检索结果-内蒙古大学图书馆

果树学报 2022年第12期39卷 2418-2427页

作者：莫松涛董涛赵汐璇阚江明北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业和草原局重点实验室北京100083 广东省农业科学院果树研究所广州510640

【目的】探究香蕉果实外形棱角特征与成熟度之间的关系,构建一种基于遗传算法与SVM的香蕉果实成熟度判别方法。【方法】采用同一种类不同成熟度的176个香蕉果实,根据果身长度进行横向平均切割,获取果实在上、中、下三个部位的横切面,再... 详细信息

【目的】探究香蕉果实外形棱角特征与成熟度之间的关系,构建一种基于遗传算法与SVM的香蕉果实成熟度判别方法。【方法】采用同一种类不同成熟度的176个香蕉果实,根据果身长度进行横向平均切割,获取果实在上、中、下三个部位的横切面,再通过手工测量的方法获取横切面中每个棱角的夹角值,并以测量出的棱角特征作为判别成熟度的特征,通过遗传算法优化SVM分类模型参数,使成熟度判别模型能有效地将不同成熟度的香蕉果实进行区分。【结果】基于遗传算法与SVM的香蕉果实成熟度判别模型经过10次预测后,模型的平均准确率为86.20%。【结论】该方法能较为准确地得到香蕉果实成熟度判别结果,验证了香蕉果实的外形棱角特征与香蕉果实成熟度之间存在相关性,并可建立模型进行判别。

关键词：香蕉果实棱角支持向量机遗传算法成熟度判别

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基于人机工程学的电动高枝杆锯研究

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北京林业大学学报 2021年第5期43卷 147-154页

作者：张迎康峰王亚雄李文彬仝思源吕明青北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业和草原局重点实验室北京100083

【目的】在林木剪枝作业环节中,高枝杆锯作为一种高效便捷的工具降低了林业工人爬树剪枝的风险。本研究对市场上典型的电动高枝杆锯进行人机工程学评价,针对其缺陷提出了一种增加可移动手柄的改进方案,通过对比实验来证明改进方案的有效... 详细信息

【目的】在林木剪枝作业环节中,高枝杆锯作为一种高效便捷的工具降低了林业工人爬树剪枝的风险。本研究对市场上典型的电动高枝杆锯进行人机工程学评价,针对其缺陷提出了一种增加可移动手柄的改进方案,通过对比实验来证明改进方案的有效性,为同类型工具提供改进思路。【方法】可移动手柄通过改变握持点到重心的距离,调节工具本身重量对手臂及全身的疲劳负荷。实验选取17名男性操作者,收集操作原有电动高枝杆锯过程中被试人员的心率,肱二头肌和掌长肌的表面肌电信号,握持距离和主观评价结果等数据来选择改进方案。同等实验条件下,对比改进后的实验数据,确定改进效果。【结果】改进前被试人员的心率增加比均大于18%,表明人体全身疲劳负荷过大。肱二头肌和掌长肌归一化的表面肌电信号分别高于20%和30%,呈现出局部肌肉高度疲劳特征。通过配对样本t检验的方法,计算得出改进前后的心率增加比,肱二头肌和掌长肌的归一化表面肌电信号,主观评价和握持距离均有显著差异(P<0.05)。【结论】综合评价结果表明改进之后的电动高枝杆锯可以允许操作人员利用可移动手柄自由调节双手间的握持距离,从而降低手臂及全身的疲劳负荷,最终使得操作舒适性得到明显提升。改进成本控制在百元以下,提高了普遍推广的可行性。

关键词：电动高枝杆锯人机工程学表面肌电信号心率主观评价

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青皮核桃挤压式捡拾机构的设计与试验

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南方农机 2024年第7期55卷 1-5,10页

作者：陕岩徐道春北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林草局重点实验室北京100083

【目的】我国核桃捡拾仍是人工收集,工作效率较低、劳动力成本逐年提高,且现有机械设备无法满足核桃捡拾要求。【方法】基于青皮核桃种植环境及物理参数,设计了一种挤压式青皮核桃捡拾机构,对机构的捡拾过程进行了理论与运动学分析,且... 详细信息

【目的】我国核桃捡拾仍是人工收集,工作效率较低、劳动力成本逐年提高,且现有机械设备无法满足核桃捡拾要求。【方法】基于青皮核桃种植环境及物理参数,设计了一种挤压式青皮核桃捡拾机构,对机构的捡拾过程进行了理论与运动学分析,且制作了样机进行了仿真分析,并选取30个不同尺寸青皮核桃进行了验证试验。【结果】捡拾机构工作时,质心运动速度波动较小,位移变化稳定,青皮核桃平均捡拾时间约为2.7 s,同时试验过程中捡拾机构产生的接触力最大为22.3 N,满足强度要求,青皮核桃捡拾无损率为98%。【结论】设计的装置可以满足青皮核桃采收作业的捡拾要求,结构简单,操作便利,工作效率高,大大降低了人工成本,具有广阔的应用前景。

