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基于MatLab的顶苗机构设计与参数优化 被引量：12
1
作者 韩振浩 颜华 +3 位作者 陈科 王海峰 徐盼 何亚凯 《农机化研究》 北大核心 2017年第1期142-146,共5页
针对全自动移栽机顶夹结合的取苗方式设计了一种简单可靠的顶苗机构。通过建立该机构的数学模型,以顶苗杆理论设计行程为优化目标,运用MatLabSQP算法对机构参数进行了优化,获得了结构参数最优组合解。通过对机构进行受力分析,得到部分... 针对全自动移栽机顶夹结合的取苗方式设计了一种简单可靠的顶苗机构。通过建立该机构的数学模型,以顶苗杆理论设计行程为优化目标,运用MatLabSQP算法对机构参数进行了优化,获得了结构参数最优组合解。通过对机构进行受力分析,得到部分构件的受力曲线,明确了机构参数与构件受力关系,为后续机构设计和改进提供了理论依据。基于结构参数优化和力学分析,进行了样机试制和试验,结果表明:该机构顶苗动作稳定,顶苗成功率大于95%,满足设计需要。 展开更多
关键词 移栽机 顶苗机构 机构设计 参数优化
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基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法 被引量：31
2
作者 韩振浩 李佳 +3 位作者 苑严伟 方宪法 赵博 朱立成 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期30-39,共10页
针对视觉导航系统在果园环境中面临的图像背景复杂、干扰因素多等问题,提出了一种基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法。使用Labelme对采集图像中的道路信息进行标注,制作果园数据集;基于U-Net语义分割算法,在数据增强的基础上对... 针对视觉导航系统在果园环境中面临的图像背景复杂、干扰因素多等问题,提出了一种基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法。使用Labelme对采集图像中的道路信息进行标注,制作果园数据集;基于U-Net语义分割算法,在数据增强的基础上对全卷积神经网络进行训练,得到道路分割模型;根据生成的道路分割掩码进行导航信息提取,生成路径拟合中点;基于样条曲线拟合原理对拟合中点进行多段三次B样条曲线拟合,完成导航路径的识别;最后,进行了实验验证。结果表明,临界阈值为0.4时,语义分割模型在弱光、普通光以及强光照条件下的分割交并比分别为89.52%、86.45%、86.16%,能够平稳实现果园道路像素级分割;边缘信息提取与路径识别方法可适应不同视角下的道路掩码形状,得到较为平顺的导航路径;在不同光照和视角条件下,平均像素误差为9.5像素,平均距离误差为0.044 m,已知所在果园道路宽度约为3.1 m,平均距离误差占比为1.4%;果园履带底盘正常行驶速度一般在0~1.4 m/s之间,单幅图像平均处理时间为0.154 s。在当前果园环境和硬件配置下,本研究可为视觉导航任务提供有效参考。 展开更多
关键词 果园环境 视觉导航 语义分割 导航路径识别 样条曲线拟合
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蔬菜自动移栽技术研究现状与分析 被引量：27
3
作者 何亚凯 颜华 +3 位作者 崔巍 陈科 韩振浩 包春林 《农业工程》 2018年第3期1-7,共7页
蔬菜育苗移栽技术的应用可以提高作物产量和经济效益。目前国内蔬菜移栽机械多为半自动机型,移栽效率较低,限制了移栽机械的推广应用。自动移栽机械可以提高蔬菜移栽效率,受到较来越多学者的关注。该文阐述了国内外自动移栽机研究与应... 蔬菜育苗移栽技术的应用可以提高作物产量和经济效益。目前国内蔬菜移栽机械多为半自动机型,移栽效率较低,限制了移栽机械的推广应用。自动移栽机械可以提高蔬菜移栽效率,受到较来越多学者的关注。该文阐述了国内外自动移栽机研究与应用现状,并对主要自动移栽取苗机构结构的特点进行分析。通过对比国内外自动移栽机研究现状,总结了国内自动移栽取苗技术研究存在的不足,并对未来我国自动移栽机的研究与发展提出了建议。 展开更多
