检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2025年第5期41卷 27-37页

作者：刘梓博陈羽立徐梓峰李鑫周志艳华南农业大学工程学院/岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 广东省农业航空应用工程技术研究中心广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 农业装备技术全国重点实验室广州510642 华南农业大学-东源县水稻智慧农场关键技术创新研究中心河源517554

四轮差速转向AGV(automated guided vehicle,自动导引车)具有灵活性好、转弯半径小、机械结构复杂度低等特点,在丘陵山地农业生产中更有优势。针对传统阿克曼底盘导航算法直接应用于差速转向底盘导航所存在转弯半径过大、易导致导航失... 详细信息

四轮差速转向AGV(automated guided vehicle,自动导引车)具有灵活性好、转弯半径小、机械结构复杂度低等特点,在丘陵山地农业生产中更有优势。针对传统阿克曼底盘导航算法直接应用于差速转向底盘导航所存在转弯半径过大、易导致导航失效的问题,该研究使用模块化分层开发思想,基于ROS(robot operating system,机器人操作系统)设计了一种基于双变量限幅PID的差速转向底盘导航控制算法,并通过改造的四轮差速车辆进行试验。算法通过横向偏差与航向角偏差双变量限幅PID得到前进速度与旋转角速度,再通过下位单片机实现车轮转速的闭环控制。通过仿真试验,水泥路面试验和田间试验,以横向偏差平均值、均方根误差与最大偏差3个方面对算法的准确性与适应能力进行验证。仿真试验结果表明:通过路径跟踪算法控制的四轮差速车辆在0.4 m/s的速度行驶时,平均误差为1.15 cm,均方根误差为1.27 cm,上线距离小于4.09 m,导航系统有较好的稳定性和调节能力。在水泥地试验中水泥路面环境下以0.4 m/s速度行驶时,平均误差2.83 cm,均方根误差为3.21 cm,在田间试验的果树行间路面环境下以0.4 m/s速度行驶时,平均误差5.25 cm,均方根误差6.13 cm。田间试验结果表明,导航系统与试验车辆在不同的地形环境下有着较好的适应能力,研究结果可以为差速转向底盘的导航技术提供参考。

关键词：底盘 PID 差速转向 ROS 路径跟踪双变量限幅

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航时可延展水稻辅助授粉无人飞机设计与作业参数优选

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农业机械学报 2025年第2期56卷 229-239页

作者：姜锐林键沁林宗辉刘爱民邓孔洪周志艳华南农业大学工程学院广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 广东省农业航空应用工程技术研究中心广州510642 袁隆平农业高科技股份有限公司长沙410006 农业装备技术全国重点实验室广州510642

无人飞机在杂交水稻制种辅助授粉领域得到广泛应用,但现有电动农用无人飞机续航时间短,换电频次高,难以充分利用短暂的有效授粉时间窗口,影响授粉效率。为解决无人飞机辅助授粉续航时间短的问题,同时优选作业参数以提高辅助授粉作业效果... 详细信息

无人飞机在杂交水稻制种辅助授粉领域得到广泛应用,但现有电动农用无人飞机续航时间短,换电频次高,难以充分利用短暂的有效授粉时间窗口,影响授粉效率。为解决无人飞机辅助授粉续航时间短的问题,同时优选作业参数以提高辅助授粉作业效果,本文设计了一种采用多电池组分时并联配电方案的航时可延展辅助授粉无人飞机,最大续航时间达到50 min。采用基于LBM(Lattice Boltzmann method)的数值模拟方法对样机旋翼产生的下洗风场进行了仿真,优选出飞行速度4.5 m/s和飞行高度2 m(距离父本冠层)的作业参数。为验证样机辅助授粉效果和优选作业参数的有效性,设计了样机、四旋翼、六旋翼3种机型杂交水稻制种田间辅助授粉对比试验,并通过采集单视野平均花粉粒数、结实率、制种产量以及续航时间4个维度数据进行离差标准化分析。试验结果表明,样机试验续航时间(42 min)、辅助授粉作业效率(10.5 hm^(2)/架次)、单视野平均花粉粒数(6.98粒,农艺上要求至少3粒)和制种产量(1996.5 kg/hm^(2))以及综合评分均优于另外两种对照机型。研究结果可为提高杂交水稻制种无人飞机辅助授粉效率提供参考。

