摘要：根据芦蒿收获农艺要求,针对芦蒿机械化收获效率低、成本高、工序复杂的实际问题,设计了一种实现芦蒿有序切割、有序输送、有序收集的环保自走式收获机。介绍了该机的基本结构和工作原理,对夹持输送装置、转向装置和切割装置等关键部件进行结构设计与参数分析,确定了整机电池动力容量为48V/100Ah、输送倾角θ为30°、割茬高度可调范围为40～400mm以及各驱动电机的型号等。田间试验表明:设计的芦蒿有序收获机结构合理、操作简便,平均作业速度可达0.84m/s,前进速度可达6m/s,喂入量0.62kg/s,作业效率0.23hm2/h,能一次完成芦蒿有序切割、有序输送、有序收集作业。作业质量满足行业标准以及后续生产要求,有助于设施农业机械化发展。

摘要：【目的】适应精准追肥机械在稻麦生长过程中的实时变量追肥要求.【方法】设计了一种新型轴分段式变量追肥机执行机构,阐述了该变量追肥机执行机构的总体结构及田间作业原理,分析并确定了其关键部件结构和参数.以氮肥为试验对象,进行排肥性能试验和田间追肥试验.【结果和结论】试验结果表明,该精准追肥机执行机构可实现常规槽轮排肥器槽轮转速和开度的双调节控制,整体系统控制精度90%以上,实时地调整施肥量有利于肥料的管理和充分利用,能够实现精确农业意义上的精准追肥作业,达到了设计要求.

摘要：为解决离心式变量撒肥机肥料抛撒过程中撒肥不均匀、颗粒分布效果差等实际问题,对现有离心式双圆盘变量撒肥机的关键结构进行优化改进。基于对撒肥机关键结构的理论分析,运用离散元法建立离心式变量撒肥机仿真模型,设计三因素三水平旋转正交试验,对撒肥机圆盘的最速曲线比例、撒肥拨片数量和螺旋落料装置升角进行参数模拟与结构优化。结果表明,各因素对肥料颗粒横向分布变异系数(C v)的影响从大到小依次为最速曲线比例>撒肥拨片数量>螺旋落料装置升角。经回归分析和优化可知,当撒肥机圆盘的最速曲线比例为0.276,撒肥拨片数量为4,螺旋下料装置升角为47.02°时,C v最小,为13.29%。试验验证的实测值与数值模拟预测值的平均相对误差为8.99%。上述结果表明,基于离散单元法的撒肥过程仿真分析可以用于离心式撒肥装置工作参数优化设计,模型可靠性高,可为改善变量撒肥机的实际田间作业性能提供理论参考。

摘要：针对目前茎叶类蔬菜收获铺放难、强度大的实际问题,研制了一种茎叶类蔬菜有序收获机,实现了茎叶类蔬菜收获的有序切割、有序输送及有序收集。为此,论述了收获机的基本结构和工作原理,分析确定了切割装置、输送装置、收集装置等关键部件的主要结构及关键参数;应用Pro/E的参数化设计功能建立收获机各零部件三维实体模型,通过约束装配完成虚拟样机设计,进行模型仿真验证。验证结果表明:所研制的茎叶类蔬菜有序收获机结构合理、轻简、新颖,各零部件之间不存在干涉现象,能满足茎叶类蔬菜有序收获的要求,提高了生产效率,为茎叶类蔬菜有序收获要求提供了一种解决思路。

摘要：[目的]在有机无机混合肥料仿真试验中,传统参数标定方法待标定参数多,标定过程复杂。本文根据有机肥对无机肥颗粒黏附特性,提出一种新的离散元仿真接触参数标定方法。[方法]利用自由落体碰撞试验、静摩擦试验、滚动摩擦试验对复合小球和钢的接触参数进行校准;设计Plackett-Burmen Design试验、爬坡试验和Box-Behnken响应面试验,得到混合肥料接触模型最优参数,通过堆积角对比试验、有机肥和无机肥混合比例预测试验、撒肥盘颗粒分布对比试验验证最优参数。[结果]复合小球与钢的最优碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.323、0.776、0.255;有机肥肥料之间最优碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.40、0.70、0.14;有机肥与钢板之间的最优碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.44、0.70、0.15;Hertz-Mindlin with JKR模型参数为0.017。最优参数进行对比验证堆积角的相对误差为1.05%,最优参数能预测不同混合比例肥料的堆积角,撒肥盘抛撒试验列分布最大相对误差为35.95%,平均误差15.86%。[结论]试验结果验证了标定方法正确性,同时为后续有机肥-无机肥-机械互作系统研究提供依据。

