小型高地隙植保喷药机研制

针对现有植保机械使用维护成本较高、驾驶员易出现农药中毒等问题,研制了一种遥控式小型高地隙植保喷药机。喷药机主要由具备四轮转向、四轮驱动的高地隙行走系统和精量喷药系统组成;高地隙底盘行走系统由底盘框架、驱动总成、转向总成组成,用以固定安装控制装置、蓄电池和精量喷药装置,前桥采用铰接式悬浮机构使底盘具备良好的行驶稳定性和田间通过性。精量喷药系统由精量控制器、测速模块、药箱、液泵、喷杆和喷头组成,能够根据作业行驶速度实时调节液泵流量,保证喷药量的均匀一致。测试结果表明:该高地隙植保喷药机能够在人工遥控模式下沿直线路径和田间道路自动行走,横向偏差小于20cm,行驶速度能够根据作业需要实时调节,喷杆喷幅为6.5m,喷药量调节范围为4.2～18 L/min。     

机器人采摘葡萄果穗振动仿真与试验

针对机器人摘取及移送过程中导致的果穗振动与果粒脱落问题,提出了一种面向穗轴激励输入的果穗振动仿真模型。以葡萄为研究对象,在果穗梗-果结构特性基础上,提出了挠性杆-铰链-刚性杆-质量球复合果穗模型,并由试验确定了模型中各级梗间铰链弹性系数与阻尼系数、果粒尺寸与质量的正态分布规律,获得了主穗轴的抗弯特性。进而利用激光3D扫描重构得到梗系统,根据试验结果分别进行刚性、挠性杆件定义和果粒与梗间铰链的添加,构建得到果穗振动仿真模型。通过仿真精度验证试验发现,在激励作用的加速、匀速和减速阶段,经正态分布统计仿真与实测中果穗的各果粒摆角均值与标准差相差均在2%和6.6%以内,表明不同阶段其精度均良好。最终利用该模型分析了不同激励方式及不同采摘阶段对果穗振动的影响。果穗振动仿真模型的建立,为实现各类果穗的机器人减振低脱采摘提供了有力的分析工具。     

高地隙植保机喷杆自动控制装置研制

高地隙植保机作为一类面向田间管理的农业机械,具有较大的离地间隙和作业幅宽,用以完成施肥施药等作业任务。由于喷药过程中存在雾滴漂移现象,操作人员必须穿戴防护装备以降低作业安全风险。针对这一问题,远程遥控和自动导航等智能控制技术越来越多地应用于高地隙植保机,而喷杆自动控制是实现高地隙植保机智能控制的前提。为此,以雷沃ARBOS高地隙植保机为试验平台,研制了具备串口通信功能的喷杆自动控制装置,主要由自动控制单元、数据处理单元、继电器模组、遥控器与接收机组成。数据处理单元用以接收遥控器发出的操作信号,通过串口将控制指令发送至自动控制单元;自动控制单元接收和解析控制指令,向继电器模组发送控制信号以实现喷杆的伸展和高度调节及液泵的起停。试验结果表明:喷杆自动控制装置能够按照遥控器操作指令完成喷杆和液泵的控制,其控制稳定性和可靠性能够满足高地隙植保机智能控制的基本要求。     

高地隙自走式烟草打顶车底盘设计

随着国家富农政策的推广,烟农渴望实现烟草种植机械化,以提高生产效率,增加收入。而现阶段我国烟草打顶机械化技术相对落后,引进国外昂贵的烟草机械又不被广大烟草种植户所接受,此时开发本土化的烟草打顶机械势在必行。为此,从承担的高地隙自走式烟草打顶车底盘研制项目出发,为烟草打顶作业机械提供了一套可行的通用底盘,该底盘通过悬挂打顶、喷药、采收等机具可以实现不同的烟草作业,达到一机多用的目的。该装置操作方便、故障率低、便于维护、成本较低,适合在烟草生产示范园区及烟草种植大户中推广。     

高地隙果园动力底盘的设计

近年来,我国各地果树种植业发展迅猛。面对果农年龄结构老化和劳动力不足的现实情况,针对果树苗圃以及新型矮砧密植果园栽培模式和管理作业要求,研制了一种高地隙果园动力底盘,解决了传统拖拉机作业过程中伤苗以及挂接配套农具之后机身长度过长、通过性降低和转向不灵活等问题。通过以悬挂旋耕机为例进行计算分析,验证本动力底盘悬挂配套果园管理作业及果树苗圃作业机具之后的动力性能。     

高地隙喷雾机在玉米生产中的应用

阐述了高地隙喷雾机在玉米生产期内病虫草害防治过程中的重要作用,重点介绍了国内外典型高地隙喷雾机产品的技术特点和应用现状,分析了制约国产高地隙喷雾机发展和推广的因素,探讨了国产高地隙喷雾机的发展趋势,指出了国产高地隙喷雾机在地隙、市场需求灵活性方面具有较大优势,市场前景良好,为我国高地隙喷雾机的研发、推广应用提供借鉴和参考。      

