摘要：针对目前国产自动集蛋设备自动化程度低,无法满足自动化禽蛋生产需要的问题,设计了包括禽蛋运输装置、震动矫正装置和捡拾执行装置的禽蛋自动捡拾系统,开发了禽蛋捡拾控制系统,实现了传送带上禽蛋的自动捡拾装盘功能;分析确定了捡拾机械手提升舵机输出力矩和吸盘吸气压力参数,优选了捡拾机械手的提升舵机和抽气泵,研究了机械手路径规划、追踪路线预估及取蛋-放蛋方案,加工了禽蛋自动捡拾系统样机,开展了样机捡蛋成功率、捡拾速率和取蛋-放蛋方案优化试验。试验结果表明:该装置操作简单、定位可靠,捡拾机械手捡蛋成功率达到98.3%,捡蛋入盘操作速率每次最快达2.4 s;禽蛋自动捡拾系统采用从传送带远离机械手一侧开始同向取蛋与蛋托左端靠近机械手一侧开始同向放蛋的组合,捡拾30枚鸡蛋平均所用时间最短为73.2 s。该研究为禽蛋自动化生产中的捡拾系统结构设计提供了参考。

摘要：提出3种配比变量施肥中掺混腔结构设计方案,应用散粒体离散元法对多种肥料颗粒的排肥、掺混和撒播过程进行了数值模拟,分析了多肥料掺混特性和掺混腔的不同结构对颗粒掺混均匀度的影响。计算结果及机理分析表明:掺混腔碰撞壁面形状影响颗粒碰撞后的反弹角度与水平速度分量,两者又进而影响碰撞后颗粒在掺混腔中的散布面积;设计的B型掺混腔结构能得到最佳的掺混均匀度;当掺混颗粒流量增加时,多肥料掺混均匀度也相应提高。

摘要：为更好地实现农业机械CAD模型的设计重用,针对经典形状分布算法在特定CAD模型领域检索性能的不足,提出一种基于三维CAD模型距离-面积统计特征的模型相似性评价方法。该算法首先在网格化的三角网格模型表面随机取点,取点过程中为保证随机取点均匀性,采用准随机数发生器Halton-Sequence产生随机数;然后计算任意两点形成有向线段距离以及模型所有面面积之间的比值,同时以距离、面积比为坐标轴构建网格坐标系,统计出现在相应网格中特征点的频次,形成模型的距离-面积特征分布矩阵;最终以Manhattan距离评价分布矩阵的差异程度,从而实现不同CAD模型相似性比较。将面积这一重要几何特征纳入评价算法中,针对相同输入模型,所提算法的检索结果中较为相近、相关的模型数量比文中对比的算法高,算法特征平均提取时间也相对较少。试验结果综合表明,所提算法能够较好地实现农业机械CAD模型相似性评价,在提升时间性能基础上,算法检索性能有较大提高。

摘要：针对现有小麦播种机械作业幅宽小、播种不均匀等问题,设计了一种气力集排式小麦排种分配系统,从播种机的定量排种系统、分配系统等方面研究了气力集排式小麦排种分配机理,分析了排种分配系统的稳定性和均匀性。运用Solidworks Flow进行流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真,分析排种分配系统机构参数(输种管、分种外盖)对气室流场的影响,速度流场分布结果表明,排种分配系统具备较理想流场特性的结构参数为:褶皱管波纹长度为16 mm,波纹角度为90°,分种外盖圆锥角为120°。对排种分配系统稳定性和均匀性进行台架试验,结果表明,排种器转速在20~40 r/min时,总排量稳定性变异系数为1.01%~1.19%,各行排量一致性变异系数为3.20%,种子破碎率为0.23%,试验结果与CFD仿真分析基本一致;样机试验结果表明,总排量稳定性变异系数为1.06%,各行排量一致性变异系数为3.34%,排种均匀性变异系数为27.35%,种子破碎率为0.28%,满足相关标准要求。

摘要：修枝是林业抚育管理的重要措施之一,但适用于高大树木的修枝机械尚处起步阶段。针对目前国内外修枝机械普遍存在作业高度不足、灵活性不高,操作人员劳动强度大、作业危险性高等问题,设计研发了一种高枝修剪机及其控制系统,实现15 m以内高大树木的修枝作业。本文详细阐述了高枝修剪机的工作原理,基于多自由度修剪机械臂正、逆运动学进行锯切定位分析,提出了修剪机的机械臂姿态协调控制与末端修枝锯的锯切定位方法,辅以末端摄像头观察待修树枝的相对位置,通过人机交互界面实现修枝臂协调控制和锯切定位调整,自动化实现升降台、回转台和修剪机械臂姿态调整。此外,通过在开放场地进行样机修枝试验及误差测量与补偿,试验结果表明:在回转台转角固定情况下,本文设计的控制系统和控制方法可以实现末端修枝锯在空间2个坐标轴上的定位标准差均小于5 mm,在作业高度15 m、作业半径6 m的范围内,与同类机械相比具有更高的相对定位精度,能够实现精确定位和锯切作业。

摘要：为实现液体食品的通电加热,结合整流逆变技术设计了液体食品连续通电加热装置,系统由可控脉冲电源、加热室、液泵和流量控制4部分组成。可控脉冲电源输出双极性高频方波脉冲电压,频率、电压和占空比可调,输出功率可达50 kW。实验证明,该装置加热速度快、控制简单方便、极板污染很少,能够满足液体食品的加工要求。

