首页期刊导航|农业工程学报
期刊信息/Journal information
农业工程学报
中国农业工程学会
农业工程学报

中国农业工程学会

朱明

半月刊

1002-6819

tcsae@tcsae.org

010-65929451，65910066转2503、3503

100125

北京朝阳区麦子店街41号

农业工程学报/Journal Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《农业工程学报》是由中国农业工程学会主办的全国性学术期刊,自2005年始为单月刊。编委会名誉主任:汪憨华院士,编委会主任兼主编:杨邦杰教授《农业工程学报》为全国中文核心期刊,在最新版的《中文核心期刊要目总揽》中位居"农业工程类"期刊榜首；2001年入选中国期刊方阵"双效"期刊；被中国科协主办的《中国学术期刊文摘》选为首批收录期刊；先后被美国工程索引(EI Page one)、英国国际农业与生物中心(CAB International)、检索系统、数据库收录。
正式出版
收录年代

    中国大田无人农场关键技术研究与建设实践

    罗锡文胡炼何杰张智刚...
    1-16页
    查看更多>>摘要：智慧农业是现代农业的发展方向,无人农场是实现智慧农业的重要途径.为了探索和推广无人农场在现代农业中的应用,华南农业大学对大田无人农场的关键技术进行了深入研究,包括无人农场作业环境、作业对象和作业机械装备信息的数字化感知技术;土地整治、耕整、种植、播种、田间管理和收获方案的智能化决策技术;农机自动导航和农机精准作业的精准化作业技术;农作物生长、农机运维和农场经营管理的智慧化管理技术.2020年在广东增城创建全球首个无人农场,实现了五大功能,包括耕种管收生产环节全覆盖,机库田间转移作业全自动,自动避障异况停车保安全,作物生产过程实时全监控,智能决策精准作业全无人.取得了显著的经济、社会和生态效益,2021年广东增城水稻无人农场种植的优质丝苗米十九香产量达到9934.35 kg/hm2,比当地的平均产量高32％;2023年湖南益阳千山红镇再生稻无人农场两季产量达到17 988 kg/hm2,说明了人不下田也能种地,也能种好地.截至2023年11月,在国内15个省启动了 30个无人农场的建设,包括水稻、小麦、玉米和花生4种作物,实践结果证明了无人农场和智慧农业发展的巨大潜力,为解决"谁来种地"和"如何种地"提供了重要途径.

    智慧农业无人农场水稻智能农机现代农业

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    智能农机多机协同收获作业控制方法与试验

    满忠贤何杰刘善琪岳孟东...
    17-26页
    查看更多>>摘要：为提高多台无人化智能收获机和运粮车协同作业效率,该研究以2台不同型号水稻收获机和1台运粮车为研究对象,开展了智能农机多机协同收获作业控制方法研究.根据协同作业控制决策约束条件,建立协同收获作业中有限个状态过程的改进型连续时间马尔科夫链模型.以减少非作业时间为优化目标,通过模型预测未来一段时间内每台收获机的卸粮时间,动态更新每台收获机的卸粮顺序和时间.仿真试验结果表明:该研究控制方法相对于仓满后再召唤运粮车的卸粮方式有效减少了作业时间,协同收获任务的农机平均作业时间减少了 13.58％.田间试验结果表明:智能农机多机协同作业控制方法实现了2台水稻收获机和1台运粮车协同自主作业,在场景1中,相对于仓满召唤卸粮模式,收获机1和收获机2非作业时间分别减少了 71.25％和42％,收获效率提高了 6.65％和5.22％;在场景2中,相对于仓满召唤卸粮模式,收获机1和收获机2非作业时间分别减少了 77.64％和37.09％,收获效率提高了 12.07％和5.78％.该文提出的控制方法可以实现收获-卸粮转运自主作业,减少了收获机的非作业时间,提高了作业效率,可为无人农场智能收获协同作业提供支撑.