关键词：青皮核桃挤压式捡拾机构动力学仿真

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双V附翼型负泊松比蜂窝结构参数与原木接触面积耦合关系

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华中农业大学学报 2021年第2期40卷 253-260页

作者：朱旭晨王典刘晋浩黄青青北京林业大学工学院/国家林业和草原局林业装备与自动化重点实验室北京100083

为解决林木采伐中进料辊造成树木损伤的问题,以进料辊中的双V附翼型蜂窝结构为研究对象,探究其胞元结构参数对伐倒木圆条树木的损伤机制。基于理论力学构建了双V附翼型结构单位胞元参数与屈服强度的理论模型,进而进行了Y方向压缩实验验... 详细信息

为解决林木采伐中进料辊造成树木损伤的问题,以进料辊中的双V附翼型蜂窝结构为研究对象,探究其胞元结构参数对伐倒木圆条树木的损伤机制。基于理论力学构建了双V附翼型结构单位胞元参数与屈服强度的理论模型,进而进行了Y方向压缩实验验证,考察在低速压缩条件下各胞元结构参数对该结构等效应力和能量吸收变化的影响,以及有限元仿真进料辊胞元结构参数与原木接触面积的耦合关系。选定聚氨酯作为辊型驱动应用材料,通过正交试验法,在较优参数θ_(1)、θ_(2)、t区间内使进料辊与木材接触面积增大14.56%~26.11%。研究结果表明,可根据具体工况需求选用确定胞元结构参数,且结构参数厚度t是影响负泊松比蜂窝结构密实应变的重要指标;通过双V附翼型负泊松比结构材料的选用和尺寸参数的改变,改善了进料辊作业时与木材的接触面积大小,降低原木所受压强。

关键词：进料辊双V附翼型结构负泊松比林木联合采育机森林工程原木损伤伐倒木

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果园高位自动调平作业平台设计及仿真

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北京林业大学学报 2021年第2期43卷 150-159页

作者：于泳超康峰郑永军吕昊暾王亚雄北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业和草原局重点实验室北京100083 中国农业大学工学院北京100083

【目的】我国果园机械化程度低,尤其缺少丘陵山地果园的机械,目前果园疏花疏果、套袋、采摘等繁重工作主要依靠人工架梯完成。设计一款适用于丘陵山区苹果园的高位自动调平平台,可以提高果园采收机械的采收效率、安全性和稳定性。【方... 详细信息

【目的】我国果园机械化程度低,尤其缺少丘陵山地果园的机械,目前果园疏花疏果、套袋、采摘等繁重工作主要依靠人工架梯完成。设计一款适用于丘陵山区苹果园的高位自动调平平台,可以提高果园采收机械的采收效率、安全性和稳定性。【方法】根据果园地形特点和果树高度确定平台设计要求和调平方式,确定俯仰、侧倾不同部分尺寸关系,液压缸所需推力、平台角度和液压缸位移量的关系;建立平台控制系统数学模型,使用增量式PID控制器,以不同干扰信号在Simulink中仿真控制调平性能;在Adams中设计极限倾翻坡度实验,平台在不同姿态、不同升降高度和不同载质量情况下仿真验证其安全性。【结果】建立各部分的数学关系,确定各部分基本尺寸,从而建立了平台三维模型。在控制系统仿真中,俯仰、侧倾控制系统在阶跃干扰信号下能使工作台很快回到水平位置,调平时间分别为1.6、2.1 s,超调量均为0;俯仰、侧倾控制系统在正弦干扰信号下能使工作台始终保持在0°附近,波动范围分别在0.15°、0.19°内。平台极限倾翻坡度仿真实验表明平台的倾翻稳定性随着举升高度和载质量的增加而降低,相比无调平时,有调平时的最小极限倾翻坡度增加了24.77%,平台安全性明显提高。【结论】设计的果园高位自动调平平台能够在不同干扰下始终保持水平,具有较好的抗倾翻能力,安全可靠,能够满足丘陵山地果园的使用需求。

关键词：果园采收机械自动调平 PID控制倾翻实验

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基于HSV空间和拟合椭圆的光核桃种核表型自动量化系统构建

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农业工程学报 2021年第20期37卷 202-210页

