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期刊信息/Journal information
农机化研究
黑龙江省农业机械工程科学研究院 黑龙江省农业机械学会
农机化研究

黑龙江省农业机械工程科学研究院 黑龙江省农业机械学会

迟宏伟

月刊

1003-188X

njhyj@vip.sohu.com

0451-86662611

150081

黑龙江哈尔滨市哈平路156号

农机化研究/Journal Journal of Agricultural Mechanization Research北大核心
查看更多>>本刊为学术类期刊，国内外公开发行。自创刊以来，历届编委及编审人员以交流大农业概念下(包括农、林、牧、副、渔)的机械化、电气化、自动化的学术、科研成果以及与之相关的综合性述评为办刊宗旨，严把质量关，使本刊的知名度与学术地位日渐提高。近年来，本刊曾多次受到国家农业行政管理部门和国家有关学术组织的表彰与奖励，曾获1994年、1996年、1998年、2000年全国优秀农机科技期刊奖和2002年全国农机优秀科技期刊一等奖；并自1988年起，连续5届被国家权威部门确认为全国中文核心期刊。目前，本刊已被“中国科学引文数据库”、“万方数字化期刊群”、“中文科技期刊数据库”、“中国学术期刊全文数据库”和“中国核心期刊(遴选)数据库”收录；1999年起作为国家级火炬计划项目“中国学术期刊综合评价数据库”引文源期刊，被全文收录，并由清华大学代理向国外发行光盘。
正式出版
收录年代

    麦克纳姆轮农业机器人路径跟踪——基于改进野马算法

    穆占海艾尔肯·亥木都拉郑威强
    1-8,18页
    查看更多>>摘要：针对麦克纳姆轮农业机器人在智能大棚中的路径跟踪问题，建立了运动学模型和动力学模型，设计了一种新型的双环比例微分-分数阶比例积分导数(Proportional Derivative-Fractional Order Proportional-Integral Derivative，PD-FOPID)控制器对全局路径进行动态跟踪控制。对于控制器参数多且整定困难的问题，首先采用帐篷映射初始化种群策略、精英主义记忆策略、动态余弦权重策略和柯西—高斯变异策略对原始野马算法进行改进，然后利用略改进野马算法(Improved Wild Horse Optimizer，IWHO)对控制器最优增益参数优化。实验结果表明:所开发的算法在探索和开发阶段方面性能优异，且PD-FOPID控制器在整定工作中表现突出。路径跟踪仿真证明，设计的双环PD-FOPID控制器比FOPID控制器更具显著的优势，能够避免动态误差累积，快速响应调整到规划路径，在提高农业大棚机器人路径跟踪控制质量方面具有巨大的潜力。

    麦克纳姆轮农业机器人路径跟踪运动学模型动力学模型新型双环控制器改进野马算法

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    基于PSO-BP模糊PID的变距取苗机构控制系统设计

    李润泽王卫兵李小军
    9-18页
    查看更多>>摘要：为满足番茄、辣椒等蔬菜作物的移栽需求，基于向下取苗原理设计了一种适用72穴和128穴两种主要番茄钵苗穴盘规格的变距取苗机构，通过建立数学模型获得了取苗机械手参数的目标函数，并利用粒子群和模拟退火混合算法对其结构参数进行优化。同时，为实现变距取苗机构的精确控制，提出了一种基于PSO-BP的模糊PID算法以提高控制精度，介绍了系统的结构与工作原理，并通过选型计算与分析建模建立了控制系统的数学模型。针对传统PID控制器稳定性差、响应速度慢等不足之处，利用PSO-BP模糊PID对控制器的参数进行在线调整，以满足控制过程中对参数的不同需求。仿真结果与试验数据的分析表明:在参数相同条件下，基于PSO-BP模糊PID控制系统系统稳定性更好、响应速度更快，具有良好的鲁棒性，提升取苗成功率的同时降低了基质损伤率，能够满足变距取苗机构高精度快速稳定控制的需求。