关键词：无人飞机杂交水稻制种辅助授粉续航时间风场仿真

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基于APF-RRT^(*)的火龙果采摘机械臂路径规划研究

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农机化研究 2025年第6期47卷 48-52,71页

作者：商枫楠罗陈迪李文涛梁英凯肖明玮陈桥周学成广东省农业人工智能重点实验室广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 华南农业大学工程学院/广东省农业航空应用工程技术研究中心广州510642

针对传统RRT算法路径规划过程中存在收敛速度慢、搜索路径不平滑、内存占用多等问题,提出了一种基于APF-RRT*的火龙果采摘机械臂路径规划研究方法。利用RRT*算法重新搜索父节点和布线的原理,针对节点冗余的问题进行改进,减少路径代价;... 详细信息

针对传统RRT算法路径规划过程中存在收敛速度慢、搜索路径不平滑、内存占用多等问题,提出了一种基于APF-RRT*的火龙果采摘机械臂路径规划研究方法。利用RRT*算法重新搜索父节点和布线的原理,针对节点冗余的问题进行改进,减少路径代价;将改进的人工势场法(APF)作为分量偏置扩展点的方向,使随机树偏向目标点生长,避免盲目扩展和提高了路径平滑度。MatLab与CoppeliaSim联合仿真实验表明:APF-RRT^(*)算法相较于传统RRT算法、RRT^(*)算法和APF算法,不仅明显减少了路径点个数和路径长度,缩短了算法时间,提高了路径搜索效率,而且平衡了路径平滑度,适用于在火龙果仿生长环境下采摘机械臂进行避障路径规划。

关键词：火龙果采摘机械臂路径规划 APF-RRT^(*) 改进人工势场 CoppeliaSim

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基于YOLOv7和YCrCb的火龙果识别与分割方法

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农机化研究 2025年第7期 59-64页

作者：罗陈迪李文涛商枫楠肖明玮陈桥欧阳春凡周学成广东省农业人工智能重点实验室华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室华南农业大学工程学院/广东省农业航空应用工程技术研究中心

现阶段火龙果主要通过人工采摘，采摘不及时可能会导致果实衰老，造成果实品质损失，且不利于贮藏。研究火龙果采摘机器人，实现自动化采摘是解决上述问题的重要举措，而火龙果图像识别与分割是自动采摘的关键技术环节。为此，提出了一... 详细信息

现阶段火龙果主要通过人工采摘，采摘不及时可能会导致果实衰老，造成果实品质损失，且不利于贮藏。研究火龙果采摘机器人，实现自动化采摘是解决上述问题的重要举措，而火龙果图像识别与分割是自动采摘的关键技术环节。为此，提出了一种基于YOLOv7和YCrCb色彩空间相结合的算法，对复杂背景下的火龙果进行识别与分割，YOLOv7网络的检测框内通过引入YCrCb色彩空间，联合OTSU阈值分割算法和形态学操作等方法实现果实与背景的分割。为了验证YOLOv7网络的性能，与Faster R-CNN网络进行比较，结果表明：在相同试验条件下YOLOv7平均检测精度为98.82%,提高了6.81%;F1值为0.95,提高了0.22;此外，通过YCrCb可以较好地分割火龙果，平均用时约108 ms。

关键词：火龙果 YOLOv7 图像分割 YCrCb OTSU算法

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电动多旋翼植保无人机升力特性综合测评方法

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农业工程学报 2018年第14期34卷 69-77页

作者：臧英何新刚周志艳明锐臧禹罗锡文兰玉彬华南农业大学工程学院/广东省农业航空应用工程技术研究中心广州510642 国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

