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第一篇农业机械自动化论文范文参考：微处理机控制精密播种系统研究
微处理机控制玉米精播系统的开发研究对于设计新型精播机,改善复杂地表条件下的播种质量,其经济价值、学术价值都非常重要.虽然相对于国外稍晚些,但中国农业机械自动化一直在稳步向前推进.特别是近年来,随着电子科技发展,电子产品价格下降,有效利用电子技术,并与微电脑结合,研究开发出精确度高、自动化程度高、价格便宜的玉米精播机,将是完全可以实现的事情.
精密播种技术的推广是农业技术上的一场革新、意义巨大.精密播种不仅能节省劳动力,节约良种,还能提高劳动生产率,使种子均匀分布,有利于作物生长,增加产量.由于保护性耕作地面的复杂性,目前玉米免耕精播机播种质量仍逊于常规播种,株距不匀、漏播、甚至因堵塞整行漏播的情况时有发生.为了提高免耕地的精播质量,需要采取非常规的措施.本文研制的微处理机控制玉米精播系统,就是用机电结合手段、解决漏播问题的一次尝试. 本文研制成功了一套新型、实用的微处理机监测和漏播补偿系统,它将计算机与检测系统相结合,提高系统的性能,用于播种各个项目的测试,以提高精度、效率和降低成本.本研究完成的主要工作为： 1) 采用AT89C51设计了*电路控制板.主机板上的各个信号指示灯和警告灯用于显示输种管、补偿系统、种子管、肥料量和种子量等系统信号. 2) 设计了漏播补偿系统,通过传感器监测的及时性和精确性,将漏播信号及时准确的发给*处理器(CPU等于89C51),*处理器通过控制步进电机及压缩空气,来供给种子,并通过U型管来补充,弥补了漏播带来的损失、提高了播种效率及生产率. 3) 设计了空气排堵系统.通过传感器的监测,当堵塞发生时可自动报警并及时输入高压空气排出堵塞.该装置能够进一步提高播种质量,减少劳动强度,提高劳动生产率,解决了由于堵塞而带来的长期漏种现象. 4) 设计了肥料箱和种子箱贮量测量系统,通过在肥料箱和种子箱上安装传感器来监测肥料和种子量,当肥料或种子量不足时系统报警通知驾驶员及时补种补肥料,提高播种质量与效率. 研究结果表明,此监测补偿系统的功能是可行的,研究是成功的.作为一项探索性研究,许多成果还达不到使用阶段,由于时间和本人的工作能力有限,亦不乏不足之处和错误,敬请读者指正.第二篇农业机械自动化论文样文：穴盘苗自动移栽关键技术的研究
育苗移栽技术在旱地作物种植中具有稳产高产、提高土地利用率等诸多优越性.但是,目前育苗移栽主要依靠人工进行.如果能把自动化程度更高的机械化装置应用于该技术,则可以进一步提高生产效率,获得更大的经济效益.目前,我国研制有能完成栽植幼苗的半自动移栽机械,但受人工喂苗作业速度和强度的限制,效率一直无法提高.若能基于半自动移栽机械,研发一机构来实现自动取苗,替代单调而繁重的人工取苗,将更好地实现移栽机械自动化.这不仅能推动育苗移栽技术的发展,而且对于农业机械的发展具有重要意义.本研究按照农机与农艺相结合的原则,以穴盘苗自动移栽关键技术为研究对象,开发全自动取苗系统来取代人工为目的,在以下几个方面进行了研究.
1.运用穴盘育苗技术按常规进行露天育苗,并通过对穴盘苗苗期形态特征测量与统计分析,得出在对应作物适宜移栽的苗龄范围内的穴盘苗苗叶高度、宽度、叶数、茎粗及穴盘苗重量等的形态特征均满足时间尺度效应的结果,即各测量参数均随着穴盘苗苗龄的增长而增长,但若苗龄不断增大,会使苗株间因无法舒展生长而导致植株向高度发展,再加上光线不足等原因造成种苗徒长为高脚苗,在移栽过程中容易发生伤根,造成植株早衰的后果.研究结果表明：穴盘苗移栽应当选择30天左右的苗龄较佳.
