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基于轻量化YOLO v5s-MCA的番茄成熟度检测方法 被引量：6
1
作者 奚小波 丁杰源 +5 位作者 翁小祥 王昱 韩连杰 邹赟涵 唐子昊 张瑞宏 《农业机械学报》 北大核心 2025年第3期383-391,436,共10页
针对自然环境下番茄识别易受复杂背景干扰、相邻果实成熟度相似难以检测等问题,本文提出了一种轻量化YOLO v5s-MCA番茄成熟度识别模型,划分成熟期、转熟期、转色期和未熟期4个成熟度等级。该模型在YOLO v5s基础上使用MobileNetV3网络,... 针对自然环境下番茄识别易受复杂背景干扰、相邻果实成熟度相似难以检测等问题,本文提出了一种轻量化YOLO v5s-MCA番茄成熟度识别模型,划分成熟期、转熟期、转色期和未熟期4个成熟度等级。该模型在YOLO v5s基础上使用MobileNetV3网络,减少了模型参数量;在主干网络和颈部网络引入坐标注意力机制(Coordinate attention,CA),提高了模型对番茄特征表达能力;将颈部网络替换为加权双向特征金字塔网络BiFPN,强化了模型特征融合性能并提高了模型识别准确率;将颈部网络中的标准卷积模块改进为GSConv卷积,减轻了模型复杂度并提高了对目标信息的获取能力。试验结果表明,YOLO v5s-MCA模型参数量仅为2.33×10^(6),计算量仅为4.1×10^(9),模型内存占用量仅为4.83 MB,其精准度和平均精度均值分别达到92.8%和95.1%,相对YOLO v5s基础模型分别提升3.4、4.4个百分点。对比YOLO v3s、YOLO v5s、YOLO v5n、YOLO v7、YOLO v8n及YOLO v10n等6种模型,YOLO v5s-MCA模型轻量化效果与检测性能最优。 展开更多
关键词 番茄 成熟度检测 图像识别 YOLO v5s 轻量化
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面向无人飞机播撒作业沉积分布测试的颗粒肥料收集装置设计与试验 被引量：1
2
作者 周志艳 范小龙 +3 位作者 林键沁 邓孔洪 刘梓博 姜锐 《农业机械学报》 北大核心 2025年第10期301-309,共9页
采用无人飞机进行播撒作业,在农业生产中的应用越来越广泛。颗粒肥料沉积分布均匀性是衡量播撒作业性能的重要指标,在沉积分布测试中颗粒肥料收集的完整性对测试结果的准确性至关重要。为了提高测试中颗粒肥料的收集率,对颗粒肥料收集... 采用无人飞机进行播撒作业,在农业生产中的应用越来越广泛。颗粒肥料沉积分布均匀性是衡量播撒作业性能的重要指标,在沉积分布测试中颗粒肥料收集的完整性对测试结果的准确性至关重要。为了提高测试中颗粒肥料的收集率,对颗粒肥料收集装置的材质及结构参数进行优选试验。设计了聚氯乙烯、橡胶、泡沫垫和牛津布的弹跳高度对比试验,试验结果表明,牛津布的弹跳高度最低,对尿素的平均弹跳高度为2.12 cm,对复合肥的平均弹跳高度为2.27 cm。设计了常规的硬质材料(聚乙烯塑料、硬纸盒)以及4种柔性材料对颗粒肥料收集率对比的试验,试验结果表明,柔性材料相较于硬质材料,对尿素和复合肥的收集率大大提高,其中牛津布对尿素和复合肥的收集率分别达到96.93%和99.41%。采用牛津布分别设计锥形和弧形2种形状的收集装置,设计了台架试验进行颗粒肥料收集率对比,台架试验结果表明,锥形收集装置的收集率优于弧形收集装置,锥形收集装置对尿素和复合肥的收集率分别为96.57%和98.25%,比常规的硬质聚乙烯塑料箱的收集率分别增加约45.76、42.68个百分点。开展了无人飞机播撒作业的颗粒肥料沉积分布特性田间对比试验,田间试验结果表明,在用量75、150、225 kg/hm^(2)水平下,采用柔性材料的锥形收集装置收集尿素的收集量比硬质塑料箱分别增加0.75、1.41、2.23 g;在同样的水平下,锥形收集装置收集复合肥的收集量比硬质塑料箱分别增加1.13、2.37、3.67 g。采用牛津布制作的锥形收集装置能有效减少颗粒肥料的二次弹跳,显著提高沉积分布测试中颗粒肥料收集的准确性。 展开更多
关键词 无人飞机 播撒 颗粒肥料 沉积分布 柔性材料 收集装置
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航时可延展水稻辅助授粉无人飞机设计与作业参数优选
3
