农业机械自动导航技术研究进展

农业机械自动导航技术作为智能农机的一项关键技术,是"精准农业"技术体系的重要组成部分,具有广阔的应用前景。目前,农业机械自动导航技术的研究重点主要集中在环境感知和导航控制策略等方面。为此,对环境感知技术和导航控制策略的国内外研究现状进行了详细综述,分析了目前常用的环境感知技术和导航控制策略的优缺点。分析表明:农业机械自动导航技术的未来发展趋势是采用深度学习的障碍物检测技术与智能避障策略并结合多传感器融合的环境感知技术、农业物联网技术、多机协同导航技术及集群控制策略。     

基于小波变换的Wiener滤波算法去除苹果图像噪声

在小波变换的基础上，提出了一种基于小波变换的Wiener滤波去噪方法。采用该方法对苹果图像的加性噪声（高斯白噪声）去噪，结果PSNR为184．94，视觉效果清晰（而含噪声图像的PSNR为158．23，噪声太多不清晰）。好于邻域平均法（PSNR为174．15，视觉上含部分噪声）、中值滤波法（PSNR为182．4Z）、小波阔值去噪（PSNR为171．59，视觉上也含部分噪声）和Wiener滤波去噪法（PSNR为173．65）的去噪结果，更好于数学形态学的去噪结果（PSNR为150．46，视觉上含较多噪声）。试验结果表明，基于小波变换的Wiener滤波方法对苹果图像加性噪声的去噪效果具有信噪比高、视觉效果好等优点。     

一种小型多功能田间管理机的设计

为降低小地块耕作的劳动强度、提高劳动效率,在充分吸收大中型农业机械设备技术的基础上,开发出小型多功能田间管理机。该机是一种特色农业多功能田间管理机械,通过更换不同的工作部件,可以完成田间旋耕整地、播种、施肥、培土、田间施药、施叶面肥、果树喷药等多种作业,还能用于田间运输。田间试验示范结果表明,该机工作效率是人工作业的10倍左右,每台机器可管理1 hm2以上的庄稼,是玉米、花生、棉花等作物田间管理的机械化作业工具。     

基于Pro/E的播种机零部件参数化造型

针对旱作节水播种机设计中存在的设计手段落后、设计效率低下等问题，应用基于特征的参数化造型软件Pro/E对旱作节水播种机的零部件进行参数化造型，在对该类播种机开沟器、排种器、地轮等零部件的造型设计中探讨了技术要点，提高了旱作节水播种机修改设计和系列化设计的效率。     

丘陵山区农田信息采集车底盘爬坡性能仿真

针对丘陵山区精细农作时农田信息数据采集困难的现状,设计了一种新型的丘陵山区农田信息采集车底盘。为了提高该底盘的爬坡性能,运用多体动力学仿真软件RecurDyn中的低速履带模块(Track-LM),建立了该底盘的虚拟样机模型,并对其纵向和横向爬坡性能进行仿真研究,分析了不同坡角和路面对该底盘行驶速度、俯仰角、侧倾角及侧履带压力的影响。此研究可为改善该底盘爬坡性能提供理论依据。     

犁体曲面设计及数控加工研究

研究了犁体曲面的设计以及制造犁铧、犁壁的压形胎具、铸模和检验样板的数控加工方法.通过分析,建立了犁体曲面的数学模型,基于Pro/Engineer构造了犁体曲面的实体,在已建立的实体基础上,研究犁体曲面的数控加工方法.利用CAXA制造工程师软件进行了数控加工过程的仿真,生成了适合V600A加工中心加工的G代码程序.这种设计方法弥补了平面作图设计中的不足和缺陷,为数控加工和分析犁体曲面形状的几何参数与耕后质量和所耕土壤的物理力学性质、耕速、阻力和功率消耗奠定了基础.实践表明,该方法是可行的,能够满足犁体设计和制造的要求,可应用于其它农业机械零件的数字化设计和制造,可对其它类型犁体曲面设计加工提供参考依据.     

山地轻型动力机变速箱零部件自动设计系统开发

为了解决山地轻型动力机变速箱零部件结构特殊、设计手段落后、设计效率低下的问题,现有的机械自动设计系统不能满足设计要求,采用VB语言,开发了一套山地轻型动力机变速箱零部件自动设计系统。该系统包括强度计算校核模块与造型设计模块,造型设计模块采用VB语言通过AutomationGateway对Pro／E进行二次开发,降低了设计者的工作量,提高了山地轻型动力机变速箱的设计效率。     

红枣自动分选机卸料装置的设计与虚拟试验

设计了一种以电磁铁为执行器的红枣自动分选机卸料装置,建立了基于ADAMS的卸料装置虚拟样机模型;通过虚拟单因素试验确定了卸料托杆的长度,并通过不同质量红枣的虚拟对比卸料试验,验证了模型的有效性,得到了果质量8g和果质量35g红枣的下落轨迹。虚拟试验结果表明,该模型在卸料托杆行程放大倍数为4时卸料效果最优,此时果质量35 g红枣的最大上升高度为100 mm,初始位置同水平侧向位移为60 mm;该模型能够将8～35g的红枣顺利卸料。     

差高机构对微型履带山地拖拉机稳定性的影响

为使微型履带山地拖拉机更好地适应丘陵、山地等地带作业,在现有履带拖拉机的基础上,对其行走系统进行了改进,增加了液压差高机构。根据差高机构的工作原理,运用矢量矩阵理论,建立了差高机构工作时整机质心位置变化的数学模型,并进一步给出了在坡道行驶时允许的最大坡度角。实例分析表明,差高机构使微型履带山地拖拉机纵向稳定性有所降低,但可提高其横向稳定性。     

面向多机器人的传统苹果园无线通信信号传播特性研究

为解决农业多机器人在传统苹果园行间协同作业时的通信节点最佳部署问题,研究了2.4GHz Wi-Fi信号在传统苹果园（苹果成熟期）中的传播特性。将信号发射、接收节点分别距地面高度0.45、0.55、0.65、0.75m垂直部署,依据多机器人直线型、小间距V形、大间距V形、并排型等4种典型编队方式将节点水平部署,测量通信信号在不同高度条件以及上述4种编队方式下不同距离处的接收强度。研究结果表明,4种编队方式中,以直线型编队方式下的信号衰减最缓慢。因此,传统苹果园中多机器人最佳的编队方式为直线型,节点部署高度最好在果树第一侧枝向下0.2m左右处。对路径损耗数据进行回归分析,发现其在每个无线通信信号节点高度、每种多机器人典型编队方式下均符合对数路径损耗模型,模型的R2在0.860~0.989之间。同时,建立了用于预测2.4GHz Wi-Fi信号在传统苹果园（苹果成熟期）中的路径损耗模型,并同期选择了其他苹果园验证了预测模型的准确性,R2在0.947~0.967之间,RMSE在1.489~2.432dBm之间。模型能较好地预测Wi-Fi信号在传统苹果园中的路径损耗情况,可为农业多机器人在传统苹果园中的通信节点部署提供参考。