西南丘陵山区农机化发展的现状与趋势

农业机械化是农业现代化的主要标志,其发展状况不仅直接反映了农业发展的程度和状况,也是解决"三农"问题的重要因素之一.为此,依据国家有关方针政策和大量的最新统计数据,阐述了在我国农机化发展的时代背景下西南丘陵山区农机化发展的现状和趋势.从中不仅可以看到农业机械化在农业现代化过程中的巨大推动作用,还可以看出农业机械化发展在我国尤其是西南丘陵山区的重要性和紧迫性.同时,指出了今后加快西南丘陵山区农业机械化发展的措施.     

基于MATLAB的旋耕机运动仿真分析

【目的】对旋耕机的运动过程进行仿真分析,获得与系统匹配的旋耕机运动参数。【方法】利用MATLAB分析了旋耕机切土节距、功率消耗与机组前进速度、刀轴转速、耕幅等的关系,并分析旋耕刀的运动轨迹及端点速度。【结果】根据旋耕机对切土节距以及功率消耗的要求,设计旋耕机的较优运行组合参数为:前进速度vm=0.72m/s,刀轴转速n=240r/min,耕幅B=0.8m。根据设定的参数,由旋耕刀端点的运动轨迹可知其耕深为0.2m,沟底凸起高度为0.02m。在设计参数下,旋耕刀端点速度的大小和方向呈周期性变化,证明运动参数的选取是合理的。【结论】在旋耕机的运动分析过程中使用MATLAB技术,易于得到与系统匹配的运动参数。     

基于激光雷达自适应聚类半径的树冠检测研究

为解决丘陵山地果园条件下激光雷达检测过程中面对多尺寸、多距离条件下出现的目标物体漏检、误检等欠分割和过分割问题,提出一种基于激光雷达的自适应目标聚类半径目标物体检测方法。首先,在使用激光雷达感知到周围环境的三维点云后,去除地面点云并且使用体素滤波进行降采样的预处理,在减少数据量的同时去除点云中的噪声点。其次,建立K-d tree模型进行最近邻搜索,以加速欧式聚类的进程,通过自适应确定每颗树冠的聚类半径,使欧式聚类能够得到更好的聚类效果。最后为验证算法准确性和实用性,基于果园履带车平台,采用32线激光雷达对所提算法进行实车测试。结果表明：在丘陵山地果园中该算法可准确聚类果树树冠点云,且实地目标正检率为94.41%。     

种用油菜籽干燥的现状及发展趋势

摘 要：油菜籽是世界第三大植物油和第二大蛋白粉来源。油菜籽的干燥和储存工艺影响种子的生理特性和作物产量。该文在分析种用油菜籽干燥要求的基础上,对油菜籽干燥的应用现状、研究现状和设备开发现状进行了综述,在此基础上对种用油菜籽干燥的发展趋势进行了展望,指出：种用油菜籽干燥的研究工作应围绕干燥工艺对种子生理特性的影响、干燥过程传热传质特性、干燥过程控制和优化、CFD的应用和新型干燥技术的实验研究等方面开展;种用油菜籽干燥设备的开发应解决中小型油菜籽干燥机和小区作业干燥机的需求,并对油菜籽通用干燥设备进行参数和过程控制优化,以大幅改进其总体性能。     

基于云平台的母猪精细饲喂器控制系统研究

为了解决妊娠母猪精细饲喂需求,试验设计了一种母猪精细饲喂器控制系统,该系统集成了嵌入式实时系统、RS485总线通信、机电控制、网络数据库云服务等功能。母猪精细饲喂器控制系统采用雨刮式下料电机实现精准下料,由云端服务器进行远程参数配置和调控,并运用RS485总线通信技术实现数据同步。结果表明:设计的饲喂器模块,单日下料误差控制在5.00%以内,能够实现精细化饲喂控制;单次下水误差控制在4.00%以内,可以有效实现水料配比,并且该系统运行稳定。说明母猪精细饲喂器控制系统符合妊娠母猪精细饲喂的基本要求,为小型母猪饲养企业提供了一种低成本的可行方案。     

