检索结果-内蒙古大学图书馆

林业工程学报 2025年第1期10卷 113-119页

作者：陈吉朋张雨秋汪令昊周宏平南京林业大学机械电子工程学院南京210037

构建沉水植物群落是湖泊生态修复的重要手段。面向沉水植物机械化种植的需求,提出一种以营养钵为载体的沉水植物种植新方法。该方法将沉水植物秧苗、种子等预植入营养钵中,形成标准种植单元,然后进行机械化种植。首先,给出种植装置的总... 详细信息

构建沉水植物群落是湖泊生态修复的重要手段。面向沉水植物机械化种植的需求,提出一种以营养钵为载体的沉水植物种植新方法。该方法将沉水植物秧苗、种子等预植入营养钵中,形成标准种植单元,然后进行机械化种植。首先,给出种植装置的总体设计方案;其次,针对种植末端执行装置、驱动装置、传感检测等关键结构进行了设计和选型,介绍了种植装置的控制系统设计方案;然后,基于SolidWorks研究了营养钵在种植仿真过程中的静力学特性,分析了营养钵用于沉水植物机械化种植的可行性;最后,以典型的沉水植物苦草为例,开展了机械化种植试验。结果表明,提出的沉水植物种植新方法可行,所设计的种植装置可实现沉水植物标准单元的种植作业,为湖泊、河流等水体的生态修复机械装备研发提供了原理验证。

关键词：沉水植物机械化种植装置标准化种植营养钵

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基于单线激光雷达的果园车辆地头导航方法

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林业工程学报 2025年第1期10卷 128-135页

作者：李秋洁王诗瑶黄政南京林业大学机械电子工程学院南京210037

果园车辆导航包括行间引导和地头转向,地头转向主要采用开环控制,难以适应果园地面不平整以及车辆有初始偏差的复杂情况,阻碍了果园智能化作业的全程覆盖。针对上述问题,提出一种基于单线激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)... 详细信息

果园车辆导航包括行间引导和地头转向,地头转向主要采用开环控制,难以适应果园地面不平整以及车辆有初始偏差的复杂情况,阻碍了果园智能化作业的全程覆盖。针对上述问题,提出一种基于单线激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)的果园车辆地头导航方法,引导车辆沿圆弧导航路径实施地头转向。导航电控系统采用上下位机结构,上位机首先读取单线LiDAR实时采集的果园数据,从中提取圆弧导航路径并计算导航偏差;然后采用纯追踪算法求取车辆目标角速度,将其发送给下位机,下位机控制车辆按照目标角速度转向。实验在株行距5 m×5 m的核桃园进行,在车速0.2 m/s、初始横向偏差±25和±50 cm、航向偏差±10°和±25°的条件下,该方法能够在地头转向结束后将横向偏差控制在±9 cm以内、航向偏差控制在±5°以内。本研究方法是对基于单线LiDAR的果园车辆导航方法的补充和完善,实验结果表明,该方法的抗干扰能力较强,能够有效削弱土地不平整和车辆初始偏差给地头导航带来的影响。

关键词：地头导航果园车辆单线激光雷达路径提取路径跟踪

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基于MLS点云强度校正的行道树树冠识别方法

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激光与光电子学进展 2025年

作者：刘旭李秋洁徐幼林南京林业大学机械电子工程学院

在城市绿量监测领域，移动激光扫描（MLS）技术对于精确识别行道树树冠具有重要的作用。然而，现有依赖点云几何特征或原始强度信息的传统方法在树冠与邻近地物目标混杂时，识别精度往往受限。针对这一问题，本文提出了一种通过距离和... 详细信息

在城市绿量监测领域，移动激光扫描（MLS）技术对于精确识别行道树树冠具有重要的作用。然而，现有依赖点云几何特征或原始强度信息的传统方法在树冠与邻近地物目标混杂时，识别精度往往受限。针对这一问题，本文提出了一种通过距离和入射角校正的强度信息来提升树冠目标识别精度的方法。首先，基于反射率值为50%的标准漫反射板，构建了适用于UTM-30LX型2D LiDAR的距离和入射角强度校正模型。然后，利用该LiDAR设计MLS测量系统，采集包括樱花树树冠在内的城市街道点云数据。通过预处理，筛选出在局部邻域内呈平面分布的有效点云子集。最后，应用校正模型对这些点云进行强度校正，并根据校正后的强度分布确定识别树冠目标的强度阈值。为了验证本方法的有效性，将确定的强度阈值应用于80 m街道场景，并对比了使用原始强度阈值和校正后强度阈值识别树冠点云的结果。实验结果表明，使用校正后的强度阈值，查全率保持在0.79的同时，查准率提高至0.88,F1值增至0.83，相较于原始强度阈值，识别性能提升了24%。

