果园智能化作业装备自主导航技术研究进展

果园生产管理主要包括喷药、施肥、割草、修剪、授粉、疏花和采收分级等作业环节,需要大量的人力投入,随着我国人口老龄化程度加剧,亟需果园生产管理由机械化向智能化转型升级。自主导航技术是果园机械化装备实现智能化的关键技术。本文围绕果园智能化作业装备导航控制需求,结合国内外研究现状,分别阐述了包含导航定位信息和障碍物信息的果园作业场景感知技术,导航地图构建、导航路径提取和路径规划技术,行走底盘运动学模型构建、运动控制技术,多机协同控制、远程交互控制技术等。随着智慧农业发展,智慧果园已成为果园未来发展方向,果园智能化作业装备是智慧果园建设必不可少的关键环节,在此基础上,归纳了我国果园智能化作业装备自主导航技术发展面临的问题为：环境感知能力不足、路径提取不稳定、局部路径规划不灵活、导航系统环境适应性欠缺、多机协同和远程控制不成熟等,提出了多传感器融合的环境感知与路径提取、完整路径规划、强通用性果园导航、大型果园多作业环节的多机协同与远程操作等未来发展方向。     

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。     

智慧果园构建关键技术装备及展望

传统果园生产中面临着人口老龄化带来的劳动力短缺、农机作业装备与生产资料管理困难、生产效率低下等问题,通过建设融合物联网、大数据、装备智能化等技术的智慧果园,可有望解决上述问题。为应对北京市农业现代化建设需求、引领中国农业发展方向,基于桃、梨果园全程机械化、智能化管理等目标,本研究在北京市重要的桃、梨等优势果品产区——平谷区峪口镇西营村构建了约30 hm²梨与桃的智慧果园。果园中应用了10多种病、虫、水、肥、药的各类信息获取传感器,装备了28种机械化、智能化技术支持的农机装备,采用的关键技术包括智能信息获取系统、水肥一体管理系统以及病虫害智能管理系统,智能作业装备系统包括无人驾驶割草机、智能防冻机、开沟施肥机、自动驾驶履带智能仿形变量喷雾机、六旋翼枝向对靶无人机、多功能采摘平台以及整理修剪机等。同时,在果园中还构建了智能管理平台。经比较发现,智慧果园生产模式可减少人工成本50%以上,节省农药用量30%～40%、肥料用量25%～35%、灌溉用水量60%～70%,综合经济效益提升32.5%。智慧果园的推广实施将进一步推动中国果业生产水平的提高,促进中国智慧农业的发展。     

新型果园挖穴施肥机的设计研究

随着社会经济不断发展,我国水果需求与日俱增,水果种植以果园形式为主,果农在种植过程中需花费大量人力、物力。果树施肥阶段劳动量较大,需先进行挖穴,之后将肥料施于穴中。果园种植面积较大,若仅采用人工施肥方式不仅作业强度高,还会因为施工周期较长造成果树因缺乏肥料影响产量。随着科技不断发展,果园施肥已经逐渐引进自动化设备,通过施肥设备进行挖空、施肥、覆土一体化作业,不仅可提高施肥效率,还可有效降低人力成本,施工过程简便。随着果园施肥对自动化设备要求不断提升,需在提升施肥机性能的同时降低制造成本,使果农在经济能力承受范围内引进施肥机。本设计新型果园挖穴施肥机是具有一定实用性能的果园施肥机器,为果树种植发展奠定基础。     

果园喷药机智能管控平台的建设研究

分析了我国果园喷药机以及农业智能管控平台的相关研究现状。从喷药机自身性能、果园种植管理标准及配套设施等方面指出了当前喷药机智能化管控平台建设存在的问题,给出了对应的建议,提出建设果园喷药机智能管控平台的初步方案,以期实现果园喷药全程自动化、智能化管理,提高喷药效率与农药利用率,实现经济与环境的可持续发展。     

我国果园开沟施肥机械研究现状及发展趋势

我国目前果园管理机械化水平较低,随着劳动力成本逐年升高,已经成为果品产业发展的制约因素。果园管理作业中,开沟施肥作业是劳动力最密集的工作环节,其机械化水平对我国果业发展有着极其重要的意义。为此,本文论述国内果园机械化生产现状,着重阐述我国有机肥深施开沟机的发展及其仿真分析研究进展,探讨当前我国开沟施肥机存在问题与发展趋势。     