作者 姜锐 林键沁 +3 位作者 林宗辉 刘爱民 邓孔洪 周志艳 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期229-239,共11页
无人飞机在杂交水稻制种辅助授粉领域得到广泛应用,但现有电动农用无人飞机续航时间短,换电频次高,难以充分利用短暂的有效授粉时间窗口,影响授粉效率。为解决无人飞机辅助授粉续航时间短的问题,同时优选作业参数以提高辅助授粉作业效果... 无人飞机在杂交水稻制种辅助授粉领域得到广泛应用,但现有电动农用无人飞机续航时间短,换电频次高,难以充分利用短暂的有效授粉时间窗口,影响授粉效率。为解决无人飞机辅助授粉续航时间短的问题,同时优选作业参数以提高辅助授粉作业效果,本文设计了一种采用多电池组分时并联配电方案的航时可延展辅助授粉无人飞机,最大续航时间达到50 min。采用基于LBM(Lattice Boltzmann method)的数值模拟方法对样机旋翼产生的下洗风场进行了仿真,优选出飞行速度4.5 m/s和飞行高度2 m(距离父本冠层)的作业参数。为验证样机辅助授粉效果和优选作业参数的有效性,设计了样机、四旋翼、六旋翼3种机型杂交水稻制种田间辅助授粉对比试验,并通过采集单视野平均花粉粒数、结实率、制种产量以及续航时间4个维度数据进行离差标准化分析。试验结果表明,样机试验续航时间(42 min)、辅助授粉作业效率(10.5 hm^(2)/架次)、单视野平均花粉粒数(6.98粒,农艺上要求至少3粒)和制种产量(1996.5 kg/hm^(2))以及综合评分均优于另外两种对照机型。研究结果可为提高杂交水稻制种无人飞机辅助授粉效率提供参考。 展开更多
关键词 无人飞机 杂交水稻制种 辅助授粉 续航时间 风场仿真
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拉力式甘蔗剥叶机的蔗叶风倒机理研究及参数优化 被引量：3
4
作者 冯武铠 陆静平 +2 位作者 张永旭 林运东 林泽锋 《农机化研究》 北大核心 2025年第6期8-17,共10页
介绍了拉力式甘蔗剥叶机的剥叶过程,并着重分析了影响剥叶效果的蔗叶风倒机理,求解出蔗叶风倒的不等式条件。采用Fluent流固耦合对风机气流场进行数值模拟,在此基础上进行单因素(包含风机转速、风机与蔗秆的间距、风速与蔗叶的夹角)蔗... 介绍了拉力式甘蔗剥叶机的剥叶过程,并着重分析了影响剥叶效果的蔗叶风倒机理,求解出蔗叶风倒的不等式条件。采用Fluent流固耦合对风机气流场进行数值模拟,在此基础上进行单因素(包含风机转速、风机与蔗秆的间距、风速与蔗叶的夹角)蔗叶风倒仿真分析,并通过响应面中的Box-Behnken Design进行试验设计,以优化蔗叶风倒参数。当以剥叶含杂率最低、断尾率最高为求解指标时,得到最优风倒参数组合为风机转速886.8 r/min、风机与蔗秆的间距274.7 mm、风速与蔗叶的夹角107.7°,此时剥叶含杂率为2.0%、断尾率为97.63%。验证试验结果表明:预测值与试验值基本一致,基于初步给定的风倒参数,含杂率降低了1.01%,断尾率提高了2.97%。 展开更多
关键词 甘蔗拉力式剥叶机 蔗叶风倒 流固耦合 响应面法
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基于RecurDyn的丘陵作业平台坡地稳定性研究 被引量：2
5
作者 王佳瑞 廖敏 +2 位作者 陈瑞 夏海龙 李俊举 《农机化研究》 北大核心 2025年第5期43-50,58,共9页
针对农机在丘陵地区坡地作业时易造成倾翻的问题,设计一种质心可调式作业平台,对其坡地稳定性进行了研究。因作业平台在坡地作业时,会根据工作需要将工作装置进行升降,若工作装置质量较大,其坡地稳定性影响会较大,在坡地行驶和越障时容... 针对农机在丘陵地区坡地作业时易造成倾翻的问题,设计一种质心可调式作业平台,对其坡地稳定性进行了研究。因作业平台在坡地作业时,会根据工作需要将工作装置进行升降,若工作装置质量较大,其坡地稳定性影响会较大,在坡地行驶和越障时容易倾翻。为此,结合作业平台不同的工作状态,建立了常规的纵坡行驶、横坡行驶和越障时的稳定性分析模型,并进行了纵向与横向常规行驶稳定性与越障行驶稳定性的研究,分析了质心调节装置对整机的纵坡横坡行驶和越障稳定性的调节能力,利用RecurDyn初步仿真分析与试验平台的综合试验分析对理论分析进行了验证。测试平台的试验结果表明:在作业平台纵坡和横坡行驶过程中,通过合理调节工作装置位置,作业平台在不同工作状态下的极限可通过坡面角度都提升了约6°,在常见的15°坡面上纵坡与横坡行驶时的极限越障高度分别提升了约40 mm和120 mm,明显提升了坡地行驶稳定性。试验验证了稳定性分析模型的可用性,为丘陵地区作业平台的设计提供理论参考。 展开更多