关键词：遥感移动激光扫描树冠识别强度校正城市绿量监测

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基于改进图优化的移动机器人二维激光同步定位与建图算法

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激光与光电子学进展 2025年第2期62卷 168-176页

作者：郝宇张亿黄磊虞立斌袁宇辰南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037

针对室内环境下传统的二维激光同步定位与建图(SLAM)图优化算法在定位与构建地图时点云特征提取不明显,前端精度不高容易导致误差累积,后端容易出现错误回环等问题,提出一种在复杂环境下基于改进图优化的二维激光SLAM算法。首先运用协... 详细信息

针对室内环境下传统的二维激光同步定位与建图(SLAM)图优化算法在定位与构建地图时点云特征提取不明显,前端精度不高容易导致误差累积,后端容易出现错误回环等问题,提出一种在复杂环境下基于改进图优化的二维激光SLAM算法。首先运用协方差分析法得到点云平面变化因子,自适应地提取局部邻域特征点;其次在前端利用惯性测量单元(IMU)预积分为扫描匹配提供初值;然后分析退化环境下利用扫描匹配方法得到的姿态协方差矩阵大小特征值的关系来确定机器人位姿,减小扫描匹配的定位误差;最后在回环检测部分使用两级滤波方法引入最大回环兼容子集法选择正确的闭环回路,并进行里程检查,消除SLAM中错误闭环产生的影响。使用差速轮式automated guided vehicle(AGV)在实际场景进行验证,结果表明与Hector-SLAM和Cartographer算法相比,所提算法实现了高精度的前端位姿估计,在需要回环检测的大场景环境下精确找到了回环约束。与实际场景对比,相对误差仅有约0.21%。研究结果对于提高二维激光SLAM构建地图的精度具有一定的理论和工程意义。

关键词：激光同步定位与建图图优化前端匹配 IMU预积分回环检测

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激光直写制备MnO2/LIG复合电极及其在柔性超级电容器中的应用

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复合材料学报 2025年

作者：习爽高兴伟程溪明南京林业大学机械电子工程学院

激光诱导石墨烯（LIG）常用作双电容电容器的电极材料，但较低的电化学性能阻碍了其进一步应用，而复合赝电容材料能有效提高超级电容器性能。本文提出一种基于激光直写表面滴涂高锰酸钾[KMnO4]的聚酰亚胺（PI）薄膜以制备MnO2/LIG复合... 详细信息

激光诱导石墨烯（LIG）常用作双电容电容器的电极材料，但较低的电化学性能阻碍了其进一步应用，而复合赝电容材料能有效提高超级电容器性能。本文提出一种基于激光直写表面滴涂高锰酸钾[KMnO4]的聚酰亚胺（PI）薄膜以制备MnO2/LIG复合电极的方法，并将其用于制造平面型柔性超级电容器。测试表明，MnO2纳米颗粒均匀地嵌入在石墨烯多孔结构中，使得MnO2/LIG复合材料融合了石墨烯的强导电性和MnO2的高比电容特性。以MnO2/LIG复合结构为电极、PVA/H3PO4为凝胶电解质，组装了平面型柔性超级电容器，其在10 μA/cm2电流密度下，面积比电容为8.75 mF/cm2，比面积能量密度1.21 μWh/cm2。该器件经过10000次充放电循环后，电容保持率和库伦效率分别高达93%和86%，且在不同弯曲角度下，展现了优异的柔韧性。此外，该器件具有良好的串联/并联特性，可任意组合提升电压和增强能量密度，极大拓展了柔性超级电容器在柔性储能领域的应用场景。

关键词：超级电容器激光烧蚀石墨烯纳米颗粒柔性结构

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旋拧式油茶果采摘末端执行器的研制与试验

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林业工程学报 2025年

作者：甄乾广王金鹏周宏平何萌周磊南京林业大学机械电子工程学院

为了解决现有油茶果采摘装置体积大、花苞和枝条损伤大等问题，本研究面向油茶果精准采摘的需求提出了一种适用于油茶果采摘机器人的变直径、多果实采摘方法，设计了轻巧紧凑的末端执行器方案。该末端由减速电机带动驱动轮转动，3根三... 详细信息

