热区智慧农业装备与技术专栏—专栏主编:杨然兵 教授

杨然兵,张涛,张健,王涛,潘永菲,吕丹阳,刘建宇.热区主要作物收获技术与装备研究进展[J].农业机械学报,2026,57(9):1-15，48.

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.001 摘要：热带作物是全球农业生产和农产品贸易的重要组成部分，其种植区域广泛、作业环境复杂，收获装备机械化率低，已成为制约热区农业发展的关键因素。以橡胶、木薯、甘薯、咖啡等热区主要经济作物以及椰子等热带水果为研究对象，通过系统梳理与对比分析，阐述其分布特征与产业规模，总结并分析不同作物的收获模式特点、装备结构及关键作业技术研究进展。针对热区作物多分布于高温高湿、土壤黏重的丘陵山区，且成熟期不一等特点，分析热区作物机械化收获面临基础理论薄弱、丘陵山区适用小型装备不足、机械化作业条件受限以及产业配套不完善等问题，提出加强作业机理研究、推进农机农艺融合与规模化种植、发展轻简化及精准化收获装备以及完善产业链与组织体系等发展方向。 关键词:热区作物;收获装备;橡胶;木薯;甘薯;咖啡

杨然兵,程梦迪,吕丹阳,吕士亭,梁启敏,张涛,王涛.甘薯移栽机漏栽检测及补栽装置设计与试验[J].农业机械学报,2026,57(9):16-26，104.

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.002 摘要：为解决指夹式甘薯移栽机因薯苗姿态不佳、喂苗量不足等原因导致栽植夹未能成功夹取薯苗栽植入土的问题，本文基于 2ZQX-2/1 型移栽机，设计了一种对射式红外光电传感器漏栽检测系统及自动补栽装置。漏栽检测系统及补栽装置为移栽机的独立工作模块，漏栽检测系统采用对射式红外光电传感器构建的延时判别机制，通过检测栽植夹与甘薯苗在限定的时间窗口内对传感器的触发情况，实时判别栽植夹是否成功夹取甘薯苗栽植人土。补裁装置的栽植机构采用步进电机驱动补栽夹，并结合电动推杆与导轨实现左行及右行的补栽作业;补栽装置的送苗机构则采用步进电机控制的丝杠导轨实现补裁装置精确推送薯苗。构建了以 PLC 为核心的控制系统，实现了漏裁判定及补栽操作之间的自动化协同工作。台架试验表明，移栽机速度在 0.2~0.4m/s 范围内，漏栽检测系统漏检和误检率之和不超过 5%。田间试验结果表明，移栽机工作速度分别为 0.2、0.3、0.4m/s 时，漏裁检测系统识别成功率均超过 97%, 整机平均漏裁率分别为 0.68%、0.85%、1.37%, 相较于未启用补栽装置降低了 8.11~9.55 个百分点。 关键词:移栽机;甘薯;漏栽检测;补栽装置 已关注 关注 重播 分享 赞 视频详情

陈雄飞,陈海龙,刘木华,方鹏,许鹏,李珊.水稻工厂化育秧回转拨齿式起盘装置设计与试验[J].农业机械学报,2026,57(9):27-36，81. 

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.003 摘要：针对水稻育秧炼苗环节起盘作业主要依赖人工完成，劳动强度大、生产效率低等问题，设计了一种水稻工厂化育秧回转拨齿式起盘装置，主要包括回转拨齿式起盘机构、提升输送机构和行走机构，机具前进过程中，回转拨齿式起盘机构连续拨起秧盘沿拨齿辊向后运动，经提升输送机构运送至后方。通过对起盘作业过程进行动力学分析，确定了拨齿数量、拨齿长度、提升输送机构角等参数，明确了影响起盘效果的关键因素及主要参数范围。以装置拨齿回转速度、拨齿夹角和速比为试验因素，以起盘成功率、秧盘损伤率为评价指标，运用 Box-Behnken 试验设计方法，利用槽试验台架开展三因素三正交试验，通 Desgn-Expert 对试验结果进行方差分析和响应曲面分析，揭示了试验因素及交互作用对起盘装置作业性能的影响规律，对构建的线性回归模型进行多目标求解优化。结果表明，当拨齿回转速度为 45.12r/min, 拨齿夹角为 88.28°, 速比为 1.49 时，起盘效果最佳。以优化后的参数进行验证试验，结果表明，平均起盘成功率为 93.33%, 平均秧盘损伤率为 1.67%, 满足水稻育秧炼苗环节起盘作业需求。 关键词:水稻;工厂化育秧;拨齿;起盘装置 已关注 关注 重播 分享 赞 视频详情

潘志国,李永山,席娟,杨松梅,张还,邱保华,杨正,郭翔.甘薯裸苗移栽机自动开合分体式夹苗装置设计与试验[J].农业机械学报,2026,57(9):37-48.

