摘要：针对机播油菜提出了一种对行作业、基于横向正压气流的割台落粒在线收集方法及装置,并通过理论计算、虚拟仿真和台架试验对收集过程进行了分析和优化。首先通过理论分析,确定下落高度和气流速度2个因素为主要考察对象;然后利用Fluent-EDEM气固耦合仿真方法分析了无秸秆条件下2个因素对收集过程的影响规律并对装置结构提出了改进措施;最后利用有秸秆条件下的台架试验验证了改进措施的有效性。试验结果表明:籽粒收集率随下落高度的降低而升高,随气流速度的升高先增大后减小,且二者间交互作用影响显著;试验获得最佳参数组合为A3B3C3,即辅助网板安装于4号收集槽、籽粒下落高度为200 mm、变频器设置为50 Hz;增设辅助收集网板和对收集槽进行网格化处理对收集效果的提升作用明显,相同试验条件下的最佳收集率由48.02%增至70.34%,但网板安装位置及其与其他因素间的交互作用影响均不显著。

摘要：为提高作物栽培景观造型机械化水平,该研究基于已有混编种子带编织机,提出并实现一种基于振动盘连续供种的混编景观种子带编织机改进设计方案。首先对供种振动盘、摆动导种装置和对置胶辊式走纸装置等关键装置进行结构设计,并对整机布局与工作流程进行优化,然后通过正交试验确定最优工作参数,最后采用基于种子带铺展关键点位测量法和田间实种景观图像采集处理法2种方法对实际编织效果进行评估。试验结果表明:充种时间对排种合格率的影响最大,供种流量的影响次之,状态切换响最小;排种系统在摆动导种装置状态切换转速为7r/s,导种装置对纸带充种时间为200 ms,振动盘供种流量为40粒/s时工作性能最优,纸带充种合格率达到87.8%;走纸滑移率不超过5.62%,样机标记准确度误差在0.1%~1.1%之间,每行实际长度方差在1.58%~3.73%之间;室内铺展试验显示编织图案的图案相对位置变异系数小于10%,编织面积变异系数在10%左右,各行关键点位置变异系数小于5%。采集田间种植图案后与目标图案进行相似度算法评价,苗期图案还原度为86.58%,花期图案还原度为72.39%,满足景观造型需求。

摘要：充分考虑路径排序问题的一般性,建立了快速成形中扫描填充加工路径排序优化问题的两种完整数学计算模型,提出并证明了路径的遍历策略及简化定理。引入路径潜在起点的概念,设计了基于所有路径潜在起点(而非仅仅原始起点)的全局贪婪搜索求解算法。该算法不仅适用于所有路径排序问题,而且因为扩大了搜索范围,避免了一般贪婪算法对路径内节点初始排列次序的依赖性,求出了路径排序问题的全局更优解。

摘要：针对水稻和油菜飞播普遍采用漫撒播方式而造成的落种散乱无序等问题,设计了一种可同时适应水稻和油菜条播农艺要求的无人机播种装置。以成条飞播排种系统的兼用化、轻量化、电驱化和模块化为设计目标,采用电驱、工作长度可调的外槽轮组件作为排种器,以舵机带动连杆驱动的自动折叠导种管为投种部件,通过台架试验、场地泥盒飞播试验和田间试验3种方式,确定结构参数和工作参数并验证作业效果。试验结果表明,排种系统在排种电机额定转速及扭矩范围内,能够满足5 m/s以内飞行速度下,油菜播量6~7.5 kg/hm~2、杂交稻播量15~45 kg/hm~2及常规稻播量60~105 kg/hm~2的农艺要求,且各行一致性变异系数、总排量一致性变异系数等性能参数优于行业标准要求,在作业高度1 m、作业速度4 m/s时,泥盒中油菜和水稻种子平均条带宽度分别为6.7、3.8 cm,播后30 d田间幼苗成条效果明显。

摘要：针对农用无人机复杂边界田块下的作业问题,提出一种对田块边界形状具有普适性意义的旋翼无人机作业路径规划算法,以快速获得凸多边形、凹多边形、带孔洞多边形甚至多个多边形形式的复杂边界田块情形下的飞行作业轨迹。首先,基于田块边界多边形顶点数据的存储规则,采用多边形分组法,区分所属不同田块的多边形,建立按区域即田块为单元进行航线计算的基础;针对单田块的内、外边界多边形,采用活性边表法实现单个多边形扫描线填充的快速求交解算,得到初始扫描线,再对处于同一航向位置上的内、外多边形两类扫描线组采用线段布尔运算“减法”操作处理,获得预设航向条件下的作业航线;以最小航线间转移路径总长度为优化目标,引入贪婪算法、凸多边形最小跨度法和步进旋转法,综合进行航线排序优化和航向优化,获得不考虑障碍物条件下的完整作业路径。为进一步扩大算法的应用范围,假设田块边界上存在障碍物,且高度大于作业高度,继续增加转移过程的安全性判断及处理算法。针对假想田块和实际田块边界的多组算法仿真试验结果表明,所设计的算法可处理各种复杂边界类型的田块;在不考虑障碍物影响时算法耗时15 ms^19.2 s;相比于只进行航线排序优化的情况,同时进行航向和航线排序优化后,航线间转移路径总长度下降了23.04%~45.98%;而考虑障碍物影响时处理耗时也在离线应用的可接受范围内。该算法的通用性、可靠性、效率和优化效果均可满足各种复杂边界二维田块无障碍物和有障碍物条件下的农用无人机作业的相关要求。