升力特性是电动多旋翼植保无人机性能测试的重要参数之一。为了实现对电动多旋翼植保无人机升力特性的性能检测,针对不同型号、不同规格的电动多旋翼植保无人机在评价过程中存在无统一的评价指标问题,该文提出了一种半系留式电动多旋翼... 详细信息

升力特性是电动多旋翼植保无人机性能测试的重要参数之一。为了实现对电动多旋翼植保无人机升力特性的性能检测,针对不同型号、不同规格的电动多旋翼植保无人机在评价过程中存在无统一的评价指标问题,该文提出了一种半系留式电动多旋翼植保无人机升力特性的测试与评价方法,包括性能检测平台、升力特性测试方法及指标、升力特性的评价方法。为了验证方法的可行性,对3种不同机型(分别为四旋翼机型Ⅰ、六旋翼机型Ⅱ、八旋翼机型Ⅲ)进行了升力特性指标的性能测试试验。试验结果表明:3种机型在功率载荷、重量效率、热效比等方面有较大差异,功率载荷最好的机型Ⅲ比最差的机型Ⅰ大7.6 m N/W,重量效率最好的机型Ⅰ比最差的机型Ⅱ大0.33,热效比最好的机型Ⅲ比最差的机型Ⅱ大10.5 N/℃,反映出3种机型在设计过程中整个动力系统效率、机型整体结构和材料选择上的差异,从而在整机作业性能上表现出差异。在上述指标测试的基础上,结合无人机动力系统数学模型,提出了运用功率载荷、重量效率和热效比进行电动多旋翼植保无人机升力特性综合评价的评分方法,对上述3种机型进行综合评分的结果为:机型Ⅲ>机型Ⅰ>机型Ⅱ,该结果表明所提出的评价方法能有效对不同类型电动多旋翼植保无人机的升力特性进行综合评判。该文所给出的测试与评价方法,不仅能用于电动多旋翼植保无人机性能的评测,还能为机型性能的进一步改进提供参考。

关键词：无人机模型农业机械电池动力升力特性功率载荷重量效率热效比

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无人农机作业环境感知技术综述

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农业工程学报 2024年第8期40卷 1-18页

作者：万欢欧媛珍管宪鲁姜锐周志艳罗锡文华南农业大学工程学院/岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 广东省农业航空应用工程技术研究中心广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

推进农业装备智能化能够有效解决农业劳动力短缺的问题。环境感知是农业装备智能化的首要条件。然而,农业环境的动态变化和非结构化特性限制了无人农机的环境感知能力。该文对无人农机的作业环境信息感知技术进行全面梳理,首先介绍了无... 详细信息

推进农业装备智能化能够有效解决农业劳动力短缺的问题。环境感知是农业装备智能化的首要条件。然而,农业环境的动态变化和非结构化特性限制了无人农机的环境感知能力。该文对无人农机的作业环境信息感知技术进行全面梳理,首先介绍了无人农机作业环境的典型要素和各类感知传感器,并分析了不同传感器的优缺点,然后分别从障碍物感知、作物行感知和农田边界及高程信息感知等方面,对无人农机作业环境信息感知技术进行归纳总结,最后讨论了无人农机作业环境信息感知技术面临的挑战及发展趋势,旨在推动环境感知技术在农业领域的应用,促进农业机械的智能化转型。

关键词：农业机械传感器无人驾驶环境感知多传感器融合

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无人机点射式水稻播种装置控制系统设计与试验

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农业工程学报 2022年第18期38卷 51-61页

作者：何伟灼刘威姜锐顾庆宇黄俊浩邹帅帅徐学浪周志艳华南农业大学工程学院/岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 广东省农业航空应用工程技术研究中心广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

针对当前无人机水稻撒播难以成行成穴、落种易受旋翼风场干扰和播种均匀性不佳等问题,该研究结合点射式水稻播种装置和飞行控制器设计了一套播种控制系统,开发了配套的地面站功能,并制作了样机。控制系统基于PID算法实现排种器步进电机... 详细信息