    农业机械无人农场收获多机协同策略运粮

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    机耕道自动驾驶农机局部路径规划

    杨丽丽唐晓宇吴思贤文龙...
    27-36页
    查看更多>>摘要：针对机耕道场景下自动驾驶农机行驶的安全性、平稳性与规划实时性的实际需求,该研究提出了一种基于二次规划的局部路径规划方法.首先基于有限状态机构建农机机耕道行驶模式,其次采用横纵向解耦的方法,通过改进状态栅格法分别对农机速度行为和轨迹行为进行决策,随后利用二次规划方法生成满足多目标、多约束条件的农机轨迹和速度,得到最优路径,最后在多种行驶环境中进行仿真和实车试验,行驶参考速度为2m/s.实车试验结果表明,在绕行静态障碍物场景中,规划轨迹的平均绝对曲率为0.021 m-1,最大绝对曲率为0.056m-1,平均绝对横向误差为3.23 cm,最大绝对横向误差为8.69 cm,农机与障碍物外轮廓的距离大于0.76 m;在规避相向行驶、同向行驶和横穿机耕道的动态障碍物场景中,规划速度的平均绝对速度误差为0.08～0.12 m/s,绝对速度误差小于0.38 m/s,加速度变化范围为-0.38～0.44 m/s2.在规划周期为200 ms的仿真试验中,该文算法平均耗时48 ms,最大耗时75 ms,相比采用静态状态栅格法平均耗时减少38 ms,算法效率提升44％.研究结果可为机耕道场景下的农机局部路径规划提供技术支持.

    农业机械自动驾驶局部路径规划二次规划有限状态机

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    垄耕模式的无人四驱四转移动作业平台路径跟踪控制

    王阳朱孝勇徐磊杨天宇...
    37-47页
    查看更多>>摘要：为了提高垄耕模式的无人四驱四转(four-wheel independent driving and four-wheel independent steering,4WID-4WIS)移动作业平台路径跟踪控制精度和稳定性,该研究提出一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NOB)的路径跟踪控制策略.考虑到转弯区域跟踪误差较大,引入原地转向数学模型,设计基于原地转向的航向角P1控制与纯追踪控制的切换控制策略,以实现转弯路径精准跟踪.在此基础上,根据横向偏差和路径弯曲度,设计基于前视距离函数的纯追踪算法及模糊比例补偿器,构建基于NOB的前馈补偿器,以减小上线距离和位置超调.最后对所设计的跟踪控制策略进行仿真和试验验证,结果表明:与传统纯追踪控制相比,所设计的路径跟踪控制策略在3种初始横向偏差下,上线距离、超调、全线平均绝对误差分别减小了 32.2％～43.4％、0～42.4％和27.7％～49.5％,且曲线区域平均绝对误差减小33.7％～39.5％;在颠簸硬石板、草地、农田翻耕路况下的稳态区平均绝对误差分别减小了 6.25％、33.3％和41.7％.该路径跟踪控制策略有效提高了系统鲁棒性和作业路径跟踪精度,可为垄耕模式的无人四驱四转农业机械导航系统开发提供创新思路和技术参考.

    无人驾驶路径跟踪干扰观测器前馈补偿垄耕种植前视距离

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于电动方向盘的拖拉机自动导航转向控制方法

    张智刚黄海翔罗锡文张国城...
    48-57页
    查看更多>>摘要：为提高轮式拖拉机自动导航过程中转向控制的精度与稳定性,该研究以雷沃欧豹M704-2H拖拉机作为试验平台,采用电动方向盘作为转向执行机构,分析转向机械间隙对控制精度的影响,针对转向间隙特性设计转向控制算法.首先,为了获得准确的转向角,利用GNSS(global navigation satellite system)与二轮车模型快速标定虚拟轮转角,标定结果表明:虚拟轮转角的最大误差为1.3°,平均误差为0.11°.然后,对转向系统的机械间隙进行分析,设计一种带有间隙补偿的模糊PD(proportional derivative)转向控制算法,并在Simulink中验证算法的可行性.实车试验结果表明,该算法跟踪方波转角信号的响应时间为1.1 s,最大稳态误差为0.65°,平均稳态绝对误差为0.132°.跟踪正弦波转角信号的平均延时为0.5s,最大误差为1.91°,平均绝对误差为1.09°.与无间隙补偿算法相比,有间隙补偿算法跟踪方波信号最大稳态误差减小了 0.022°,平均稳态绝对误差减少了 0.112°,角度误差在±0.2°内的时间提升了 71％;跟踪正弦波信号最大误差减小了 0.68°,平均绝对误差减小0.23°.田间直线导航转向控制试验结果表明,转角跟踪的绝对平均误差为0.61°,最大跟踪误差为2.82°,转向控制跟踪精度较高,稳定性好,满足导航作业需求.

