300 L/hm~2条件下喷雾,单株水稻上的丽春红-G沉积量分别达到27.55μg和28.16μg;选择ST11001和TR8002喷头,在施药液量900 L/hm~2条件下喷雾,单株水稻上的丽春红-G沉积量仅分别为12.27μg和14.86μg。喷头和施药液量的改变不影响水稻植株上农药沉积分布特性,均为上层沉积量中层沉积量下层沉积量。当施药液量从300 L/hm~2增加到900 L/hm~2,4种喷头ST11001、ST11002、TR8001、TR8002喷雾在水稻基部的雾滴密度分别增加了8.21、8.54、7.79和9.69倍;但在相同施药液量下,4种喷头在水稻基部的雾滴密度没有显著差异。同一剂量下,喷头和施药液量不同组合的防治效果间差异显著。表明针对稻田不同防治对象,选择合适的喷头及施药液量将有助于提高农药沉积及防治效果。     

植保无人飞机作业参数对田外除草靶标区内外雾滴沉积规律的影响

雾滴大小、气象条件和施药装备的作业参数对雾滴的覆盖范围、靶标的吸附性能有影响。无人飞机(UAV)是目前有助于高效喷雾的现代施药技术装备。然而作业参数对靶标区和脱靶区的影响依然尚待确定。开展了田间试验并运用沉积扫描软件测定了在田外除草中不同飞行高度(2 m和3 m)和飞行速度(2 m/s和3 m/s)下雾滴的沉积量、覆盖密度、覆盖率和雾滴直径。结果表明,当无人飞机在处理T_1中以2 m/s速度、2 m高度飞行时,靶标区域平均沉积量最高,为2.29μL/cm~2,飞行航线中央0点位置的覆盖率达到36.19%。处理T_1、T_2、T_3和T_4在飞行航线中央的雾滴谱相对宽度分别为0.70、1.01、1.03、1.05。处理T_1体积中值直径(VMD,也即D_(v0.5))最大,为448.75μm;而处理T_4的D_(v0.5)最小,为238.95μm。单旋翼无人飞机在脱靶区的沉积量几乎可以忽略不计。本研究为无人飞机运营商、农民和生产企业提供了参考,从而优化航空植保技术在除草上的应用。     

基于光流法的静电雾滴运动轨迹的试验研究

对比分析了非静电雾滴(喷液为自来水)、静电雾滴(喷液为自来水、质量分数为2%的氯化钠溶液)在靶标周围的运动轨迹。为了获得清晰的雾滴运动轨迹图像,采用高速图像采集系统对静电雾滴运动轨迹图像进行采集,然后采用图像处理技术和LK金字塔光流法研究静电雾滴的运动轨迹。试验结果表明,静电喷雾能够改变雾滴的运动方向,使雾滴向靶标反面运动;增大喷液的电导率能够明显增大静电雾滴的"环绕"效应。     

喷雾机喷杆有限元模态分析与结构优化

在ANSYS中建立了喷杆的参数化有限元模型,并验证了模型的准确性。根据喷杆的模态分析结果在ANSYS中对喷杆结构进行了优化,在质量增加8.4%的情况下,喷杆一阶固有频率从9.16 Hz增加到了10.41 Hz,避开了路面激励的频率区间。结合ADAMS对喷杆优化前、后作业时的弹性变形作了对比,结果表明:优化前喷杆末端在水平方向最大弹性变形Dbmax为39.6 mm,均方根为12.6 mm;优化后喷杆在水平方向最大弹性变形Damax为10.1 mm,均方根为2.9 mm,喷杆经过优化后其水平方向弹性变形明显减小。     

变量喷雾装置响应性能的试验研究

采用GPS定位和雷达测速技术,构建了一套变量喷雾装置,并开发设计出其相应的软件控制系统。在试验研究过程中,通过实时监测喷雾参数来描述喷雾过程的动态特性,以此测定该变量喷雾控制系统的响应能力,并为喷雾处方图与变量喷雾装置的精度匹配提供可靠依据。试验结果表明,变量喷雾装置的定量喷雾误差控制在4.65%以内前提之下,响应延时会影响到变量喷雾作业的均匀性,选择合适的行进速度以及设置一定的预留时间能在一定程度上减少这种影响。