亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        苗間除草機械末端執(zhí)行裝置研究現(xiàn)狀

        2018-05-14 08:59:47王洪昌涂鳴劉念曾榮佟金
        安徽農業(yè)科學 2018年17期

        王洪昌 涂鳴 劉念 曾榮 佟金

        摘要 針對苗間除草技術的特點,國內外從純機械除草方式出發(fā),結合機器視覺、自動控制和導航技術,形成了苗間智能除草機械裝備。綜述了目前苗間除草機械末端執(zhí)行裝置的研究現(xiàn)狀,并提出了發(fā)展趨勢。

        關鍵詞 苗間;除草機械;末端執(zhí)行裝置

        中圖分類號 S233.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611(2018)17-0022-05

        Abstract According to the characteristics of intrarow weeds, the intelligent intrarow weeding mechine which combine machine vision, automatic control and navigation technology was researched. The study status of the endactuator of intrarow weeding machine was reviewed, and development trend was put forward.

        Key words Intrarow;Weeding machine;Endactuator

        田間雜草的存在降低了農作物可吸收的水分和養(yǎng)分,使農作物的光照降低,減少農作物的生長空間,尤其是在農作物苗期,地表裸露嚴重,雜草更易滋生和成長,而且雜草是農作物病蟲害的寄宿體,直接或間接地影響農作物的生長和發(fā)育,因此雜草一直是影響農作物產量的要素之一[1]。每年要投入大量的人力和物力進行雜草防除[2-5]。常見的除草方式有人工除草、化學除草、機械除草、生物技術除草、熱力和電力除草等,其中利用除草劑的化學除草方式見效快、使用方便,應用最為普遍[6-9]。長期使用化學除草劑也造成了諸多問題,如對農業(yè)生態(tài)造成污染,使人身體健康受到危害,也給農產品的食用安全帶來問題,同時造成雜草抗藥性增強[10]。隨著有機農業(yè)的提出和發(fā)展,人們對非化學除草方式的研究逐漸增多,歐盟已立法規(guī)定在有機農業(yè)中禁止使用農藥[11]。

        機械除草方式是一種綠色除草方式,隨著自動控制、機器視覺和導航技術的應用,智能除草機械逐漸發(fā)展起來。目前國內外研究集中在機器視覺和導航技術在苗草識別和田間導航的應用,并取得了一定的成效[12]。末端執(zhí)行機構作為苗間除草機械的重要組成部分,其性能直接影響除草的效果,因此加強對末端執(zhí)行器的研究對苗間除草機械的發(fā)展具有重要意義。筆者針對苗間除草技術的特點,綜述了苗間除草機械末端執(zhí)行裝置的研究現(xiàn)狀。

        1 國外研究現(xiàn)狀

        國外對苗(株)間機械除草技術的研究起步較早,從20世紀50年代開始相關研究,經(jīng)過多年的研究和發(fā)展,多種類型的苗間除草機械已經(jīng)投入實際應用,其末端執(zhí)行裝置的類型也較多,如彈齒式、滾耙式、爪式、梳齒式及指狀式等[2,13-16](圖1和2)。

        Melander[17]設計了一種末端執(zhí)行器為除草刷的株間除草機(圖3),除草刷繞垂直于地面的軸轉動,從而達到除去田間雜草的目標。試驗結果表明,此除草機適用于農作物幼苗期的田間除草,除草刷的轉速和拖拉機的前進速度對除草效果的影響不顯著。

        Fogelberg等[18]設計了一種水平除草刷式除草機(圖4),并就除草刷的轉動方向、前進速度、轉動速度、除草深度和土壤濕度對除草效果的影響進行研究。

        Nrremark等[19-20]、 Griepentrog等[21]研究了多種類型的株間除草機器人。如末端執(zhí)行機構為爪式的株間除草機(圖5),該除草機具由拖拉機牽引,RTK-GPS進行導航,精確定位植株位置,然后控制爪式除草機構進行除草作業(yè)。

        Midtiby等[22]設計了名為Robovator的除草機(圖6),該除草機的末端執(zhí)行裝置為彈齒,視覺系統(tǒng)由雙光譜線掃描相機和鹵素燈組成,通過紅外和近紅外光檢測苗株莖稈位置,控制除草執(zhí)行器彈齒的運動軌跡來完成除草和避開苗株的動作。

