【《农业机器人车辆底盘的国内外研究现状的文献综述》2500字】

III农业机器人车辆底盘的国内外研究现状的文献综述1.1国内研究现状1928年，外国科学家J.A.SMITH设计出了初代棉花打顶机后，全世界的大量科学家们开始研究棉花打顶机，设计出了许多不同类型的棉花打顶机。国内情况：我国主要有三大棉花产区，分别为长江中下游棉区、黄河中下游棉区和新疆棉区。在棉花生产过程中，打顶为其中最重要的一环，具有至关重要的意义。打顶即削尖，指在初花至盛花期间摘除棉株主茎顶尖。通过打顶可消除顶端优势，控制主茎生长，调整营养的流动方向，使生殖器官有充足的养分供应，减少无关部分对养分的损耗，提高棉花品质以及产量，具有明显的增产增收效果。到目前为止，我国棉花打顶工作仍然通过雇佣劳动力来实现，而人工打顶需要大量的人工、劳动强度高、工作效率低、工作环境恶劣、耽误生产时间，雇佣劳动力的成本也逐年上升，严重影响了棉花业的发展。随着时代的发展，各个行业的生产都在追求自动化以及智能化，我国棉花种植也不例外，但是我国棉花种植的机械化以及智能化水平还是有待提高。其中，打顶之前的环节都已经基本实现自动化，但打顶机械化的发展还是较为落后。虽然，近年来新疆兵团及各个大学已经有设计出了自动化棉花打顶机，不过还不够成熟。因此，我们需要研究国内外棉花打顶机械化的发展现状，分析其发展趋势，为将来棉花打顶机械的研究及普及提供合理、可靠的建议，促进我国棉花产业蓬勃发展。虽然我国在棉花打顶机械化方面的研究有较大突破。但还是由于较迟才开始进行研究所以很多地方还不太完善，使得研发的棉花打顶机未能在全国范围内普及推广，只进行了一些实地试验。到了2006年，石河子大学的教授们在此基础上进行改良，研发了由液压驱动的3MDY－12型棉花打顶机，如图1-2。较之于3MD－12型，3MDY－12型棉花打顶机的输出动力是拖拉机自带的液压系统，使之能够处理到底盘下以及地头地尾处长势较低的棉花，增强了打顶的范围[10]。以胡斌为主研发的3MDZK－12型组控式单行仿形棉花打顶机则进行了一次更新换代，如图1-3，采用滚刀绕轴旋转的方式进行打顶，并可以同时进行多行打顶作业。2009年，新疆大学与新疆农科院农机化所共同开发了初代3DDF－8型棉花打顶机，打顶方式类同于3MDZK－12型，并进行组控式单行仿形。其优点在于采用了单行仿形轮，无需通过人工进行调节，降低了人力成本，提高了工作效率[11]。图1-13MD－12型棉花打顶机图1-23MDY－12型棉花打顶机张春龙在中国农业大学设计了一种智能锄草机器人系统，并且对此系统进行了合理的仿真。此除草系统包括3个运动模块和2个信息流。运动执行机构包括:四轮移动机器人平台，移动平台带有独立的转向控制系统,平均速度能到达1.5m/s。锄草机械手主要是由三指爪结构组成的，三指爪带有切割刀，三指中其中一指可以同时自传，带动切割刀转动。该系统经过仿真分析，机器人能够在有效避开苗的基础上获得90%以上的除草率[12]。1.2国外研究现状1955年，美国科学家J.L.Nelson研发了一款自走式棉花打顶机。它不再由拖拉机作为传动装置带动其运动，而是利用重新设计的机架来带动其运动;打顶部分由液压控制，液压马达驱动刀具转动，并利用液压系统控制打顶机架的升降，以此来调整打顶高度[13]。1959年，AndyA.Keyes研究设计了一款棉花打顶机器，其具有简单的机构和原理。也是由拖拉机来带动，但是有着4个打顶刀具，均匀分布在前方的横梁上，并且刀具下方有皮带轮，通过液压马达来使得皮带转动，利用链绳来调节打顶高度，该机器具有结构紧凑，工作可靠，易于调节的优点，但是还是存在皮带轮易发生老化，且会有弹性滑动现象等缺点。近年来，国外棉花打顶大部分采用化学打顶的方法，也就是利用人工生长激素抑制棉株的顶尖生长，对于机械棉花打顶机的研究报告很罕见。