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.004 摘要：针对现有指夹式甘薯移栽机送苗环节人工放苗效率低、损伤率高的问题，本文基于 2ZQX-1 钳夹式甘薯裸苗移栽机，设计一种可自动开合的分体式夹苗装置。在阐述总体结构及工作原理基础上，通过理论分析优化橡胶夹参数以降低秧苗损伤，结合运动学分析建立橡胶夹运动方程，确定机构参数并设计弧板最优廓线。单因素试验得到输送速度取值范围为 30~70mm/s, 运用 Box-Behnken 中心组合设计方法进行台架试验，以苗夹位移、橡胶夹倾斜夹角、输送速度为试验因素，夹持合格率为评价指标，利用响应面分析交互因素对试验指标的影响规律，确定影响因素的最佳取值，结果表明：当苗夹位移 12.6mm、倾斜夹角 16.9°、输送速度 49.5mm/s 时，夹持合格率达 95.3%, 送苗效果最优;再以不同放苗方式 (分体式 / 一体式) 为分类因素、输送速度为数据因素，开展全因素田间试验，结果表明分体苗装置可适配 44.0mm/s 的输送速度，夹持合格率达 97.0%, 损伤率为 3.9%, 较一体苗装置总体工作效率提高 31%。该装置作业速度快、稳定性高，为甘薯机械化移栽高效作业提供了技术方案。 关键词:甘薯移栽机;送苗装置;分体式;开合控制机构 已关注 关注 重播 分享 赞 视频详情

苏淼,郧亚泽,丁兵,曹卫星,朱艳,姚霞,周栋.面向育种表型监测的水旱两用六轮差速式机器人底盘设计与试验[J].农业机械学报,2026,57(9):49-58. 

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.005 摘要：为解决育种作物表型监测机器人底盘易损伤作物、灵活性与通过性欠佳等问题，结合我国热区的常见大田作物种植农艺特点，以 Solidworks 软件设计了轮距可在 1800~2000mm 无级精准调节的水旱通用型六轮差速式表型监测机器人底盘。通过理论计算结果设计选型了关键部件和分析了底盘转向、稳定及通过性能，并明确了以水田刚性叶轮和充气橡胶轮两种行走装置适配水旱田环境，以及以滚珠丝杠机构调节底盘轮距。利用 ANSYS 有限元软件进行车架关键部件的强度和刚度分析以及模态分析，仿真结果表明车架强度和刚度满足使用要求，一阶固有频率为 59.58Hz, 可避免与地面共振。样机试制后进行田间试验，结果可得两种形态底盘的最大行驶速度为 1.21、1.23m/s, 加速度为 0.34,0.35 m/s2, 平均直线偏驶率为 1.43% 和 2.56%, 最小转弯半径均为 1626mm, 纵向爬坡角为 37°, 垂直障碍翻越高度为 435mm, 水田越埂高度为 320mm。样机试验结果与理论分析相符，表明底盘性能优良，可满足热区大田作物育种表型监测需求，为热区表型监测提供技术和装备支撑。 关键词:育种表型监测;六轮底盘;轮距可调;差速转向;水旱两用 已关注 关注 重播 分享 赞 视频详情

刘世豪,邹明龙,林茂,赵映.芒果采摘机械臂运动轨迹规划与运动参数优化研究[J].农业机械学报,2026,57(9):59-68.