2.为研究穴盘苗的自动取出过程,构建了一套穴盘苗自动取苗试验系统,试验研究了穴盘苗苗龄、苗钵含水量、取苗夹持角、取苗速度和取苗滑针数等5个取苗试验因素对取苗质量和取苗力的影响.研究结果表明：穴盘苗自动取苗试验系统具有良好的人机交互界面,可方便地实时记录试验过程并显示结果数据,较好地实现了预期的功能；取苗力的试验结果显示,取苗滑针数对插入穴格夹持穴盘苗的力影响最大,其次为穴盘苗苗龄、取苗速度、取苗夹持角、苗钵含水量；将穴盘苗从穴格中拔出的力受各取苗试验因素的影响较小,基本在2-3N范围内变化；较优取苗作业条件为：选取西红柿育苗苗龄为30天,20%的苗钵钵体湿度,取苗夹持角为36°,,25mm/s的取苗速度和用4根取苗滑针完成取苗作业.
3.为了配合实现自动取苗,构建了穴盘苗自动供给系统.根据穴盘苗水平和垂直间歇供给的要求,设计了一纵横方向能交替移动的供苗机构.纵向供苗采用链轮链条方式,由步进电机驱动链轮转动,链条带动苗盘移动一个穴格的距离；横向供苗采用丝杠螺母传动,由电机控制丝杠的正反转带动苗盘的往复间歇移动,每次只移动一个穴格的距离.
4.针对穴盘苗取苗器作业方式,规划了合适的取苗与放苗运动路径,根据运动规划设计出了取苗驱动机构.取苗驱动机构包括有取苗器及其驱动机构等.取苗器为取苗系统的核心部件,采用变形滑针式取苗方式,四根取苗滑针同时伸出针管倾斜插入穴盘苗钵体形成一收拢状将苗钵夹持住,取苗滑针缩回针管时针管推苗使穴盘苗有效释放,同时将粘连在滑针上的育苗基质清理干净.驱动机构主要由两对不完全齿轮齿条机构组成,驱使取苗器完成穴盘苗的抓取、夹持、释放作业,同时还实现穴盘苗的直线移送和转向移送.在对该取苗器及穴盘苗钵体进行的理论运动分析基础上,运用三维软件Pro/ENGINEER Wildfire中的运动学分析模块Mechanism进行了驱动机构的动力学分析,得到了各测量点的位移、速度、加速度、受力及力矩、最佳落苗点位置等的测量曲线,为机构的改进、优化及驱动设备的选择提供有利参考依据.
5.基于虚拟仪器技术,采用多功能数据采集卡,研制了自动取苗控制系统.控制流程在系统启动后,供苗系统首先对待取苗位置进行供苗,然后取苗器开始取苗流程,在检测到一次取苗完成后,控制系统再通过数据采集卡向纵向或横向供苗驱动电机发出控制指令以控制电机的转角和转向,达到供苗机构及取苗器联合作业的要求.
6.进行了取苗驱动机构性能试验、供苗机构性能试验和联动试验.试验结果表明：基于虚拟仪器技术的控制系统满足对自动取苗的控制要求,实现了自动化取苗.取苗驱动机构满足设计要求,各组成部件仅用一个动力驱动,便能完成移送、转向、取苗、放苗等设计任务,且整体机构运作到位、流程顺畅,未出现任何停机或损坏机构的现象；供苗机构设计及其驱动均能满足自动取苗要求,试验结果显示纵横向供苗执行机构在待取苗位置处逐格位移的准确率达到99%以上,且苗盘的给入与空苗盘的退出都无需停机,且不影响供苗作业现状；联动试验结果显示供苗和取苗器作业间相互配合良好.测试结果显示,取苗器的取苗成功率随着取苗器数量的增加呈降低趋势.