作者：韩巧玲崔树强徐钐钐赵玥赵燕东北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 国家林业局林业装备与自动化国家重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

针对现有青藏高原光核桃种核表型主要采用手工测量和目视法获得,操作繁琐,且提取参数种类有限的问题,该研究构建了一种基于HSV(Hue,Saturation,Value)空间和拟合椭圆的光核桃种核表型自动量化系统。该系统包括图像自动分割和多重参数提... 详细信息

针对现有青藏高原光核桃种核表型主要采用手工测量和目视法获得,操作繁琐,且提取参数种类有限的问题,该研究构建了一种基于HSV(Hue,Saturation,Value)空间和拟合椭圆的光核桃种核表型自动量化系统。该系统包括图像自动分割和多重参数提取2个部分,首先,采用HSV阈值法实现光核桃种核图像的精准分割;其次,用拟合椭圆法进行光核桃种核的核尖提取;最后,对光核桃种核形态、颜色、纹理3类表型进行定量描述。结果表明,该系统对光核桃种核的自动分割准确率达到99.7%,且能够实现多种表型的自动、准确量化,为光核桃表型参数研究提供数据基础和技术支持。

关键词：图像识别图像分割光核桃表型参数拟合椭圆核尖

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路侧绿篱修剪机器人的设计与试验评估

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北京林业大学学报 2025年第05期 1-13页

作者：罗海风张琦肖力玮阚江明北京林业大学工学院林业装备与自动化国家林业局重点实验室

【目的】绿篱修剪现有研究面临的主要难点是开发一种既能高效完成大规模基本形状修剪，又能精细处理复杂形状的机器人系统。针对此问题，本研究通过优化机械结构和控制系统，设计一种新型路侧绿篱修剪机器人，以提高道路两侧绿篱修剪质... 详细信息

【目的】绿篱修剪现有研究面临的主要难点是开发一种既能高效完成大规模基本形状修剪，又能精细处理复杂形状的机器人系统。针对此问题，本研究通过优化机械结构和控制系统，设计一种新型路侧绿篱修剪机器人，以提高道路两侧绿篱修剪质量并降低人工劳动强度。【方法】构建由6自由度SCARA机械臂、往复式剪切刀具及小型履带底盘组成的机器人系统，并对机械臂构型进行优化。控制系统采用“PC+运动控制卡”，开发基于C#的上位机软件用于机械臂轨迹规划。规划了直线、梯形和圆弧3种修剪路径，并进行修剪试验。设计了路径插值点间距和刀具移动速度的单因素试验，通过分析修剪后绿篱形状的误差来评估修剪精度。引入加权法构建综合评价函数，分析不同参数组合下的修剪效果，将修剪误差与作业时间作为指标进行量化评估，探索路径规划参数的最优组合。【结果】试验验证了该机器人在0.6～1.6 m高度、0.5～1.2 m横向范围内的修剪能力。路径插值点间距与刀具移动速度对修剪误差的影响显著。单因素试验结果表明，不同参数组合对修剪误差与作业时间均有影响。在设定范围内，直线绿篱在插值点间距200 mm、速度50 mm/s，梯形绿篱在间隔110 mm、速度45 mm/s，圆弧绿篱在间隔108 mm、速度45 mm/s时，综合评价函数值最小，修剪精度与作业效率表现最佳。【结论】本研究通过机械臂结构和控制系统的优化，成功开发了一种新型路侧绿篱修剪机器人，实现了高效与精细修剪的目标。研究结果验证了机器人在不同作业范围内的修剪能力，并明确了路径规划参数对修剪性能的影响，为绿篱修剪的自动化提供了技术支持。未来研究将进一步优化机器人性能，以适应更复杂的实际应用场景。

关键词：绿篱修剪机器人机械臂控制系统轨迹规划综合评价函数

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一种轻质电动林业单轨车的设计

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林业工程学报 2021年第5期6卷 140-146页

作者：郑成徐道春曹佳乐李文彬北京林业大学工学院林业装备与自动化国家林草局重点实验室北京100083

为构建丘陵地区林果快速集运系统,降低运输成本和鲜果褐变几率,实现节能减排、顺应车辆轻量化发展趋势,设计了一种基于摩擦驱动的轻质电动林业单轨车。该单轨车兼容轮毂电机直接驱动和调隙转向装置,省去了变速箱、离合器等装置,配装72V2... 详细信息