关键词 蔬菜 移栽机 自动移栽 取苗机构 研究现状
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山地果园履带底盘坡地通过性能分析与优化设计 被引量：15
4
作者 韩振浩 朱立成 +3 位作者 苑严伟 赵博 方宪法 张天赋 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期413-421,448,共10页
履带底盘作为农机通用底盘的一种优选方案,在山地果园环境中的应用仍然存在较大优化空间。为了进一步提高履带底盘在复杂行驶路况下的地形适应性,结合山地果园的地形地貌特征,开展了履带底盘的坡地通过性能分析,并基于多体动力学分析软... 履带底盘作为农机通用底盘的一种优选方案,在山地果园环境中的应用仍然存在较大优化空间。为了进一步提高履带底盘在复杂行驶路况下的地形适应性,结合山地果园的地形地貌特征,开展了履带底盘的坡地通过性能分析,并基于多体动力学分析软件RecurDyn的仿真结果,进行样机优化和试验验证。首先,以果园通用履带底盘为研究对象,通过理论分析探讨影响履带底盘斜坡平地通过性、斜坡越障通过性的关键结构参数,然后搭建RecurDyn虚拟仿真样机,分析关键结构参数对坡地通过性能的影响规律,进而以提高现有底盘坡地通过性能为优化目标,根据仿真分析结果提出了一种重心调节系统,最终进行样机试制与室内土槽试验。试验结果表明,在坡度为10°的试验路面下,优化后样机在偏航45°时最大牵引力均值为1926 N,相比调控前增加了14.03%。优化后样机最大翻越台阶高度为230 mm,相比优化前增加了27.78%。优化后样机最大跨越壕沟宽度为640 mm,相比优化前增加了28%。研究结果可为山地果园履带底盘的坡地行驶性能优化提供参考。 展开更多
关键词 山地果园 履带底盘 坡地通过性能 重心调节系统
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基于重心自适应调控的山地果园运输车设计与试验 被引量：8
5
作者 韩振浩 朱立成 +3 位作者 苑严伟 赵博 方宪法 王德成 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期430-442,共13页
为了进一步提升山地果园运输机械的复杂地形适应性,设计了一种基于重心自适应调控的山地果园运输车。根据山地果园实际环境特点,进行运输车的总体设计并阐述基本工作原理;根据设计要求,分别开展履带底盘、可移动载物台以及控制系统的关... 为了进一步提升山地果园运输机械的复杂地形适应性,设计了一种基于重心自适应调控的山地果园运输车。根据山地果园实际环境特点,进行运输车的总体设计并阐述基本工作原理;根据设计要求,分别开展履带底盘、可移动载物台以及控制系统的关键部件设计,并针对斜坡、斜坡台阶和斜坡壕沟3种路况制定整机重心控制策略;基于多体动力学分析软件RecurDyn搭建运输车虚拟仿真样机,验证设计方案和控制策略的合理性和可行性;最后进行样机试制并进行整机性能试验。试验结果表明,在坡面角10°,负载0、50、100、150 kg的情况下,整机重心位置经过调控后,运输车偏航45°时的直线行驶最大牵引力分别为1897.87、2139.48、2328.92、2425.24 N,相比调控前分别增加了21.11%、20.65%、26.40%、26.93%;运输车下坡极限翻倾角分别为45°、43°、42°、40°,相比调控前分别增加了7.14%、13.16%、13.51%、14.29%;运输车横向极限翻倾角分为40°、38°、35°、35°,相比调控前分别增加了8.11%、8.57%、12.90%、20.69%;运输车上坡极限越障高度分别为210、200、200、190 mm,相比调控前分别增加了10.53%、25.00%、33.33%、46.15%;运输车的下坡极限跨壕宽度分别为450、480、510、520 mm,相比调控前分别增加了7.14%、14.29%、21.43%、26.83%。结果表明:在不同负载条件下,本文提出的可移动载物台以及整机重心控制策略能够有效提升运输车的坡地行驶性能,在山地果园实际作业环境具有良好的地形适应性。 展开更多
