模特法及OWAS姿势分析法在农业中的应用

应用模特法和OWAS姿势分析法对农业劳作者的蔬菜种植流程(以锄草为例)进行作业分析,探讨蔬菜种植流程中的动作是否合理、高效、人性化,并进行作业标准分析并改进。长期从事农业劳作者,肌肉、骨骼都会受到一定程度的损伤,本文将对蔬菜种植各流程进行疲劳强度测定,以改善农民劳作姿势,形成一套本土化的蔬菜种植标准作业流程,为农业生产中的其他活动的标准化提供借鉴。     

草莓采摘机器人行走机构设计

针对现有草莓采摘机器人行走机构结构复杂的问题,研究出一种适合地垄式种植模式的草莓采摘的机器人行走机构。该行走机构采用电机驱动的轮式行走机构、四连杆转向机构,能够根据草莓采摘需要在地垄中精确启停和灵活转向。采用运动学分析软件ADAMS对草莓采摘机器人行走机构的直线行走和转弯性能进行了仿真分析。结果表明:行走机构运行平稳、转弯灵活。草莓采摘机器人行走机构上设置有采摘机构安装机构,且在工作过程中可与采摘机构精准配合,高效高质量完成草莓采摘作业。     

马铃薯中耕施肥机的研制与试验

甘肃省定西市农机推广站经过几年的研究、试验和不断改进,研制出了3ZF-3型马铃薯中耕施肥机,该机能一次完成松土、锄草、追肥、培土等中耕作业,作业效率高。     

基于大棚垄地式草莓采摘装置的设计与研究

针对大棚垄地式草莓采摘季节性强、人工采摘劳动强度大且效率低、机器采摘易使草莓表皮受损、运输过于频繁而降低效率等一系列问题。本文设计了一种可伸缩性草莓采摘装置。该装置包括采摘和运输两部分。采摘部分采用伸缩杆原理,既适用于不同高度的人群,也适用于不同高度的水果采摘者,不再需要弯腰劳作,可大大降低采摘者的劳动强度。传统的采摘装置需直接接触草莓表皮,增大了草莓表皮受伤的概率。本装置使用导板先将准备采摘的草莓托起,通过导向轮,调整刀片角度,然后利用电机带动刀片快速旋转割断果柄,减少了采摘工具与草莓表面接触的概率,保护了草莓娇嫩的外皮,保证了水果的质量;果篮装满后,通过传送装置将大棚内草莓运出,不再需要人工搬运,省时省力且提高采摘效率。     

马铃薯中耕施肥机的研制与试验

马铃薯是甘肃省定西市的优势作物,随着近几年农业结构的调整,定西市马铃薯种植面积逐年扩大,2009年定西市马铃薯种植面积21万hm2,总产量450万t,是全国3大马铃薯集中产区之一。马铃薯生产中期的松土、锄草、追肥及培土等中耕作业是马铃薯生长期间关键性的作业环节。近几年生产企业和种植大户急切盼望使用性能好、适合当地农艺的马     

采摘收集一体化草莓收获机构的设计研究

目前我国草莓仍以人工徒手采摘方式为主,摘果效率低。在研究国内外草莓采摘机械现状及采摘机构原理特点的基础上,设计一种采摘收集一体化草莓收获机构,阐述该机构总体方案与工作原理,并加工出样机进行采摘试验,结果表明该机构适用于垄作草莓采摘作业。     

32F-3型马铃薯中耕施肥机

<正>甘肃省定西市农机推广站研制出了3ZF-3型马铃薯中耕施肥机,该机能一次完成松土、锄草、追肥、培土等中耕作业,作业效率高。主要技术参数:松土深度10～15 cm(可调),     

马铃薯全程机械化跨区作业探索

马铃薯全程机械化生产跨区作业是一项技术难度较大的综合性作业项目,包括播前整地、化肥深施、播种、中耕(松土、锄草、追肥、培土)、植保、收获等多项机械化作业,需要配套的机具多达7类,从种到收作业时     

基于机器视觉的草莓自动采摘机的设计

针对我国大面积高垄种植草莓存在的采摘效率低、损伤率高等问题,设计开发了一种基于机器视觉的草莓自动采摘机。该机基于机器视觉识别成熟草莓位置和精准定位,采用步进电机带动同步带运动,让末端执行器执行采摘动作的机构,可一次完成采摘、传送及收集等作业。该采摘机主要由采摘系统、传输系统和收集系统组成。试验结果表明:该机在试验环境下对草莓的采摘速度为403.4颗/h,无损伤采摘成功率可达90%。     

