果园避障除草机研究现状与分析

在现代化宽行密植的果园种植模式下,传统除草机无法对果树树盘附近区域有效进行杂草清除.为此,针对现代化果园果树树盘附近杂草清除作业,国内外先后研发了不同型号的果园避障除草机.本文对国内外避障除草机研究现状进行了介绍,通过对果园避障除草机的检测装置、控制系统以及动力系统进行阐述,分析并发现了现阶段避障割草机存在缺乏智能化、...     

葡萄园避障除草机的设计

基于新疆果园经济作物葡萄种植模式,针对葡萄行株间中耕除草劳动强度大、效率低等问题,设计了一种与小四轮拖拉机配套使用的葡萄园避障除草机。中耕铲刀可以对土壤进行浅层翻倒,对表层土壤起到疏松作用,同时可以将行间的杂草清除;两侧的避障铲刀可以将株间的杂草铲除,同时对株间表层土壤进行浅翻;螺旋镇压辊将浅翻后的大块土壤破碎,并将杂草掩埋,从而完成整个葡萄行株间中耕除草过程,达到增加土壤通气性、调节土壤水分状况及促使葡萄根系生长的目的。     

果园除草机研究现状与发展趋势

果园杂草是影响果树产量、果实品质的重要因素。重点阐述了典型果园除草机械的国内外研究现状,分析了典型果园除草机械的结构特点、工作原理和适用范围等,并指出目前我国果园除草机械化存在的问题和发展趋势,为我国果园全程全面机械化的发展提供参考。      

基于激光雷达的果园割草机避障方法研究

针对果园割草机在山地丘陵果园工作过程中面临障碍物阻碍前进路线的问题,设计了基于激光雷达的果园割草机避障方法。以激光雷达测距为基础,首先将矢量场直方图算法(VFH)改进阈值,确定割草机的可行进方向;当割草机遇到障碍物时,使用动态窗口法(DWA)进行避障,确保割草机行驶的安全性和高效性,两种算法的融合保证割草机完成避障作业。MatLab仿真和田间试验表明：所采用方法提高了割草机的运行效率,降低了割草机的漏割率,设计方法合理,满足割草机在山地丘陵果园的避障需求。     

果园除草机技术研究现状及发展对策

文章通过对果园除草的特殊情况进行工况分析,总结了针对不同果园除草工作环境的特点。同时,介绍了不同类型的技术细节,例如除草机的动力类型、除草技术类型以及控制类型,分析了我国目前果园除草机的缺点,并介绍了当前先进智能化、科技化的大趋势下发展农业机械的先进技术。     

果园株间除草机的设计

现有果园机械除草一般不能清除株间杂草,仅可除掉果树行间杂草,导致果园杂草重新泛滥,降低了机械除草的作业效果,需要人工进行二次补耕。为此,设计了一种果园株间除草自动让树装置,安装于除草机上,用于果园里树与树之间经济、快速、高效除草作业。通过理论分析和计算,确定让树装置各工作参数,并对主要工作部件进行了设计,且保证机械感应触杆碰到果树的时候,刀具快速闭合,使得刀具松到树旁边的土壤但不会伤到树。该装置还可与耕耘机、修剪机单侧或双侧连接一起作业,提高了果园机械作业效率。     

遂昌着力推广运用果园除草机

正浙江省遂昌县拥有多个精品水果生产基地,共有猕猴桃、红提、杨梅、枇杷等果园0.17万hm~2。一直以来,果园除草费时又费力,为解决这一难题,提高经济效益,该县果蔬站通过考察、现场观摩,积极联系厂家,引进适合山区作业、轻巧灵活除草机,加快该县农业领域机器换人步伐。     

基于Q-学习的果园机器人避障算法研究

针对果园环境复杂、自动化程度低的问题,提出了基于Q-学习的果园机器人避障算法。该果园机器人搭载了激光雷达传感器。为了降低激光雷达数据的冗余度,首先对激光雷达数据进行截取,保留了机器人前进方向上一定角度内的数据,再将激光雷达的数据栅格化,采用数据差的方式标记出障碍物,将所有障碍物补齐为规定的正方形;然后,建立果园机器人的差速模型,对Q-学习的R值表、动作空间和动作选择策略进行建模,使得果园机器人能在果园路径规划过程中所获奖赏最大。MatLab仿真结果表明:该方法能够规划出一条较优路径。室内试验表明:机器人能平稳地避开所设障碍物,到达指定终点。     

