【摘要】：除草是水稻生產(chǎn)中一個(gè)必不可少的作業(yè)環(huán)節(jié)。針對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)人口老齡化、農(nóng)村空心化的現(xiàn)狀,機(jī)器人除草方法相對(duì)于化學(xué)除草方法更利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,是未來(lái)除草技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。踩踏式除草利用機(jī)器人在行間往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)雜草進(jìn)行踩踏、切割、掩埋,同時(shí)機(jī)器人行走時(shí)產(chǎn)生的渾濁泥,抑制水中雜草的光合作用,且沉積后覆蓋株間的雜草上,破壞雜草的生長(zhǎng)環(huán)境,達(dá)到消除行間和株間雜草的目的。機(jī)器人的參數(shù)對(duì)除草效果有很大的影響,優(yōu)化踩踏式除草機(jī)器人結(jié)構(gòu),評(píng)價(jià)其除草效果可以為機(jī)器人的設(shè)計(jì)提供依據(jù),有著重要的應(yīng)用意義。本文在分析國(guó)內(nèi)外除草機(jī)器人研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,首先針對(duì)第一代踩踏式除草機(jī)器人存在的問(wèn)題,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);然后建立了除草過(guò)程的有限元模型,包括機(jī)器人的有限元模型,水田土壤的有限元模型;研究了踩踏過(guò)程中土壤-水之間的動(dòng)態(tài)行為,流固耦合特性;分析了水田除草性能的評(píng)價(jià)方法,仿真分析了機(jī)器人移動(dòng)速度,前傾角,水層深度對(duì)除草性能的影響;在以上研究的基礎(chǔ)上,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了分析結(jié)果的正確性。研究結(jié)果表明:增大接地面積,減輕重量和降低重心能夠解決水田機(jī)器人打滑,沉陷和側(cè)翻問(wèn)題;機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度和水層厚度與除草效果呈正相關(guān),運(yùn)動(dòng)速度和水層厚度增大,除草效果更好,前傾角與除草效果呈負(fù)相關(guān),前傾角減小,除草效果更好。本研究對(duì)水田機(jī)器人的設(shè)計(jì)提供有效的依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S224.1;TP242
【圖文】：

中央高度關(guān)注我國(guó)的糧食安全，指出糧食安全的極端重要性[6]。糧食生產(chǎn)是解決“問(wèn)題”的助推劑[7]，為提高糧食生產(chǎn)能力必須開(kāi)展相關(guān)科學(xué)研究和技術(shù)推廣。雜草對(duì)水稻生產(chǎn)的危害巨大，是導(dǎo)致水稻減產(chǎn)的主要因素。就水稻而言，我國(guó)每雜草影響而造成的損失約為水稻總產(chǎn)量的 15%，損失產(chǎn)量超過(guò) 200 億斤[8]。水田雜伴隨水稻而生的并影響水稻生長(zhǎng)的植物[9]。我國(guó)水田雜草種類繁多，其數(shù)量超過(guò)五[10]；禾本科最多，占 29%；莎草科次之，占 24%[11]。水田除草作業(yè)在水稻生產(chǎn)中占據(jù)重要地位。在 20 世紀(jì) 50 年代之前，水田除草基只能靠人工除草[12]，農(nóng)民也會(huì)制作一些簡(jiǎn)易的除草輔助工具，從而提高除草效率。除草的成本主要來(lái)自于人力成本，從結(jié)果來(lái)看，人工除草能夠準(zhǔn)確地除去水田里的。人工除草最大的缺點(diǎn)在于工作效率低[13]，即便是一個(gè)精壯勞動(dòng)力，進(jìn)行一天的除作，除草面積也十分有限。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，大量青壯年勞動(dòng)力已經(jīng)或正在農(nóng)村，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示：自 1996 年以來(lái)，我國(guó)人口持續(xù)增長(zhǎng)，但鄉(xiāng)村人口持少，如圖 1-1 所示[14]。

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文自 1990 年有完整統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以來(lái)，我國(guó)人口老齡化趨勢(shì)已經(jīng)非常明顯[15-17]，如圖 1-2示。隨著年輕人口不斷向城市轉(zhuǎn)移，人口老齡化在農(nóng)村更為嚴(yán)重。由于農(nóng)村人口減少老齡化問(wèn)題，人工除草方法過(guò)于依賴勞動(dòng)力數(shù)量的特點(diǎn)致使其已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)草的要求。

圖 1-3 抗藥性雜草生物型數(shù)量增長(zhǎng)圖用化學(xué)除草劑會(huì)對(duì)人體造成一定程度的傷害，我國(guó)每年由化學(xué)除萬(wàn)例。針對(duì)農(nóng)藥中毒狀況的研究表明：除草劑是僅次于殺蟲(chóng)劑的毒農(nóng)藥[26]，病死率約為 16%。此外，化學(xué)除草劑中的有毒物質(zhì)將，對(duì)人的消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)造成長(zhǎng)期慢性傷害[27]。致畜禽中毒的主要原因[28]，中毒后致死率接近 40%。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 邢占強(qiáng);;智能化除草機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)展望[J];農(nóng)業(yè)科技與裝備;2015年05期

2 劉興林;孫濤;付聲姣;鐘國(guó)華;;水稻田除草劑的應(yīng)用及雜草抗藥性現(xiàn)狀[J];西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年07期

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4 張文莉;陳樹(shù)人;褚德宏;;除草機(jī)器人研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J];農(nóng)業(yè)裝備技術(shù);2015年02期

5 齊龍;梁仲維;馬旭;譚永p

本文編號(hào)：2761021