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.006 摘要：为了提高芒果采摘机械臂的采摘效率，在建立机械臂的正、逆运动学模型的基础上进行轨迹规划，并通过智能算法优化其运动参数。采用 Denavit-Hartenberg (D-H) 法对芒果采摘机械臂进行建模，利用 3-5-3 混合多项式插值方法进行轨迹规划，针对芒果采摘机械臂的特点，提出改进的蜘蛛蜂算法 (ISWO), 主要通过拉丁超立方体采样初始化种群，采用线性递减随机性权重提升搜索稳定性，设计动态切换机制平衡全局探索与局部开发以兼顾搜索效率与收敛速度。实验结果表明，采用 ISWO 的芒果采摘机械臂各个关节的迭代速度和精准度均优于粒子群优化算法 (PSO) 和标准蜘蛛蜂算法 (SWO)。在 4 次实际采摘实验中，ISWO 的总采摘时间分别为 62.94、32.22、39.52、46.11s, 缩短了 18.25%~42.98%。研究表明，ISWO 显著提升了芒果采摘机械臂的采摘效率，为后续相关的应用研究提供了可靠的数据支持。 关键词:芒果采摘机械臂;运动学模型;轨迹规划;蜘蛛蜂优化算法;采摘效率 已关注 关注 重播 分享 赞 视频详情

李华,李炅,弓满锋,石怀鑫,马文宇,李明,郑镇辉,王槊.适收期芒果果实离散元模型构建与接触参数标定[J].农业机械学报,2026,57(9):69-81.

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.007 摘要：针对芒果机械化低损伤收技术与装备研究中离散元仿真模型与关键接触参数缺失，无法有效揭示芒果果实与机械部件接触时的作用机理问题，以适收期台农芒和蛋芒两种典型芒果为研究对象，测定其物理参数，并利用三维扫描技术与 EDEM 仿真分析结合的方式构建芒果果实离散元模型。对两种芒果分别进行自由落体碰撞试验、斜面滑动和滚动试验，获得两种芒果在 EVA 材料上的碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为 0.499、0.478、0.0378 和 0.590、0.481、0.0220;在橡胶材料上的碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为 0.388、0.723、0.0376 和 0.420、0.779、0.0179。采用双摆线试验，测得台农芒和蛋芒同种芒果间的碰撞恢复系数分别为 0.312 和 0.294。通过芒果堆积角试验、最陡爬和旋转正交组合试验，构建仿真试验堆积角的二次回归模并化得到台农芒和蛋芒同种芒果间的静摩擦因数分别为 0.280 和 0.302;滚动摩擦因数为 0.0252 和 0.0195。采用圆筒提升试验验证堆积角仿试验的相对误差分别为 3.84% 和 4.35%, 验证了芒接触参数标定的准确性。 关键词:芒果;三维扫描;离散元方法;接触参数标定;仿真验证 已关注 关注 重播 分享 赞 视频详情

赵昂,张健,潘永菲,朱宏飞,文辉辉,刘洋.基于轻量级检测网络与显著性分割网络级联的鲜食甘薯轮廓提取方法[J].农业机械学报,2026,57(9):82-92. 

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.008 摘要：鲜食甘薯是海南省重要的经济作物，采用机器人进行捡拾作业是提高其收获效率的有效手段。然而，在复杂的田间环境下，目标轮廓的准确提取仍存在鲁棒性较差和分割精度不高的问题。为此，提出了一种级联改进的检测 — 分割方法：以轻量化的 YOLO 11n 作为检测骨干，并与 BASNet (Boundary-aware salient Net) 级联，旨在提高田间轮廓识别的准确性与稳定性。首先用轻量化的 FasterNet 替换 YOLO11n 的原有主干，显著减少模型参数并提升推理速度;其次，在主干网络中引入多尺度、可变扩张率的 LSKA (Large separable kernel attention) 模块，以灵活扩大感受野，增强对小目标及被植被遮挡目标的响应能力;然后，在中小目标检测头之前插入 SENetV2 (Squeeze-and-excitation version2) 通道注意力模块，通过全局特征重标定进一步提升复杂背景下的目标信号提取能力;最后，将 BASNet 显著性分割网络级联至检测模块，对检测框区域进行像素级精细分割，有效剔除背景干扰。对比试验表明，改进后的 FLS-YOLO11n 在显著降低模型体积与参数量、提高推理帧率的同时，实现了召回率提升 4.1 个百分点、平均精度提升 1.8 个百分点。级联至 BASNet 后，分割的平均绝对误差 (MAE) 约降低 40%, 而最大 F 测度、最大结构相似性测度、最大增强对齐测度分别提升约 3.37%、3.31% 与 4.19%。最后，在机器人上进行试验，抓取成功率达到 90.6%。试验结果表明，该网络能够在复杂收获环境中实现较高的轮廓识别精度，为甘薯捡拾机器人在类似场景的工程化应用提供可行的技术路径。 关键词:鲜食甘薯;轮廓提取;捡拾机器人;YOLO11n;语义分割 已关注 关注 重播 分享 赞 视频详情