摘要：为实现小麦精播施肥过程的实时监测,确保播种作业质量,该文设计了一种基于变距光电传感器的小麦精播施肥一体机监测系统。该监测系统以STM32单片机硬件系统为下位机,通过反射式光电传感器和旋转编码器分别获取种肥流动与种肥轴转动信息,判断精播机运行状态,并通过Modbus通讯协议将信息传输至MCGS触摸屏上位机人机交互界面实时显示。下位机排种监测电路仿真测试结果表明,放大电路对种管光电传感器检测距离的改变值为4~7 mm;上下位机通讯测试结果表明,数据传输内容准确率为100%;监测系统样机试验测试结果表明,故障报警准确率≥92.5%,种肥缺失、堵塞、泄漏响应时间分别≤0.2、≤0.3、≤0.3 s。该监测系统实现了对小麦精播施肥机作业的实时高精度监测,有助于提高小麦精播机作业质量。

摘要：针对现有辣椒移栽机取苗成功率低、损伤率高、稳定性差的问题,设计了一种插夹联动式末端执行器,基于整排取苗、间隔投苗的取投苗作业形式设计了气动控制系统,分析了取投苗装置结构及工作原理,建立了末端执行器运动学、动力学模型,以薄皮椒钵苗为研究对象开展力学特性试验,结合取苗过程边界条件确定了末端执行器主要参数范围;通过ADAMS运动轨迹仿真与FluidSIM-P 3.6气动系统仿真分析,验证了取投苗装置结构设计与气动时序的合理性;通过DEM-MFBD联合仿真对取苗情况进行了可视化分析,为末端执行器关键参数优化提供依据。通过单因素试验明确了各关键因素对取苗成功率与基质损失率的作用规律;设计正交试验,通过方差分析、响应面分析与多目标寻优得出最优参数组合为:取苗针间距12.25 mm、取苗针入土角50.37°、取苗针行程14.21 mm。台架验证试验得出:取苗成功率为97.92%、基质损失率为2.21%,与回归模型预测值误差分别为0.49%、3.8%,无茎秆损伤现象,取投苗效果良好。

摘要：为实现白芦笋高效、低损伤采收,设计了一种适用于白芦笋选择性收获机的末端执行器,并推导出一种驱动力的计算方法。为驱动末端执行器完成入土、剪切、夹持、拔取等动作,需对其入土驱动力、剪切力以及夹持力等控制参数给出定量描述。首先,针对入土驱动力问题,利用DEM仿真建立末端执行器-土壤离散元模型,研究末端执行器与土壤作用过程,分析末端执行器入土驱动力;其次,从切割白芦笋和土壤两方面分析末端执行器的剪切力,利用万能试验机与DEM仿真建立白芦笋-末端执行器-土壤的互作用模型,借助万能试验机模拟末端执行器的刀片切割白芦笋过程,确定白芦笋剪切强度,结合从DEM仿真角度测得末端执行器刀片切割土壤所需的剪切力,确定末端执行器剪切力参数范围;再次,通过万能试验机模拟末端执行器夹持白芦笋过程,确定白芦笋抗压强度,结合从DEM仿真角度分析末端执行器在土壤中完成夹持动作所需的夹持力,确定末端执行器夹持力参数范围。最终,确定末端执行器入土驱动力FRT>195 N、剪切力FJQ>1.8 N、夹持力FJC<13 N的参数范围。根据确定的末端执行器的参数范围,选取几组参数组合进行田间采收试验,试验结果表明:在入土驱动力200 N、剪切力2 N、夹持力11 N的参数组合下,白芦笋的采收率大于99%,损伤率小于3%,损伤率的数值在可接受范围内,符合白芦笋低损伤采收的要求,为白芦笋选择性收获机实现选择性、低损伤采收提供了一定的理论支持。

摘要：针对茶叶风选装备存在结构简单、风选效果差及风选试验对象单一等问题,为提高茶叶风选效果及茶叶品质,设计了一款绿茶风选装备并开展不同工序下茶叶的风选性能试验。首先,根据风选装备的工作原理,设计了绿茶风选装备,并确定了风选室、风机、传动装置以及物料传递装置的相关设计参数;然后,基于流体力学仿真方法研究风选室内部流场的流线、速度及压力情况,基于离散元仿真方法模拟不同时刻茶叶颗粒群的风选状态,探究不同风速对茶叶风选效果的影响,得出风机风速为6~6.5 m/s时流线稳定,且风选效果较好;最后,对风选装备进行了性能测试、风选效果等试验,探究了不同运行频率对风选效果、不同风选顺序对成品茶品质的影响。试验结果表明,绿茶风选装备4种风机变频器频率下风速变异系数均小于8%,风机变频器最佳运行频率为35 Hz;单位有效宽度生产率大于7 kg/(cm·h),千瓦小时产量大于420 kg/(kW·h),绿茶风选装备性能测试的各项指标符合国家规程要求;茶鲜叶及杀青叶由B级提升为A-和A级,茶叶复选率均高于90%,风选效果显著,茶叶品质得到提升;各试验组中,主出茶口整体优于其余出茶口,杀青分级中主出茶口茶叶品质最佳,茶叶感官评审得分最高。