目前，大部分棉花打顶机都是直接固定于拖拉机中，没有单独设计打顶机架。但是目前的拖拉机本身不具有足够的离地高度，这使得打顶时拖拉机对棉株会产生很大的损害，压枝、扭枝、撞铃等现象严重[14]。美国伊利诺伊大学开发了车轮能够防滑转向的四轮除草机器人。除草机器人的机械臂具有5个自由度,其动作由c++程序通过电机PWM进行控制。该机器人的工作方式为先由割草刀片割杂草,再经喷药装置于切口处喷施除草剂。对一种杂草进行实验表明,除草剂用量为21.89～56.18mg时,超过90的杂草在第6天有所反应,并在10天后死亡。荷兰瓦格宁根大学的Bakker研制了一款柴油发动、四轮独立转向的除草机器人,该机器人借助DGPS和机器视觉导航,可识别作物行位置并沿其直线行驶。同时,机器人基于机器视觉获取杂草特征予以区分，根据甜菜田的实验结果,除草机器人的导航精度±25mm。荷兰Wageningen大学的研究人员设计了一种自动除草机器人，这种机器人主要是采用柴油发动机作为动力，并且可以实现四轮转向。自动除草机器人的长、宽、高分别为2.5m×1.5mx1m。重量大约1250KG，机器人采用D-GPS和机械视觉进行自主导航,并且可以实时的收集农田中的边界信息，自主的沿着农作物的行线进行行驶。机器人采用先进的视觉技术来对杂草进行识别。根据此机器人在甜菜田地中的实验结果，除草机器人导航线与实际作物行线的平均偏差小于25mm。参考文献[1]新疆年鉴2010[M].北京：中国统计出版社,2010.[2]邹政辉.浅议新疆兵团机采棉发展[J].中国纤检,2020,(01):33.[3]李娟,刘彩霞,刘干,冯国礼,黄顶元,闵耕.浅议新疆发展机采棉的优势及存在的问题[J].石河子科技,2001,(02):31-32.[4]张文莉,陈树人,褚德宏除草机器人研究现状与趋势[].农业装备技术,2015610[5]唐军，罗昕，胡斌，张茜，李霞.3MDZK-12型单行仿行棉花打顶机的结构设计与性能试验研究[J].石河子大学学报(自然科学版)，2008,(2):60.[6]胡斌，罗昕，毕新胜等.3MD-12型棉花打顶机的研究设计[J].农机化研究，2003,(1):88-89.[7]胡斌,罗昕,李明志等.3MDY-12型前悬挂液压驱动式棉花打顶机[J].新疆农机化，2006,(2):26-27.[8]胡斌，王维新，李盛林，等.3MD-12型棉花打顶机的试验研究[J].中国农机化，2004（2）:41-42.[9]SIaughterDC,DK,DowneyD.AutonomousweedcontroIms:aw].Computers&A,2008,61):6378.[10]王维新，李盛林等3MD-12型棉花打顶机，中国,ZL02233880.2[P].2002-05-18[11]罗昕，胡斌等.3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机[J].农机化研究,2006(11):136-138.[12]张春龙,黄小龙,耿长兴,等.智能锄草机器人系统设计与仿真[]农业机械学报,201142196199.[13]Nelsonjohnl.cottontopperwithhydraulicadjustingmeans;UnitedStates,2842926[P].1955-10-18.[14]周桂鹏,张晓辉，等.棉花打顶机械化的研究现状及发展趋势[J].农机化研究,2014,(04):242-245.[15]李金生.基于solidworks的建模与运动仿真设计[J].机电产品开发与创新,2012,(06):119-120.[16]王新锋，苏忠伟.基于solidworks可折叠货物