第三篇农业机械自动化论文范文模板：山地果园单轨运输机遥控关键技术与装置的研究
山地运输机械是我国山地农业的重要支撑环节,传统的轮式运输机械不适合山地农业运输的需要,只能依靠人力进行物品的搬运,特别是在山地果园中,果实、农药和肥料的运输成为生产中的重大难题.根据我国山地运输机械和劳动力现状,随着国家对山地农业机械化发展的日益重视,迫切要求研究开发适用于山地运输的现代农业机械与装备,自动化的山地运输机是实现山地农业节本增效的有效途径.
本文是在分析国外单轨运输机的结构和行走方式的基础上,通过自主研发,设计并制造适合我国山地橘园运输需要的单轨运输机及遥控装置,本研究的重点是牵引式单轨运输机和自走式单轨运输机的遥控控制系统研究.
具体的研究内容和结论如下：
(1)研究山地橘园中电磁波的传播机理,建立山地橘园中UHF频段电磁波传播预测模型.根据山地运输机械的使用要求,进行无线遥控距离、三相电机正反转、电动推杆执行机构动作等的稳定性和可靠性试验研究.以逻辑控制为基础,设计单轨运输机的遥控系统.
(2)设计了远程、避障遥控信号传递系统,采用信号增强方法,建立中转站,实现避障、延长遥控距离,达到遥控信号的可靠传输.通过多级中转,在山地果园遥控距离可达300m以上.
(3)在对牵引式单轨运输机驱动装置和行走机构进行改进的基础上,设计了其遥控系统,实现了避障信号传递、远程遥控牵引式单轨运输机的上下运行和停止运输机的运行速度由0.3m/s提高到0.7m/s,提高了工作效率.
(4)以7YGD-35型自走式单轨运输机为对象,以电动推杆为执行机构,通过远程遥控操纵油门、离合、换挡和制动机构,采用逻辑控制原理,通过单片机的实时信号处理,对软件进行了优化设计,对整个遥控系统进行系统集成与测试,达到对自走式单轨运输机的油门、离合、换挡和制动等准确控制,实现了自走式单轨运输机的自动化程度高和操作方便.
第四篇农业机械自动化论文范例：棉花收获机器人视觉系统的研究
我国是一个农业大国,棉花作为一种重要的经济作物,种植广泛,尤以新疆棉区最为明显.目前,我国棉花收获主要以手工采摘为主,机械收获为辅,棉花收获尚未完全实现机械化.而发达国家农业生产过程基本上实现机械化,并在信息技术、计算机技术和控制技术的推动下,向自动化、智能化方向发展,农业生产正在走向精准、高效之路.作为实现农业现代化的一种手段-农业机器人的研究受到各国的重视,作为移动式采摘机器人主要解决3方面的问题:①机器人本体结构设计,②机器人的自主导航,③目标的识别、定位与采摘.视觉系统作为实现目标的识别与定位的方式,显得尤为重要.目前,发达国家在农业生产自动化方面已开始应用机器视觉技术.我国农业机器人的研究刚刚起步,与发达国家相比还有很大的差距.因此抓住世界农业科技革命的机遇,及时研究以农业机器人为代表的新一代农业机械,对促进我国农业机械的自动化、智能化发展有着重要的意义.
本研究以田间采摘期的成熟棉花为研究对象,以棉桃的识别与定位为研究目标,结合计算机视觉,对棉花收获机器人的视觉系统进行研究.仿真和试验结果证明采用机器人进行棉花收获在理论和实际中是可行的.主要研究内容包括:
(1)针对农田环境的成熟棉花,首先对棉桃、棉叶和棉枝在6种不同的颜色空间:RGB,归一化rgb,HIS,YCrCb,I_1I_2I_3和L~*a~*b~*进行分析,得到适宜的分割空间.在此基础上,分析了棉桃、棉叶和棉枝颜色分布的差异,利用此差异,提出采用(R-B)颜色差值进行分割的模型.为进一步获得所识别的目标,采用两种方法进行识别:一种结合最大类间方差法和Freeman编码法,设计了一种动态链码对目标进行自动识别,识别准确率可达86%以上,另一种采用BP神经网络,对分割后的图像进行特征提取,并对特征进行归一化,通过试验建立了4-8-1的网络模型,其识别准确率可达到83%以上.