为了解决现有油茶果采摘装置体积大、花苞和枝条损伤大等问题，本研究面向油茶果精准采摘的需求提出了一种适用于油茶果采摘机器人的变直径、多果实采摘方法，设计了轻巧紧凑的末端执行器方案。该末端由减速电机带动驱动轮转动，3根三角形布置的弹性带分别将动力从驱动轮传递到6个呈正六边形布局的从动轮，每个带轮带动与其固定连接的手指转动，该设计使末端执行器的整体质量为1.2 kg。进行了油茶果分离所需的拉力和扭力的测量试验，发现最大扭力为0.066 N·m，最大拉力为25.4 N，为末端执行器的结构设计提供了依据。试制了旋拧式油茶果采摘末端执行器的物理样机，并分别进行了油茶果采摘室内试验和果园试验，在实验室采摘平台上进行的60组模拟采摘试验得到果实的平均采摘成功率达到78.33%，花苞损伤率低于5%。果园实地采摘试验发现，电机转速222 r/min为最佳采摘转速，此时平均采摘成功率为70%，不考虑视觉定位油茶果的耗时，末端执行器单果的采摘时间为3～5 s，对花苞损伤低于5%。

关键词：油茶果柔性末端执行器旋拧采摘精确采摘

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现代化技术在森林病虫害监测与预警中的研究进展

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中国农业科技导报(中英文) 2025年第1期27卷 1-16页

作者：蒋雪松戎子凡黄林峰陈青贾志成王金鹏南京林业大学机械电子工程学院南京210037

森林对生态环境的保护和经济的发展起重要作用,然而病虫害的侵染严重制约了森林资源的可持续发展。近年来,遥感、机器视觉、生物传感器、物联网等现代化监测技术迅速发展,为森林大面积病虫害的精准监测与快速预警奠定了坚实基础。因此,... 详细信息

森林对生态环境的保护和经济的发展起重要作用,然而病虫害的侵染严重制约了森林资源的可持续发展。近年来,遥感、机器视觉、生物传感器、物联网等现代化监测技术迅速发展,为森林大面积病虫害的精准监测与快速预警奠定了坚实基础。因此,就现代化技术在森林病虫害监测和预警方面的应用进行综合评述,旨在为相关从业者提供技术参考及辅助决策依据。在遥感方面,介绍了基于光谱响应监测森林病虫害的机理,从近地、地块及区域3个尺度对森林病虫害遥感监测的研究现状进行总结和讨论;在机器视觉方面,对比传统图像处理方法与深度学习的优缺点,从迁移学习、轻量化模型等方面分析提高监测效率的可行性;在生物学方面,阐述了如何基于虫类的生物学特征以及植物的生物学变化实现对病虫害的监测。此外,对物联网、5G等网络技术与现代监测技术相结合的方法进行探讨,以期达到对森林病虫害进行远程监控与预警的目的。最后,针对现阶段森林病虫害监测不及时、演变不清晰、预警不准确、防治不精准等问题,提出今后亟需以物联网技术为核心,建立地面、空中立体化病虫害监测网络,构建完备的病虫害数据库,建立多终端在线实时信息显示的监测和预警系统。

关键词：森林病虫害遥感机器视觉生物学物联网监测预警

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基于TLS点云骨架提取的杨树苗木干旱表型特征分析

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农业机械学报 2025年第3期56卷 188-197页

作者：张慧春周丽雯边黎明南京林业大学机械电子工程学院南京210037 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037 南京林业大学林草学院南京210037 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

植物干旱胁迫监测的关键在于如何精确定位和识别目标,为此,高效的植物表型提取系统成为必要配备。三维点云信息因其能提供高精度的三维描述,成为这一系统中重要的数据支撑,为植物在干旱环境中的长势监测提供了坚实的技术基础。本文采用... 详细信息

