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丘陵山区果园智能除草机器人结构设计与控制研究
1
作者 许宁 孟庆山 +4 位作者 武文璇 孙志强 董继伟 李平 张兴国 《农业装备与车辆工程》 2024年第12期11-17,共7页
针对丘陵地带果园的复杂地形、多样化的种植特征与结构信息,以及现有除草机械存在的性能不稳、适应性差、智能化水平低下等问题,设计了一种适用于丘陵山区果园的智能除草机器人。该机器人配备履带式底盘,采用油电混合动力系统,具有较小... 针对丘陵地带果园的复杂地形、多样化的种植特征与结构信息,以及现有除草机械存在的性能不稳、适应性差、智能化水平低下等问题,设计了一种适用于丘陵山区果园的智能除草机器人。该机器人配备履带式底盘,采用油电混合动力系统,具有较小的整体尺寸、轻量化结构和较强的爬坡能力,并设计了可调节割刀高度的地面仿形装置。机器人通过无线通讯技术实现远程控制,应用SLAM技术构建果园三维地图、规划路径及自主导航。机器人整合了接触传感器与双目摄像头,用于探测和识别果园中的障碍物,并结合实时定位数据,优化移动路径,以实现自动避障功能。最后,在丘陵山区果园的实际环境中对智能除草机器人的结构性能和导航避障能力进行了测试与评估。结果表明,智能除草机器人满足设计要求,即底盘转向圆半径≤1.5 m、导航精度≤2 cm;除草作业速度0~5 km/h、漏割率≤5%、避障率≥95%。 展开更多
关键词 丘陵山区果园 除草机器人 结构设计 控制系统
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CottonBud-YOLOv5s轻量型棉花顶芽检测算法
2
作者 赵露强 彭强吉 +4 位作者 兰玉彬 康建明 张敬文 代建龙 陈玉龙 《农业工程学报》 北大核心 2025年第4期175-184,共10页
针对棉花机械打顶作业过程中,边缘移动设备算力受限实时性差,运动模糊、小目标遮挡导致难以检测的问题,该研究基于YOLOv5s模型提出CottonBud-YOLOv5s轻量型棉花顶芽检测模型,该模型采用ShuffleNetv2主干网络和DySample动态上采样模块替... 针对棉花机械打顶作业过程中,边缘移动设备算力受限实时性差,运动模糊、小目标遮挡导致难以检测的问题,该研究基于YOLOv5s模型提出CottonBud-YOLOv5s轻量型棉花顶芽检测模型,该模型采用ShuffleNetv2主干网络和DySample动态上采样模块替换原始模块降低计算量,提高模型检测速度;头部(head)和颈部(neck)分别引入ASFFHead检测头和GC(global context)全局注意力模块增强模型尺度不变性和上下文特征提取能力,提高小目标遮挡和运动模糊图像的检测性能。通过消融试验和模型对比试验,验证CottonBud-YOLOv5s棉花顶芽检测模型的可行性。试验结果表明:引入ASFFHead检测头和GC全局注意力机制后,小目标平均精度AP_(0.5:0.95)和平均召回率AR_(0.5:0.95)值比引入前分别提升3.6、2.1个百分点,中目标平均精度AP_(0.5:0.95)和平均召回率AR_(0.5:0.95)值分别提升4.1、3.5个百分点,大目标平均精度AP_(0.5:0.95)和平均召回率AR_(0.5:0.95)值分别提升6.5、5.9个百分点;与Faster-RCNN、TOOD、RTDETR、YOLOv3s、YOLOv5s、YOLOv9s和YOLOv10s检测模型相比检测速度分别提升26.4、26.7、24.2、24.8、11.5、18.6、15.6帧/s,平均精度均值分别提升14.0、13.3、5.5、0.9、0.8、0.2、1.5个百分点,召回率分别提升16.8、16.0、3.2、2.0、0.8、0.5、1.2个百分点,CottonBud-YOLOv5s模型平均精度均值达到97.9%,召回率达到97.2%,CPU检测速度达到27.9帧/s。由模型可视化分析可知CottonBud-YOLOv5s模型在单株、多株、运动模糊、小目标遮挡的整体检测性能优于其他检测模型。该模型具有较高的检测精度、鲁棒性和检测速度,适用于密植环境下棉花顶芽的精准检测,可为棉花机械化打顶提供视觉检测基础。 展开更多