刘婉茹,张健,吴敏生,查显涛,潘永菲,潘志国.多模态振动下木薯-土壤复合体分离机理与降耗研究[J].农业机械学报,2026,57(9):93-104.

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.009 摘要：针对木薯收获过程中土壤破碎质量差、薯土分离能耗高等问题，引入非线性累积冲击损伤系数，建立木薯 - 土壤复合体累积冲击能量耗散模型，通过物理试验与仿真模拟，对比了稳态正弦、线性扫频与对数扫频 3 种振动模式下土壤颗粒空间轨迹偏移量 (s?)、薯土分离率 (Q_c) 及单位分离比能 (E_SR) 的影响规律，揭示了土壤空间运移特性与能量耗散机制。结果表明，木薯压缩与土壤锥入仿真与物理试验相对误差分别为 0.98% 与 0.21%。3 种振动模态下，s?与 Q_c 均呈正相关关系;线性扫频与对数扫频激励模式下，扫频范围对 Q_c 与 E_SR 影响均显著。其中，6Hz、15mm 稳态正弦激励模式下，薯土分离率较优，为 89.50%, 单位分离比能为 0.32J/%;起始频率 3Hz、终止频率 9Hz、振幅 15mm 的线性扫频激励模式下，薯土分离率较优，为 76.75%, 单位分离比能为 0.37J/%;起始频率 6Hz、终止频率 9Hz、振幅 12.5mm 的对数扫频激励模式下，薯土分离率较优，为 83.92%, 单位分离比能为 0.46J/%。研究完善了木薯 - 土壤 - 振动模态间的互作理论，为低能耗木薯收获装备开发提供了理论依据与参数指导。 关键词:木薯 - 土壤复合体;多模态振动;薯土分离;离散元;非线性累积冲击损伤系数 已关注 关注 重播 分享 赞 视频详情

张健,邵珠和,李耀,潘志国,张还,孙良庆.轮式拖拉机电机驱动导航转向系统参数辨识方法[J].农业机械学报,2026,57(9):105-115. 

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.010 摘要：农业机械导航系统应用日益广泛，但在地形起伏大、作业环境恶劣及作物类型复杂的工况，如热带区、丘陵地区，会显著降低导航系统的路径跟踪精度与鲁棒性。转向系统是农机导航系统的核心部件，精准的转向控制是实现高精度路径跟踪的前提。获取准确的转向系统数学模型可有效降低转向控制算法的设计难度与复杂性。然而，由于转向系统中存在动态滞后、非线性摩擦、死区效应及环境相关扰动等未建模动态，采用机理分析方法难以建立准确的转向系统数学模型。为此，本文提出了一种基于卡尔曼滤波 (KF) 与带正则项递归最小二乘法 (RRLS) 联合辨识的转向系统建模方法。在 Matlab 环境下搭建辨识平台，分别实现并比较 RLS,KF+RLS 与 KF+RRLS3 种辨识方案的仿真结果，筛选出性能最优的模型为 KF+RRLS。随后开展田间复杂工况验证试验，结果表明：所辨识模型对轮角响应的轨迹预测与实测数据的吻合程度为 95.26%, 关键动态特性被可靠复现，且满足实时性要求。该模型为复杂环境下农机导航系统的路径跟踪控制算法设计提供了可靠的模型基础与工程化支撑。 关键词:轮式拖拉机;导航转向系统;系统参数辨识;卡尔曼滤波;正则递归最小二乘算法 已关注 关注 重播 分享 赞 视频详情

贺德强,刘超,周文涛,靳震震,李宏伟.丘陵山地履带运输底盘旋转式重心调控系统设计与试验[J].农业机械学报,2026,57(9):116-126.

