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农业机械学报
中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
农业机械学报

中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院

任露泉

月刊

1000-1298

njxb@caams.org.cn

010-64882610，64882231

100083

北京德外北沙滩1号6信箱

农业机械学报/Journal Transactions of the Chinese Society for Agricultural MachineryCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由中国科协主管、中国农业机械学会和中国农业机械化科学研究院主办的国家级学术期刊，农业工程类中文核心期刊，美国工程信息公司（EI）收录期刊。主要刊登农业机械、农业工程、农用动力和能源、农产品及食品加工机械、农机化以及有关边缘学科的基础理论、设计制造、材料工艺、测试仪器与手段的研究成果及发展动向,反映学科最新研究成果和学术水平。同时还将及时提供中国农业机械学会举办的国内外学术活动信息，可供农机乃至机械行业中、高级技术人员、大专院校师生及科研单位的有关人员阅读参考。
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    作物生长模型研究现状与展望

    蒙继华王亚楠林圳鑫方慧婷...
    1-15,27页
    查看更多>>摘要：作物生长模型由最初的作物生长发育模型发展到农业决策支持模型,在科学研究、农业管理、政策制定等方面发挥着越来越重要的作用.本文首先回顾了作物生长模型的发展过程,并按照模型主要驱动因子,将作物生长模型分为土壤因子、光合作用因子和人为因子驱动3类并分别进行了归纳阐述;然后对典型的模型分别从模型模块、时空尺度、可模拟的作物类型等方面进行列表式对比;并对作物生长模型在气候变化评估、生产管理决策支持、资源管理优化等方面的应用,以及面临的极端条件、复杂农业景观和模型复杂度等挑战进行了总结,在此基础上认为遥感数据同化和孪生农场是其发展方向.

    作物生长模型长势监测作物估产驱动因子遥感孪生农场

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    基于轻量化U-Net网络的果园垄间路径识别方法

    侯文慧周传起程炎王玉伟...
    16-27页
    查看更多>>摘要：针对目前果园垄间导航路径识别方法存在准确性与实时性难以同时兼顾、泛化能力弱等问题,本文在U-Net模型的基础上进行优化,采用MobileNet-v3 Large作为U-Net的主干特征提取网络,并在跳跃连接处引入坐标注意力机制(Coordinate attention,CA),构建轻量化路径识别模型.以该模型分割的垄间可行驶区域为基础,利用最小二乘法重塑可行驶区域边缘点,并进一步提取垄间导航线.首先采用数据增强的草莓垄间数据集进行模型训练,并进一步迁移到葡萄和蓝莓数据集上进行权重微调,以提高模型适应能力.最后在相应的验证集上进行导航路径识别,并通过可视化对比不同模型识别结果,以验证模型准确性.试验结果表明,网络模型在草莓、蓝莓和葡萄果园垄间路径识别的平均交并比分别为98.06％、97.36％和98.50％,平均像素准确度分别达到99.13％、98.75％和99.29％.模型处理RGB图像分割可行驶区域的理论推理速度可达19.23 f/s,满足导航实时性和准确性的要求.

    垄间导航路径识别语义分割图像处理迁移学习U-Net

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    农田耕整载荷六维力传感器结构优化与解耦研究

    陈伟张晓袁栋朱继平...
    28-35,89页
    查看更多>>摘要：针对农田耕整载荷大、测量精度低等问题,在经典十字梁结构基础上,设计了一种辐梁式六维力传感器,可同时测量力和力矩,通过仿真方法对传感器结构进行了优化,确定了应变梁长、宽、高分别为9、10、6 mm;分析了传感器结构在载荷下的应变能力,确定了应变片贴片位置.对传感器开展了静态标定试验,基于标定数据采用改进型XGBoost(Extreme gradient boosting)机器学习网络对力信号进行解耦,并与常规网络进行比对.试验结果表明,改进型XGBoost模型在X、Y、Z方向力和力矩6种加载方式的测试集决定系数R2P分别达到0.980 4、0.941 8、0.943 4、0.986 8、0.996 9、0.982 2,预测效果较好,避免了陷入局部最优解.改进型XGBoost模型在六维加载力、力矩的R2P、测试集平均绝对误差(MAEP)均明显优于随机森林模型、传统多元线性回归,相较于传统多元线性回归方式,六维加载力、力矩的R2P分别提升22.57％、20.99％、23.32％、26.27％、26.05％、18.72％.基于机器学习的解耦算法可明显减少耦合误差的影响,提高传感器的测量精度,为农机优化提供了技术支撑.

