果园采摘平台振动性能试验

以果园采摘平台为研究对象,建立了人-采摘平台两个自由度的振动模型,并在不同路况、不同车况下进行低速振动试验,且通过快速傅里叶变换(FFT)进行频谱分析。试验结果表明:不同路况和车况对采摘平台振动有不同程度的影响,路况对采摘平台的振动影响更明显;采摘平台的振动是低频振动,主要频率集中在0~1 6 Hz,在果品采摘运输作业中容易对果品造成损伤,应对其结构进行改进设计。     

果园采摘平台研究现状及发展趋势

我国是水果生产和消耗大国,随着农业现代化进程不断推进,传统老龄化果园正在向现代化矮砧密植果园转型,为果园现代化和机械化发展提供了重要的环境支持。本文首先对我国果园采摘发展现状进行了概述,分析我国果园采摘环节现状及面临的问题;通过对国内外采摘平台的采摘方式和行走类型进行分类,详细介绍国内外果园采摘平台的发展状况,并具体分析不同结构采摘平台的典型机型和基本特点。同时,剖析了当前采摘平台存在的问题及制约采摘机械化发展的主要因素;最后,提出了果园采摘平台的未来发展趋势及发展对策,为我国果园采摘环节机械化水平提高提供思路。果园机械化的推进将有助于提高果园生产效率和质量,为我国果园产业的可持续发展注入新的活力。     

3GP1型果园采摘作业平台液压系统设计研究

针对果园采摘作业平台自动化程度低、在升降调平和输送果箱过程中稳定性不高的问题,设计了一种新型果园采摘作业平台液压系统,提高了作业平台升降调平和输送果箱时的稳定性.为此,分析了作业平台的结构及工作原理,介绍了液压系统的组成和原理,计算确定了液压系统的各项技术参数,并对各液压元件进行了选型.试验结果表明:该机工作性能良好,...     

高丛蓝莓采摘机采摘系统设计与试验

为提高我国蓝莓果实采摘效率,设计了一种高丛蓝莓采摘机。分析了采摘机设计要求与工作原理,估算了蓝莓树枝采摘频率和采摘惯性力。按照确定的设计要求,采用给定行程速比法设计了铰链四杆机构,运用图解法设计了双摇杆机构,并加工制造了采摘系统。为评价采摘系统果实采摘质量和机采与人采效率比,进行了蓝莓采摘试验。试验结果表明,机器采摘效率为829 g/min,是人工采摘效率的12.67倍;采摘果实破损率为8.3%,采净率为96.9%,未成熟果实脱落率为9.7%,该采摘机采摘蓝莓果实的质量和效率较高。     

猕猴桃采摘机器人自动装箱装置的设计与试验

为了提高猕猴桃采摘机器人的工作效率,使果实的自动采摘和搬运装箱能够并行作业,满足果实的无损装箱要求,设计了一种猕猴桃采摘机器人上自动装箱装置。装置主要由搬运传送机构、旋转分离机构、果箱搬运平台机构及控制系统组成。对其中关键部件果实分离机构、缓冲轨道及控制系统进行了设计及仿真试验,并试制了样机。采用正交试验进行装箱试验,结果表明:当缓冲轨道距箱底高度为200mm、旋转导向筒转速为0.2rad/s、传送带线速度为0.1m/s时,猕猴桃的碰撞损伤率为1.75%,可以高效完成猕猴桃的搬运装箱工作,满足设计要求。     

番茄采摘机器人系统设计与试验

为了提高鲜食番茄采收的自动化水平,减轻人工采摘劳动强度,设计了一种番茄智能采摘机器人。该采摘机器人包括视觉定位单元、采摘手爪、控制系统及承载平台,并基于各部件工作原理制定了采摘机器人的工作流程。基于HIS色彩模型进行图像分割,提高了果实识别的准确度;通过气囊夹持方式确保果实采摘过程中对果实的柔性夹持。试验结果表明:视觉定位、采摘手爪等模块运转良好,采摘单果番茄耗时约24s,成功率可达8 3.9%以上。     

