穴盘缺苗气吸式基质剔除装置设计与试验

针对穴盘缺苗穴孔内钵体松散易碎导致基质剔净率低的问题,设计了一种气吸式基质剔除装置。该装置首先利用深度学习模型检测缺苗穴孔并定位,随后输送带输送穴盘苗到达基质剔除模块,控制系统根据缺苗穴孔位置信息,控制直线模组带动气吸端口到达缺苗穴孔正上方位置,最终利用负压吸附的方式完成缺苗穴孔基质剔除任务。利用DEM-CFD耦合仿真方法对比分析了9种气吸端口结构对基质剔除性能的影响,结果表明,当气吸端口圆管直径为30mm、收缩管高度为50mm时,基质剔除率高且输送更均匀。搭建缺苗穴孔气吸式基质剔除试验平台,开展气吸式基质剔除多因素正交试验研究,结果表明：最优参数组合为：气压0.5MPa、基质含水率50%~55%、气吸时间为3.0s、有硅胶垫。开展性能验证试验,结果表明,穴盘缺苗穴孔检测模型平均正确率均值为96.1%,平均定位成功率为95.45%,基质平均剔净率在90%以上,整机作业效率为57s/盘,满足实际剔补苗作业要求。     

基于最优空间的猕猴桃双臂并行采摘平台设计与试验

为使多关节双臂并行采摘空间与猕猴桃棚架空间相适应,以保证双臂间采摘区域连续无漏果且采摘面积最大化,采用理论与试验相结合的方法对双臂并行采摘平台进行设计。首先,结合机械手工作空间和棚架空间等效模型,分析确定了双臂空间布局方案;然后,通过对双臂并行采摘效率进行理论分析确定优化设计变量,以采摘面积最大和公共区域占比最小为指标建立目标优化函数,利用粒子群算法求解得最优双臂相对安装位置870mm、最优双臂安装高度1020mm和移动平台最大间歇式前进步距450mm;在此基础上,建立了双臂开链运动模型及其位置层约束关系;最后,为验证采摘空间适应性及整机作业性能,搭建双臂并行采摘平台样机并进行了果实定位误差试验和双臂并行采摘试验。结果表明：果实平均水平和深度定位误差分别为5.0mm和8.3mm,基本满足猕猴桃采摘要求,平均果实位置遍历成功率为92.09%,双臂能够遍历除奇异点外所要求的目标果实点,平均果实采摘成功率为82.10%,平均单果采摘时间为5.86s,通过位姿调整双臂在共享空间可以改善运动冲突问题,验证了猕猴桃双臂并行采摘平台的作业可行性。     

基于深度学习的穴盘苗缺苗穴位检测

密集性穴盘苗缺苗穴位的检测，是机械化移栽及后续管理过程中的一项重要工作。为提高缺苗检测的准确率，提出了一种基于深度学习的密集性穴盘苗缺苗穴位的检测方法。检测时，对采集的图像进行穴盘区域自动剪裁，基于YOLOv4卷积网络，提取正常光照、较强光照、苗叶越界、蛭石泛青情况下的缺苗穴位特征进行训练。最后，在测试集上进行试验，结果表明：上述4种条件下缺苗穴位检测的准确率均值为95.2%。此外，与传统图像法相比，该检测方法提高了缺苗穴位在复杂条件下的检测适应性及准确率，能够为温室穴盘育苗模式下苗株个体的生长管理及后续的自动化作业提供依据。