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期刊信息/Journal information
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。
正式出版
收录年代

    移动机器人视觉里程计技术研究综述

    陈明方黄良恩王森张永霞...
    1-20页
    查看更多>>摘要：随着移动机器人技术不断发展,里程计技术已经成为移动机器人实现环境感知的关键技术,其发展水平对提高机器人的自主化和智能化具有重要意义.首先,系统阐述了同步定位与地图构建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)中激光SLAM和视觉SLAM的发展近况,阐述了经典SLAM框架及其数学描述,简要介绍了 3类常见相机的相机模型及其视觉里程计的数学描述.其次,分别对传统视觉里程计和深度学习里程计的研究进展进行系统阐述.对比分析了近10年来各类里程计算法的优势与不足.另外,对比分析了 7种常用数据集的性能.最后,从精度、鲁棒性、数据集、多模态等方面总结了里程计技术面临的问题,从提高算法实时性、鲁棒性等方面展望了视觉里程计的发展趋势为:更加智能化、小型化新型传感器的发展;与无监督学习融合;语义表达技术的提高;集群机器人协同技术的发展.

    视觉里程计特征法直接法深度学习同步定位与地图构建数据集

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    基于变前视距离的四轮同步转向农机改进纯跟踪控制

    沈跃赵莎张亚飞何思伟...
    21-28页
    查看更多>>摘要：路径跟踪控制是提高自主导航系统控制精度的关键.针对在复杂农田作业环境下转弯时纯跟踪算法跟踪精度不高的问题,本文提出了一种基于改进纯追踪模型的四轮同步转向农机路径跟踪控制算法.建立了基于四轮同步转向农机的运动学模型和纯跟踪模型,在此基础上考虑航向误差得到改进纯跟踪模型,进行RTK定位坐标修正,根据量化误差的评价函数搜索前视区域最优目标点,得到最优前视距离.本文算法能实时确定四轮同步转向农机改进纯跟踪模型中的前视距离,使航向误差和横向误差最小化,实现目标点的自适应优化.仿真结果表明,本文方法转弯时平均绝对横向误差减至0.035 m,平均绝对航向误差减至0.212°;水田实验结果表明,当四轮同步转向农机作业速度为3.6 km/h时,四轮转向农机轨迹跟踪平均绝对横向误差减至0.109 m,平均绝对航向误差减至2.799°,转弯跟踪精度显著提高.

    水田四轮同步转向改进纯追踪控制前视距离自适应优化

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    茶园仿生往复式开沟松土机设计与试验

    秦宽郎旭涛沈周高吴正敏...
    29-39页
    查看更多>>摘要：丘陵山区茶园土壤板结、石砾较多,使用传统旋转或移动式开沟机会出现打石跳刀、刀具无法入土、开沟不深、作业阻力大的问题.为此,依据人工铲土具有自发性以最低功耗完成最优作业路径的特点,设计仿人工铲土动作的曲柄摇杆式开沟装置,并研制小型茶园往复式开沟松土机.通过分析人工使用铁锹铲土的动作,建立入土、切土、抛土的运动模型,基于Matlab软件分析得到人工铲土时铁锹锹尖运动轨迹的拟合方程,以此方程为基准,建立曲柄连杆机构的目标函数,结合约束条件解出曲柄摇杆机构结构参数,同时对开沟铲进行开沟阻力分析,确定开沟铲的结构参数.建立Recurdyn和EDEM耦合的开沟铲-土壤互作仿真模型,并进行三因素三水平正交试验,对作业和结构参数进行优化,得到最优参数组合:机器前进速度v为0.06 m/s、曲柄转速n为42 r/min、入土倾角ψ为80°.田间试验结果表明,茶园往复式开沟松土机作业平均开沟深度为211.5 mm,开沟功率为0.119 kW,沟深稳定性系数为90.9％,相较于传统旋转式开沟机,开沟功率降低6.3％,沟深稳定性系数提高3.1个百分点,整机作业质量满足茶园农艺要求.

    茶园开沟松土机仿生曲柄连杆机构RecurdynEDEM

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    玉米免耕播种自动调偏系统设计与试验

    张振国郭全峰蒋贵菊王蕴泽...
    40-52页
    查看更多>>摘要：为适应新疆滴灌区宽窄行免耕种植模式,解决传统大型玉米免耕播种机播种过程中触碰根茬、无法精确约束路径、玉米粒距合格率低等问题,结合免耕播种农艺要求,在采用导航定位技术获取播种机当前位置与目标路径间偏差的基础上,设计一种玉米免耕播种自动调偏系统.该系统主要包括避茬装置、液压执行系统和控制系统,通过建立整机力学模型,对避茬装置和液压执行系统进行运动和受力分析,确定避茬装置和液压执行系统关键结构参数,获取避茬装置最佳挂接长度和液压执行系统最大驱动力.进一步优化控制系统,实现避茬装置自动调偏及接收反馈信息功能.对免耕播种避茬装置自动调偏系统进行性能试验,试验结果表明,神经网络PID的期望调偏角最大稳态误差为0.932°,超调量全部小于1％,平均响应稳态误差小于0.9°,满足预期.田间试验结果表明,当拖拉机作业速度不大于1.0 m/s、行间秸秆覆盖量不大于1.0kg/m2时,避茬率不小于85％,纵向调整距离不大于8.6 m,玉米粒距变异系数不大于21.63％.此时播种机调偏避茬效果最佳,满足玉米免耕播种机农艺指标要求.