    农业机械算法电动方向盘转角标定转向控制机械间隙

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    芒果采收车机械臂运动特性分析及试验

    刘世豪王菲林茂刘俊孝...
    58-67页
    查看更多>>摘要：为提高芒果采收车机械化采摘的适应性,该研究采用多体动力学理论方法对其机械臂的运动特性进行分析.首先,结合芒果生长和农艺特征及采摘机械臂几何构型与向量特性,运用D-H法建立了机械臂运动学模型以探索其运动特性,并进行末端执行器运动轨迹规划.轨迹规划结果表明末端执行器运动平稳,满足芒果采摘运动要求.进一步地,利用拉格朗日法构建了机械臂的动力学模型,对其进行了正逆动力学仿真验证,以深入了解机械臂的关节运动特性.动力学分析结果表明,在恒力矩工况下,伸缩装置和摆动装置的运动呈现一定的周期性,摆动装置、旋转装置角加速度和伸缩装置加速度均约在1.25、2.30、4.15 s达到阶段峰值;在仅做摆动周期运动的情况下,旋转装置、摆动装置所受驱动力矩均近似呈周期性变化,峰值分别为72.5与52N·mm,且在一个运动周期内,均有两个极大值点.对机械臂结构进行仿真模态计算和模态试验,结果表明前六阶固有频率误差在5％以内,验证了芒果采收车机械臂多体动力学仿真建模的准确性.研究结果可为保证有效实现机械臂的采摘效果及提高其可靠性与稳定性提供依据.

    农业机械模型芒果采收采摘机械臂动力学建模运动学特性

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    西兰花选择性采收作业平台识别切割装置设计与试验

    宋昊张学敏谢鹏飞陈相安...
    68-79页
    查看更多>>摘要：针对当前人工采收西兰花存在季节性劳动力需求强、劳动强度大以及成本高等问题,该研究基于西兰花的农艺特性与形态特征设计了一种西兰花选择性采收作业平台,旨在能够实现对西兰花的自主识别切割作业.首先,该平台采用"识别-采收"一体化作业模式,通过对采收作业平台的关键部件进行设计与选型,建立了西兰花的视觉识别系统和定心切割机构.其次,根据西兰花茎秆与割刀之间的相互作用关系,采用对数螺线作为切割曲线设计了一种等滑切角割刀,确定了割刀滑切角40°、切割半径135 mm、割刀长度260 mm等关键切割参数.根据西兰花茎秆的材料属性参数,基于ANSYS Workbench/LS-DYNA软件对茎秆切割过程进行显式动力学仿真分析,以割刀刃角和转速为控制因子,以最大切割力为试验指标,利用正交试验优化设计,确定了茎秆切割过程的最优参数组合为割刀刃角20°、转速1rad/s,在此参数下最大切割力为725.82 N,切割质量较优.最后,对采收作业平台进行性能试验,结果表明视觉系统能够有效识别自然环境下的成熟西兰花植株,检测效果良好;定心切割机构可快速平稳的切入并切断西兰花茎秆,切断表面平整光滑;采收作业平台整体漏收率在10％以下、检测准确率为90％、切茎合格率为88.9％,可满足西兰花选择性采收的作业需求.该研究可为西兰花选择性采收作业装备的设计开发提供理论参考和实际借鉴.