(2)基于小孔成像模型,对摄像机模型进行分析和标定.摄像机标定过程中,利用最小二乘法标定了摄像机的内外参数.标定结果表明在水平方向上标定误差为3.2象素,在垂直方向上标定误差较大,为8.7象素,并针对标定结果开发图像畸变纠正程序,对图像进行纠正.结果表明此纠正方法是有效的.
(3)分析了双目立体视觉的测量原理,对两种常见的摄像机摆放方式:会聚式和平行式进行分析.结合本实验室已有的试验条件,选用平行式的双目立体视觉,并在此基础上,通过实验确定两摄像机的合理基线距离B等于80mm和合理测量深度范围z等于[150,1000]mm之间.在此条件下,其测量误差可控制在10mm以内,能够满足机械手作业要求.
(4)分析了当前立体视觉中匹配的三种方法:基于区域、特征和相位的匹配,介绍了匹配中的相关概念和约束规则.依据本课题研究的目标,提出在外极线约束规则下,利用形心特征和链码特征相结合,通过相似度函数的判断进行立体视觉中的匹配.实验表明本算法是有效的,其匹配准确率可以达到86%以上.
(5)针对被噪声污染的棉花图像,提出基于因子图的小波域隐Markov树模型的去噪方法,该方法不仅利用了图像小波域尺度内系数的关联,而且反映了图像空域非平稳特性.实验结果表明,与其他去噪方法相比,该去噪方法的去噪图像峰值信噪比性能和视觉质量都有明显的提高.
第五篇农业机械自动化论文范文格式：精密播种单体播深控制的理论与试验研究
精密播种技术已成功应用于多种作物的种植,是农业增产、增收和降低粮食生产成本的重要措施之一.精密播种技术要求播种量精确、株距精确及播深精确,从而保证种子在田间的合理分布,为作物生长发育创造最佳的条件.精密播种过程是由仿形、开沟、施肥、播种、覆土、镇压等多种工作部件配合完成的一个复杂过程,其田间指标要求高,任何环节都可能影响其最终的精确度.目前多数学者的研究集中在精密播种理论和各种排种器的研发上,并开发出了气吸式、气吹式、勺式等多种精密排种装置,实现了播量的精确.但是播深和株距的形成是由仿形、开沟、覆土、镇压等多个部件共同完成,并与种沟的土壤状况密切相关,任何一个环节可能都会影响种子在土壤中的最终分布状态,种子的播深一致性和覆盖质量对种子出苗和作物产量有着重要影响,因此精密播种机的播深一致性和覆土质量将决定着播种质量的优劣.然而由于对影响播深精确的仿形装置和开沟装置缺乏深入系统的研究,使得田间实际播深达不到最佳状态.
本文以影响播深控制的精密播种机仿形机构为研究对象,运用机构学、动力学、土壤流变学等知识,通过试验研究土壤下陷量与时间关系,进而确定了旱田土壤的流变模型和流变参数,建立了土壤下陷量与相关参数的回归模型,并将土壤流变模型引入平行四杆式精密播种单体的动力学分析中,建立了平行四杆式仿形机构开沟深度变化的数学模型,采用Matlab软件进行了开沟深度的计算机仿真,分析了影响开沟深度的参数和变化规律,找出开沟深度稳定性的影响因素.应用Pro/E软件的参数化设计功能,建立精密播种机三维参数化模型库,利用ADAMS软件对建立的平行四杆式精密播种单体的仿形机构进行了结构参数的优化设计和运动仿真模拟,进行了仿形机构开沟深度的分析和室内的开沟深度性能试验,试验结果与仿真结果变化趋势一致,最大误差小于23%,表明本文所建立的开沟深度数学模型的正确性和仿真分析方法的可靠性.最后,为满足大型精密播种机对播深的精确控制,研制了一种由平行四杆机构与电液自动仿形系统结合的精密播种单体,对仿形传感装置、仿形控制器、液压系统进行了设计.利用Simulink软件对建立的液压系统模型进行了仿真.通过机械仿形和电液仿形的田间对比试验,表明在仿形精度上电液自控仿形式明显优于机械式仿形,实现了播深的精确控制,为提高大型精密播种机的自动化程度提供了技术参考.