为构建丘陵地区林果快速集运系统,降低运输成本和鲜果褐变几率,实现节能减排、顺应车辆轻量化发展趋势,设计了一种基于摩擦驱动的轻质电动林业单轨车。该单轨车兼容轮毂电机直接驱动和调隙转向装置,省去了变速箱、离合器等装置,配装72V20Ah的锂电池供电,使得单轨车车体结构简单轻巧,轨道不需设置齿条,使得轨道部署方便且节约成本,在车体转弯时车轮受到轨道的压力能自由调节间隙。根据所设计的单轨车结构,建立车体转弯的接触模型,分析车体动力学模型和ADAMS仿真模型以验证该设计方案。结合设计参数及仿真试验结果研制样机,所得样机中单轨车车体质量减少50.54%、轨道质量减少22.46%。试验得出样机能通过20°坡道和最小转弯半径6 m的弯道,并通过电机自带的适配器将电机限速至30%和线性调速部件组合控制行驶速度在0.5~1.5 m/s范围内,提高了单轨车的运行效率。本研究所设计的轻质电动林业单轨车为实现丘陵山区的快速运输提供了技术装备支持,为后续自巡航无人遥感电动单轨车研制奠定了基础。

关键词：轮毂电机摩擦驱动轻质单轨车转弯半径爬坡 ADAMS仿真

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气力式板栗采收装备悬浮速度的测定及影响规律

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南方农机 2024年第11期55卷 13-16页

作者：王瑞白效鹏徐道春何丹味北京林业大学工学院北京100083 国家林业和草原局林业装备与自动化重点实验室北京100083 北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 木材科学与应用教育部重点实验室北京100083

【目的】研究形状系数、含水率以及粒径对板栗悬浮速度的影响规律并建立不同粒径下板栗悬浮速度预测模型。【方法】以河北省唐山市迁西县的燕山早丰板栗为研究对象,通过自制悬浮速度试验台测量板栗的悬浮速度,并选取含水率、粒径、形状... 详细信息

【目的】研究形状系数、含水率以及粒径对板栗悬浮速度的影响规律并建立不同粒径下板栗悬浮速度预测模型。【方法】以河北省唐山市迁西县的燕山早丰板栗为研究对象,通过自制悬浮速度试验台测量板栗的悬浮速度,并选取含水率、粒径、形状系数为影响因子,以悬浮速度为目标值,运用Origin软件进行单因素试验分析,建立不同粒径下板栗的悬浮速度预测模型,探究各参数与悬浮速度之间的变化规律。【结果】单因素试验中,粒径、含水率与悬浮速度呈现正相关,而形状系数与悬浮速度呈现负相关。不同粒径下板栗悬浮速度的变化范围为9.39 m/s~24.37 m/s;不同含水率下板栗悬浮速度的变化范围为12.78 m/s~23.12 m/s;不同形状系数下板栗悬浮速度的变化范围为9.18 m/s~24.84 m/s。【结论】本研究设计的板栗悬浮速度预测模型可以计算出板栗的最佳收获时期,降低设计气力输送装置时风机的功耗,提高板栗采收的效率,并为板栗气力输送、清选以及分级等机械设备的设计研究提供参考。

关键词：板栗悬浮速度物料特性形状系数预测模型

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采用染色示踪技术的土壤优先流自动分割与量化系统

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农业工程学报 2021年第6期37卷 127-134页

作者：韩巧玲柏浩赵玥赵燕东徐向波李继红北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 国家林业局林业装备与自动化国家重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083 东北林业大学林学院哈尔滨150040

针对土壤染色图像色度不一致、染色/非染色区域对比度低的特点,以及现有土壤染色图像分割方法自动化程度弱的问题,该研究提出一种土壤优先流自动分割与量化系统。该系统采用基于H分量改进的模糊C均值方法(Fuzzy C-Means Based on H Comp... 详细信息

针对土壤染色图像色度不一致、染色/非染色区域对比度低的特点,以及现有土壤染色图像分割方法自动化程度弱的问题,该研究提出一种土壤优先流自动分割与量化系统。该系统采用基于H分量改进的模糊C均值方法(Fuzzy C-Means Based on H Component and Morphology,HM-FCM)实现染色区域的自动分割,运用数学统计法提取总染色面积比、基质流深度、优先流比等特征参数,实现对土壤染色区域的量化分析,以揭示优先流的发育程度。并基于2种林地染色图像验证了系统性能。试验结果表明:1)HM-FCM法对于天然次生林和榛子林图像均具有最佳分割效果,其分割准确率为87.9%和83.3%,调和平均值为90.5%和80.3%;2)2种林地土壤染色区域总体集中于0~50 cm土层,优先流具有不同发育程度(P<0.05)。该系统可为优先流路径的空间演变提供技术支持和理论依据。

关键词：土壤图像分割优先流染色示踪技术量化分析

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