    收获农业机械机器视觉西兰花切割装置显式动力学

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于机器视觉的菠萝自动去眼方法与试验

    刘安稳谢方平向阳李亚军...
    80-89页
    查看更多>>摘要：菠萝加工过程中的去眼作业目前主要依赖人工手动操作,劳动成本高且作业效率低.为实现自动化菠萝去眼作业,该研究运用YOLOv5目标检测算法对菠萝眼进行快速识别,将所有角度相差90°的两张图片作为一组进行立体匹配分析以获取菠萝眼的三维位置信息.通过旋转菠萝和轴向移动去眼刀具将专用去眼刀具依次对准每一个菠萝眼并快速去除.试验结果表明:YOLOv5目标检测算法对菠萝眼识别效果良好,验证集的准确率、召回率和平均精度均值均高于96％;菠萝眼实际中心与探针刺入位置的平均误差为1.01mm,最大误差为2.17 mm,均方根误差为1.09 mm;菠萝眼的完全去除率为89.5％、不完全去除率为6.2％,漏检率为4.3％,单个菠萝去眼时间为110.9s,基本满足自动化去眼作业需要.研究结果可为菠萝自动去眼机研发提供技术参考.

    农业机械机器视觉设计菠萝眼YOLOv5三维定位

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于Wenner和Schlumberger双组态融合的土壤电导率测量装置

    齐江涛王凯晨包志远张伟荣...
    90-99页
    查看更多>>摘要：土壤电导率的准确、实时和原位获取可为农业生产精准管理提供有效的数据支撑,为提高传统电流-电压四端法测量精度,该研究基于电流-电压四端法3种测量组态,开展土壤电导率主要影响因素(土壤含水率、电极入土深度、土壤坚实度和土壤处理方式)对电流-电压四端法的3种测量组态测量精度影响的试验.结果表明,Wenner和Schlumberger两种测量组态可较好地适用于不同土壤环境条件.进一步以Wenner和Schlumberger两种测量组态所测土壤电导率值为输入量,基于BP神经网络构建了双组态融合的土壤电导率回归模型,并在此基础上设计了一种土壤电导率测量装置,该装置主要包括JESTON nano、STM32单片机数据采集模块、传感器、激励源及差分放大模块等组件.工作稳定性试验结果显示,该装置在不同土壤电导率梯度条件下测量数据的标准偏差均小于0.43 μS/mm;田间性能对比试验结果显示,该装置测量数据的均方根误差值为0.18 μS/mm,测量精度优于传统单独测量组态和市面常用土壤电导率测量仪,以上结果表明所研制的土壤电导率测量装置具有较好的工作稳定性和测量精度.该研究可为田间土壤信息的实时原位采集提供一种高精度的检测工具和技术手段.

    土壤电导率测量组态BP神经网络模型测量装置

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于三维重构的乌鳢整皮剥离系统设计与试验

    翟晓东赵明岩蒋昕余林敏...
    100-111页
    查看更多>>摘要：针对乌鳢脂肪层薄、皮肉分离难度大、手工剥取效率低且存在安全隐患等问题,该研究设计了基于三维重构的乌鳢整皮自动剥离系统.针对其头部、鱼身、鱼尾截面变化剧烈,表皮黏滑难以固定、臀鳍坚硬严重干扰剥皮作业等特点,采集并分析其形态特征参数,设计了装夹机构、切割机构、皮肉分离机构及剥皮终端.开发了视觉系统,对待剥皮对象进行三维重建,根据重建结果,通过算法控制、规划各执行机构路径,实现了乌鳢整皮快速、准确剥取.以单台乌鳢整皮剥离机的单尾鱼皮剥离时长、鱼皮剥取率、皮肉分离指数及鱼皮破损率为指标,对样机性能进行分析.试验结果表明:单尾鱼平均剥离时长为183 s,鱼皮剥取率均值为94.60％,皮肉分离指数均值为9.93,鱼皮破损率均值为6.25％,符合整皮剥离工艺要求.该研究结果可为鱼类整皮剥取自动化系统的研发与设计提供参考.

    设计试验鱼皮剥离机乌鳢三维重构

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普