果园作业平台研究进展分析

修枝剪枝、疏花疏果等农艺环节是果园管理的重要环节,针对田间管理中高位作业农艺环节占比大等问题,综述我国现有果园作业平台及其关键部件与技术的研究现状。分析作业平台现有产品专用底盘缺乏、关键部件性能差距大、扩展性不足、安全性差等技术缺点和面临宜机化改造困难大的问题,提出果园作业平台应符合底盘结构专用化、适应性强、调平精度高、整机智能化水平高的发展趋势,为我国果园机械化进一步发展提供借鉴和参考。     

果园行间碎草机的研制与试验

为解决我国果园田间管理劳动强度大、劳动力成本高等问题,应用机械设计理论与方法研制一种与拖拉机配套的、适于果园碎草作业的果园行间碎草机。该机由四轮拖拉机提供动力,动力由拖拉机的后动力输出轴经万向传动轴依次传递给变速箱、皮带轮,进而驱动碎草机粉碎部件高速旋转,完成碎草作业。田间试验测试了碎草机的碎草效果、作业效率等指标。试验结果表明该机碎草效果良好,长度≤100mm的草段占总草段的90%以上,每公顷作业效率是人工效率的40倍。该机有效降低了田间管理劳动强度和劳动力成本,提高了果农的收入。     

果园作业机械的现状与发展

果园作业机械在果园规模化发展、规范化管理和提高经济效益方面发挥着重要作用。本文介绍了果园作业机械的类型及特点,简述了国内外果园作业机械的现状与发展,分析了我国果园机械化发展中存在的主要问题,提出了发展对策及建议。     

林果园开沟机研究现状

我国的林果园多在丘陵山区,地形不利于机器的转移且开沟的农艺要求复杂(沟深、沟宽>20cm),小型开沟机体型小、操作方便,能适应林果园生产要求且价格相对低廉,有利于改善果农进行林果开沟作业的劳动条件,减轻劳动强度,提高生产效率。首先介绍我国林果园开沟施肥概况,分析了国内外各种开沟机技术及装备研究现状,提出促进林果园开沟机械化进一步发展的参考对策和建议。     

果园管理工作中疏花疏果的研究进展*

疏花疏果是果园管理中的一个重要环节,是保证果园产量和果实品质的有效措施之一。现阶段我国疏花疏果以人工为主,机械装备化程度低,管理技术缺乏科学性,管理机械自动化水平较低,劳动力大量短缺已经成为制约我国果园发展的最大障碍,传统人工作业方式已不能满足现在果园需求,果园全程机械化、自动化问题亟待解决。对国内外疏花疏果阶段管理技术、机械装备、化学处理等方法进行分析总结,重点围绕未来果园全程自动化进行综述,展望果园疏花疏果管理技术,提出未来果园疏花疏果逐渐向自动化、智能化、精准化方向发展,为全面提高我国果园管理水平提出发展思路和对策。     

小规模智慧果园系统设计

近年来,随着物联网技术和信息技术的高速发展,果园智慧化已成为当今理论界和实践界的热点话题。针对我国果园存在规模小、种植技术机械化及智能化程度低、生产效益低等问题,在智慧农业背景下,将物联网、通信网络及数据库等技术运用到小规模智慧果园的信息采集、信息传输、信息处理和用户功能的系统设计中,可实现果园规模化、智慧化和高效化。该智慧果园系统设计对于整合果园生产资源、优化经营方式、降低果园生产成本和推动果园产业升级具有重要意义,可为果农种植管理提供帮助。      

果园作业机械的现状与发展

果园作业机械在果园规模化发展、规范化管理和提高经济效益方面发挥着重要作用。为此,介绍了果园作业机械的类型及特点,简述了国内外果园作业机械的现状与发展,分析了我国果园机械化发展中存在的主要问题,提出了发展对策及建议,为新疆地区果树及果园规模化发展提供参考。     