        英國Garford公司和Tillett等[23]、Dedousis[24]設計研發(fā)了一種苗間除草機(圖7),該除草機的末端執(zhí)行裝置是缺口圓盤刀,通過機器視覺系統(tǒng)采集農作物和苗株信息,并對采集的信息進行處理,控制拖拉機沿平行于作物行方向行駛,控制橫移機構進行對刀,通過旋轉的除草刀盤進行除草作業(yè)。

        Blasco等[25]設計了用于蔬菜田地的株間除草平臺(圖8),該平臺包括2個機器視覺系統(tǒng),一個機器視覺系統(tǒng)用于識別和傳送雜草信息,另一個系統(tǒng)用于糾正慣性的干擾重新定位雜草信息,信息確定后將機械手移動到雜草上方,機械手末端的電極釋放高壓電殺死雜草。試驗結果顯示,在前進速度為0.8 m/s時,雜草和生菜的識別率分別為84%和99%。

        Pérez-Rui'z等[26-27]設計了一種株間除草機,末端執(zhí)行裝置為分布于植物兩側的鋤刀(圖9)。該機具基于RTK-DPS系統(tǒng)導航,利用機器視覺技術檢測苗株位置信息并傳送到控制系統(tǒng),控制鋤刀的運動軌跡,從而達到除草的目的。

        Gobor等[28]提出了電動株間除草機概念(圖10),此種電動株間除草機在向前行進的同時通過伺服電機帶動后置的除草機構旋轉來達到除草的目的,除草機構的旋轉速度與機器的前進速度相關聯(lián)。

        2 國內研究現(xiàn)狀

        我國對苗間除草機械的研究起步晚于國外,尤其在智能苗間除草機械的研究方面相對于國外差距較大。隨著有機農業(yè)的發(fā)展,自動控制、導航技術、機器視覺在農業(yè)生產管理中的應用越來越廣泛和成熟。我國對苗間除草機械研究的關注度越來越高。

        郭占斌[29]設計了一種彈齒式苗間中耕鋤草機,用于解決初期設計的中耕除草機在工作時易傷苗、株間雜草防除效果不好等問題。該除草機以偏心彈齒為主要工作部件,在完成除草作業(yè)的同時兼顧其他中耕作業(yè),機械傷苗率不超過2%。劉天祥等[30]在彈齒式中耕鋤草機的基礎上進行了改進(圖11),改進后的機具體積小,結構緊湊,彈齒具有彈性,對農作物的沖擊較少,傷苗率降低,適應能力強。

        魏兆凱等[31]設計了一種大豆苗間除草松土機(圖12),除草部件為針齒鋤盤,能同時完成中耕、松土和除草功能。田間試驗結果表明,該機具作業(yè)時不夾帶土塊,除草率高,傷苗率低,使大豆產量平均增加8%~10%。

        韓豹等[32-33]設計了水平圓盤式苗間除草機構(圖13)和組合梳齒式除草機構(圖14)。田間試驗結果表明,水平圓盤式苗間除草機構在鋤齒數(shù)12、齒盤安裝半徑160 mm、轉速170 r/min、前進速度2.1 m/s時苗間除草率大于78.1%,傷苗率小于5.0%,能夠有效完成大田作物苗株間的除草和松土作業(yè);組合梳齒式苗間除草機構在梳齒數(shù)目6、梳齒間50 mm、梳齒盤轉速180 r/min和作業(yè)速度2.3 m/s的條件下除草率達87.6%,傷苗率為2.73%。

        張朋舉等[34]、陳樹人等[35]、周恩權等[36]設計了用于苗間除草機械的八爪式機械除草裝置(圖15),利用軌道變換滑塊和帶有螺旋軌道的套管來實現(xiàn)除草鏟齒轉軸的上、下移動和轉動,用以控制除草鏟爪齒在作物株間空隙的進入或轉出,從而實現(xiàn)苗間除草,并避開農作物的作業(yè)目標。研究者還發(fā)明了用于除草機器人的六爪執(zhí)行機構和張合型扇形耙機械除草裝置[37-38]。