高地隙电动拖拉机机驱动系统研究

我国是一个农业大国,农业在我国的国民经济中占了较大的比重,但是,我国在农业方面的技术与发达国家相比是落后的。要实现农业现代化,必须在农业机械化方面作出努力。农业机械已经成为我国现代农业发展的助推力,不仅可以极大节省农业成本,还能解放劳动生产力。本文所研究的高地隙电动拖拉机机便是农业机械的一种,基于高地隙电动拖拉机实际作业工况对电驱动系统的要求,设计一种基于直流电动机的驱动、采用行星轮系减速的高地隙电动拖拉机。     

高地隙隧道式循环喷雾机设计与试验

为实现烟草、葡萄等作物的高效施药,本文设计了一种高地隙隧道式循环喷雾机,各控制系统模块均通过485总线连接到嵌入式工控机,通过工控机对数据采集和执行机构进行统一控制。进行了雾滴沉积试验和药液循环回收试验,试验测得在"П"式作业形态下改变喷头安装角度会影响雾滴在冠层内的沉积分布。喷头安装偏角15°时,叶片正面的雾滴沉积均匀性最好,沉积均匀性变异系数为19.22%。喷头安装偏角30°时,叶片反面的雾滴沉积均匀性最好,沉积均匀性变异系数值为25.50%。随着喷头安装偏角的增加,外冠层叶片反面的雾滴沉积量逐渐增大,而内冠层叶片反面的沉积量在喷头安装偏角为30°时达到最大值2.93μg/mL。不同喷头安装偏角下,上冠层叶片正面的雾滴沉积量明显高于中冠层和下冠层叶片正面的雾滴沉积量,上冠层叶片反面的雾滴沉积量略高于中冠层和下冠层叶片反面的雾滴沉积量。在"П"式形态循环喷雾作业下,测定喷雾机的药液回收率为7.33%左右。试验结果表明:喷雾机具有较好的药液喷雾沉积和回收性能,在喷头安装偏角为15°和30°时喷雾机有更好的雾滴沉积均匀性和更高叶片反面雾滴沉积量。     

高地隙植保机油门自动控制系统研制与试验

针对农业无人驾驶系统对高地隙植保机提出的油门自动控制需求,研制了以直流电机为动力源的油门自动控制系统,主要包括油门控制器、直流减速电机、电机驱动器、角度传感器、拉线轮等。油门控制器用以读取角度传感器的输出值,将其与CAN总线上的油门指令进行比较,将控制信号发送至电机驱动器以控制减速电机的正反转,从而带动拉线轮旋转至目标位置。研究根据高地隙植保机发动机油门动作原理,进行自动油门装置的总体结构设计,并对直流电机、角度传感器进行选型,加工制作零部件完成了自动油门装置的组装和调试。试验结果表明,所研制的油门自动控制系统在［0°,70°］范围内,角度相对误差不超过4%;发动机转速误差最大值发生在拉线轮转动角度为65°时,为19.8 r/min;发动机转速误差最小值发生在转动角度为50°时,为10 r/min;最小标准偏差和最大标准偏差发生50°和55°时,分别为3.03 r/min、6.33 r/min,相对标准偏差≤0.55%。本文研制的油门自动控制装置具备良好的控制稳定性和可靠性,能够满足农业无人驾驶系统对油门控制的基本要求。     

高地隙果园动力底盘液压系统的设计

结合我国果树苗圃与新型矮砧密植果园栽培模式、管理作业要求以及液压传动技术的特点,设计了高地隙果园动力底盘液压驱动系统以及液压升降系统,并且通过对行走驱动系统参数的计算以及动力底盘的性能试验,验证该动力底盘的动力性能。     

大田蔬菜高地隙自走式喷杆喷雾机的研制

针对我国缺乏大田蔬菜地高效施药机具的现状,研制出一种小型、高效、安全的防治大田蔬菜与水稻病虫草害的轻便型自走式高地隙喷杆喷雾机。该机具集成高地隙自走式底盘、喷雾系统、机电液中央控制系统,自走式底盘主要由机架、动力系统、行走转向系统以及液压系统几个方面组成。该机具四轮驱动、四轮转向、行驶稳定、转向灵活、适应性强,喷杆前置、药箱后置,保证了整机重心平衡,采用电动推杆实现喷杆的折叠,减轻了喷杆质量,作业效率高,不仅满足大田蔬菜施药农艺要求,还可应用于水田施药作业。     

高地隙液压履带车自动行走控制系统设计与试验

针对高秆作物生长中后期无人化田间机械作业需求,在遥控式小型全液压驱动高地隙履带车的基础上,设计了履带车自动行走控制系统。该系统以STM32控制器为控制核心,通过搭载测距、触杆、角速度等传感器得到有效信号,精确控制液压电磁阀开闭时间,使履带车旋转对应的角度,进而使履带车在田间可根据作物生长情况对行行走。为得到履带车在不同偏移状态下的转角,建立了该履带车转向运动模型以及标准田间偏移模型,推导出了履带车在不同对应状态下理论转角的表达式。考虑到履带车转向时存在滑移、滑转的现象,对履带车在不同行驶速度下的转向角速度进行了标定,试验得出实际转向角速度在理论转向角速度的63%～67%之间。为验证液压车自动行走系统的行走效果,在硬质水泥路面进行了两种作业模式的履带车通过性试验,使用集思宝G970高精度GNSS设备精确测定了履带车转向轨迹,数据结果显示,两种行走模式下逆时针行走时,接收机相位中心转向轨迹半径分别为5.573、5.572m,顺时针分别为4.704、4.645m,两种模式下接收机相位中心偏移量在0.163～0.285m之间,车架几何中心转向轨迹半径与实际半径相对误差在0.92%～2.14%之间,履带车对行行走通过效果良好,可为田间自走式履带车辆自动行走控制系统的设计研究提供参考。     