自动避障除草机功能与控制系统设计

田间除草是农业生产过程中的一项重要工作,对于保障农作物稳产高产意义重大,随着农业机械化生产的普及,化学药剂除草的方式不仅造成了严重的环境污染和生态破坏,而且不利于农作物食品安全,探索机械技术为主体的自动化除草设备意义重大。以自动除草机的国内外研究情况及趋势特点为基础,分析了除草机田间作业过程有效避障的关键因素及避障工作实施原理,对自动避障控制系统进行软硬件选型与功能设计,并针对自动作业除草机的避障功能发展进行展望。     

果园避障旋耕机的研究与设计

针对现有旋耕机果园作业时株距间的区域无法耕作、造成少耕漏耕现象,需要人工进行二次补耕的问题,将液压避障系统应用于果园作业,设计了一种果园避障旋耕机。通过理论分析与计算,确定了旋耕机各工作参数,并对各系统和主要工作部件进行了设计,进而确定了整机的结构与技术参数。该果园避障旋耕机结构简单、工作可靠,具有良好的使用价值与推广前景。     

计算机视觉技术在果园除草机上的应用研究

果园杂草与树木竞争营养和水分,还是病虫害滋生和栖息的场所,导致果园减产10%~20%,并降低果园产品的质量。化学除草方法的效率高、成本低,有利于保持果园的土壤环境和微生物群落。传统的大面积喷洒带来药液的浪费和残留问题,而变量喷药则根据杂草的位置和密度,相应地调节除草剂的喷洒时机和剂量,能够减少除草剂用量。变量喷药的前提是获得杂草的位置、分布和密度信息,目前常用计算机视觉技术来实现。为此,利用计算机视觉技术识别获取果园杂草的分布和密度信息,通过处理器控制执行装置进行变量喷药,并设计了果园化学除草的机械。试验结果表明:视觉系统对苹果园和葡萄园单张图像的处理时间为80ms,机械的最佳作业速度为0.3m/s和0.4m/s,具有较高的除草效果和效率,能在果园生产中应用推广。     

基于深度相机的山地果园运输车避障系统设计

为避免山地果园单轨运输车在运行过程中碰撞到作业果农、牲畜、大型石块等障碍物,提高果园作业的安全性和稳定性,采用深度相机基于渡越时间法设计一套山地果园单轨运输车避障系统。该系统运行时由深度相机获取运输车通行通道障碍物信息,经过运行Linux系统的树莓派车载电脑进行数据处理,做出决策后下发标志位信号至运输车控制中枢Stm32微控制器,控制电机改变运动状态。试验结果表明:该系统对于障碍物识别率为100%,对于符合修剪要求的干扰型侧枝,其误触率在8%以下,避障最小制动距离为101 cm,系统最大延时0.475 s。     

新型果园除草机的参数分析与设计

太行山区果园地表贫瘠、耕层土壤少、石砾多,果树生长的同时果园内野草蔓生。除草的难题不仅在于山区果园地域广袤,青壮劳动力匮乏,而且人工成本日益攀升,再加上果树株行距较小、地面崎岖不平,以及遍布各处的、大小与形状各异的石块与树枝等杂物,传统除草机械在此环境中无法运行,开发一款适应山区果园的新型除草机械迫在眉睫。以"特色农机装备研究与开发"项目为依托,开发了一款挠性除草部件离心式除草机,配备小型四轮拖拉机,具有机动灵活、除草效果好、适应多砾石果园等特点;但其高速旋转的工作部件(动刀头—特型挠性结构)不可避免地会与草间石块等异物发生碰撞,致使动刀头应力过大而崩裂。为此,对动刀头与石块撞击后的受力进行了理论分析与参数结构设计,经实地检验,该机具清除杂草0.13hm2/h左右,除草效果良好,且具有相对较长的使用寿命[1-2]。     

一种果园株间除草机的研制

针对新疆果园株间杂草不易清除、人工二次作业费工费时等问题,本文对比农田除草与果园除草的作业特点,阐明了株间除草机具的技术要求,计算了合理的作业幅宽,设计了一种能够满足新疆果园种植模式的带有自动避障机构的果园株间除草机。     