关键词 坡地稳定性 作业平台 多体动力学仿真 RECURDYN 越障稳定性
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苹果树冠层仿形对靶施药控制系统设计与试验
6
作者 谭玉磊 张景 +3 位作者 陈金成 潘峰 纪超 赵岩 《农业机械学报》 北大核心 2025年第9期482-491,共10页
针对传统果树喷雾作业药液利用率低、喷施均匀性差的问题,以新疆常规种植果园苹果树为作业对象,设计了一种苹果树冠层摇臂式仿形对靶施药控制系统。通过多路超声波传感器阵列获取苹果树冠层外形信息,采用自适应卡尔曼滤波算法减小测量误... 针对传统果树喷雾作业药液利用率低、喷施均匀性差的问题,以新疆常规种植果园苹果树为作业对象,设计了一种苹果树冠层摇臂式仿形对靶施药控制系统。通过多路超声波传感器阵列获取苹果树冠层外形信息,采用自适应卡尔曼滤波算法减小测量误差,准确反映树冠边界信息,采用位置式PID闭环控制算法动态调控仿形臂精准包络果树冠层,实现了准确仿形。在新疆维吾尔自治区玛纳斯县常规种植苹果园进行了仿形臂最大定位偏差测定试验,结果表明:超声波传感器各点位距离果树冠层0.6、0.8、1.0 m处的仿形臂最大定位偏差分别为32、41、48 mm,最大定位偏差率不超过5.33%。以平均雾滴密度、平均雾滴沉积量、药液附着率和施药变异系数作为量化指标,进行了苹果树冠层仿形对靶施药控制系统作业效果验证试验。结果表明:仿形对靶施药平均雾滴密度为72.4个/cm^(2),平均雾滴沉积量为2.03μL/cm^(2),药液附着率为49.8%,施药变异系数为26.4%。相同作业条件下与定距对靶施药相比,仿形对靶施药的平均雾滴密度、平均雾滴沉积量、药液附着率分别提升64.2%、40%、29.7%,施药变异系数下降42.5%,提升了药液利用率与施药均匀性。 展开更多
关键词 苹果树冠层 自动仿形 精准施药 自适应卡尔曼滤波算法 位置式PID算法
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轮履切换式作物表型信息感知机器人底盘设计与试验
7
作者 苏淼 郧亚泽 +3 位作者 姚霞 朱艳 曹卫星 周栋 《农业机械学报》 北大核心 2025年第3期39-48,共10页
为解决大田作物表型信息感知机器人底盘损伤作物、灵活性不足和通过性差等问题,结合我国稻麦的种植农艺模式和生长特点,设计了一种具有轮履切换和轮距无级调节功能的大田作物表型信息感知机器人底盘。对底盘的整机结构和工作原理进行了... 为解决大田作物表型信息感知机器人底盘损伤作物、灵活性不足和通过性差等问题,结合我国稻麦的种植农艺模式和生长特点,设计了一种具有轮履切换和轮距无级调节功能的大田作物表型信息感知机器人底盘。对底盘的整机结构和工作原理进行了阐述,设计了刚性叶轮、充气橡胶轮和三角履带3种可快速切换的行走装置和四轮独立驱动及四轮独立转向的部件,以及轮距无级精确调节装置。并对机器人底盘转向性能、稳定性和通过性进行了理论分析,结果表明机器人底盘性能满足设计要求。对车架进行了有限元仿真分析,结果表明车架强度和刚度均能满足设计要求,并能够有效避免因地形激励产生的共振。样机试制后田间试验结果表明,机器人底盘具有良好的行驶性能,3种形态底盘在田间地面直线最大行驶速度分别为1.02、0.98、0.73 m/s,加速度为0.3、0.33、0.18 m/s^(2),行驶平均偏移率分别为2.35%、1.18%、1.89%;轮式底盘、三角履带式底盘最小转弯半径分别为2306、1432 mm;刚性叶轮式底盘纵向爬坡角为30°,横向爬坡角为28°;翻越垂直障碍高度为350 mm,田间越埂高度为308 mm,能够满足大田场景表型信息感知作业要求。 展开更多
关键词 表型机器人 轮式底盘 三角履带 轮距可调 独立驱动转向
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3D打印高分子材料扶蔗器的设计与试验
8
作者 雷敏娟 宋春华 +1 位作者 区颖刚 余平祥 《农机化研究》 北大核心 2025年第5期180-185,共6页