摘要：为解决无人农场模式下油菜联合收获作业过程中自主导航作业路径自动规划及优化问题,该研究提出了两套完整的针对任意四边形边界田块的油菜联合收获全覆盖作业路径规划算法。采用“理论分析-算法设计及程序编码-算例测试与仿真评估”的技术路线及方法,首先分析油菜联合收获机的作业特点与机具特性,拟定油菜联合收获无人化作业过程对路径规划工作的基本要求,再通过等距偏置处理和扫描线填充算法生成全覆盖作业路径,并采用OR-Tools软件对方向平行路径进行调度优化。通过4块典型实际田块进行仿真计算和测试,结果表明,算法耗时在0.17~4.73 s之间,混合路径相对于目前生产中广泛使用的环形作业路径,在未经行调度优化时,倒车次数减少36.36%~40.00%;混合路径中,行调度优化后倒车次数相对于未调度优化时减少33.33%~60.87%,非作业路径长度减少7.20%~20.23%。该研究为长江中下游区域稻油轮作无人农场中油菜无人化联合收获提供了作业路径规划方面的理论与技术支撑。

摘要：挖坑机钻头进给量是影响其扭矩和工作效率的重要因素,研究挖坑机进给量与其动态力学参数之间的变化规律对开发挖坑机具有重要意义。该文首先根据开合螺母的工作原理,利用解析法分析了开合螺母机构的运动特性,确定出了其动销轨道角为105°,进而设计出了一种开合螺母式自动进给机构的手提式挖坑机,不仅实现了挖坑作业的自动化,又能迅速完成回程运动。然后基于挖坑机升土理论,分析了挖坑机钻头进给量与其升土效果之间的影响关系,并通过试验进行了验证,从而为挖坑机进给量的设计提供了参考。研究表明,开合螺母螺距为5 mm时,挖坑机扭矩及其波动幅度均较小、工作效率最高。

摘要：为建立油菜籽粒与播种、收获等机具相关重要工作部件间发生碰撞时的碰撞模型,该文基于运动学方程构造了油菜籽粒恢复系数的测定装置,并针对油菜籽粒的弹性特性进行了试验测定和分析。针对华双4号油菜品种,采用L8(41×24)混合正交试验方案研究了碰撞材料、碰撞材料厚度、自由下落高度和含水率等因素对油菜籽粒恢复系数的影响,然后针对碰撞材料、下落高度和碰撞材料厚度等重要因素进行了单因素试验,并进一步获得下落高度和碰撞材料厚度2个因素对恢复系数的影响规律及回归方程。试验结果表明,影响油菜籽粒恢复系数的因素主次顺序为:碰撞材料、自由下落高度、碰撞材料厚度和含水率。油菜籽粒与Q235、铝合金、有机玻璃、橡胶等碰撞材料之间恢复系数依次减小,并且随着下落高度的增加而减小,随着碰撞材料厚度的增加而增大。在碰撞材料为厚1 mm的Q235和籽粒含水率8.06%条件下,恢复系数随下落高度变化的回归方程决定系数R2=0.9979;在碰撞材料为Q235、籽粒含水率8.06%和下落高度420 mm条件下,恢复系数随材料厚度变化的回归方程决定系数R2=0.9872。该文结果可为油菜精密播种及高性能收获机具中相关工作部件的设计提供依据。

摘要：为了通过优化车间作业调度降低制造过程中的能耗,将车间机器资源的耗能过程划分为不同阶段。在对各阶段的能耗进行分析建模的基础上,建立了面向低制造能耗的车间作业调度问题模型,并在所建立模型的基础上,以最小化制造能耗为优化目标,采用模拟退火优化算法实现车间作业调度优化。按照编码设计规则随机生成车间作业调度方案,将随机生成的车间作业调度方案作为初始调度方案,采用模拟退火算法实现制造能耗优化,得到最优车间作业调度方案。通过仿真实验验证了所提出方法的可行性和有效性。

摘要：为进一步降低熔丝沉积成形设备的运行成本,同时提高成形效率,设计一种斜壁结构的支撑,基于STL模型提出并实现其自动生成算法.实验证明该支撑结构与常用直壁结构支撑相比,不仅能够有效辅助零件实体的成形过程,而且能够尽可能地减少支撑材料消耗量和成形时间.算法实用可靠,已成功集成至Power RP软件支撑模块中.