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高遮挡环境下玉米植保机器人作物行间导航研究 总被引：4，自引：0，他引：4
玉米小型植保机器人可以有效解决病虫害防治难的问题，然而玉米生长中后期作物行间叶片纵横交错会严重遮挡可通行区域，给植保机器人沿垄间导航造成了极大的困难。本文将16线激光雷达搭载在植保机器人顶端作为感知单元，实现玉米行间信息获取并提取植保机器人可通行区域识别方法。由于植株叶片属于非刚性障碍，通过分析机器人前进方向上的玉米植株三维点云数据，研究其叶片与主干点云地面投影的分布规律，将K-means聚类估算所得玉米点云中心点作为主干区域点。然后，利用玉米作物成行种植特性引入置信区间去除所估计玉米主干区域离群的聚类点，提高分析精确度。最终解析出高遮挡环境下玉米作物行中心导航线。模拟真实玉米农田场景开展试验，与实际仿真玉米的主干位置对比，该方法识别的玉米位置沿作物行两侧感知系统3.0~3.5m前视距离最大误差3.55cm，系统感知响应平均用时2s，满足60cm宽小型植保机器人最大移动1m/s速度的自主通行局部导航的环境感知需求。 相似文献
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无人驾驶喷雾机电控系统设计与试验 总被引：3，自引：0，他引：3
针对黄淮海地区实行秸秆全量还田模式下的麦玉轮作、麦豆轮作等,使得田间秸秆覆盖量较大,虽有效改善了土壤理化环境,却造成田间地表病虫害加重。为有效解决该问题,并提高作业效率,以自主设计的四轮驱动底盘为研究对象,设计了一种以电能为纯动力的无人驾驶喷雾机电控系统。该系统以STM32F103ZGT6微处理器为控制核心,基于模块化思想分别对喷雾机动力系统、网络通讯系统、转向系统和喷雾系统进行设计,实现远距离遥控精确行走和智能喷雾。性能试验结果表明:行驶速度为2～4 km/h时,低速转向的外轮转角小于等于23°,转弯半径大于等于1. 45 m,转弯路径无偏移现象,转向可靠;直线行驶50 m的平均偏移量为2. 42 m,单位距离平均偏移率4. 84 cm/m,偏移率较小;行驶速度为10 km/h整备状态下的喷雾爬坡度不大于25°;大田内试验时,在蓄电量充足情况下,行驶速度2～10 km/h时,最大续航时间不小于5. 50 h;在最大续航工作时间内,网络通信掉线次数小于等于1次,通信可靠性较好;遥控距离为0～500 m时,车速调节控制、转向调节控制以及药液电磁阀控制响应时间均小于0. 4 s。 相似文献
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玉米秸秆粉料致密成型离散元模型参数标定 总被引：5，自引：0，他引：5
为了提升秸秆粉料致密成型过程中离散元仿真所需参数的准确性,以玉米秸秆粉料为研究对象,利用EDEM软件中的Hertz-Mindlin with JKR粘结接触模型进行玉米秸秆粉料致密成型离散元仿真模型参数标定研究。首先,以接触参数的物理试验结果作为仿真参数选择依据,应用Plackett-Burman试验对初始参数进行筛选,方差分析结果表明,玉米秸秆粉料间滚动摩擦因数、粉料与不锈钢板间静摩擦因数以及JKR表面能对堆积角影响显著;其次,以堆积角为评价指标,应用Box-Behnken试验建立了堆积角与3个显著性参数的二次多项式回归模型,以物理试验得到的实际堆积角42.60°为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合为:秸秆粉料-粉料滚动摩擦因数为0.05、秸秆粉料-不锈钢板静摩擦因数为0.47、JKR表面能为0.05 J/m2;最后,在标定的参数下进行堆积角和模孔压缩试验对比,结果表明,仿真堆积角与实测堆积角相对误差为0.68%,仿真与实际试验压缩位移相对误差为0.98%,通过对比分析两次试验中秸秆粉料模孔压缩位移变化曲线的拟合情况,得出两曲线间的决定系数R~2为0.962 7,说明所得相关参数可用于秸秆粉料致密成型离散元仿真。 相似文献