为探索甘蔗扶起的效果,采用3D打印技术,使用高分子材料,添加了摩擦因数因素,设计并制作出一新型扶蔗器。通过正交试验和单因素试验,探明了甘蔗扶起过程的影响规律。结果表明:扶蔗器转速对甘蔗扶起效果影响最大,其次是滚筒直径。最佳方案... 为探索甘蔗扶起的效果,采用3D打印技术,使用高分子材料,添加了摩擦因数因素,设计并制作出一新型扶蔗器。通过正交试验和单因素试验,探明了甘蔗扶起过程的影响规律。结果表明:扶蔗器转速对甘蔗扶起效果影响最大,其次是滚筒直径。最佳方案为:当材料PETG、摩擦因数0.65、直径150 mm、螺距160 mm、圆锥角18°、前进速度0.36 m/s、转速150 r/min时,扶起时间为3.3~6 s,扶蔗平稳,可以实现高效作业。 展开更多
关键词 扶蔗器 高分子工程塑料 滑动摩擦 滚动摩擦 螺距 扶起时间
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果树修剪机远程控制系统设计与试验
9
作者 黄硕 杨方 +4 位作者 沈逸君 曾浪 何仕豪 潘海兵 李善军 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第5期288-298,共11页
针对果树修剪过程中自动化程度较低的问题,设计一种基于物联网架构和电液驱动的果树修剪机远程控制系统,该修剪机的控制系统主要由液压驱动模块、主控模块、通信模块、感知模块、人机交互模块组成,完成对修剪机关节位姿的监测和远程控制... 针对果树修剪过程中自动化程度较低的问题,设计一种基于物联网架构和电液驱动的果树修剪机远程控制系统,该修剪机的控制系统主要由液压驱动模块、主控模块、通信模块、感知模块、人机交互模块组成,完成对修剪机关节位姿的监测和远程控制,配合液压马达的启停完成柑橘果树机械修剪的任务。采用改进的Denavit-Hartenberg(D-H)参数法建立果树修剪机的运动学模型,配合Matlab Robotic Toolbox验证修剪机的运动学模型,配合蒙特卡洛算法求解各修剪机构的理论工作空间;根据关节运动特点选取相应传感器、控制器和换向阀,设计物联网系统的应用层控制方案;基于UART-Wi-Fi模块ESP8266建立物联网系统的网络层,实现手机APP-云服务器-修剪机的远程监控通信;为方便使用、快速上手,设计了手机APP人机交互界面,通过人机交互界面实现修剪机关节位姿状态读取和发送控制指令,自动实现修剪机位姿调整。样机控制试验显示,各移动关节的定位误差均为±0.5 mm,各转动关节的定位误差均小于2°,具有较高的准确性;各关节运动至目标行程的控制调节时间在1.14~9.21 s,具有合适的控制调节时间。试验结果表明,该基于物联网架构的果树修剪机具有较高的自动化程度、较简易的操作模式,在实际果树机械修剪中具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 果树修剪 机器人运动学 物联网 D-H方法 远程控制
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背负式雪茄烟叶打顶抑芽机设计与试验
10
作者 谢昊明 郭宇鹏 +5 位作者 廖庆喜 杨春雷 杨锦鹏 余君 张青松 王磊 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期434-445,共12页
针对雪茄烟叶种植生产中打顶抑芽人工劳动强度大、作业效率低、抑芽剂喷施不均匀等问题,本文设计了一种背负式雪茄烟草打顶抑芽机,提出了依次夹持、剪切、施药工艺流程,该打顶抑芽机主要由同步夹持机构、剪切机构和抑芽剂喷施装置组成... 针对雪茄烟叶种植生产中打顶抑芽人工劳动强度大、作业效率低、抑芽剂喷施不均匀等问题,本文设计了一种背负式雪茄烟草打顶抑芽机,提出了依次夹持、剪切、施药工艺流程,该打顶抑芽机主要由同步夹持机构、剪切机构和抑芽剂喷施装置组成。开展了同步夹持机构稳定夹持状态下力学分析,确定了其关键结构参数;结合顶芽植株性状分析结果,依据滑切原理得出剪切刀片关键结构参数;抑芽剂喷施装置采用环形对心射流式的喷施作业方式,根据射流喷嘴内部流量特性分析了喷施装置关键结构参数范围。基于Fluent开展了喷施装置喷口流量特性单因素仿真试验,结果表明,当主流道直径为5~7 mm、喷口数量为5~7、喷口直径为1~2 mm时,各喷口间平均流速变异系数较小。以雪茄烟叶叶片染药率为指标进行了喷施装置结构优化田间试验,结果表明,当主流道直径为6 mm、喷口数量为6、喷口直径为1.5 mm、喷射角度为60°时,叶片染药率为0.37%;田间性能试验结果表明,背负式雪茄烟草打顶抑芽机平均顶芽切断率为92.40%,切断后顶芽掉落率为3.20%,抑芽剂喷施流量为25 mL/s时平均腋芽浸染率为93.75%,背负式雪茄烟叶打顶机可完成打顶抑芽工序,抑芽剂喷施均匀。研究结果为雪茄烟叶打顶抑芽机研制提供新途径。 展开更多