果园多工位作业平台低损输送系统设计与试验

为实现矮砧密植型果园采收作业的机械化,基于人机工程学和苹果机械损伤理论,设计一种适用于多工位采摘平台的低损输送系统,满足两侧、三高度、六工位的采摘作业要求,并实现对苹果的自动输送与自动装箱。根据种植间距和果树尺寸,确定子、主、垂直输送装置的尺寸、空间位置和作业参数。试验结果表明:子输送带带速为0.018 m/s,主输送带带速为0.038 m/s,垂直输送带带速为0.042 m/s,主输送带接收苹果的方式为每隔一个间隔接收一次时,苹果损伤率为8.67%,输送系统的最大输送效率为8 640个/h,满足采摘作业要求。     

果园作业平台倾翻失稳预警系统设计与仿真试验

针对我国丘陵山区地形复杂、坡度较大,果园作业平台在山地地形行驶具有较大安全隐患,易倾翻等问题,设计一种果园作业平台的倾翻预警系统,系统采用稳定系数法进行分析,通过对果园作业平台在坡度地形上的受力分析来确定机械倾翻临界点,通过对稳定系数K值的判定来实现机械的倾翻预警。由于果园种植地的山地地形坡度不超过30°,果园作业平台最大加速度不超过3 m/s~2,通过对果园作业平台的实际测量,确定机械重要部分的质量和机械各个部分与倾覆线之间的距离,利用Matlab和Adams软件对其进行仿真分析并结合样机进行试验。试验结果表明:系统设定稳定系数K=0.85作为倾翻阈值,能够较好的实现果园作业平台的倾翻预警。当机械在坡度不大于30°的斜坡上以不超过3 m/s~2的加速度启动时,机械可以正常运行;当机械静止时,可以在坡度为35°的斜坡上驻留,不会发生倾翻现象。满足设计要求。     

果园采摘平台行走机构的研究现状及发展趋势

果园采摘平台是果实采摘过程中运用得最多的采摘机械。我国果树多种植在丘陵山地,地面崎岖不平,采摘机械行走机构性能的好坏关系到果园采摘作业效率和作业人员的安全。为此,从目前国内外常见的果园采摘平台行走机构典型应用分析入手,结合丘陵山地果园地貌特征以及小型机器人行走机构的部分应用,提出设计一种适合丘陵山地果园行走的、具有轻质化以及高离地间隙特征的仿形履带式行走机构。该机构在我国果园采摘平台的研制和推广上具有实际应用价值。     

丘陵果园自然环境下柑橘采摘机器人设计与试验

智慧果园是未来果园行业发展的趋势,智能化果实采摘是发展智慧果园的关键问题。为实现智能化果实采摘,本文搭建了一种适用于丘陵果园矮化栽培模式下的柑橘采摘机器人系统。针对丘陵果园垄间地面凹凸不平,存在地形倾斜角0°~20°,设计了一种自适应调平平台保持机械臂基座水平;通过视觉系统获取多幅点云图像建立果树的三维点云模型,获取果实位置信息;为避免采摘时造成果实损伤,结合柑橘类水果的采摘特点,设计了一种剪切夹持一体化的末端执行器完成柑橘采摘。针对果园自然环境的主要扰动因素（风和光照）进行分级,设置10组对比试验,结果表明：在低光照或正常光照条件下,平均果实定位准确率为82.5%,末端执行器夹取成功率为87.5%,平均采摘时间最短为12.3s/个;高光照条件下平均果实定位准确率为72%,末端执行器夹取成功率为80%,平均采摘时间最短为12.5s/个。     

新型果园采摘作业平台升降调平机构设计与分析

针对目前果园采摘作业平台在升降调平过程中不够稳定、无法承受较大载荷、人身安全得不到保障的问题,通过理论分析、三维模型设计、性能试验相结合的方法,设计一种果园采摘作业平台升降调平机构。主要对该机构中的剪叉式升降架、左右调节支架、前后调节支架进行设计,对该机构的升降、上坡调平、下坡调平进行分析,并就相关参数进行分析计算,对样机进行模拟工作环境下的性能测试。试验结果表明:该样机最大举升高度1 535 mm,最大举升重量1 240 kg,平台举升时间28 s,角度调平范围±10°,调平最大误差±1°,满足设计要求,升降调平稳定可靠。     