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提出一种在大田环境下快速、精确提取中晚期玉米行中心线作为农业机器人导航基准线的新方法。改进了传统的2G-R-B算法,实时地获取植株绿色特征。根据玉米垂直投影图生成根茎轮廓特点并采用峰值点检测算法生成玉米根茎候补定位点,再对候补定位点进行二次判别,提取玉米根茎定位点。利用最小二乘法对已知特征点进行拟合,得到作物行线。求取左右行斜率后,计算出实际需要的导航基准线。实验结果表明,与其它算法相比,处理一幅700像素×350像素的彩色图像平均耗时小于185 ms,实时性好。在多种环境下生成的导航基准线准确率在90%以上,有较强的鲁棒性,为农业自动导引车(Automated guided vehicle,AGV)在中后期玉米大田中的自主行走提供了一种可靠的导航方法。 相似文献
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传统精量玉米播种机作业时,排种器的动力由地轮提供,针对由于田间作业工况复杂导致地轮打滑而造成漏播率增加等问题,设计了电控玉米排种系统。该系统在田间播种作业时,由雷达测速仪采集播种作业速度,结合所需粒距得到排种器理论转速;通过编码器采集排种器实时转速,利用控制器控制策略,进行转速的最优控制,从而得到目标排种转速,提高排种精度。田间试验结果表明:应用该电控排种系统进行田间玉米播种作业时,排种合格指数平均值为92.40%,与传统排种相比提高3.63个百分点;漏播指数平均值为4.82%,与传统排种相比降低2.04个百分点;不同播种作业工况下粒距变异系数均小于4.20%,播种效果好。 相似文献
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为了提高纯电动四轮驱动汽车的整车动力性和行驶稳定性,提出一种通过对汽车前后轴转速差及车轮滑转率实时观测完成轴间扭矩重新分配的控制策略。通过Matlab/Simulink构建了整车动力学模型,并设计了基于遗传算法(GA)和PID控制的轴间扭矩分配控制系统,分别在低附着均一路面、对接路面对整车加速性能进行了仿真分析。对该轴间扭矩控制系统进行软硬件设计,并对开发的控制器进行了道路试验。结果显示运用该控制器及控制策略能较好地跟随实时路况,使车辆动力性和行驶稳定性得到提升,试验结果也验证了控制系统的有效性。 相似文献
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针对小麦小区条播机排种系统智能化水平低的问题，本文基于差分定位原理设计了一套小麦小区条播机电控排种系统。该系统主要由北斗差分定位系统、STM32F4主控系统、锥体格盘驱动系统、离心分种驱动系统和人机交互系统等组成，主控系统采集北斗差分定位信息计算锥体格盘匹配转速，控制格盘电机和分种电机运转，并显示作业信息。通过正交试验法优选了离心分种器结构参数，建立了播种机车速和锥体格盘转速控制模型。试验结果表明：各行排量一致性变异系数为5.69%,均匀性变异系数为20.77%,验证了本电控排种系统的可行性。 相似文献
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针对传统生物质颗粒环模成型机生产成型效率低、环模失效严重等问题，基于仿生蜂窝状有序多模孔结构，该研究提出了一种立式环模生物质颗粒成型机仿生设计方法。对蜂窝单体几何模孔结构进行图像处理，对蜂窝相邻模孔边缘轮廓拐点坐标进行提取，并获取模孔网格坐标，构建环模-压辊-物料耦合作用受力模型，以物料摄取量、挤压力为设计目标，对颗粒成型机仿生环模、模孔、压辊等参数进行设计。样机通过三压辊与仿生环模孔之间摩擦作用，实现对成型区域内物料的挤压成型，从而形成致密的生物质颗粒。温室条件下以颗粒度为2～4 mm的玉米秸秆为物料，物料含水率为12%、压辊主轴转速为100 r/min，结果表明：在相同转速下，优化后的仿生立式环模生物质颗粒成型机较传统环模成型机吨料能耗降低10.08%，生产的成型颗粒密度大于等于1.32 g/cm3，抗跌碎性指数为99.4%，样机能耗为40.46 kW·h/t，该研究各项指标均达到了相关标准的要求且高于传统生物质颗粒机。 相似文献