关键词 运输车 山地果园 履带底盘 坡地行驶 重心调控
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作物表型信息获取机器人底盘设计与试验 被引量：2
6
作者 徐圣林 朱立成 +3 位作者 韩振浩 王瑞雪 徐庆钟 贾晓峰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期388-399,共12页
为进一步提升农业机器人底盘田间适应性和行驶稳定性,面向我国山东地区小麦表型信息获取作业场景,设计了一种四轮独立驱动转向的农业机器人底盘。根据小麦种植农艺需求和行驶地形环境,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。分别开展... 为进一步提升农业机器人底盘田间适应性和行驶稳定性,面向我国山东地区小麦表型信息获取作业场景,设计了一种四轮独立驱动转向的农业机器人底盘。根据小麦种植农艺需求和行驶地形环境,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。分别开展了底盘驱动部件、转向部件以及摆臂平衡部件设计,并进行了参数校核和元件选型。建立了关键部件ANSYS有限元模型,分别进行了摆臂平衡机构的应力形变分析和车架振动模态模拟,仿真结果表明,摆臂平衡机构的强度和刚度均能满足设计要求,车架能够有效避免因地形激励产生的共振。建立底盘ADAMS动力学仿真模型,分别进行纵向、横向稳定性分析和单侧凸起、凹坑越障性分析,仿真结果表明,底盘横纵向稳定性能够满足设计要求,摆臂平衡机构能够有效补偿单侧障碍造成的质心高度变化,提高了底盘的行驶稳定性。田间试验表明,机器人底盘具有良好的行驶性能,硬质地面直线行驶平均偏驶率为0.51%,田间地面平均偏驶率为1.13%。原地转向中心点偏移量为3.1 mm,阿克曼转向最小转向半径为1125 mm。纵向翻倾角为34°,横向翻倾角为28°。单侧越障最大高度为160 mm,单侧跨坑最大深度为160 mm。 展开更多
关键词 机器人底盘 表型信息获取 独立驱动转向
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基于VINS-MONO和改进YOLO v4-Tiny的果园自主寻筐方法 被引量：1
7
作者 朱立成 韩振浩 +3 位作者 赵博 周利明 王瑞雪 靳晨 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期97-109,共13页
面向果园运输车果品采收自主运输作业场景,提出了一种基于VINS-MONO和改进YOLO v4-Tiny的果园自主寻筐方法。首先基于VINS-MONO视觉惯性里程计算法,进行果园运输车位置姿态的实时估计。然后基于改进YOLO v4-Tiny目标检测算法,根据图像... 面向果园运输车果品采收自主运输作业场景,提出了一种基于VINS-MONO和改进YOLO v4-Tiny的果园自主寻筐方法。首先基于VINS-MONO视觉惯性里程计算法,进行果园运输车位置姿态的实时估计。然后基于改进YOLO v4-Tiny目标检测算法,根据图像数据进行果筐实时目标检测并获取对应深度信息。其次根据运输车当前位置姿态、果筐深度信息以及深度相机内参,进行被识别果筐位置更新。最后基于三次B样条曲线拟合原理,以被识别果筐位置为控制点,进行寻筐路径实时拟合,为果园运输车抵近果筐提供路线引导。试验结果表明:改进YOLO v4-Tiny果筐识别模型的平均识别精度为93.96%,平均推理时间为14.7 ms,4 m内的果筐距离定位误差小于4.02%,果筐角度定位误差小于3°,果园运输车实测平均行驶速度为3.3 km/h,果筐搜寻路线平均更新时间为0.092 s,能够在果树行间和果园道路两种作业环境下稳定实现自主寻筐。该方法能够为果园运输车提供自主寻筐路径引导,为其视觉导航提供研究参考。 展开更多
关键词 果园运输车 自主寻筐 视觉惯性里程计 目标检测
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基于自抗扰控制的双重转向运动控制系统设计与试验