关键词 雪茄烟叶 打顶 抑芽机 背负式
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基于改进CycleGAN与YOLOv8的夜间番茄茎、枝分割方法 被引量：2
11
作者 梁喜凤 魏志卫 《农业工程学报》 北大核心 2025年第8期147-155,共9页
为解决夜间环境下番茄枝叶识别精度低、漏检等问题,该研究提出一种基于改进CycleGAN(cycle-consistent generative adversarial network)与YOLOv8的夜间番茄茎、枝分割模型(NTS-YOLO)。通过将CycleGAN网络的低层和高层特征进行融合,并... 为解决夜间环境下番茄枝叶识别精度低、漏检等问题,该研究提出一种基于改进CycleGAN(cycle-consistent generative adversarial network)与YOLOv8的夜间番茄茎、枝分割模型(NTS-YOLO)。通过将CycleGAN网络的低层和高层特征进行融合,并在其特征提取模块中引入ECA(efficient channel attention)注意力机制模块,解决了CycleGAN生成图片颜色失真和模糊的问题。用轻量化的主干网络StarNet替换YOLOv8主干网络以降低模型的复杂度,提升模型运行速度。用Gold-YOLO替换YOLOv8颈部网络并在其头部网络嵌入CBAM(convolutional block attention module)注意力机制以提升模型的精度。通过数据增强后,NTS-YOLO模型的平均精度均值提高了19.8个百分点。通过消融试验表明,NTS-YOLO模型的平均精度均值为93.3%,相比于原网络提升了4.5个百分点。NTS-YOLO模型的主干分割精度均值、侧枝分割精度均值和果枝分割精度均值分别为95.3%、92.4%和92.2%,相比于原网络分别提升了5.0、6.7和5.4个百分点。与主流分割模型Mask R-CNN、YOLACT、YOLOv5l-seg和YOLOv8l-seg相比,NTS-YOLO模型的平均精度均值分别提升了15.0、18.8、5.7和4.5个百分点。NTS-YOLO模型相比于其他主流分割模型,在夜间环境下分割番茄主干、侧枝和果枝更具鲁棒性。研究结果可为番茄等设施果蔬的自动化和智能化枝叶修剪提供有效的技术支持。 展开更多
关键词 番茄剪枝 枝干分割 CycleGAN YOLOv8
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轻便式烟苗剪叶机的设计与试验
12
作者 王志凌 孙宇鸿 何培祥 《农机化研究》 北大核心 2025年第3期63-69,共7页
合理地对育苗期的烟苗进行剪叶,能增加烟苗移栽时的存活率和烟叶质量。现有的烟苗剪叶机以大中型机械为主,不适合西南地区常用的中棚漂浮育苗。为此,设计了一款轻便式自动调节烟苗剪叶机,以提高在西南地区中棚育苗棚内使用漂浮育苗技术... 合理地对育苗期的烟苗进行剪叶,能增加烟苗移栽时的存活率和烟叶质量。现有的烟苗剪叶机以大中型机械为主,不适合西南地区常用的中棚漂浮育苗。为此,设计了一款轻便式自动调节烟苗剪叶机,以提高在西南地区中棚育苗棚内使用漂浮育苗技术时的剪叶效率,减少用人成本。该机主要结构包括圆盘刀片剪切装置和剪切高度调节装置,剪切高度调节装置能保证剪叶后的烟苗高度保持在同一水平面内。试验结果表明:剪叶完成后烟苗高度标准差为2.3 mm,烟苗漏剪率为1.64%,控制精度高,满足应用需求。 展开更多
关键词 剪叶机 轻便式 高度调节 烟苗
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星轮拨指链式葡萄扶藤装置设计与参数优化
13
作者 沈聪聪 马帅 +3 位作者 马俊龙 周慧能 郭朝阳 徐丽明 《农业工程学报》 北大核心 2025年第19期76-87,共12页