手工采摘枸杞的人体工学评价

为探究各种作业姿势下采摘人员患肌肉骨骼疾病的风险，利用人因工程软件JACK对枸杞人工采摘作业进行仿真，并对其进行人体工学评价。结果表明，弯腰和下蹲是造成肌肉骨骼疾病的高风险作业姿势，应在日常作业中尽量避免。      

马铃薯全程机械化生产配套机具初探

为了探索大面积马铃薯生产全程机械化作业"高效率、高效益、高质量、低成本"的途径,充分发挥农业机械化在提升传统产业、发展支柱产业中的作用,我们对马铃薯生产不同环节的机械化作业配套机具的合理性、科学性、经济性进行试验研究,以提高机具作业质量和效果,达到增产增收的目的,促进"两高一优"农业的发展.结合甘肃省定西市近几年规模化种植、产业化经营、标准化生产马铃薯全程机械化作业实际,适合旱作农业比较成熟的马铃薯生产全程机械化作业机具主要应用于播前整地、化肥深施、种植、中耕(包括松土、锄草、追肥、培土)、喷药、收获等环节上,其各环节比较成熟的配套机具主要如下.     

草莓采摘装盒系统设计

为提高草莓采摘过程的自动化程度、满足草莓采摘后的处理需求,研究小组设计了一种草莓采摘装盒系统。在分析传统方式草莓采摘装盒的基础上,对草莓自动装盒的工作原理进行了分析,设计的草莓采摘装盒系统包括装盒控制器、包装盒输送机构、堆放升降机构三部分。研究结果表明,本研究的草莓采摘装盒系统可达到采摘后草莓自动装盒、自动卸载的效果,无需另外设置收集容器和周转箱,无需另外安排人员进行周转、装盒,可最大限度地减少草莓中转次数,避免草莓堆积,降低草莓破损概率,同时间接降低了对采摘手的控制难度,提高了生产效率。     

精密草莓采摘机器人优化设计——基于光程调节结构

在机器人草莓采摘过程中,由于草莓果实比较脆弱,加上其体积较小,因此存在较高的破碎率和漏采率,这都与草莓采摘机器人的定位精度有关。为了提高草莓采摘过程的定位精度,在采集机器人定位系统的引入了一种新的光定位结果,并提出了一种用于真空怀特池光程调节的机构,利用该机构的反馈源信号,实现了对采摘机构的优化设计。为了验证设计的精密草莓采摘机器人的可靠性,设计了机器人的草莓采摘试验,并对其破碎率和漏采率进行了测试。通过测试发现:该装置可以有效地降低草莓采摘的破碎率和漏拾率,且采摘耗时低、效率高,可以满足草莓采摘实际生产的需要。     

高架栽培草莓采摘机器人系统设计

为了提高草莓采收自动化水平,针对高架栽培草莓设计了自动采摘机器人系统,其采用无线遥控和语音提示相结合的人机交互方式,可以对机器人本体两侧果实同时进行采摘。该系统采用机器视觉和声纳测距相结合的方式实现了自主导航,通过双目视觉相机对果实进行识别和空间定位,由关节型机械臂操纵末端执行器进行定位。系统末端执行器采用果实吸附、果柄夹持和电热切割的方式对果实进行柔性操作。针对系统控制方案,制定了采摘机器人系统作业流程,并对机械臂末端运动路径节点和时间节拍进行规划,防止与周围环境发生运动干涉,保证机器人作业效率。试验结果表明,草莓采摘机器人系统末端定位平均误差小于2.2mm,单次采摘作业平均耗时10.99s。     

垄作草莓采摘机器人行走机构设计与仿真

【目的】现有的平铺于地垄表面的草莓采摘机械装置往往不能用于日光温室垄作草莓果实的采摘,故针对垄沟栽培环境,设计一款合理的行走机构对于草莓采摘机器人实现平稳移动和跨垄作业意义重大。【方法】研究小组提出了一种能够跨垄移动的行走机构,针对垄沟距离较长的采摘现场,可自动跨至下一垄沟进行采摘。利用运动学分析软件ADAMS对行走机构的一组支撑装置进行运动性能仿真实验,共得到了5组分析曲线。【结果】1）支撑底座Ⅰ和支撑底座Ⅱ在所设阶跃函数的驱动下,曲线变化比较平稳;2）线加速度和角加速度曲线在运行时,由于支撑底座受重力、负载等因素影响会产生突变,但在中间过程阶段受力稳定后,加速度变化也会趋于稳定。【结论】支撑底座在给定的轨迹中运行稳定,没有明显冲击,可以满足实际工作的任务要求,配合采摘机械手能够实现跨垄连续作业,从而高效率低成本地完成垄作草莓的自动化连续采摘。     