    免耕播种机玉米自动调偏避茬装置神经网络PID控制

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    气吸双行错置式玉米密植精量排种器设计与试验

    王韦韦宋岚洲石文兵魏德华...
    53-63页
    查看更多>>摘要：针对大豆-玉米复合密植播种模式下传统气吸式排种器单行种盘高转速作业导致充种时间短、气流稳定性差,难以实现高速精量密植播种的问题,设计了一种气吸双行错置式玉米密植精量排种器,阐述了排种器结构与工作原理,对其工作过程及关键部件进行理论分析,构建充种和投种环节的种子力学模型,确定排种盘内外环型孔排布、投种轮、气室等关键结构参数,并开展单、双气道内负压分布、型孔内气流场特性分析,基于DEM-CFD耦合方法对排种器的排种过程进行仿真分析,以作业速度、气室结构和负压为试验因素,充种合格指数、重充指数和漏充指数为评价指标,优选出最优气室结构.通过台架试验开展不同气吸式排种器排种性能对比试验.试验结果表明,在作业速度为5～10 km/h的高速密植工况下,气吸双行错置式密植精量排种器排种合格指数均大于88.7％,且作业速度为10 km/h时,相较于常用单圆环气吸式排种器合格指数提高5.5个百分点,漏播指数降低5.6个百分点;田间试验结果表明,在作业速度为5 km/h下,播种合格指数为95.7％,重播指数为1.6％,漏播指数为2.8％.提出的气吸双行错置式玉米密植精量排种器在高速作业时拥有良好的排种性能,能够满足大豆-玉米高速精量密植播种要求.

    玉米双行错置式气吸式排种器DEM-CFD气室结构

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    气力辅助充种式花生精量排种器设计与试验

    郭鹏郑效帅王东伟侯加林...
    64-74页
    查看更多>>摘要：针对花生播种向精准、高速方向发展过程中高速作业状态下花生种子充种效果差的问题,设计了一种气力辅助充种式花生精量排种器,重点设计了排种器排种盘结构和气力辅助充种结构.针对颗粒尺寸大、质量大的花生种子,通过对花生种子在排种器中堆积现象与充种时间进行分析,得出花生高速排种充种过程需增强充种性能,从而提高充种效率.通过对花生种子进行充种原理分析,阐明花生种子充种过程中种子与排种器的运动关系与受力关系,分析充种过程影响因素.通过设计带有导种槽的排种盘和带有辅助吹种型孔的辅助充种结构,分析计算排种盘吸种孔、导种槽的关键结构参数以及辅助吹种型孔参数与排列方式.以充种合格率和充种漏充率为指标,进行三因素三水平组合试验,对试验结果进行多元回归分析,以最优目标进行优化,确定排种盘最佳参数组合为排种器吸种负压5.156 kPa、花生高速播种机前进速度8.007 km/h、扰动吹种正压1.149 kPa,此时,花生充种合格率为95.84％、漏充率为4.06％,能够实现花生种子有效充种.

    花生气力式排种器导种槽

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    基于IWHO-EKF的高速免耕播种机播种深度监测系统研究

    王淞衣淑娟赵斌李衣菲...
    75-84页
    查看更多>>摘要：为解决免耕播种机高速(12～16 km/h)作业时因地势起伏造成机械振动与传感器测量误差导致的播种深度监测系统精度降低,以及单一传感器监测可靠性较差的问题,研究了一种基于改进野马算法(Improved wild horse optimizer,IWHO)优化扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman filter,EKF)中关键参数Qsigma、Rsigma1、Rsgma2、Rsigma3的多传感器数据融合算法(IWHO-EKF)的高速免耕播种机播种深度监测系统.首先,建立以激光、超声波与角度传感器为多传感器监测单元的播种深度监测模型;其次,通过卡尔曼滤波算法对3个单一传感器分别滤波;最后,提出一种加入莱维飞行与高斯变异的IWHO-EKF算法,将滤波后的3个单一传感器进行数据融合,从而解决机械振动干扰与传感器测量误差降低的问题,同时充分发挥多传感器融合信息,确保免耕播种机高速作业时实现高精度、高可靠性播种深度实时监测.为验证其优越性,通过IWHO-EKF算法与单一传感器监测、单一传感器滤波和WHO-EKF算法进行仿真对比试验与田间试验.仿真试验表明:基于IWHO-EKF的高速免耕播种机播种深度监测算法平均绝对误差为0.073 cm,均方根误差为0.090 cm,相关系数为0.983,实现了高精度监测,且精度相较于传感器原始监测值、滤波值与WHO-EKF算法均显著提升.田间试验结果表明:基于IWHO-EKF算法的高速免耕播种机播种深度监测系统相较于3个单一传感器监测值,平均绝对误差和平均均方根误差分别降低0.063 cm和0.067 cm,同时平均相关系数提升0.027,该系统能够提高播种深度监测系统的精确性和可靠性.