东方红X700H～X900H高地隙拖拉机开发

以市场需求为起点,基于东方红X700H～X900H的开发程序及思路,介绍了如何强化产品开发的控制及管理,对产品的开发结果进行了可控性预测,提高了产品开发的成功率和产品适应性,加快了产品开发速度。实践表明该方法开发的东方红X700H～X900H系列拖拉机获得了满意的市场效果。     

3ZF--6型高地隙中耕除草施肥联合作业机的研制

高地隙中耕除草施肥联合作业机适用于棉花、玉米等农作物中后期作业，经过多次改进和大面积的生产考核，结果表明，3ZF-6型高地隙中耕除草施肥联合作业机结构合理，性能良好，工作效率高。     

高地隙自走式喷雾机发动机悬置系统优化设计

某经济型高地隙自走式喷雾机使用三缸发动机作为动力,但低速作业时整车振动剧烈,对喷雾性能产生了不利影响。针对这一问题,对悬置系统进行重新设计。低速运行时,激励主要来自绕曲轴轴线的转矩波动,故采用隔振器斜置式布置方案。根据振动理论,对隔振器安装位置和倾斜角度进行计算和优化。理论分析和试验结果表明:改进设计后,整车振动情况得到较大改善。     

高地隙自走式喷雾机动力传动系统的设计

我国大田农作物中后期病虫害防治迫切需要高行间通过性的高效植保动力机械,因而提出了一种自走式高地隙喷杆式喷雾机的动力底盘设计方案。该动力底盘采用四轮驱动和全液压四轮转向结构,具有离地间隙高、水旱兼用及机动性好等特点。为此,进行了总体方案的设计及基本参数的确定,介绍了传动系统的方案设计及工作原理,并对变速箱传动方案进行了设计。同时,重点对行走动力传动系统传动比、喷药液压动力传动系统参数与发动机工作特性之间匹配进行研究,在保证喷雾机作业时施药行走速度与施药机具效率最佳匹配的前提下,发动机在燃料经济性较高的区域内工作,实现高效、节能和环保的设计目标。     

基于滑模自抗扰的同步转向高地隙喷雾机姿态控制

为提高同步转向高地隙喷雾机转向机构对目标状态的响应速度与鲁棒性,提出了一种滑模自抗扰姿态控制策略。首先,基于同步转向结构建立喷雾机姿态控制模型;其次,将喷雾机的姿态控制模型进行解耦并转换为反馈系统标准型;然后,设计线性扩张状态观测器对模型总扰动进行实时补偿,并根据补偿后的模型推导出终端滑模控制律;最后,分别通过仿真试验以及场地试验对姿态控制器的性能进行验证。在场地试验中：当目标转角为5°时,喷雾机前、后转向角的响应时间分别为1.55 s和1.45 s,当目标转角为20°时,前、后转向角的响应时间分别为3.05 s和2.95 s。本文所提出的滑模自抗扰姿态控制器与传统PID姿态控制器相比,前、后转向角的响应速度分别提高8.42%与1.89%,稳态误差分别降低2.96%与3.15%。仿真试验与场地试验结果表明,滑模自抗扰姿态控制算法收敛速度快、鲁棒性强,能够满足喷雾机在不同环境下进行无人自主导航作业的需要。     

高地隙喷雾机自动导航驾驶管理系统

我国是农业大国,近年来农业科技发展迅速,高地隙喷雾机因其高效节能、省时省力等优点逐渐被广泛应用.目前,我国仍需要大量劳动力来驾驶喷雾机,驾驶期间也并未将人与机器分离,导致农药对人体造成的直接伤害不可小觑.自动导航驾驶不需要人为驾驶,将人与喷雾机分离,节省了劳动力又保障了人身安全.为此,研究了一种高地隙喷雾机自动导航驾驶...     

谈新型高地隙自走式喷药机的设计

在玉米田间管理中,喷药、除草、施肥、中耕是管理中重要的环节,针对目前植保技术相对其他机械化作业落后的情况,为满足玉米规模化生产的要求,市场急需一种相对结构简单、技术先进、便于操作、成本低廉、效果优良、科学环保的新型高地隙自走式喷药机.市场上种类繁多的各种喷药机,都不适合我省目前的玉米田间管理生产机械化.我省农业生产急需的喷药机,是一种高地隙、能自走、垄距可调、高效率、价格低、安全环保、低耗的新型高地隙自走式喷药机.