8
作者 朱立成 赵智宇 +3 位作者 韩振浩 王瑞雪 周利明 赵博 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期391-401,共11页
为进一步提升农业机器人底盘田间转向效率,设计了一种基于自抗扰控制的农业机器人底盘双重转向运动控制系统。根据苹果种植农艺需求和行驶环境,确定了底盘组成和主要技术参数,开展了硬件系统搭建和部件选型。建立了底盘4自由度动力学模... 为进一步提升农业机器人底盘田间转向效率,设计了一种基于自抗扰控制的农业机器人底盘双重转向运动控制系统。根据苹果种植农艺需求和行驶环境,确定了底盘组成和主要技术参数,开展了硬件系统搭建和部件选型。建立了底盘4自由度动力学模型,明确了衡量转向效率的状态空间方程。提出了一种基于自抗扰控制的双重转向控制策略,建立了Simulink动力学仿真模型,并进行了转向仿真模拟。仿真结果表明,自抗扰双重转向运动控制模型横摆角速度为0.241 rad/s,转弯半径为1.96 m,扰动恢复时间为1.04 s,相较于传统PID双重转向控制模型,该模型横摆角速度更大、转弯半径更小、恢复稳定状态更快。田间试验结果表明,底盘平均横向偏移距离为18.5 cm,滑移率为4.84%,大半径转弯测试中双重转向控制底盘的转弯半径平均值相比阿克曼转向控制分别减少0.60、0.57 m,平均转向时间减少4.70、3.41 s。小半径转弯测试中双重转向控制底盘的转弯半径平均值比阿克曼转向控制分别减少0.52、0.49 m,平均转向时间减少10.27、8.22 s。 展开更多
关键词 机器人底盘 双重转向 自抗扰控制
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移栽机械栽植深度仿形技术应用现状及展望 被引量：3
9
作者 韩振浩 颜华 +1 位作者 陈科 何亚凯 《农业工程》 2018年第4期1-7,共7页
育苗移栽能充分利用光热资源,有效提高作物产量,具有良好经济效益,是我国未来蔬菜产业的主要发展方向。栽植深度一致性直接影响作物移栽质量,也是移栽机具质量检测的重要指标。移栽仿形能够有效控制秧苗栽植深度,是当前移栽技术研究关... 育苗移栽能充分利用光热资源,有效提高作物产量,具有良好经济效益,是我国未来蔬菜产业的主要发展方向。栽植深度一致性直接影响作物移栽质量,也是移栽机具质量检测的重要指标。移栽仿形能够有效控制秧苗栽植深度,是当前移栽技术研究关注的重点之一。总结了几种栽深仿形控制基本原理,介绍了发达国家的代表机型和国内科研院所的研究现状,通过对仿形方式的结构特点进行对比分析,指出了国内在该方面研究存在的问题,并对我国未来移栽机栽植深度仿形技术的研究与发展提出了建议。 展开更多
关键词 移栽 栽深控制 仿形 研究现状
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旱地钵苗自动移栽机设计与试验
10
作者 何亚凯 崔巍 +4 位作者 李树君 高希文 陈科 韩振浩 郝朝会 《农机化研究》 北大核心 2019年第4期53-57,共5页
针对目前国内半自动移栽机移栽效率低、综合经济效益不明显等问题,设计了一种旱地钵苗自动移栽机。该移栽机取苗部件利用齿轮五杆组合机构驱动取苗爪完成取苗动作,取苗爪采用插入基质单株取苗方式进行取苗;供苗部件采用不完全齿轮和螺... 针对目前国内半自动移栽机移栽效率低、综合经济效益不明显等问题,设计了一种旱地钵苗自动移栽机。该移栽机取苗部件利用齿轮五杆组合机构驱动取苗爪完成取苗动作,取苗爪采用插入基质单株取苗方式进行取苗;供苗部件采用不完全齿轮和螺旋凸轮轴组合的结构形式实现横向间歇进给供苗,利用棘轮棘爪机构保证纵向停顿供苗;栽植部件选用行星齿轮箱和鸭嘴式栽植器完成钵苗定植。试验表明:该旱地钵苗自动移栽机运转良好,工作性能可靠,作业效率为71.7株/(min·行)时,取苗成功率97.1%,漏栽率4.4%,满足预期设计要求,可为后期自动移栽机的设计与研究提供参考。 展开更多
关键词 钵苗 自动移栽机 取苗机构 供苗机构 栽植机构
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