植物干旱胁迫监测的关键在于如何精确定位和识别目标,为此,高效的植物表型提取系统成为必要配备。三维点云信息因其能提供高精度的三维描述,成为这一系统中重要的数据支撑,为植物在干旱环境中的长势监测提供了坚实的技术基础。本文采用地基激光雷达技术采集杨树苗木三维点云数据,并提出了一种结合预分割的L1中值骨架提取算法,实现精细表型提取与干旱特征分析。首先,通过高程分析、半径滤波和颜色指数滤波对原始点云进行去噪预处理;其次,利用改进的DBSCAN算法实现群体点云单木分割,并结合基于贪婪算法的八叉树进行全局搜索以优化分割精度;最终,利用KNN算法与MRF算法对单株点云进行预分割,提升点云数据的空间一致性,降低L1中值算法的计算复杂度,通过得到的骨架点云计算杨树苗木的表型特征。提出引入冠长率和高径比2个新的指标,以揭示杨树苗木在干旱胁迫下通过优化资源分配和减少水分消耗的适应机制。其中,冠长率在CK组和DT组的抗旱性评价中灰色关联度均排名第1,相关系数为-0.85,表明其对水分供应高度敏感,能够全面反映植物的资源利用效率和抗旱能力,是评估杨树苗木干旱适应性的核心指标。通过结合三维点云技术与精细表型分析,为杨树苗木早期干旱胁迫的高效精准监测提供了技术支持,对确定干旱表型指标、优化抗旱性评价体系具有意义。

关键词：杨树地面激光扫描干旱胁迫点云骨架表型特征干旱响应指标

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柔性摇臂振动式核桃采收机设计及其振动性能

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林业科学 2025年第4期61卷 180-195页

作者：茹煜范高鸣许林云张海锋周宏平施明宏王艳艳崔王斌徐国鹏南京林业大学机械电子工程学院南京210037 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037

【目的】针对核桃采收效率和果实采净率低等问题,设计一种柔性摇臂振动式核桃采收机,采用树干振动采收方式,研究不同振动参数对采收机振动性能的影响,通过响应面曲线获得两两交互作用下的振动加速度响应情况,优化设计结构和作业参数。... 详细信息

【目的】针对核桃采收效率和果实采净率低等问题,设计一种柔性摇臂振动式核桃采收机,采用树干振动采收方式,研究不同振动参数对采收机振动性能的影响,通过响应面曲线获得两两交互作用下的振动加速度响应情况,优化设计结构和作业参数。【方法】对采收机关键零部件进行结构设计和应力分析,确定最佳参数;对核桃树夹持处和树干处的加速度响应效果进行仿真分析和振动作业试验,应用Design-Expert 13.0软件,以振动频率、树干直径和振动时间为主要因素,以振动加速度为评价指标,通过响应曲面探究3个参数对振动加速度的影响程度。【结果】通过ADAMS动力学分析软件得出柔性摇臂最佳直径为15 cm、最佳夹持力为2800 N,对比仿真结果与田间采收试验结果,核桃树夹持处、树干处不同频率时的振动加速度误差在5%之内;振动频率、树干直径和振动时间对振动加速度的贡献率分别为2.3178、1.6492和1.4894,当振动频率为14 Hz、树干直径为15 cm时,振动加速度达到最大值63.417 m·s^(−2),三因素对振动加速度的影响程度由大到小依次为振动频率、树干直径、振动时间。【结论】设计柔性摇臂振动式核桃采收机,剖析该装备结构特征和作业参数对能量传递的影响,可为大规模标准果园的高效核桃采收提供作业参数依据,有效提高核桃采收效率和果实采净率。

关键词：柔性摇臂振动采收结构设计振动响应

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转子动响应灵敏度分析的多复域摄动法

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振动工程学报 2025年第3期38卷 469-479页

作者：姜东王贞露钱慧杭晓晨曹芝腑朱锐南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037 重庆大学航空航天学院重庆400044 慕尼黑工业大学工程与设计学院慕尼黑80539

动响应灵敏度分析广泛应用于转子模型修正、参数识别和结构优化等问题。本文提出了一种基于多复域摄动的转子动响应一阶、二阶和混合灵敏度分析方法。分别在两个复数方向对设计参数进行摄动,得到双复数域的转子系统动力学方程,运用柯西... 详细信息

动响应灵敏度分析广泛应用于转子模型修正、参数识别和结构优化等问题。本文提出了一种基于多复域摄动的转子动响应一阶、二阶和混合灵敏度分析方法。分别在两个复数方向对设计参数进行摄动,得到双复数域的转子系统动力学方程,运用柯西-黎曼矩阵将复数运动方程扩维得到等价实数运动方程,求解等价实数运动方程,从而同时得到系统响应、一阶灵敏度和二阶灵敏度,并获得动响应灵敏度的Hessian矩阵。以单盘转子系统和燃气发生器转子系统为研究对象进行数值仿真分析,验证所提转子动响应灵敏度分析方法的正确性。相较于传统的有限差分法,多复域摄动法对摄动步长引起误差的不敏感,求解精度更高。

关键词：转子动响应多复域摄动法二阶灵敏度混合灵敏度

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