为了解决中国北方春季葡萄藤机械化上架过程中葡萄藤的扶起问题,该研究设计了一种星轮拨指链式葡萄扶藤装置。该装置包括星轮拨指链扶藤机构与曲柄摇杆挑藤机构,作业时挑藤机构将葡萄藤从地面挑起,再由星轮拨指链扶藤机构将其扶起至目... 为了解决中国北方春季葡萄藤机械化上架过程中葡萄藤的扶起问题,该研究设计了一种星轮拨指链式葡萄扶藤装置。该装置包括星轮拨指链扶藤机构与曲柄摇杆挑藤机构,作业时挑藤机构将葡萄藤从地面挑起,再由星轮拨指链扶藤机构将其扶起至目标起藤角度。通过理论分析得到了拨指长度、拨指间距和链板长度等参数,并建立了Multi-Body Dynamics(MBD)多体动力学仿真模型,模拟了曲柄摇杆挑藤机构和星轮拨指链扶藤机构与葡萄藤的相互作用过程。在仿真模型中,以曲柄摇杆转速、链轮转速、弹簧预紧力与链盘倾角为试验因素进行Box-Behnken(BBD)仿真试验,以平均起藤角度和角度变异系数为评价指标,对扶藤装置的工作参数进行优化求解,得到最优参数组合为:曲柄摇杆转速51 r/min、链轮转速66 r/min、弹簧预紧力27 N和链盘倾角45°。在最优参数组合下进行仿真试验验证,平均起藤角度为44.9°,角度变异系数为9.8%。在最优参数组合下进行土槽试验验证,平均起藤角度为44.7°,与仿真平均起藤角度相对误差为0.44%;角度变异系数为6.7%,与仿真结果相差3.1个百分点。这表明所建立的仿真作业模型能够准确地模拟和优化扶藤装置,该星轮拨指链式葡萄藤扶藤装置起藤角度稳定且均匀性好,研究成果可为葡萄起藤绑藤一体机的设计提供参考。 展开更多
关键词 农业机械 葡萄藤 星轮 拨指链 扶藤装置 RECURDYN
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葡萄双铲侧置式入土起藤机设计与试验
14
作者 沈聪聪 马帅 +4 位作者 谭好超 马俊龙 周慧能 徐丽明 郭朝阳 《农业工程学报》 北大核心 2025年第13期94-103,共10页
针对中国北方露地篱架式葡萄春季起藤环节起藤效率低和易损伤葡萄藤的问题,该研究提出了一种入土起藤方法,并基于此方法设计了一种葡萄双铲侧置式入土起藤机。整机采用双铲侧置结构,以双铲交替入土形式将葡萄藤从土垄中挑出。通过理论... 针对中国北方露地篱架式葡萄春季起藤环节起藤效率低和易损伤葡萄藤的问题,该研究提出了一种入土起藤方法,并基于此方法设计了一种葡萄双铲侧置式入土起藤机。整机采用双铲侧置结构,以双铲交替入土形式将葡萄藤从土垄中挑出。通过理论分析优化了起藤铲铲尖挑藤轨迹,确定了连杆尺寸。并基于RecurDyn-EDEM耦合仿真,以起藤铲的结构参数和作业参数为试验因素,以曲柄扭矩平均值为试验指标,设计了Plackett-Burman试验筛选出对试验指标影响显著的因素为终止铲面夹角、切入角和入土夹角,以最大曲柄扭矩平均值最小为优化目标,获得起藤铲的最优参数组合。仿真优化结果为起藤铲的终止铲面夹角为130°、切入角为3°和入土夹角为15°,得到较优参数组合下的最大曲柄扭矩平均值为62.3 N·m。加工试制样机并进一步进行田间起藤试验,试验得到最大曲柄扭矩平均值为64.9 N·m,与仿真结果相对误差为4.2%,明藤率为86.8%,伤藤率为6.9%,满足葡萄藤的入土起藤作业要求。研究结果可为中国北方露地葡萄春季起藤作业提供思路,为后续起藤机械的研发提供参考。 展开更多
关键词 农业机械 葡萄藤 起藤 起藤机 Recurdyn-EDEM耦合仿真
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棉花膜下破膜机构设计与分析
15
作者 胡传旭 巩道财 +3 位作者 兰玉彬 肖啸 徐海钰 赵静 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第1期8-12,35,共6页
针对棉花覆膜种植时放苗劳动强度大且效率低的问题,提出一种电热式破膜机构。阐述机构的结构组成与工作原理,对该机构进行运动学分析,同时采用MATLAB软件的APP DESIGNER编写机构的仿真分析与优化程序,分析主要参数对机构运动轨迹特性的... 针对棉花覆膜种植时放苗劳动强度大且效率低的问题,提出一种电热式破膜机构。阐述机构的结构组成与工作原理,对该机构进行运动学分析,同时采用MATLAB软件的APP DESIGNER编写机构的仿真分析与优化程序,分析主要参数对机构运动轨迹特性的影响规律;以机构破膜时的直立度和破膜中心与棉苗的重合度为优化方目标,利用仿真程序筛选出一组最优的机构参数。在机组速度为400 mm/s,破膜间距为150 mm时,主动曲柄AF长度为94 mm,从动曲柄DE长度为63 mm,摇杆FG长度为621 mm,曲柄间距AD长度为333 mm,连杆GH长度为60 mm,主动曲柄AF与水平面的初始角度为15°,传动安装角∠BAF与传动安装角∠CDE的角度差为0°,工具安装角∠HGF为170°,此时破膜点H的轨迹线呈显著的“γ”型轮廓,保证破膜器在接触与离开薄膜时与塑料薄膜之间的角度分别为88.1456°和91.0504°,两点之间的距离为0.2 mm。 展开更多