针对当前无人机水稻撒播难以成行成穴、落种易受旋翼风场干扰和播种均匀性不佳等问题,该研究结合点射式水稻播种装置和飞行控制器设计了一套播种控制系统,开发了配套的地面站功能,并制作了样机。控制系统基于PID算法实现排种器步进电机的转速闭环控制,通过标定模型对振动电机激振力和摩擦轮电机转速进行控制,并根据状态机设计播种控制程序。以3倍丸粒化稻种为对象,从播种量准确性、播种成行性和播种均匀性3个方面对样机的播种性能进行验证并优选合适的播种参数。试验结果表明:无人机模拟飞行的播种量准确性测试中,样机以1.0~2.5 m/s的作业速度进行播种时,播种量的平均相对误差小于4%,控制系统具有较好的动态调节能力。实地飞播测试中,样机以1.0和1.5 m的高度播种时,种子分布在12 cm种行宽度内的平均概率超过80%,成行性较好。考虑安全因素,优选1.5 m为样机的适宜作业高度。在作业高度为1.5 m,3倍丸粒化稻种的播种量为90~150 kg/hm^(2)(对应裸种的播种量22.5~37.5 kg/hm^(2)),作业速度为0.5~2.0 m/s时,播种均匀性变异系数为20.51%~35.52%。进一步分析发现,适当提升作业速度可提高播种均匀性。田间试验结果表明,播种量的相对误差分别为2.47%和4.12%,播种均匀性变异系数分别为22.17%和21.82%,种子破损率分别为0.34%和0.18%,满足相关标准的水稻飞播精度控制要求。研究结果可为无人机水稻直播技术提供参考。

关键词：无人机 PID 水稻直播点射播种控制系统状态机

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直播稻播前不同土壤火焰温度条件下杂草种子发芽率试验

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农业机械学报 2024年第1期55卷 134-144页

作者：周志艳李鑫黄俊浩杨得帅林键沁姜锐华南农业大学工程学院广州510642 岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 广东省农业航空应用工程技术研究中心广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

杂草的有效控制是降低直播稻稳产风险的重要措施,播前土壤火焰处理是以非化学方法在进行播种前抑制杂草种子萌发的有效手段。为明确土壤火焰处理中温度场对杂草种子发芽率的影响规律,采用数值模拟方法对燃料分流部件中集管结构参数进行... 详细信息

杂草的有效控制是降低直播稻稳产风险的重要措施,播前土壤火焰处理是以非化学方法在进行播种前抑制杂草种子萌发的有效手段。为明确土壤火焰处理中温度场对杂草种子发芽率的影响规律,采用数值模拟方法对燃料分流部件中集管结构参数进行了研究,数值模拟和验证试验结果表明,当集管内径d为20 mm、气体输入流量为1.0~3.5 m^(3)/h时,最大流量偏差系数Δη在3.0%以内,支管间气体流量分配较均匀。基于数值模拟结果设计了火焰燃烧装置,研究6种输入流量(1.0~3.5 m^(3)/h)的液化石油气燃料对火焰高度和火焰温度分布的影响,以拖拉机行进速度、燃料输入流量和土壤深度作为试验因素,进行了全因素试验,采用稻田间常见的杂草种子研究温度场对杂草种子发芽率的影响规律。试验结果表明,在常温常压工作环境下,火焰高度和火焰温度最高值均随着燃料输入流量的增大而增大;当拖拉机行进速度为2.36 km/h,燃料输入流量为2.5、3.0、3.5 m^(3)/h时,土壤温度最高值可分别达到92.83、116.58、156.83℃;相比未经火焰处理的对照组,当土壤温度达到92.83℃时,在α=0.05的显著性水平下,千金子、异型莎草种子发芽率显著降低,但马唐、鳢肠种子发芽率受影响不显著,当土壤温度达到116.58℃和156.83℃时,4种杂草种子发芽率均显著降低;当土壤温度达到156.83℃时,马唐、鳢肠、千金子和异型莎草4种杂草种子发芽率分别降低94.82%、87.81%、86.54%和84.05%。田间试验结果表明,土壤火焰处理对稗草、马唐、鳢肠和异型莎草有显著的抑制萌发作用,其相对除草率Y≥80.00%。

