山地果园自走式履带运输车抗侧翻设计与仿真

为适应山地果园路况环境的运输特点,根据履带式运输车的行走特性,提出了基于提高抗侧翻性能的山地果园履带式运输车总体设计要求.在完成各总成设计的基础上,以提高运输车抗侧翻性能为目标,完成了山地果园履带式运输车总体布局的抗侧翻设计.建立整车的三维实体模型并对其进行了仿真,结果满足设计要求,缩短了设计周期.     

基于山地果园运输车的液力缓速器设计与仿真

我国南方果园种植区多为丘陵山地,如柑橘果园种植地70%为丘陵。在坡陡弯多的道路地形中,持续下长坡的路况对运输车的制动效能提出了更高的要求,连续制动导致主制动器热衰退严重,威胁着行车安全。因此,研究适用于农用运输车的辅助制动器,提高制动安全性十分必要。以华南农业大学自主研发的果园轻简化轮式运输车为研究对象,设计适用于运输车的辅助制动装置—液力缓速器。根据运输车的参数和要求,采用相似设计理论计算新样机参数;利用Solid Works软件对液力缓速器转子和定子进行三维建模;利用Mat Lab/Simulink软件对加装液力缓速器的运输车进行制动效能仿真和分析。仿真结果表明:在坡路上使用缓速器,制动时间减少12.7%,制动距离减少17.4%。     

国内丘陵山地果园运输机械发展现状与趋势

随着国内丘陵地区果品产量的增加,机械化的果品运输对促进果品产业的发展发挥重要的作用,有利于带动丘陵山区果品经济的发展,而提高丘陵地区果园运输能力是机械化运输研究的主要内容之一。本文概述国内丘陵山地果园运输机发展的必要性与紧迫性,分析国内主要运输机的发展现状与趋势,总结国内运输机的使用条件与功能,进一步分析国内果园运输机械存在的问题,并结合目前的研究情况,提出果园运输机械未来的发展方向,旨在加快果园运输机械化的发展进程。     

丘陵山地果园全液压遥控式履带动力底盘设计与试验

针对目前丘陵山地果园作业农用底盘整机体积大、行驶作业操作繁琐和通过性差等问题,结合丘陵山地果园开沟、除草和修剪等农艺管理环节的实际需求,设计了一款全液压遥控式履带动力底盘。首先,对动力底盘的整机结构和工作原理进行了阐述;其次,对前置挂载机构、行走系、变幅宽底盘、液压系统、遥控系统等关键部件进行设计和相应的匹配选型;最后,对整机进行了性能试验。试验结果表明：动力底盘在最小幅宽（1220mm）和最大幅宽(1620mm)的直线行驶偏移率分别为2.24％和2.2％,均满足相应国家标准（≤6%）要求。底盘的转向机动性能良好,最小幅宽原地转弯半径为905mm,可适应丘陵山地果园相对狭窄的坡地作业环境。遥控操作上下斜坡、翻越田埂、跨越畦沟等过程平稳,满足丘陵山地果园非结构化地形行走要求。挂载链式开沟器进行开沟作业时,沟深稳定系数为88.5%,沟宽稳定系数为92.5%,满足国家标准（≥85%）要求。整机工作性能满足丘陵果园复杂坡度地形管理作业要求,可为丘陵山地果园田间管理作业的有效实施提供综合应用平台和技术支撑。     

基于重心自适应调控的山地果园运输车设计与试验

为了进一步提升山地果园运输机械的复杂地形适应性,设计了一种基于重心自适应调控的山地果园运输车.根据山地果园实际环境特点,进行运输车的总体设计并阐述基本工作原理;根据设计要求,分别开展履带底盘、可移动载物台以及控制系统的关键部件设计,并针对斜坡、斜坡台阶和斜坡壕沟3种路况制定整机重心控制策略;基于多体动力学分析软件Rec...     

一种新型自走式山地果园运输机设计与试验

为实现山地果园运输建设,解决果农运输难的问题,进行遥控单轨运输机的设计,借助其机械设备运输,能够缓解山地果园运输难的现象。以系统设计分析法,对山地自走式果园运输机结构设计进行分析,并对自走式山地果园运输机设计结构进行描述,在系统分析法试验验证下,验证自走式山地果园运输机设计试验效果。试验结果表明:自走式果园运输机能够满足的最大爬坡角度为38°,转弯半径为6 m,上行运行速度为1.42 m/s,下行运行速度为1.5 m/s,满足山地果园自走式运输需求。     