    高速免耕播种机播种深度监测系统改进野马算法扩展卡尔曼滤波器数据融合

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    舀种勺舌式胡麻精量穴播器设计与试验

    李辉赵武云石林榕戴飞...
    85-95页
    查看更多>>摘要：针对胡麻播种机用种量大、播量变异系数大、播种不均匀的问题,基于胡麻种子物理特性和种植农艺要求,设计一种舀种勺舌式胡麻精量穴播器.通过分析穴播器工作原理确定穴播器组成、舀种勺结构参数范围及安装数量;对舀种勺舀种过程和清种过程进行力学分析,确定穴播器角速度范围;通过EDEM仿真过程得知,花纹内壁聚种斜槽在不影响舀种勺填充效果的同时,不仅可以提高仿真效率,还可以增大种子流动性,便于舀种勺充种.以穴播器角速度、舀种勺顶端过渡圆角半径、种室隔离板高度为试验因素,穴播器排种合格率、漏播率和重播率为试验指标,利用EDEM离散元仿真软件开展二次旋转正交组合试验,得到最优参数组合为:穴播器角速度2.9 rad/s、舀种勺顶端过渡圆角半径2.5 mm、种室隔离板高6.8 mm;将该舀种勺3D打印制作进行排种性能试验验证,台架试验得到该舀种勺排种合格率、漏播率和重播率平均值分别为87.00％、6.33％、6.67％;田间试验得到该舀种勺排种合格率为88.33％,漏播率为6.67％,重播率为5.00％;胡麻平均种植密度为50株/m2,其台架试验与田间试验结果基本一致,性能满足胡麻精量播种农艺要求.

    胡麻精量穴播器舀种勺EDEM

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    番茄钵苗移栽探出式取钵机构设计与试验

    辛亮王明成孙国玉张浩...
    96-105页
    查看更多>>摘要：为了降低番茄钵苗移栽过程取钵机构对秧苗钵土根系的损伤,同时避免机械式钵苗移栽机构设计特殊取苗轨迹与姿态的优化难题,提出了一种可与系列移栽机构配合使用的番茄钵苗探出式取钵机构,实现取苗各关键位置机构秧针以固定角度完成探出入钵、移动送苗及收回推秧工序.根据钵苗移栽取钵过程分析与设计要求,建立了探出式取钵机构力学分析模型,并获得影响秧针扎入钵土时驱动杆受最小驱动力的因素.基于Matlab App Designer平台开发了取钵机构计算机辅助分析设计软件,获得满足番茄钵苗移栽要求的取钵机构设计参数集.采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以驱动杆斜杆夹角、钵体含水率、入钵深度为试验因素,以钵体完整率和取苗成功率为评价指标,试制样机并搭建台架实施参数组合优化及验证试验,结果表明:探出式取钵机构可有效地配合取苗机构完成各项性能工作要求,在参数组合为驱动斜杆间夹角112°、钵体含水率57.5％、人钵深度28.4 mm时作业效果最佳,钵体完整率为96.44％,取苗成功率为97.06％,满足钵苗移栽作业性能.

    番茄钵苗移栽探出式取钵机构力学分析

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    植物工厂岩棉块种苗移植机移植部件设计与试验

    童俊华刘珂刘霓红孙良...
    106-114页
    查看更多>>摘要：目前植物工厂岩棉块种苗移植装备自动化程度低,作业时大多依赖于人工,劳动强度大,效率低.基于植物工厂水培叶菜种苗移植现状设计了一种二级变间距的高速移植部件,并配备有一种拨指式定植杯分离辅助机构.对移植手取苗过程中岩棉块种苗进行受力分析,为移植手设计提供依据;开展拨指式定植杯分离辅助机构落杯试验,为后续植苗至栽培槽孔的定植杯中奠定基础.搭建移植机构试验平台,以取苗深度、岩棉块含水率、移植部件横移速度、移植手升降速度、移植手夹苗间距为试验因素进行五因素三水平正交试验,通过方差分析各因素对移植成功率的影响.试验结果表明:当取苗深度为24 mm、岩棉块含水率为90％、移植部件横移速度为0.8 m/s、移植手升降速度为0.24 m/s、移植手夹苗间距为14 mum时,机构移植成功率为97.9％,移植速度为3 132株/h,能够满足高速、高效、稳定的植物工厂岩棉块叶菜种苗移植机械化作业的技术需求.

    移植机岩棉块种苗移植手植物工厂

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