        胡煉等[39-40]設計了一種基于余擺運動的爪齒式株間機械除草裝置(圖16),并搭建了試驗平臺,此裝置通過控制算法控制爪齒擺動以達到避苗和除草的目的。試驗結果表明,此類型的除草爪齒能快速高效地在避開苗株和除草間進行切換和控制,傷苗率不大于8%,當作物株距大于200 mm時能確保除草爪齒除去每個株間部分的雜草。

        黃小龍等[41]設計了一種月牙形鋤刀(圖17),并對鋤刀參數(shù)對除草效果的影響進行分析,得到了最佳結構參數(shù)。

        陳子文等[42]設計了一種行星刷式苗間除草機構(圖18),該機構由液壓馬達或者電動機驅動,通過刷盤相對于地面的運動將雜草幼苗刷斷或被土覆蓋,利用偏心刀桿的旋轉實現(xiàn)避苗的動作。

        王洪昌[43]基于鼢鼠挖掘爪趾的曲線特征,設計了一種用于苗間除草機械的仿生除草鏟(圖19),并就除草鏟的入土角度、前進速度對除草效果的影響進行研究。

        李碧青等[44]設計了一種雜草自動識別的除草機器人,其末端執(zhí)行器裝置為帶有執(zhí)行臂的刀盤(圖20),當機器識別雜草時,通過步進電機帶動除草刀盤除去雜草。

        周福君等[45]設計了一種凸輪搖桿式擺動型玉米苗間除草裝置,并就前進速度、彈簧剛度和除草刀轉速對除草率和傷苗率的影響進行了研究,結果表明,在彈簧剛度60 N/mm、前進速度0.6 m/s、除草刀轉速130 r/min時除草率為89.8%,傷苗率為2.1%,有較優(yōu)的作業(yè)性能(圖21)。

        3 發(fā)展趨勢

        雖然對于苗間除草機械的研究較多,但真正投入實際應用的較少,尤其是國內,鮮見苗間除草機械投入使用的相關報道。我國對苗間除草機械的研究起步較晚,而且現(xiàn)階段對于苗間除草機械的研究大多是針對某項技術,而不是整機裝備。有關農機企業(yè)對于苗間除草機械的研發(fā)和推廣關注度不夠。雜草和作物的識別與定位技術,以及田間導航技術發(fā)展不夠完善,未能達到苗間除草機械對精準除草的要求。

        隨著有機農業(yè)的發(fā)展,以及人們對于綠色健康食品需求的增加,苗間智能除草機械相關技術的關注度越來越高。自動控制、機器視覺和導航技術的成熟度越來越高,苗間除草機械的智能化程度也會越來越高。雜草識別與精準定位、田間導航和除草裝置的研究將是未來一段時間發(fā)展的重點。

        末端執(zhí)行裝置作為苗間除草機械的重要組成部分,直接影響除草效果,現(xiàn)階段除草裝置的研究較少,且相對簡單。由于除草執(zhí)行裝置的結構和運動軌跡對除草率和傷苗率有重要影響,對于末端執(zhí)行機構的研究將集中于2個方面:①除草執(zhí)行機構結構和參數(shù)的設計和優(yōu)化;②除草執(zhí)行機構運動軌跡的控制。

        參考文獻

        [1] 強勝,宋小玲.雜草科學與農業(yè)生產安全[J].國際學術動態(tài),2007(4):21-25.

        [2] 李江國,劉占良,張晉國,等.國內外田間機械除草技術研究現(xiàn)狀[J].農機化研究,2006(10):14-16.

        [3] 蔣天弟,歐陽愛國.農業(yè)機械智能化與21世紀精細農業(yè)[J].農機化研究,2002(4):12-15.

        [4] 黃小龍.蔬菜株間鋤草機器人末端執(zhí)行器優(yōu)化設計研究[D].北京:中國農業(yè)大學,2014.

        [5] 農藥與藥械處.全國農田雜草防除工作會議在山西召開[EB/OL].(2012-10-20)[2018-01-20].http://www.moa.gov.cn/sydw/njzx/aqyy/201210/t20121020_2967416.htm.

        [6] 白勇,王曉燕,胡光,等.非化學方法在農田雜草防治中的應用[J].農業(yè)機械學報,2007,38(4):191-196.

        [7] 朱家健.激光技術在農業(yè)中的應用及其展望[J].農機化研究,2009, 31(4):222-225.