番茄采摘机器人夜间照明系统设计与试验

基于试验设计方法实现了番茄采摘机器人夜间照明系统设计。提出了一种基于前景与背景类间方差和类内方差比值F的图像可分割性评价指标作为确定最佳试验方案即最佳照明系统的评价指标;考虑了光源种类、光源布局及图像采集距离3个试验因子;采用正交试验表L_(18)(6×3~6)安排试验。试验结果表明:光源种类和光源布局是影响番茄采摘机器人夜间照明系统的显著因子,图像采集距离为不显著因子;光源种类因子各水平中,荧光灯照射时图像的F最大,为2.159;光源布局因子各水平中,对角布局时图像的F最大,为2.234。因此,所设计的番茄采摘机器人夜间照明系统的最佳组合为:荧光灯、对角布局。将试验结果与基于归一化R-G色差的OTSU自动阈值图像分割算法的分割效果进行了对比,对比结果验证了基于该图像可分割性评价指标F的夜间照明系统设计方法的有效性。     

果园节水灌溉控制系统设计与试验

针对传统果园灌溉自动控制系统的通信方式中存在的问题,以ST7540芯片为核心设计了电力线载波通信模块,以STM32F103芯片作为总控制器节点主控芯片,以STM8S103作为传感器节点和水泵控制节点的主控芯片,提出一种将果园灌溉自动控制系统中电磁阀的电源线和控制信号线合二为一的方案,研究了基于低压电力线载波通信的灌溉智能控制系统,解决了传统控制灌溉控制系统中,电磁阀的电源线和控制线重复布线及无线灌溉控制系统中信号的稳定问题,提高通信可靠性、节省了田间电缆,降低了后期维护的复杂性。在长度100 m,截面积0.5 mm~2的双绞线上进行试验,传输速率达4 800 bps,误码率低于0.1%,在华南农业大学山地荔枝园的试验中,实现了高可靠性的荔枝园分区轮灌,将工业中常用的电力线载波通信技术应用于农业自动控制系统中,有广阔的应用前景。     

现代果园作业平台设计与试验

针对现代矮砧密植果园中苹果采摘、运输等作业环节劳动强度大、人工作业效率低以及人工作业安全保障性差等问题,设计制造了一种现代果园作业平台。该作业平台采用全液压驱动系统,前轮转向,后轮驱动,具备低速大扭矩特征,通过液压缸升降实现果箱在作业平台中装卸和平台的升降以及扩展功能。对样机进行爬坡、转弯和行走等性能测试,相关指标达到设计要求。结果表明,样机升降1.3 m,最大行驶速度8 km/h,最小转弯4 m,平台展开宽度3 m及外形空间尺寸等指标,满足工作实际要求,适合现代矮砧密植果园作业模式需求。      

果园运输机钢丝绳损伤试验平台设计与试验

在阐述山地果园牵引式双轨运输机用钢丝绳动力学与接触力学模型的基础上,搭建了基于PLC模拟钢丝绳实际运行的绕卷试验平台,设计了试验平台的变频调速系统与控制系统,并安装和调试了张紧力自动调节装置;搭建了一套基于漏磁法的钢丝绳断丝与磨损检测平台,进行了钢丝绳探伤仪断丝与磨损可靠性试验。在拉力传感器标定与调节装置性能测试试验中,推拉力计的拉力输出值与注水质量呈线性关系,且试验张紧力偏差浮动范围为-130～85 N,结果满足试验要求。钢丝绳断丝与磨损检测试验结果表明,在模拟断丝数依次为10、20、30根的情况下,试验绳10次重复试验检测的断丝数与实际值相同,说明检测平台可精确检测钢丝绳断丝数及断丝位置;但是,通过探伤仪检测的模拟磨损情况与实际值偏差较大,无法对钢丝绳磨损进行准确的检测。     