    农田耕整载荷辐梁式传感器结构优化解耦算法机器学习

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    双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

    张喜瑞杨幼铭刘宏新刘俊孝...
    36-49页
    查看更多>>摘要：针对我国香蕉秸秆粉碎还田作业过程中香蕉秸秆粉碎质量差,秸秆缠绕堵塞等问题,设计了一种双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机.基于滑切定理,解析了粉碎刀随轴转动过程中的动态滑切角和粉碎定刀滑切角的相对作用原理,以等速螺线设计L形粉碎定刀刀刃曲线,确定了粉碎刀结构参数;对香蕉秸秆缠绕粉碎刀辊进行受力分析,设计防缠绕板并确定装配数量与结构参数;以装置前进速度、粉碎刀辊转速、防缠绕板高度为试验因素,以香蕉秸秆粉碎合格率、抛撒不均匀度和香蕉秸秆缠绕数量为评价指标进行三因素三水平正交试验,建立因素与指标的响应面数学模型.试验结果表明,最优参数组合为作业机前进速度1.5 m/s、防缠绕板高度41.6 mm、粉碎刀辊转速1 800r/min,此时香蕉秸秆粉碎合格率为93.8％,香蕉秸秆缠绕数量为26,香蕉秸秆抛撒不均匀度为12.1％.以最优组合进行田间试验验证,试验结果表明双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机整机防缠性能优越,满足设计要求.

    粉碎还田机香蕉秸秆双定刀滑切角防缠

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    冷浸田起垄平整装置设计与试验

    张青松蔡家顺于良航方震...
    50-59页
    查看更多>>摘要：针对冷浸田终年积水、水土温度低及排水不良,需进行垄作栽培水稻的生产要求及目前缺乏相关机具的生产现状,设计了一种适宜于冷浸田作业的起垄平整装置,该装置主要由起垄辊、微垄开沟器及平整部件组成,实现大垄排水、微垄蓄水作业,利于冷浸田排水及水稻种子生长发育.根据《冷浸田机械起垄水稻栽培技术规程》,对起垄辊、微垄开沟器及平整部件关键参数进行了设计,确定起垄辊回转半径为560 mm、锥形面倒角为28°,微垄开沟器宽度为50 mm、高度为40 mm及平整部件可调节角度为5°.基于DEM-FEM耦合仿真分析确定了装置较优运行参数,当机具前进速度为0.6 m/s、旋耕刀辊转速为230 r/min、起垄辊转速为120 r/min时,土壤回流率为3.51％,并进行了起垄辊应力应变分析.田间试验结果表明,平均垄沟沟深为160.03 mm、沟顶宽为174.84 mm,平均垄顶宽为1 888.89 mm,平均厢面平整度为11.26 mm,平均微垄沟沟宽为60.16 mm、沟深为36.48 mm,各项指标均满足冷浸田机械化起垄作业要求.

    冷浸田种床制备开沟起垄仿形平整DEM-FEM仿真

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    双轨道弹射式水稻精量直播排种器设计与试验

    李汉青颜丙新武广伟凌琳...
    60-72页
    查看更多>>摘要：针对现有排种器存在投种不顺及大播量成穴性较差等问题,本文设计了一种双轨道弹射式水稻精量直播排种器.基于理论分析设计了关键部件,利用DEM-MBD耦合仿真技术得到了弹簧力参数及因素取值范围,明确了转速超过35r/min后排种器的性能显著下降.以合格率、漏播率及重播率为性能评价指标开展台架正交试验,研究转速、调节深度及稻种球度对排种器工作性能的影响,建立排种性能评价指标的回归预测模型.试验结果表明:排种轮转速为23.06 r/min、型孔深度为8.99 mm、稻种球度为52.7％时,排种器合格率为88.58％、漏播率为4.43％、重播率为6.99％,排种器工作性能最佳.为验证排种器工作性能及优化后参数的准确性,开展了田间试验,试验结果与优化后结果保持一致,回归方程预测结果误差小于2％,验证了试验可行性及参数准确性,在最优参数下排种器穴径合格率为100％、平均穴径为3.62 cm、穴径变异系数为18.45％、平均穴距为22.98 cm、穴距变异系数为8.43％、平均穴粒数为11.08、穴粒数变异系数为17.56％.所设计的排种器具有较好的播种性能、较高的穴径合格率及较低的变异系数,表明该排种器具有良好的成穴性能.

    水稻精量排种器双轨道弹射式

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    玉米大豆兼用腔盘组合孔式排种盘设计与充种性能试验