低功耗小型立轴式深耕机分段螺旋旋耕刀具的研制

丘陵山地普遍使用微耕机进行耕地作业,长期浅耕带来了土壤板结、蓄水保墒能力下降等问题,亟需适应丘陵山地地形的小型深耕机进行深耕作业。为降低深耕作业刀具的功率消耗,该文研究了一种基于立式铣削、具有上翻下松作业特征的立轴式分段螺旋旋耕刀具,该刀具由立轴刀盘与沿其圆周方向均布的3把分段非连续螺旋型刀片组成。通过运动分析,建立了分段螺旋刀片运动参数模型,对刀片结构参数、刀具结构及工作参数进行了设计。基于光滑粒子流体动力学方法对设计的分段螺旋刀片作业过程中的土壤粒子运动、切削阻力及功率消耗等进行了分析,并试制样件进行了功率消耗及作业效果的实际测试。仿真结果表明:相对于传统立式直角旋耕刀片,分段螺旋刀片具有明显的上翻下松效果,切削阻力降低了37.5%,切削阻力波动范围平均值降低了60.6%,功率消耗降低了47.6%。土槽实测表明:设计的立轴式分段螺旋刀具实际功率消耗为2.86 kW,比仿真值高11.28%,两者比较接近,验证了仿真结果的有效性;同时,实际耕深稳定性达到设计要求且对土壤有较好的碎土和抛土能力。该研究可为低功耗小型深耕机的研发奠定基础。     

西南大学智能农机创新实验班教学模式

在新工科新农科建设的背景下,以西南大学智能农机创新实验班为研究对象,介绍了实验班的培养目标、选拔机制和培养模式,从课程体系优化、师资能力培养、实践基地建设等方面进行实验班的实践探索,以期为农业机械化及其自动化专业人才培养及新工科新农科交叉融合建设提供宝贵经验.     

基于SPH算法的立式旋耕刀土壤切削仿真模拟简

立式旋耕是丘陵山地改善土壤结构、增加耕作深度的耕作方式之一,为研究立式旋耕刀与土壤切削的作用机理,优化刀片结构达到减阻降耗的目的,利用ANSYS/LS-DYNA软件并采用SPH方法对旋耕刀进行有限元动态仿真,对3种不同螺旋线型的刀片进行对比分析.根据仿真结果分析了旋耕刀的切削阻力和切削功率变化规律,最终选用的B刀片比A刀片切削阻力降低9.42%,切削功率降低14.02%,并对B旋耕刀进行田间实验,其功率和扭矩与仿真分析结论一致.     

基于气动无损夹持控制的番茄采摘末端执行器设计与试验

为实现类球形果实采收过程中稳定夹持和无损采摘,该研究以番茄为研究对象,设计了一款全气动吸-夹一体式无损采摘末端执行器。首先设计空间多连杆三爪机构,采用3个夹持爪单元空间轴向均布的方式构成空间多连杆末端执行器主体机构,实现中心吸盘回拉果实和夹持爪夹持果实两个动作由单一主动气缸驱动并实现顺序动作;其次,建立末端执行器夹持爪单元的数学模型,并确定满足夹持爪尖端张开最大范围156 mm和吸盘回拉移动最大距离38.7 mm条件下的末端执行器结构参数,通过ADAMS软件对其进行运动学和动力学仿真分析,获得各部件间运动速度和加速度的相对关系,以及夹持力与气动系统压力和果实尺寸的关系。最后,设计并搭建具有压力负反馈和气压连续调节功能的电气伺服控制系统,通过分析果实在拉动和转动两种情况的滑移试验,提出基于动态标准差波动上升节点的双阈值滑移判别算法和基于滑移判据及损伤极限压力的无损采摘控制策略。204个不同尺寸番茄果实的实地采摘试验表明,末端执行器采摘成功率为96.03%,采摘过程耗时5 s,采摘过程中的直接损伤率为1.58%,72 h褐变率为1.76%。结果表明该采摘末端执行器具有较好的采摘效果,可满足实际工作需求。     

基于A*算法的丘陵山区田间路网路径规划

丘陵山区田间道路起伏不平,路网结构复杂,针对农业机械在丘陵山区田间道路上自动行驶的路径规划问题,提出一种基于转向约束和能耗最优的A~*路径规划算法。在采用载波相位差分(real-time kinematic,简称RTK)全球导航卫星系统(global navigation satellite system,简称GNSS)精确采集及存储田间道路路径信息的基础上,针对道路坡度起伏大的问题,建立起伏道路的能耗计算函数,对A~*算法估价函数进行重新设计;同时,针对部分路口转向困难的问题,引入路口转向曲率进行约束判断。实地仿真结果表明,该算法能够规划出一条满足农业机械几何转向约束的能耗最优全局路径,验证了改进A~*算法的有效性和实用性。