新疆果园施肥机械研究现状及建议

近年来,随着新疆林果业的快速发展,果园种植面积逐渐扩大,因此新疆果园施肥机械的需求日益明显。本文通过对国外施肥机械现状的分析,表明国外施肥机械已具有高效、智能化的特点,并向着自动化、技术性现代化的方向发展。通过着重分析国内施肥机械的现状,指出新疆果园施肥机械存在施肥控制差、作业空间大难适应于新疆矮化密集作物施肥作业等问题。针对现状分析,提出研制精准施肥机械,设计原地转弯机具和加强农艺与农机结合等建议。     

果园肥料深施机研究现状与发展趋势

果园肥料深施作业劳动强度大,目前存在劳动力短缺、劳动力成本不断提高的问题。果园施肥机械化需求越来越高,而我国现有果园肥料深施机远远满足不了果园对施肥机械的要求。为此,阐述了国内外果园肥料深施机的主要类型、作业原理及特点,介绍了果园肥料深施机的发展现状,并指出了现有机型存在的问题,展望了果园肥料深施机的发展趋势。     

果园管理机的倾翻预警控制系统设计与试验

针对目前果园管理机复杂的作业环境,果园管理机缺乏相应的安全预警机制,设计果园管理机防倾翻控制系统,单片机作为控制系统的核心,采集传感器获取的信息,经处理后,控制果园管理机作业状态,设置倾翻预警时间和横向载荷转移率作为倾翻预警的判断指标,同时通过控制果园管理机主动制动和主动转向对果园管理机的姿态做出调整,防止机车倾翻。试验结果表明该系统能够有效检测果园管理机的作业姿态,降低翻车的可能,提高作业人员的安全系数。     

智能果园植保机的设计与试验研究

针对我国现代果园生产中植保机械类型单一、喷雾效果较差造成农药有效利用率低等突出问题,研制了一种智能果园植保机。机具的行走装置、升降装置和喷药装置均由电控液压装置驱动,保证了泵、风机、传动及行走系统的有机结合,大幅提升了果园植保机的控制精度,且喷药量、喷药高度可实时调控,具有机动性强、灵活度高、操控简单、作业效率高等优点。田间试验结果表明:该机在针对苹果果园喷药作业过程中运行良好,作业幅宽为6.26 m,喷雾量为0.82 L/min,喷洒均匀性变异系数为6.24,智能化响应时间为1.9 s,生产效率为0.73 hm~2/h,作业质量符合农艺要求,机具结构设计合理,可为我国果园植保机械的研发提供理论参考和技术支持。     

超短低矮型果园管理机的设计与田间试验

针对现有果园管理机在乔化密植果园作业时，存在机型过高、无法进入树冠下作业、配套农机单元后整机过长地头转弯困难，以及因地势起伏、动力不足、开沟深度、施肥均匀性难以保持稳定和人机无法分离等问题，设计了一种超短低矮型果园管理机，集成遥控技术，可实现远程操作。通过对其传动方式和履带行走系统张紧装置的优化，可实现整机轻量化和小型化。田间试验表明，研制的超短低矮型果园管理机整机高度680mm,长度1950mm,开沟深度稳定性97.8%,排肥一致性变异系数1.9%,达到设计参数值，可满足乔化密植果园作业要求。     

果园用挖坑机的选用与保养

南疆特色林果业发展迅猛,果棉、果粮间作套种模式普遍实施,使得大型农业机械无法进地作业,而与之相应的小型化配套机械又十分短缺,果园用挖坑机的投入使用将成为推进南疆特色林果业发展的巨大动力。对此,挖坑机的选用及其常见故障维修对于果农来说显得尤为重要。     

果园机械底盘发展现状与趋势分析

针对目前果园机械底盘在机械作业中面对作业地形的多样性和复杂性,讨论果园作业机械底盘在果园机械作业过程中起到的重要作用,概括不同类型的果园作业机械底盘的研发对相应的果园作业地形的重要性,介绍果园机械底盘的历史发展进程,归纳当前果园作业机械底盘的研究发展现状和底盘发展的主要研究方向,展望果园机械底盘未来的发展趋势以及发展前景,分析我国的果园种植业对多功能的果园机械底盘的迫切需求,最后指出我国的果园作业机械底盘向一机多能型的多功能果园作业机械底盘转变的必然性。