        [8] SIVESIND E C,LEBLANC M L,CLOUTIER D C,et al.Impact of selective flame weeding on onion yield,pungency,flavonoid concentration,and weeds[J].Crop protection,2012,39:45-51.

        [9] VAN DER LINDEN S,MOUAZEN A M,ANTHONIS J,et al.Infrared laser sensor for depth measurement to improve depth control in intrarow mechanical weeding[J].Biosystems engineering,2008,100(3):309-320.

        [10] 劉文,徐麗明,邢潔潔,等.作物株間機械除草技術的研究現(xiàn)狀[J].農機化研究,2017,39(1):243-250.

        [11] GOBOR Z.Mechatronic system for mechanical weed control of the intra-row area in row crops[J].Künstliche intelligenz,2013,27(4):379-383.

        [12] 范德耀,姚青,楊保軍,等.田間雜草識別與除草技術智能化研究進展 [J].中國農業(yè)科學,2010,43(9):1823-1833.

        [13] 李燕.滾齒式株間除草機構的設計與仿真[D].北京:北京林業(yè)大學,2013.

        [14] 韓豹.東北壟作株間機械除草關鍵部件研究與整機設計[D].長春:吉林大學,2011.

        [15] VAN DER WEIDE R,BLEEKER P O,ACHTEN V T J M,et al.Innovation in mechanical weed control in crop rows[J].Weed research,2008,48(3):215-224.

        [16] AHMAD M T B.Development of an automated mechanical intrarow weeder for vegetable crops[D].Iowa State:Iowa State University,2012.

        [17] MELANDER B.Optimization of the adjustment of a vertical axis rotary brush weeder for intrarow weed control in row crops [J].Journal of agricultural engineering research,1997,68(1):39-50.

        [18] FOGELBERG F,KRITZ G.Intrarow weeding with brushes on vertical axesFactors influencing inrow soil height[J].Soil and tillage research,1999,50(2):149-157.

        [19] NRREMARK M,GRIEPENTROG H W,NIELSEN J,et al.The development and assessment of the accuracy of an autonomous GPSbased system for intrarow mechanical weed control in row crops[J].Biosystems engineering,2008,101(4):396-410.

        [20] NRREMARK M,GRIEPENTROG H W,NIELSEN J,et al.Evaluation of an autonomous GPSbased system for intrarow weed control by assessing the tilled area [J].Precision agriculture,2012,13(2):149-162.

        [21] GRIEPENTROG H W,NORREMARK M,NIELSEN J,et al.Autonomous InterRow Hoeing using GPSbased sideshift control[C]//Proc Automation Technology for OffRoad Equipment(2007).Bonn,Germany:ATOE,2007:1-9.

        [22] MIDTIBY H S,GISELSSON T M,JRGENSEN R N.Estimating the plant stem emerging points(PSEPs)of sugar beets at early growth stages [J].Biosystems engineering,2012,111(1):83-90.

        [23] TILLETT N,HAGUE T,GRUNDY A,et al.Mechanical withinrow weed control for transplanted crops using computer vision[J].Biosystems engineering,2008,99(2):171-178.

        [24] DEDOUSIS A.An investigation into the design of precision weeding mechanisms for inter or intrarow weed control [D].Cranfield,Bedfordshire:Cranfield University,2007.

        [25] BLASCO J,ALEIXOS N,ROGER J M,et al.AEautomation and emerging technologies:Robotic weed control using machine vision[J].Biosystems engineering,2002,83(2):149-157.

        [26] PREZRUIZ M,SLAUGHTER D C,GLIEVER C J,et al.Automatic GPSbased intrarow weed knife control system for transplanted row crops[J].Computers and electronics in agriculture,2012,80:41-49.

        [27] PREZRUZ M,SLAUGHTER D C,F(xiàn)ATHALLAH F A,et al.Corobotic intrarow weed control system[J].Biosystems engineering,2014,126:45-55.

        [28] GOBOR Z,LAMMERS P S,MARTINOV M.Development of a mechatronic intrarow weeding system with rotational hoeing tools:Theoretical approach and simulation[J].Computers and electronics in agriculture,2013,98:166-174.

        [29] 郭占斌.一種新型彈齒式苗間中耕鋤草機的研制[J].現(xiàn)代化農業(yè),2005(2):39-39.