    变距取苗机构PSO-BP神经网络模糊PID算法控制系统

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    肉苁蓉种子离散元仿真参数标定

    白志业蒙贺伟彭慧杰戚江涛...
    19-26,53页
    查看更多>>摘要：为寻求肉苁蓉种子离散元模型的物料特性参数，采用物理和仿真试验相结合的方法，以不同物性参数组合下肉苁蓉种子休止角为响应值，采用Plackett-Burman试验对参数进行筛选，获取显著性参数，即肉苁蓉种间静摩擦因数、肉苁蓉种间动摩擦因数、肉苁蓉种子-钢板静摩擦因数、肉苁蓉种子-钢板恢复系数。通过Box-Behnken试验建立休止角与显著性参数回归模型并优化，获取接触参数最优值，即肉苁蓉种间静摩擦因数为0。65、肉苁蓉种间动摩擦因数为0。07、肉苁蓉种子-钢板恢复因数为0。54、肉苁蓉种子-钢板静摩擦因数为0。43。通过仿真与物理试验对比验证，得到二者相对误差为2。05％，表明标定参数可为肉苁蓉种子播种机械仿真提供数据依据。

    肉苁蓉种子休止角离散元参数标定播种机械

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    基于点云语义分割的猕猴桃冠层叶密度测量方法

    韩皓名石复习席新明
    27-35页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于LiDAR的猕猴桃果园叶密度测量方法，旨在为猕猴桃果园冠层喷药提供更精确的指导。首先，使用激光雷达扫描10个密度不同的猕猴桃冠层建立点云数据集，利用RandLA-Net神经网络模型并通过6折交叉验证的方法对猕猴桃冠层的树叶、树枝和T型架点云进行语义分割;然后，计算仅包含树叶信息的冠层点云表面积，通过与人工落叶后的实测冠层叶属性(叶面积、叶片数)进行回归分析比较，得到冠层叶点云表面积与真实冠层叶属性的关系;最后，将3 mx3 m的猕猴桃冠层区域划分为400个225 cm2的小网格区域，用以生成冠层叶密度图。结果表明:RandLA-Net网络模型能够有效地对猕猴桃冠层的树枝、树叶与T型架点云进行分割，模型平均总体精度OA达到92％以上，平均交并比mIoU为81。4％，冠层实测叶面积与冠层叶点云表面积的回归分析中获得了较高的相关性R=0。78，回归方程为y=1。491x+8315。对于每个猕猴桃冠层点云数据，通过Alpha-shape算法计算网格区域的冠层体积和预测网格真实叶面积的方法生成冠层叶密度图。所开发的基于点云语义分割的猕猴桃冠层叶密度测量方法，各项指标均符合预期要求，可以为果园冠层喷药提供更精准的指导。

    猕猴桃园冠层叶密度点云语义分割深度学习精准喷雾

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    具有避障功能的农机自动作业全覆盖路径规划方法

    罗荣浩干熊杨光友
    36-43页
    查看更多>>摘要：针对不同尺寸和类型障碍物条件下的农机车辆自动作业全覆盖路径规划问题，提出了静态全覆盖路径规划方法和路径优化方案。根据矩形田块信息、障碍物信息、农机最小转弯半径和机具宽度，自动选定作业方向、作业行距、地头转弯区域和转弯模式等参数;根据障碍物形状、高覆盖率高作业路径比的需求，对算法进行优化调整，以达到更好的作业效果。软件仿真测试结果表明:对有小矩形障碍物的田块，改进后的算法覆盖率提升了 0。11％，重复率降低了 0。71％;对大矩形障碍物的田块，两种分区路径的覆盖率分别为89。24％和98。08％，重复率分别为3。53％和2。84％。研究结果表明:算法提高了田块的利用率，降低了作业成本，能够有效避开大小障碍物，同时满足高覆盖率和低重复率的田间作业要求。

    农机车辆路径规划算法自动作业避障

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    高精度小区播种机自校正系统研究

    李振佐杨然兵曹潘冬李国莹...
    44-48页
    查看更多>>摘要：在小区育种试验的播种环节过程中，小区行长和间隔的精准控制尤为关键，现常用的控制方式为北斗定位系统控制和编码器控制，但目前民用的北斗定位模块经过差分处理后，基本上接收北斗卫星发送的信号频率只能达到20 Hz，造成整个控制过程不是连续的。根据编码器的基本原理可知，控制精度虽低于北斗卫星，但编码器两个脉冲发送间隔低于北斗定位系统接收频率。为此，将编码器与北斗定位系统相互融合，设计了一种高净度的小区播种机自校正系统。大量田间试验结果表明:所研究的小区播种机自校正系统能够将小区长度误差精度控制在0。67％以内，相较于传统的编码器和北斗定位模式而言精度大大提升。