关键词 棉花放苗 破膜机构 曲柄滑槽式 MATLAB仿真 运动分析
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基于BP神经网络的整株秸秆还田装置多目标参数优化——以1ZT-210还田机为例
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作者 董志贵 张庆柱 +1 位作者 刘理 杨天一 《农机化研究》 北大核心 2025年第7期52-58,共7页
为解决整株秸秆还田装置多目标参数优化时拟合误差精度差和多目标优化准确性低等缺陷,提出了一种高精度和高稳定性的基于BP神经网络的多目标优化方法。以1ZT-210型水稻整株秸秆还田装置为研究对象,选取机具前进速度、刀辊转速为试验因素... 为解决整株秸秆还田装置多目标参数优化时拟合误差精度差和多目标优化准确性低等缺陷,提出了一种高精度和高稳定性的基于BP神经网络的多目标优化方法。以1ZT-210型水稻整株秸秆还田装置为研究对象,选取机具前进速度、刀辊转速为试验因素,以及还田机作业功耗和秸秆还田率为影响指标,以二次正交旋转组合试验数据为训练样本,获得作业功耗和秸秆还田率与影响因素的BP神经网络模型。最佳参数组合:机具前进速度1.20 km/h、刀辊转速225 r/min时,还田装置的作业功耗最小值为12.43 kW,秸秆还田率最大值为93.25%;试验条件下还田机最小作业功耗优于回归分析法所得最小功耗14.32 kW,秸秆还田率优于回归分析法所得最大还田率93.14%。以BP神经网络优化结果进行验证试验,测得作业功耗为12.68 kW,与BP神经网络优化结果绝对误差为0.25 kW,相对误差为2.01%;秸秆还田率为93.13%,与BP神经网络优化结果绝对误差为-0.12%,相对误差为0.13%。试验结果表明:该优化方法实用性强,拟合精度高,优化结果准确稳定,为解决农业工程领域中类似优化问题提供了一种新方法。 展开更多
关键词 整株秸秆 还田装置 BP神经网络 参数优化
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基于YOLOv5s-CBS的番茄成熟度识别方法
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作者 丁杰源 奚小波 +4 位作者 张宝峰 瞿济伟 朱正波 史扬杰 张瑞宏 《扬州大学学报(自然科学版)》 2025年第2期29-37,共9页
为精准检测自然环境下番茄果实的成熟情况,依据番茄在生长过程中的颜色变化,将果实成熟度划分为成熟期、转熟期、转色期和未熟期4个等级。针对相邻番茄果实的颜色区分度不明显以及果实堆叠导致识别精度低等问题,提出一种基于YOLOv5s-CB... 为精准检测自然环境下番茄果实的成熟情况,依据番茄在生长过程中的颜色变化,将果实成熟度划分为成熟期、转熟期、转色期和未熟期4个等级。针对相邻番茄果实的颜色区分度不明显以及果实堆叠导致识别精度低等问题,提出一种基于YOLOv5s-CBS的番茄成熟度识别方法。该方法引入坐标注意力(coordinate attention, CA)机制,有效抑制背景干扰,提高识别准确性;采用双向加权特征金字塔网络(bi-directional feature pyramid network, BiFPN)替换原有颈部网络结构,增强模型对重要特征的表达能力;运用柔性非极大值抑制(soft non-maximum suppression, Soft-NMS)提升边界框回归效果,减少高置信度检测框被误删的错误。此外,通过引入新的Alpha-CIoU损失函数,进一步提高目标定位精度,加快模型收敛速度。结果表明,YOLOv5s-CBS模型在测试集上的平均精度均值达到95.8%,模型大小14.11 MB;与其他7种模型相比,YOLOv5s-CBS模型的综合性能指标表现最优。本研究实现了番茄成熟度的准确识别,能够为番茄的智能化采摘、分级等提供有力的技术支撑。 展开更多
关键词 番茄 成熟度识别 注意力机制 损失函数 YOLOv5
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管道式新型水肥一体化系统设计 被引量：1