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本文是高等学校博士学科点专项科研基金（20040183024）和吉林省科技发展计划项目（200405045）、国家现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-01-33）的部分内容,其主要研究成果如下：
（1）通过土壤的单轴压缩试验,观察土壤承载后变形与时间的关系曲线,选择了四元件Burgers模型来描述土壤流变特性,并得到了土壤变形量与时间的方程为：
通过方程可知,土壤的下陷变形主要由瞬时下陷、延迟下陷和稳定蠕变三部分组成.方程也表明松散土壤的下陷变形与时间有关,且为非线性的.在此基础上,采用试验法测定了镇压力为400N、600N、800N,土壤含水率为16%、18%、20%的条件下的土壤流变曲线,通过数值模拟得到在不同试验条件下的土壤流变参数,进而确定了对应条件下的土壤流变模型.
（2）为了获取土壤下陷量与影响因素之间的关系,选择含水率、镇压强度、作业速度为影响因素,通过响应面优化设计试验方案,得到了土壤的下陷量与相关因素的回归拟合方程：
从回归模型可以得出,土壤的下陷量与镇压强度、含水率、作业速度呈非线性关系,影响下陷量的主要因素是镇压强度,其次是土壤含水率,而作业速度与下陷量呈负相关,但影响极小.从回归模型可更直观地分析相关因素与下陷量的影响关系.
（3）以平行四杆仿形式精密播种机单体为研究对象,引入土壤流变参数,建立了精密播种单体开沟深度的数学模型.
模型表明,播种单体仿形过程中为线性单自由度阻尼振动系统,系统的稳定与地表几何特征、播种单体的结构参数以及土壤的力学性质有关,式中的K2、η2分别是Burgers模型中的弹簧刚度系数和阻尼系数,A是与瞬时下陷量和延迟下陷量有关的变形系数,可以通过土壤下陷量回归模型计算得到.利用Matlab软件对开沟深度进行模拟仿真,分析了影响精密播种单体的仿形、开沟稳定性的因素,获得了较优的参数组合.
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（4）应用Pro/E软件的参数化设计功能,构建精密播种机零部件的三维参数化模型库,建立了不同形式的播种单体三维实体模型,以开沟深度为目标,利用ADAMS软件对平行四杆式精密播种单体仿形机构进行了结构参数的优化设计和运动仿真模拟,得到最优参数值：平行四杆长450mm,仿形轮配置在开沟器前面距离300mm时,开沟稳定性能够满足设计要求.
（5）进行了仿形机构开沟深度的分析和室内的开沟深度性能试验,试验结果与仿真结果变化趋势一致,最大误差小于23%,表明本文所建立的开沟深度数学模型的正确性和仿真分析方法的可靠性.
（6）研制了平行四杆机构与电液自动仿形系统相结合的精密播种单体,对所需的仿形装置、传感装置、仿形控制器、液压系统进行了设计.建立了液压系统的仿真模型,利用Simulink软件对液压系统的运动进行了仿真,通过试验研究,仿真值和试验值基本吻合,最大误差为16.4%,满足了设计要求,从而验证了模型的正确性.对电液自控式和机械式两种不同仿形播种单体进行了田间对比试验.田间试验结果表明,在仿形精度上电液自控仿形式明显优于机械式仿形,满足了对播深精确控制要求,提高了大型精密播种机的自动化程度.
本文所进行的理论研究、试验研究、计算机仿真等研究成果为精密播种机的研制及农机系统建模与仿真设计提供了新的思路和方法,对丰富精密播种理论,发展精密播种技术具有重要意义.
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