关键词 目标检测 遮挡 运动模糊 小目标 棉花顶芽 卷积神经网络 YOLOv5s
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基于ANSYS Workbench的自走式残膜回收机机架有限元分析
3
作者 李国明 王小瑜 +2 位作者 李涛 彭强吉 康建明 《农业装备与车辆工程》 2025年第3期10-16,共7页
为验证自走式残膜回收机机架的可靠性,以该机具的机架为研究对象,采用SolidWorks建立机架三维数模,简化处理后导入ANSYS Workbench中开展有限元分析。通过不同的约束条件和载荷设置模拟整机现实作业中的各个工况,对机架有限元模型进行... 为验证自走式残膜回收机机架的可靠性,以该机具的机架为研究对象,采用SolidWorks建立机架三维数模,简化处理后导入ANSYS Workbench中开展有限元分析。通过不同的约束条件和载荷设置模拟整机现实作业中的各个工况,对机架有限元模型进行静力学分析,获得各个工况下的机架受载情况,机架满足设计强度要求;进行模态分析,提取机架前6阶固有频率和模态振型。结果表明,静力学分析中机架在3种工况下的等效应力分别为126.240、176.365、115.610 MPa,均未超过材料的许用应力,变形合理,满足机架强度刚度要求;模态分析中发现甩刀、发动机和风机工作频率接近1、2阶固有频率29.65、35.28 Hz,易引起机架局部共振,影响整机可靠性。研究可为自走式残膜回收机机架减振优化设计提供参考。 展开更多
关键词 残膜回收机 底盘机架 静力学分析 模态分析
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花生秧根茎碰撞恢复系数测定试验
4
作者 贺欣 彭强吉 +3 位作者 李国明 王小瑜 张春艳 康建明 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期156-164,共9页
针对膜杂风选机作业过程不稳定,数值模拟缺乏参数难以仿真的问题,通过单因素和多因素试验研究,构建了花生秧根茎与机械工作部件之间的碰撞模型,实现了恢复系数的准确测定。试验基于花生秧根茎力学特性差异,选取碰撞材料、碰撞角度、下... 针对膜杂风选机作业过程不稳定,数值模拟缺乏参数难以仿真的问题,通过单因素和多因素试验研究,构建了花生秧根茎与机械工作部件之间的碰撞模型,实现了恢复系数的准确测定。试验基于花生秧根茎力学特性差异,选取碰撞材料、碰撞角度、下落高度、含水率作为试验因素进行试验,研究试验因素对花生秧根、茎恢复系数的影响,建立试验因素与恢复系数之间的回归模型,进行试验因素回归分析。单因素试验结果表明:花生秧根恢复系数大于花生秧茎恢复系数,花生秧根、茎与45号钢、亚克力板、花生秧、橡胶、地膜之间的恢复系数依次减小,恢复系数偏差随之降低,平均偏差为0.0684;花生秧根、茎与45号钢之间的恢复系数,随碰撞角度增大而增加,恢复系数偏差先减小后增大,平均偏差为0.0926;随下落高度增大而增加,恢复系数偏差上下波动,平均偏差为0.0878;随含水率增大而减小,含水率达到40%,恢复系数偏差急剧下降,平均偏差为0.0827,回归方程决定系数均大于0.97。正交试验结果表明,影响恢复系数各因素的主次顺序为:碰撞材料、碰撞角度、下落高度、含水率。验证试验结果表明:花生秧根、茎平均相对误差分别为3.928%和4.146%。研究结果可为秧膜分离、膜杂风选机等设备数值模拟参数设置提供参考依据。 展开更多
关键词 花生秧 碰撞恢复系数 碰撞试验 高速摄像
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