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作者 于鑫 《农机使用与维修》 2025年第6期55-58,共4页
水肥一体化技术是现代农业中提高水肥利用效率、促进作物生长的重要手段。该文以精准灌溉与智能施肥为核心,设计一种管道式新型水肥一体化系统,通过管道输送技术实现水肥同步供应,关键部件包括水肥混合装置、智能控制单元、压力调节系... 水肥一体化技术是现代农业中提高水肥利用效率、促进作物生长的重要手段。该文以精准灌溉与智能施肥为核心,设计一种管道式新型水肥一体化系统,通过管道输送技术实现水肥同步供应,关键部件包括水肥混合装置、智能控制单元、压力调节系统及管道分配网络,并结合传感器采集土壤水分、养分等数据,实现精准调控。田间试验结果分析表明,该系统可有效提高水肥利用率、降低资源浪费,并提升作物产量与品质。该研究为智慧农业的发展提供了技术支持和应用参考。 展开更多
关键词 水肥一体化 精准灌溉 智能施肥 管道输送 智慧农业
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山地果园智能巡检小车设计
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作者 赵明辉 徐卫平 +1 位作者 王思鹏 唐勇 《农业工程》 2025年第9期87-93,共7页
设计适用于山地果园和农场的智能巡检小车。运动控制采用Arduino UNO控制器,芯片Mega328p为主要的控制中心;由GPS定位模块ATGM336H 5N-31获取巡检小车的经纬度信息来确定其位置,并将数据传回至开发板中并用TB6122模块控制编码电机,实现... 设计适用于山地果园和农场的智能巡检小车。运动控制采用Arduino UNO控制器,芯片Mega328p为主要的控制中心;由GPS定位模块ATGM336H 5N-31获取巡检小车的经纬度信息来确定其位置,并将数据传回至开发板中并用TB6122模块控制编码电机,实现巡检小车的行走、转向。采用搭载OV2640摄像头的ESP32-CAM模块对果园内巡检小车行进途中的农作物进行拍摄,将所拍摄的画面以JPEG格式通过局域网WiFi连接方式传输至后端,通过相应IP地址实时查看巡检小车采集的画面。试验结果表明,巡检小车样机较好地实现预期的各项巡检功能,能够实现果园内的远程监控,方便工作人员对现场环境进行监控。 展开更多
关键词 巡检机器人 GPS定位 智能巡检 图像采集
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双辊夹持式棉花打顶装置设计与试验
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作者 韩长杰 刘子源 +4 位作者 徐阳 尤佳 仇世龙 黄小娜 马旭 《农业工程学报》 北大核心 2025年第11期41-51,共11页
为降低棉花打顶作业劳动强度,减少化学打顶造成的环境污染,改善现有打顶机打顶精度差、过打顶率高等问题,该研究设计了一种主要由打顶执行机构、仿形运动机构、光幕检测模块和控制系统组成的双辊夹持式棉花打顶装置。根据棉田及棉株调... 为降低棉花打顶作业劳动强度,减少化学打顶造成的环境污染,改善现有打顶机打顶精度差、过打顶率高等问题,该研究设计了一种主要由打顶执行机构、仿形运动机构、光幕检测模块和控制系统组成的双辊夹持式棉花打顶装置。根据棉田及棉株调研结果,确定了该装置整体结构及关键部件参数,结合光幕检测技术,采用PLC搭建顶尖识别及自动控制系统。以打顶期的棉株顶尖为作业对象,开展棉株顶尖识别及校准补偿试验和打顶执行机构性能测试,并以材料性质、夹持机构转速、夹持器开合角度为试验因素,以打顶率和过打顶率为评估指标进行田间试验,确定了优选参数组合并进行重复验证。结果显示,棉株高度检测的偏差平均绝对值由补偿前的6.905 cm降至补偿后的1.571 cm,在整机前进速度0.4 m/s、夹持机构转速60 r/min、夹持器开合角度85°的参数组合下进行作业,平均打顶率为80.22%、过打顶率为25.78%,满足棉花打顶作业要求。研究结果可为棉花的精准及智能化打顶技术提供参考。 展开更多
关键词 农业机械 棉花 打顶 PLC控制 识别定位 运动控制
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