果园轨道运输机推广鉴定大纲修订建议

正我国水果种植面积和总产量均位于世界前列,但受地形条件限制,果园机械化水平差异较大。在南方丘陵山区,果园果实及肥料等物资运输主要靠人工完成,成为制约水果产业发展的重要因素。因此丘陵山区果园运输机械化势在必行。一、果园轨道运输机在山地铺设轨道并配备运输车,可以方便灵活地解决果园内运输问题,包括果苗、肥料、农药等果(茶)园等生产资料及果实的运输。与传统轮式或履带式运输机械相比,轨道运输机无需对山形地貌进行大规模改造,环境负荷低,     

丘陵山地电动式单轨道运输车结构设计

丘陵山地以果园产业居多,主要种植柑橘、香榧等经济果林,然而由于地形影响,基础条件差,没有完善的交通网络,也没有专用的运输装备,果品和农资运输以人工为主,极大地制约了丘陵地区农业经济的发展。本文开发的适用于丘陵山区的运输机械,由5大功能部件组成,采用直流电机驱动、防侧倒设计、无线遥控操作,解决运输作业安全性和人工成本高的问题,增加丘陵山地产业附加值和经济效益,促进农业增效、农民增收。     

山地果园履带底盘坡地通过性能分析与优化设计

履带底盘作为农机通用底盘的一种优选方案,在山地果园环境中的应用仍然存在较大优化空间。为了进一步提高履带底盘在复杂行驶路况下的地形适应性,结合山地果园的地形地貌特征,开展了履带底盘的坡地通过性能分析,并基于多体动力学分析软件RecurDyn的仿真结果,进行样机优化和试验验证。首先,以果园通用履带底盘为研究对象,通过理论分析探讨影响履带底盘斜坡平地通过性、斜坡越障通过性的关键结构参数,然后搭建RecurDyn虚拟仿真样机,分析关键结构参数对坡地通过性能的影响规律,进而以提高现有底盘坡地通过性能为优化目标,根据仿真分析结果提出了一种重心调节系统,最终进行样机试制与室内土槽试验。试验结果表明,在坡度为10°的试验路面下,优化后样机在偏航45°时最大牵引力均值为1 926 N,相比调控前增加了14.03%。优化后样机最大翻越台阶高度为230 mm,相比优化前增加了27.78%。优化后样机最大跨越壕沟宽度为640 mm,相比优化前增加了28%。研究结果可为山地果园履带底盘的坡地行驶性能优化提供参考。     

山地果园轨道运输机测试系统研究进展

我国果树资源丰富,是世界水果生产与消费大国。然而,大部分果树种植在丘陵山坡地带,导致水果运输困难。山地果园轨道运输机可适应大坡度和无路条件下山地果园果实和农资的运输,其市场需求越来越大。国内外对山地果园运输机的研究大部分停留在机械部分,而对其测试系统研究较少。实用可靠的测试系统有助于提高轨道运输机的质量和运行安全性。介绍了国内外轨道运输机测试系统研究与应用状况,指出了存在的问题,并对未来的发展趋势进行了展望。      

山地果园轨道运输机研究应用进展

我国是水果种植大国,水果品种资源丰富,分布地域广阔.随着农村产业结构的调整和林果产业的不断发展,林果种植面积不断扩大,但由于我国果园地形以丘陵为主,地势陡峭,作业环境复杂,这些均制约了果园经济的发展.因此,研究适合山地果园的轨道运输机至关重要.本文研究了国内轨道运输机的现状,指出轨道运输机对果园的重要性;在此基础上,归...     

果园开沟施肥机机架优化设计与试验

为提高果园开沟施肥机的动态作业性能,避免共振的发生,同时保证作业时开沟一致性及施肥稳定性,对其机架进行多目标优化设计。首先,建立果园开沟施肥机机架的参数化模型及有限元模型。其次,通过模态分析,得出机架的固有频率及振型,研究其对整机动态性能的影响,将一阶模态频率设定为目标函数。通过机架灵敏度分析,得到各杆件厚度对一阶模态频率的灵敏度,将灵敏度杆件的厚度设定为设计变量,将其厚度变化范围设定为约束条件。根据现代农机结构轻量化设计的要求,将机架的质量也作为目标函数。以目标函数、设计变量、约束条件为基础,构建机架多目标优化的数学模型。然后,基于Hammersley抽样方法,按约束条件选取42组试验样本进行试验设计,并计算其对应的目标值。根据试验设计结果,选用移动最小二乘法并拟合出对应响应面。其中,一阶模态频率响应面模型的决定系数R2=0.9974,质量响应面模型的决定系数R2=0.9999,均大于拟合模型要求的精度0.9,拟合精度较高,满足设计要求。最后,基于响应面以及多目标遗传算法对果园开沟施肥机机架进行结构优化设计。优化结果表明：优化后的果园开沟施肥机机架一阶模态频率由原来的35.39Hz提高到38.31Hz,提高了8.25%,且远离拖拉机的输入频率35Hz;优化后质量为389kg,满足在提升一阶模态频率下,质量最小的要求。优化后果园开沟施肥机作业的开沟一致性系数和施肥稳定性系数比优化前分别提高3.72%、3.57%,提升效果明显,满足果园开沟施肥生产要求。     