        [30] 劉天祥,張穎,韓霞,等.彈齒式苗間鋤草機的改進設計[J].農機化研究,2010,32(2):107-109.

        [31] 魏兆凱,張修春.大豆苗間除草松土機的設計[J].農機化研究,2009,31(6):83-86.

        [32] 韓豹,吳文福,申建英.水平圓盤式苗間除草裝置試驗臺優(yōu)化試驗[J].農業(yè)工程學報,2010,26(2):142-146.

        [33] 韓豹,吳文福,李興.組合梳齒式株間除草機構優(yōu)化試驗[J].農業(yè)工程,2011,27(1):16-19.

        [34] 張朋舉,張紋,陳樹人,等.八爪式株間機械除草裝置虛擬設計與運動仿真[J].農業(yè)機械學報,2010,41(4):56-59.

        [35] 陳樹人,張朋舉,尹東富,等.基于 LabVIEW 的八爪式機械株間除草裝置控制系統(tǒng)[J].農業(yè)工程學報,2010,26(S2):234-237.

        [36] 周恩權,毛罕平,陳樹人.八爪除草機構的設計與實驗:基于虛擬樣機技術[J].農機化研究,2011,33(2):62-64.

        [37] 江蘇大學.一種除草機器人的六爪執(zhí)行機構:200810019830.3[P].2008-08-13.

        [38] 江蘇大學.一種張合型扇形耙機械除草裝置:CN201010106970.1[P].2010-07-07.

        [39] 胡煉,羅錫文,嚴乙桉,等.基于爪齒余擺運動的株間機械除草裝置研制與試驗[J].農業(yè)工程學報,2012,28(14):10-16.

        [40] 胡煉,林潮興,楊偉偉,等.株間除草裝置的除草和避苗狀態(tài)切換控制系統(tǒng)設計[J].沈陽農業(yè)大學學報,2014,45(3):305-309.

        [41] 黃小龍,劉衛(wèi)東,張春龍,等.苗間鋤草機器人鋤草刀優(yōu)化設計[J].農業(yè)機械學報,2012,43(6):42-46.

        [42] 陳子文,李南,孫哲,等.行星刷式株間鋤草機械手優(yōu)化與試驗[J].農業(yè)機械學報,2015,46(9):94-99.

        [43] 王洪昌.基于鼢鼠爪趾幾何結構特征的苗間仿生除草鏟設計[D].長春:吉林大學,2015.

        [44] 李碧青,朱強,鄭仕勇,等.雜草自動識別除草機器人設計:基于嵌入式 Web 和 ZigBee 網(wǎng)關[J].農機化研究,2017,39(1):217-221.

        [45] 周福君,王文明,李小利,等.凸輪搖桿式擺動型玉米株間除草裝置設計與試驗[J].農業(yè)機械學報,2018,49(1):77-85.

        精品女厕偷拍视频一区二区区| 亚洲片一区二区三区| 亚洲熟妇av日韩熟妇av| 色婷婷亚洲一区二区三区在线| 日本丰满少妇裸体自慰| 久久精品国产www456c0m| 国产WW久久久久久久久久| 久久这黄色精品免费久| 成人av片在线观看免费| 国产亚洲精品资源在线26u| 无码人妻一区二区三区免费手机| 开心激情网,开心五月天| 亚洲av无码精品无码麻豆| 国产人妻精品一区二区三区| 天天草夜夜草| 国产理论亚洲天堂av| 波多野结衣中文字幕一区二区三区| 午夜精品久久久久久久久久久久| 亚洲一区二区三区在线观看播放| 精品人妻日韩中文字幕| 国产精品免费看久久久无码| 国产第一页屁屁影院| 可以免费看亚洲av的网站| 欧美成人免费全部| 国产精品亚洲片夜色在线| 亚洲av区一区二区三区| 亚洲国产一二三精品无码| 香蕉视频www.5.在线观看| 久久精品国产亚洲av成人擦边| 很黄很色的女同视频一区二区 | 久久综合精品国产丝袜长腿| 日韩精品欧美激情国产一区| 一二三四在线观看视频韩国| 日本最新免费二区| 热久久久久久久| 日韩一区二区中文字幕| 综合五月激情二区视频| 最新亚洲人成无码网站| 国产黄色污一区二区三区| 天天综合天天爱天天做| 欧美激情a∨在线视频播放|