关键词：直播稻土壤消杀燃烧特性温度场种子发芽率

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四轮转向喷杆喷雾机平移换行导航控制系统设计与试验

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农业机械学报 2023年第7期54卷 68-78,143页

作者：周志艳余鑫梁乐彬向颖陈羽立罗锡文华南农业大学工程学院广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642 广东省农业航空应用工程技术研究中心广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

针对传统喷杆喷雾机在转弯、换行过程中调头空间有限、转向半径大、易碾压作物等问题,提出了一种可利用车辆平行移动来实现换行作业的控制方法。基于平移换行方式设计了四轮转向喷杆喷雾机的导航控制系统,该控制系统采用RTK(Real time k... 详细信息

针对传统喷杆喷雾机在转弯、换行过程中调头空间有限、转向半径大、易碾压作物等问题,提出了一种可利用车辆平行移动来实现换行作业的控制方法。基于平移换行方式设计了四轮转向喷杆喷雾机的导航控制系统,该控制系统采用RTK(Real time kinematic)定位模块和姿态传感器进行组合导航,以喷雾机位置信息和姿态信息作为输入,在四轮转向运动学模型基础上,结合运动学解算实现了喷杆喷雾机非转弯调头换行的自动导航跟踪控制,根据喷雾作业要求设计了基于有限状态机的自动作业策略。开展了传统PID(Proportion integration differentiation)控制器与单神经元PID控制器的实地对比测试。在常规方形硬质平整地块试验时,搭载常规PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为7.63、4.27 cm,而搭载单神经元PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为6.48、3.24 cm。在常规方形田间地块试验时,搭载常规PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为11.01、6.66 cm,而搭载单神经元PID控制器的喷雾机在平移换行过程中的最大跟踪偏差、平均绝对偏差为8.60、4.47 cm。试验表明,单神经元PID控制器与传统控制器相比,具有较好的控制精度与适应性,解决了传统换行方式转向半径大而需要较大的转向空间的问题,为宽幅喷杆喷雾机的地头转向和换行提供解决方案。

关键词：喷杆喷雾机自动导航单神经元控制平移换行四轮转向

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我国智能农机的研究进展与无人农场的实践

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华南农业大学学报 2021年第6期42卷 8-17,I0003页

作者：罗锡文廖娟胡炼周志艳张智刚臧英汪沛何杰华南农业大学工程学院/广东省农业航空应用工程技术研究中心/广东省农业人工智能重点实验室/南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广东广州510642

智慧农业是现代农业的高级形式,无人农场是实现智慧农业的重要途径,智能农机是无人农场的物质支撑。本文以植物生产为例,介绍了智能农机的智能感知、自动导航、精准作业和智慧管理4项功能在智慧农业中的地位和关键技术的研究进展;介绍... 详细信息

智慧农业是现代农业的高级形式,无人农场是实现智慧农业的重要途径,智能农机是无人农场的物质支撑。本文以植物生产为例,介绍了智能农机的智能感知、自动导航、精准作业和智慧管理4项功能在智慧农业中的地位和关键技术的研究进展;介绍了华南农业大学集成相关智能农机创建水稻无人农场的实践和无人农场的5个特点,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和智能决策精准作业全无人。在2020年的中稻和2021年的早稻生产中,水稻无人农场的稻谷产量均高于当地的平均产量,表明了其巨大的发展潜力。无人农场的建设为解决“谁来种田”和“如何种田”的问题提供了重要途径。

关键词：智慧农业智能农机自动导航精准作业无人农场信息技术水稻生产

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