摘要：[目的]为评估长江下游稻麦轮作区小麦秸秆全量还田对下茬水稻早期生长的影响,设计1种基于深度学习和三维重建的单株水稻生长形态参数测量方法。[方法]首先,以交并比(IoU)、像素精度(PA)和F值(精准率和召回率的调和平均数)作为精度衡量指标,对比传统图像分割方法(ExG+Otus、Grabcut)和深度学习模型(DeepLabv3+、SegNet、PSPNet)优选出适用于田间水稻植株的图像分割方法。然后,将植株分割图像作为输入,使用多视图空间雕刻算法对水稻进行三维重建,并从模型中提取植株形态参数,与人工测量值对比验证精度。最后,利用筛选出的方法对不同秸秆还田方式下的水稻早期生长发育情况进行量化对比。[结果]DeepLabv3+网络可用于田间水稻图像分割,在水稻分蘖期的不同阶段均能实现较好的分割效果,且能克服田间的杂草、浮萍、倒影等干扰因素,其性能指标分别为IoU值0.801,PA值0.986,F值0.822,优于其他图像分割方法。使用空间雕刻算法结合深度学习图像分割技术可以实现田间水稻的三维模型重建,根据植株三维模型计算得到株高、叶长、分蘖数和叶片数4个形态参数,与人工测量参数对比,决定系数(R2)分别为0.99、0.95、0.89和0.95,均方根误差(RMSE)分别为1.03、1.19、0.82和1.39。利用该方法对“泡田+旋耕(SR)”“旋耕+泡田(RS)”和“翻耕+旋耕+泡田(PRS)”3种不同秸秆还田方式下的水稻早期生态参数进行为期4周的测量,从生长参数的增量对比来看,整体上水稻受秸秆还田的负面影响从小到大依次为PRS、RS、SR。[结论]本文方法可以实现较高精度的田间单株水稻三维重建,可用于秸秆还田后水稻早期生长形态检测研究。

摘要：蒸汽消毒作为一种新型高效解决土壤连作障碍问题的技术,被越来越多种植方式所采用。为解决现有土壤消毒设备通用性差、结构繁杂、成本高、效率低的问题,设计一种可移动土壤蒸汽消毒机,主要由蒸汽生成系统、输送系统、控制系统、末端执行机构和行走系统等组成,对消毒机的整机结构和工作原理进行阐述,设计并确定关键部件结构尺寸参数。该机通过末端执行机构传递高温蒸汽直接对土壤进行消毒,减轻劳动强度,缩短渗透时间,通用性强,保质环保,提高消毒效率,改善作物质量。研究结果可为设计优化同类消毒机械提供参考,具有一定的市场应用前景。

摘要：针对目前叶菜收获铺放难、成本高、效率低、劳动强度大的实际问题,研制一种茎叶类蔬菜有序收获机具。根据机具性能要求和作物的生长环境特征,阐述有序收获机的整机结构和工作原理,设计并确定关键部件结构及尺寸参数,建立作物输送时的力学模型,获得夹持输送机构对茎秆的夹持力。所设计的柔性夹持输送机构倾斜角为20°～30°,输送带宽度为65mm,长度为2 456mm,工作幅宽为1 000mm,割茬高度10～200mm可调,生产效率为0.2～0.5hm2/h。结果表明,所研制的茎叶类蔬菜有序收获机结构合理、轻简新颖,能满足茎叶类蔬菜有序收获的要求,提高了生产效率。该研究对蔬菜有序输送、减少蔬菜输送损失、降低伤苗率、提高收获机整机性能具有重要意义。

摘要：为了确定离心式变量撒肥机离散元仿真所需的接触力学参数,利用离散单元法准确地模拟撒肥机撒肥作业过程和肥料颗粒运动规律。通过对典型肥料的物理力学特性参数进行测定,建立颗粒肥料离散元仿真力学特性数据库。为撒肥机的离散元仿真提供基础数据,从而为撒肥机构的设计提供依据。