    任定林刘涛夏守浩陈永新...
    73-89页
    查看更多>>摘要：针对玉米大豆带状复合种植条件下传统机械式排种器不易实现二者兼用精量排种要求、现有气力式排种器排种速度提高因型孔漏充存在漏播断条等问题,设计了一种具有腔盘组合孔结构的排种盘,分析确定了排种盘关键结构参数,构建了吸附过程和吸运过程力学模型.应用EDEM离散元仿真与台架试验相结合的方法进行了排种盘型式优选试验,结果得出:腔盘组合孔式排种盘具有提高充种室种群定向运移平均速度和增大拖拽充种角的作用,有效抑制了型孔漏充率.以安装优选种盘的玉豆兼用排种器为对象,以机组前进速度和工作负压为试验因素,以漏充率和充种合格率为试验指标,采用二因素全因子试验设计开展了充种性能试验,结果表明:当机组前进速度为4.0～7.0 km/h、工作负压在3.0～4.0 kPa时,玉米和大豆种子漏充率均小于3.6％、充种合格率均不小于96％.田间验证试验表明,在机组前进速度为4.0～7.0 km/h、工作负压为3.0～4.0kPa条件下,腔盘组合孔式排种盘的排种器播种玉米和大豆漏充率分别不大于3.8％、4.2％;当工作负压为3.0 kPa、机组前进速度为7.0 km/h时,自扰动腔盘组合孔式排种盘相比无扰动平面排种盘,播种玉米和大豆漏充率分别下降14.8、12.6个百分点.

    玉米大豆兼用腔盘组合孔气力盘式排种器充种性能

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    俯仰式播种单体仿形性能检测试验台设计与试验

    衣淑娟李怡凯陈继国王淞...
    90-100页
    查看更多>>摘要：为解决播种单体仿形机构性能难以检测的问题,设计了俯仰式播种单体仿形性能检测试验台.阐述了试验台组成结构与工作原理,对其高速传动系统、液压升降系统、监控系统以及关键部件参数进行设计.应用ANSYS软件对台架整体和关键部件进行静力学分析和模态分析,验证结构设计的合理性.为检验俯仰式播种单体仿形性能检测试验台的实际检测效果,以德邦大为1205型牵引式免耕精量播种机播种单体为研究对象,先以液压杆伸出量与传送带速度为试验因素,以监控系统误差为评价指标进行试验.试验得出,在液压杆伸出量为0～200 mm范围内,监控系统角度传感器最大误差为0.69 mm;在传送带速度8～19 km/范围内,光电编码器最大误差为0.18 km/h.确认监控系统准确性后,再以单体速度为试验因素,采集速度8、10、12km/h下地块的起伏数据为目标曲线,以地形起伏模拟曲线的绝对误差平均值为指标进行单因素试验,试验得出,所设计的试验台可有效模拟田间地面的起伏频率与起伏量,绝对误差平均值为1.86 mm,满足播种单体仿形性能检测需求.

    高速播种机仿形机构试验台架农田地形液压系统

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    取秧侧向零偏移的空间轨迹再生稻分插机构设计与试验

    孙良姜凯雯周斌俞高红...
    101-108页
    查看更多>>摘要：为了解决现有空间行星轮系式分插机构在再生稻宽窄行机械化种植取秧过程中出现侧向偏移量和侧向偏转角的技术难题,本文提出一种具有局部平面轨迹特性的空间轨迹不等速行星轮系机构,并开展基于取秧口和机构回转中心位置约束下的宽窄行分插机构综合研究.构建了基于关键位姿点(取秧起始点、取秧结束点、推秧点)的空间轮系机构运动综合模型,利用关键位姿点求解机构杆长参数与空间交错轴信息,并通过优选二杆相对角位移参数实现机构传动比分配.将不完全非圆齿轮副引入空间行星轮系机构,利用间歇机构锁止弧约束行星轴,实现机构取秧过程侧向零偏移量、侧向零偏转角的平面轨迹段.通过仿真分析与机构样机试验验证了机构实际作业性能与理论设计相一致,结果表明:分插机构取秧侧向零偏移量,取秧侧向零偏转角,推秧侧向总偏移量为50.24 mm、取秧角为5.18°、推秧角为71.56°、推秧侧向角为16.26°、插秧穴口宽度为22.43 mm、轨迹高度为289.76 mm,满足预期设计要求.最后通过田间试验验证,分插机构可实现等行距取秧口和既定机构回转中心下宽行(40 cm)与窄行(20 cm)间隔机插,满足再生稻宽窄行种植要求.

    再生稻分插机构零偏移量零偏角宽窄行不完全非圆齿轮系

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    植物茎秆柔性夹持装置刚柔耦合仿真与试验

    韩明兴李淼段宏兵徐琨...
    109-118页
    查看更多>>摘要：针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求.基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型,进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析,以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析,研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响.仿真与试验结果表明:装置最大夹持直径为68.8 mm,基于所构建夹持装置精准夹持力模型,可平稳调控夹持行程、速度及夹持力;随着弹簧刚度的增加,夹持力逐渐变大,夹持稳定性增加,综合比较发现当弹簧刚度为10 N/mm时,可满足装置施加400 N切割力时植物茎秆稳定夹持需求,柔性夹持力波动较小,能有效避免损伤植物茎秆.

    植物茎秆柔性夹持装置稳定性分析可调夹持力刚柔耦合仿真ADAMS

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