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。     

一种三角履带式果园动力底盘的设计与研究

针对南方丘陵地区在水果生产中存在劳动强度较大、现有机械设备较少及人工作业效率较低等现象,以及已有机械在丘陵地区果园作业时存在通过性不强、稳定性不好等问题,设计并制造了一种三角履带式果园动力底盘,该底盘外形尺寸小、制造成本低、行走操作简单、稳定性好,能够适应南方丘陵地区果园作业环境。对底盘进行了模拟实际工作环境条件下的平地性能、爬坡性能、转弯半径、跨越壕沟、跨越垂直障碍物测试试验,各项指标均满足设计要求。结果表明:底盘的行驶速度为0.22~0.36m/s,最大爬坡角度为15°,转弯半径为750~1 340 mm,最大跨越壕沟宽度为5 0 0 mm,最高跨越垂直障碍物高度为5 2 8 mm,满足实际工作要求。     

丘陵山区果园机械化技术与装备研究进展

中国果园种植面积大,主要集中在丘陵山区,受地形条件和种植模式影响,丘陵果园机械化程度普遍偏低,随着产业结构的调整,果园机械化的发展程度将直接影响其经济效益。本文分析了中国果园分布情况与丘陵果园种植特点,概述了丘陵果园的机械化发展程度,并分析了制约其发展的原因,阐述了机械动力底盘、多功能作业平台、果树修剪机械、植保机械以及采摘收获机械等果园主要装备和技术的研究现状和进展,并对部分果园机械的生产与推广应用情况进行调研分析。在此基础上指出丘陵果园机械化发展面临的问题,认为缺乏对复杂环境的适应能力是制约丘陵果园机械化发展的关键,对果园改建和机械装备研究等提出了发展建议。     

果园升降作业平台国内外发展现状与对策建议

我国果园大部分位于丘陵山区,自然环境恶劣,地形条件复杂,高空升降作业机械是日常管理和果实收获的重要装备.阐述了国内外果园升降作业机械的发展和应用现状,分析影响其发展的制约因素,探讨我国果园机械的发展特点,并提出相应的对策与建议,以促进特色林果产业的快速发展.     

特色林果业作业平台设计与试验

为实现果园机械化管理生产,产业的提质增效,促进现代林果业的健康可持续发展,结合新疆兵团的实际情况,研制开发适用于特色林果业的采摘升降作业平台。对果园机具的整机结构和关键部件进行计算设计、优化选型,通过实地测试,确定行走、转弯、爬坡、升降、采摘等各项性能参数指标。测试结果表明:相对于人工作业,升降平台机械作业采摘效率提高50.31%,采摘量提高41 kg/h,集采摘、运输、修剪等各种功能于一体,同时又降低生产成本、保障作业人员的人身安全、减轻工作强度和提高劳动舒适性。     

基于激光雷达的农业机器人果园树干检测算法

针对丘陵山区果园中的斜坡及杂草影响果树检测精度的问题,提出了一种基于激光雷达的树干检测算法。首先,利用单线激光雷达获取环境信息,通过数据预处理滤除噪声点及无法利用的数据点,以树干为目标设定聚类半径,根据数据点到激光雷达的距离自适应设定聚类阈值,完成初步聚类;然后,利用初步聚类结果及地面类内数据点量大、且大致呈一条直线的特征,将数据点超过一定数量的类进行二次曲线拟合,将拟合半径大于一定阈值的类视为地面干扰,并将其剔除;最后,利用杂草枝叶类中数据点之间距离不连续的特征,将存在一定数量的相邻数据点距离较大的类视为杂草枝叶类,并将其剔除,从而完成对果园中果树树干的检测。结果表明：在无干扰情况下,对树干的误检率为0.76%、漏检率为1.90%,平均正确率为97.3%;在只存在地面干扰的情况下,树干检测平均正确率为96.1%;在只存在杂草干扰的情况下,树干检测平均正确率为91.4%;在同时存在地面和杂草干扰的情况下,树干检测平均正确率为91.9%,综合以上各种情况的树干检测平均正确率为95.5%,该方法可用于丘陵山区树干较明显的乔化果园中的树干检测,为精准农业装备在丘陵山区果园中的导航应用提供参考。     

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。