    小区育种北斗定位系统编码器自校正

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    基于双目视觉技术的茶叶嫩芽定位方法研究

    朱龙舜郑旻璐
    49-53页
    查看更多>>摘要：进一步提升茶叶嫩芽定位的准确性及茶叶嫩芽采摘的作业效率，选取双目视觉技术作为切入点，针对其识别、定位、采摘等环节展开设计研究。考虑茶叶嫩芽采摘的基础特征和双目视觉技术的应用条件，合理搭建双目视觉模型，选用立体匹配的核心定位算法，完成茶叶嫩芽的定位方法与采摘功能优化，并布置相应的试验机构，展开定位采摘验证试验。结果表明:基于双目视觉技术的茶叶嫩芽定位方法应用具有显著的优越性，较普通定位方法而言，识别误匹配率可降低至4。01％，平均漏采率为3。20％，嫩芽采摘完整率达93。40％，可以很好地促进茶叶嫩芽的后续处理加工，是采摘茶叶嫩芽的品质化的重要基础保障。

    茶叶嫩芽定位双目视觉立体匹配采摘完整率品质化

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    基于ROS的蔬菜移栽机器人控制系统设计

    马文强冯青春李亚军茹孟菲...
    54-60页
    查看更多>>摘要：为实现温室蔬菜移栽无人智能化作业，设计了基于ROS架构的蔬菜移栽机器人控制系统，实现了蔬菜移栽机器人自主取苗部件、秧苗栽植部件和自主移动平台的自动控制。控制系统主要分为总线单元和导航单元，并基于EtherCAT总线和Realsense深度相机搭建硬件系统，利用分层模块化理念开发基于ROS架构的软件控制系统，搭建并实现了移栽作业中取苗、投苗、栽苗及移动平台协同一体化控制。实验结果表明:在大于2s/株的取栽苗周期运动条件下，可实现较高成功率的移栽作业。所设计控制系统保证了移栽作业成功率，提高了当前蔬菜移栽机的智能化水平。

    蔬菜移栽机器人控制系统ROS伺服控制

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    花卉大棚喷药机器人远程控制系统设计——基于互联网

    陈可飞王铁广李文勤邢凯...
    61-67页
    查看更多>>摘要：针对花卉薄膜大棚传统人工施药效率低、喷洒不均匀且漂浮药物对人体健康造成伤害等问题，设计了一种可实现远程手机控制的悬挂式喷药机器人系统。首先，根据花卉的生长特点和大棚空间结构，在不改变现有大棚结构的前提下，通过增设导轨的方式引入喷药机器人，并依据花卉精准施药的基本要求，在SolidWorks中建模并优化喷药机器人的机械结构;其次，以MCU esp8266模块作为核心控制单元，对继电器、电机、电磁阀和药液泵等硬件进行控制，采用PWM方式调节继电器的导通时间，进而实现喷药机器人根据不同行进速度作业;最后，通过WiFi无线通信模块结合物联网平台设计远程控制APP端，实现喷药机器人启停和环境数据采集等功能。系统测试表明:在无遮挡和有遮挡物环境中，数据传输的成功率分别约为98％和93％，丢包率分别约为1。98％和7％，且喷药机器人在不同的速度下运行稳定。测试结果能够为喷药机器人在大棚内行走稳定性和对花卉自动施药提供技术参考。

    花卉大棚喷药机器人远程控制物联网手机APP

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    主路式水肥一体机施肥系统的设计与试验

    李擎李家春熊贤沙蔡家斌...
    68-74页
    查看更多>>摘要：针对现阶段水肥一体化设备存在施肥不均、自动化程度不高及滞后性严重的问题，根据现代化农业节水省肥和减少环境污染的灌溉要求，设计了一款可实现自动混肥、施肥、节水灌溉的主路式水肥一体化施肥机。根据液肥的EC和pH值调节过程的特点，开发了以SIEMENS S7-1200为核心的液肥控制系统硬件，并结合MatLab设计了以模糊PID为控制器的液肥EC和pH值控制系统。为验证施肥机在实际应用中的精确性和鲁棒性，设计了施肥系统动态调节性能试验，结果表明:在施肥阶段，模糊PID控制系统具有较短的稳态时间和较小的超调量，相比于PID控制系统，对EC和pH值进行调节的稳态时间分别减少了 37。7％和52。1％，稳态超调量分别降低了 1。2％和2。2％，可实现对混肥溶液进行迅速有效的调节，满足现代农业实际生产需要。

    水肥一体化施肥机模糊PID过程控制

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