果园割草机器人路径规划与轨迹跟踪控制研究

以果园割草机器人为研究对象,设计了一种区域化往复式全覆盖路径规划策略,提出了基于横向偏差修正算法的轨迹跟踪控制方法,进行了路径规划与轨迹跟踪仿真试验。研究结果表明:与传统往复式路径规划方法相比,区域化往复式方法的漏割率降低了2.3%,重复率降低了1.7%;与传统纯跟踪算法相比,改进纯跟踪算法转角范围增宽了0.2rad,横向误差降低了0.063m,有效降低了跟踪误差。     

Y型甩刀式秸秆粉碎还田机关键部件的设计与性能试验

新疆是我国的棉花主产区,棉花秸秆是棉花收获后的作物残体。为避免秸秆焚烧造成环境污染,棉花收获后必须把秸秆及时粉碎还田,否则直接影响来年复耕播种。本文针对目前水平旋转式秸秆还田机秸秆粉碎长度不均匀、留茬高度过高的问题,研制了一种Y型甩刀式秸秆粉碎还田机。通过对整机的结构配置、Y型甩刀的加工工艺、排列形式、刀轴转速及动平衡校核等关键技术进行理论分析,确定了其最佳结构及排列形式。通过对影响机具作业性能的主要因素进行正交试验,得出了工作参数的较优组合。经田间测试,当机具前进速度为9 km/h,滚刀转速为2 400 r/min,刀片离地间隙为10 cm时,秸秆粉碎长度合格率为87.5%,留茬平均高度为9.5 cm,完全满足设计需求。该机型对促进棉花秸秆合理有效利用,以及我国可再生能源产业发展起到一定的作用。     

被动式圆盘刀试验装置设计与试验研究

【目的】针对目前开沟破茬圆盘工作部件机具设计缺少精确设计参数等问题,设计了一种角度可调的圆盘刀试验装置。【方法】以缺口圆盘为研究对象,选取等直径但缺口数为8,9,10的3种圆盘,前进速度取3,4和5km/h,偏角取5°,7.5°,10°,倾角取2°,4°,6°,利用4因素3水平正交试验,以破茬率和工作阻力为评价指标进行试验研究。【结果】圆盘刀试验装置符合设计要求,倾角调节范围设定为-10°~10°,精度为1°,偏角的调节范围为-20°~20°,精度为2.5°;影响破茬率和工作阻力的主次因素依次为圆盘刀类型、前进速度、偏角、倾角;最优组合是8缺口圆盘、前进速度4km/h、偏角5°、倾角4°,平均破茬率为76.5%,牵引阻力为3 714.8N。【结论】被动式圆盘刀的破茬率较主动式低,其原因在于缺口处破茬效果较差,但其结构简单且工作阻力较小,在地表无残茬或覆盖量不大的条件下仍具有应用价值。     

椰园养鸡对椰园生态及其经济效益的影响

【研究目的】为了提高椰园的土地利用效率和经济效益,【方法】采用种养、营养诊断与经济分析相结合方法,探讨了椰园养鸡的可行性。【结果】研究结果表明,椰园养鸡能明显促进椰子叶片生长和提高椰子产果量,试验3年后,椰树年均新抽叶片数为13.58片,椰树年均产果量为80.2kg;养鸡椰园具有一定的抗病虫草害作用,3年后,椰园病虫草害种类明显减少、常见病虫害发生率及杂草存活率均为最低;椰园养鸡能提高椰园土壤肥力和改善椰树叶片养分,还能取得良好的经济效益,3年可获利润145440元/hm2。     

除草用四足机器人稳定性的判定与分析

针对除草用四足机器人在不规则农田地面行走稳定性难以评定的问题,在力–角稳定性度量法的基础上,提出了三棱锥法,根据对其角点倾翻角和轴线倾翻角的推导,得到用最小稳定角作稳定性的评判标准。引入倾翻性能系数综合评价四足机器人的静态和动态稳定性,并通过数值模拟,讨论在不规则农田里的地面倾角、外载荷及外力矩对机器人稳定性的影响。使用由舵机驱动的8自由度,尺寸为170 mm×130 mm×140 mm的机器人物理样机在0°~45°的不规则玉米地上进行试验,测量最小稳定角。结果表明:合外力与地面倾角对机器人稳定性影响显著,地面倾角对其影响接近线性单调,试验所测最小稳定角度值与预测结果相比,平均相对误差为9.46%,相关系数为0.979 6。     

基于轮毂电机驱动的山地林果茶园轮式运输车设计与试验

针对南方丘陵山地林果茶园复杂的地形地貌特点,在集中式电机驱动运输车基础上,开发了以轮毂电机驱动的山地林果茶园运输车;该运输车以36 V铅酸蓄电池为能源,采用双后轮独立驱动方式并具备电子差速转向系统。运输车最大爬坡度、续驶里程试验、差速及制动性能等关键指标性能试验结果显示：运输车满载最大爬坡度为15°,最小转弯半径为2 395 mm,空载和满载状态下以常用车速 20 km/h 行驶时平均里程分别可达 66.97和46.33 km;满载时运输车分别以初速度25、20、15、10 km/h行驶时的紧急制动距离分别为5.83、4.11、2.68、1.57 m,试验值与理论值的最大相对误差为8.2%;运输车还具备良好的差速转向性能。     

棉秆切碎还田装置的设计与试验

为南方小面积田块棉秆切碎还田机设计了棉秆切碎还田装置。该装置由切割装置、扶秆装置、除茬装置组成,棉秆由扶秆装置喂入,从上至下依次被切断、除茬。将该装置挂接在土槽试验机上,对影响棉秆切割长度合格率、功耗和除茬率的主要因素,即机具前进速度、锯盘转速和导向槽口宽度进行了单因素试验和回归正交试验。结果表明:影响合格率与除茬率的因素大小依次为机具前进速度、锯盘转速、导向槽口宽度;影响功耗的因素大小依次是锯盘转速、机具前进速度、导向槽口宽度。利用规划求解进行参数优化,在棉杆长度合格率与除茬率分别不低于85%和90%的情况下,锯盘转速为860 r/min,机具前进速度为0.65 m/s,导向槽口宽度为60 mm时,功耗为5.91 k W。     

果园灌溉物联网实时监控系统的研制与试验

目的 简化果园网络部署,延伸信号覆盖范围,提供精细、实时的灌溉监控,并提高其对传统设备的兼容性。方法 通过窄带物联网(NB-IoT)和LoRa混合组网实现远程数据传输、延伸基站信号覆盖范围。采用终端电学参数检测电路及标定功率,结合异常检测算法,精准监测设备运行状态,并将异常状态即时上传,降低数据上传频率。同时在保证处理能力的前提下降低处理器主频,从而延长待机时长。结果 果园现场监测系统实现了150 ms内上报异常状态,并将上报次数限制为每年2万次。校正检测功率后,功率的线性回归预测决定系数(R²)为0.999 8。通过宏生成JSON数据,生成时长为cJSON方法的10%,进一步降低MCU计算需求。在满足计算和控制需求的前提下,2 MHz的微处理器主频和200 mA·H锂电池可以满足果园灌溉监控系统计算和持续工作的最低要求,采用低功耗微处理器可以进一步延长工作时间。结论 监控系统延伸了NB-IoT网络的覆盖范围,可实现精准、低成本和实时的远程监控。