基于模糊控制系统的采摘机器人避障系统研究分析

针对目前使用的采摘设备落后、工作量大、稳定性差等问题,为了提高采摘机器人的环境适应能力,对采摘机器人的避障控制系统进行了分析,拟采用模糊控制系统的方法,来加强采摘机器人避障系统的能力和效率,减少采摘机器人避开障碍物及规划出适当路径所用时间。模糊控制使用超声波检测前方障碍物距离,以控制转轮速度和方向作为输入量,速比作为输出量,控制移动的速度和方向。为使采摘机器人避障路径规划尽可能短,采用改进的遗传算法和模糊控制系统建立基本模型。对采摘机器人的避障性能进行仿真试验,结果表明:基于模糊控制的采摘机器人的避障系统可以成功地避开障碍物及规划出最短行走路径,且能够快速定位树上的果实和准确地完成采摘任务,具有效率高、易操作、采摘成功率高等特点。     

障碍物分类识别的果园机器人避障方法研究

针对果园环境复杂,障碍物种类繁多,传统动力无法有效进入作业的情况,提出一种基于障碍物分类识别的果园机器人自主避障方法。首先对果园中存在的障碍物进行识别分类,然后针对不同种类的障碍物采用不同的避障方法来完成避障动作。通过搭建基于ROS的避障试验台,对果园机器人上搭载的视觉传感器和激光雷达传感器进行标定,在ROS功能包中植入避障算法,然后进行验证。试验结果表明:在同等条件下,相比传统的避障方法,本文的方法避绕圆形障碍物时用时少1.7 s,所用路程少0.31 m,具有一定的优势;而在避绕不规则障碍物时,本文的方法虽然所用时间和路程比传统方法分别多1.7 s和0.41 m,但机器人能够更加贴近障碍物进行避障,对林下中耕施肥和除草等作业有很大帮助,具有很好的实际应用价值。     

基于LPWAN物联网与专家系统的果园精准灌溉研究

针对传统通信技术传输距离短、抗干扰能力差以及传统灌溉不合理、水资源利用率低等问题,构建了基于LPWAN物联网与专家系统的果园精准灌溉系统.该系统通过节点采集果园空气、土壤温湿度等环境信息,通过LoRa和NB-IoT网络将数据包上传到云服务器,专家系统根据采集到的环境数据和决策数学模型,实现需水量预测与灌溉决策,并将决策...     

基于物联网木耳栽培控制系统

针对当前木耳栽培温室控制系统远程监控功能响应慢、稳定性差问题,利用台达DX2100L1网络模块基于DIAView工业物联网平台构建木耳温室远程控制系统,实现温室环境信息远程集中管理。传感网络感知室内环境,PLC作为核心控制器根据木耳最佳环境参数按照逻辑程序发出相应调温、调湿、光照行为指令,HMI现场人机交互,DX2100L1负责现场与远程端信息交互,完成本地设备与远程PC通信,基于台达DIAView开发环境,设计温室远程监控界面,实现温室环境远程监控、信息报警、农艺配方远程下载、木耳生长过程溯源等;经试验,数据实时高效传输,各项功能良好,系统稳定运行,以期为食用菌环境调控系统网络化、智能化提供理论支撑与技术支持。     

F.US-UFO型果园避障割草机试验研究

果树行间距一般比株间距大,可以利用割草机械直接进行除草作业,但是果树株间的杂草就不能很好的用割草机进行机械化作业清除。文章在江苏泰兴烨佳梨园、沛县聚英阁苹果园和睢宁官山楸树园对F.US-UFO型果园避障割草机开展田间试验,通过对收草质量、割幅、割茬高度、漏割率、避障损伤率、避障割草高度与行间高度最大差、最短避障距离的测定,测试机具作业性能;通过对使用可靠性系数、平均故障间隔时间、班次小时生产率、劳动生产率和单位面积耗油量的测定,测试其田间生产性能。试验结果表明:F.US-UFO型果园避障割草机既能完成行间割草作业也能完成株间割草作业。果园行间坡度越小,园间路面越平坦,果树株行距越大,割草机作业质量越高。割草机工作效率为0.49 hm~2/h,单位面积耗油量为11.41 kg/hm~2。     

基于物联网的温室大棚控制系统

本文设计了一款基于物联网的温室大棚控制系统,该系统配备完善的传感器系统,能够实时采集温室大棚内的温度、湿度、光照等参数,采集的数据通过Zigbee远程传输到主机上,通过与主机预存储的植物生长数据相比较,来控制温室大棚的光照、灌溉、通风等系统工作,使温室大棚内环境达到最适合农作物生长的条件。