基于柔性关节的草莓收获机器人自平衡系统设计

随着现代农业作业精细化发展,用于搭载农业作业工具的作业平台的行走机构要求具有更高的稳定性。以草莓采摘机器人行走机构为研究对象,在复杂的田间作业中,针对草莓采摘机器人行走机构会由于超静定问题产生“虚腿”现象,造成平台晃动甚至倾覆,设计了一种用于解决行走机构“虚腿”问题的自平衡系统,在保证支腿刚度的前提下,基于柔性关节传感器设计了轻负载动态自平衡系统。通过对支腿足端压力进行实时监测,避免“虚腿”出现,保证平台作业的稳定性。利用Matlab搭建模型进行仿真分析,表明模糊PID控制较常规PID控制在行走机构非线性系统中具有更好的控制性能。越障试验结果证明,研制的自平衡系统具有良好的平衡性能。     

草莓采摘位置机器视觉与激光辅助定位方法

以地垄栽培模式下的草莓为作业对象,针对草莓果实娇嫩易损的特点,采用直接撷取果柄的采摘方案,提出了一种图像处理与激光辅助测距相结合的草莓采摘位置自动定位方法.采用镜像匹配法计算草莓果轴的平面位置信息,进而在扇形激光束的辅助下,利用几何光学计算采摘位置在深度方向的距离.对自然环境下生长的长圆锥型草莓进行了试验,结果表明,对于机器人锁定采摘位置所需的导航数据,该方法的平均计算时间为381ms,测距最大误差为1.6mm,平均误差为0.5mm.     

基于Gazebo虚拟世界的草莓采摘机器人仿真研究

【目的】提高草莓采摘的自动化水平,解放劳动力并降低采摘成本。【方法】研究小组设计了一种基于曲柄连杆机构的三爪同步夹持式采摘机器人,分析了其主要部件Kinect深度相机、六轴机械臂以及三爪夹持式采摘机械手的结构设计,并在Gezebo虚拟世界中构建了采摘机器人的模型,生成了草莓采摘机器人的末端运动轨迹,完成了该草莓采摘机器人的前期开发试验和算法验证。【结果】该草莓采摘机器人可精准地夹持草莓,减小了采摘过程中对草莓表皮的损伤,同时机械臂末端运动半径最大可达770 mm,完全满足小型辅助采摘设备的基本需求。【结论】Gazebo能真实地还原草莓采摘的自然环境,充分验证了该草莓采摘机器人的可行性,同时还可以在虚拟环境中模拟不同的任务场景,可为六轴机械臂或其他多轴运动机械的运行轨迹设计提供准确的实验数据,并为机器人的实际应用提供指导。     

真正一机多用的“万能犁”

由普兰店农机制造厂厂长王维权发明和生产的第四代万能犁——维全牌1LD-115型小型农用机动犁，是获国家专利的农机新产品。该机适用于翻地、平地、起垄、中耕、锄草。起茬子、起花生、起土豆，还可以一次完成开沟、播种、施肥、培土作业。配上相应机具能完成打药、抽水等作业。     

温室草莓采摘机器人设计与试验

为实现温室草莓采摘机械化和自动化,设计并制作一种应用于日光温室的草莓采摘机器人。该机器人能实现自主路径规划,行走过程中识别成熟草莓并完成采摘。设计以ROS分布式计算系为主控制网络,以激光雷达进行移动机器人的地图构建与定位,双目深度相机实现对成熟草莓的识别和定位,搭载柔性仿生夹爪6自由度机械臂实现目标草莓抓取和放置。设计机器人软件平台,使用改进A*算法实现自主路径规划和导航避障;利用R-FCN目标检测网络和双目视觉技术实现成熟草莓检测及定位。结果表明：该草莓采摘机器人可实现目标检测及定位,检测到的草莓坐标与机器人手爪坐标的误差在4 mm以下,成熟草莓识别率为95%,满足采摘要求。