面向机器人柑橘采摘的控制系统设计与试验

面向柑橘采摘,构建以上位机、RealSense Camera R200深度相机、VS-6556垂直多关节工业用机械臂、三指柔性手爪等组成的采摘机器人硬件平台。以Windows10为开发环境,采用librealsense相机软件开发工具包、OpenCV计算机视觉库、TensorFlow-GPU和Keras深度学习框架、ORIN2机械臂控制软件开发工具包、Arduino IDE函数库以及SerialPort串口通信软件开发工具包等,研究基于深度相机、机械臂二次开发的采摘控制系统设计,包括视觉识别定位、手爪动作控制、机械臂运动控制以及采摘控制等模块的程序设计。采摘控制系统柑橘定位试验和柑橘采摘试验的测试结果显示,在实验室环境下面对随机布置的柑橘,视觉识别定位模块的平均定位精度误差为1.22 cm,采摘过程中柑橘识别成功率达到100%,平均识别时间约为47 ms,机器人柑橘采摘成功率达到80%,平均采摘时间约为15.2 s,验证了采摘机器人平台控制系统程序的可行性,表明所开发的采摘控制系统能够正确、高效地完成整个柑橘采摘作业流程。     

果园自走式电动底盘控制系统设计与试验

为解决果园作业机械化设备少、效率低,大型机械不便作业的问题,研制一机多用的果园自走式小型灵活的电动底盘,设计其核心部分控制系统。依据果园作业环境,提出设计目标性能要求和整体结构方案;分析电控系统的电机驱动器、整车控制器、遥控器各自应具备的功能,进行硬件电路设计和软件编程;最后调试和实地试验。试验结果表明:所设计的果园自走式电动底盘控制系统能够使电动底盘满足最高车速为6.72 km/h,通过圆直径2 740 mm,具备通过30%坡度路面的能力,续航里程可达17.5 km,无线遥控距离达到200 m,符合果园作业性能要求。     

果园自动对靶施药系统设计与试验

针对果园作物生长环境复杂、农药利用率低且易流失造成环境污染问题,设计了果园自动对靶施药系统。该系统采用红外光电传感器探测果树,根据传感器信号控制电磁阀状态实现自动对靶施药;采用红外测距传感器实时检测周围环境,实现避障及转弯。室内模型实验表明:该系统能够自主行走、垄间穿行、果树识别和向果树对靶施药,小车行走速度约0.5 m/s时对靶喷药时间约20 ms。该研究为在果园中实施自动对靶施药技术提供了理论依据。     

山地果园管道自动喷雾系统设计与试验

基于管道的自动喷雾技术及设施可以解决山地果园植保作业中喷雾作业效率低、劳动强度大、移动式喷雾机械难以进入的问题。本研究设计了适用于山地果园的管道自动喷雾系统,主要包括喷雾首部、喷雾管道、自动喷雾控制器及喷雾小组等结构,计算了山地果园管道药液压力损失,研制了自动喷雾控制器,并开发了控制程序。喷雾作业时,喷雾首部将药液经管道引入果园,利用自动喷雾控制器控制电磁阀,逐次打开或关闭喷雾小组,实现手动控制或自动控制喷雾。为确定电磁阀持续开通时间,进行了喷雾有效性试验。结果表明,控制喷雾小组的电磁阀持续开通8 s即可保证喷雾的有效性;采用这种管道自动喷雾设施的喷雾作业效率为2.61 hm²/h,与人工喷雾相比,提高了喷雾作业的效率。本研究可为山地果园的喷雾技术及智能施药设施的研发提供参考和思路。     

山地果园水肥一体化控制系统设计与试验

为解决目前山地果园灌溉成本高、肥效低、浪费严重等问题,构建了一套果园水肥一体化滴灌系统,主要包括数据采集系统、控制中心、灌溉施肥系统,可自动完成母液配制、水肥循环、水肥灌溉及清水灌溉等过程.该系统以PLC为主控制器,以人机交互界面协同的方式控制作业,各传感器与PLC建立MODBUS协议并进行数据交换,保证作业过程中数据...