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.011 摘要：为提高小型履带运输底盘在热区丘陵山地坡陡、沟深、地块零散工况下的稳定性与越障能力，设计了一种通过旋转方式主动调节重心的履带运输底盘。根据丘陵作业环境特点，构建考虑偏航角的坡地准静态通过性模型，在此基础上提出旋转式重心调节机构，并完成关键参数选型与质心偏移解析计算。对配重径向位移与回转角度进行参数遍历数值计算，定量求解最优配重组合，基于 RecurDyn 搭建虚拟样机，开展连续爬坡和斜向跨台阶、壕沟动力学仿真，并通过实物样机测试系统功能。结果表明，在数值计算、动力学仿真和样机试验中，整机重心位置经调控后，底盘的倾覆临界坡角相比调控前分别提升约 6.7%、13.0% 和 12.5%, 最大可跨台阶高度在 10° 坡度下相比调控前分别提升约 23.6%、20.5% 和 21.2%, 最大可跨壕沟宽度在 10° 坡度下相比调控前分别提升约 17.9%、16.7% 和 17.5%。提出的旋转式重心调控结构能够显著改善丘陵山地履带运输底盘的稳定性与越障能力。 关键词:热区丘陵山地;履带运输底盘;重心调控系统;偏航角;多体动力学仿真

李宏伟,赖信东,姚烨,武涛,靳震震,贺德强.幼苗期宿根蔗田机器人自主循垄导航方法[J].农业机械学报,2026,57(9):127-137.

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.012 摘要：研究幼苗期宿根蔗田机器人自主循垄导航方法，对于推进宿根蔗田幼苗期管护智慧化升级至关重要。本研究在前期甘蔗幼苗期垄向导航线提取的研究基础上，提出了基于时空记忆补偿的循垄导航路径规划策略，搭建了轻简机器人系统，建立了幼苗期宿根蔗田机器人自主循垄导航方法。针对缺苗断垄挑战性场景，在 0.2m/s 的优选行进速度下，当设定路径拟合区间为有效视场的 2/3 时，循垄导航的精度较高，机器人横向偏差的均方根误差为 4.41cm, 表明机器人系统对图像噪声和蔗田缺苗断垄干扰具有较好的鲁棒性。机器人系统的平均帧率达 17.3f/s, 其中逻辑决策与控制平均耗时仅 4.7ms, 表明本研究视觉模型、导航线提取算法和边缘端构建的自主 "能力栈" 能够满足机器人在非结构性蔗田环境下快速自主循垄的时效需求。 关键词:甘蔗;自主循垄机器人;导航系统;宿根蔗田;幼苗期

毕于彬,宋庆斌,刘磊,刘雨婷,朱净雨,付作立,黄玉祥,周济兴.亲本种子精选机导向束种装置优化设计与试验[J].农业机械学报,2026,57(9):138-147. 

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.013 摘要：针对亲本种子精选机种子流均匀性差导致的识别率和剔除率低的问题，提出了对种子进行路径引导和约种成束的技术思路，设计了一种新型导向束种装置。合理规划了待检种子的运移轨迹，对种子进行了受力和动力学分析，进而确保落种点位与速度方向稳定。完成了引导弧面和波浪形滑槽的结构参数设计，明确了影响落种均匀性的关键参数和取值范围。通过单因素和多因素仿真试验确定了导向束种装置的最优结构参数组合。结果表明，当引导弧面半径为 26mm, 平均入种轨迹偏移量为 23.75mm, 平均脱离速度角为 15.64° 时，具有良好的导向效果;当凹槽宽度为 3.0mm、凹槽深度为 1.5mm、凹槽半径为 2.0mm 时，落种均匀性达到最优，落种量均匀性和落种轨迹稳定性变异系数分别为 4.83% 和 14.33%。在此基础上，开展了性能验证与对比试验。结果表明，增设有导向束种装置的亲本种子精选机落种量均匀性变异系数为 4.97%、带出比为 0.19, 较传统装置分别减少了 8.07 个百分点和 0.07; 识别率为 97.81%、剔除率为 95.25%, 较传统装置分别增加了 4.13、4.49 个百分点，采用导向束种装置可显著提高亲本种子精选机的作业性能。 关键词:亲本种子精选机;种子流;轨迹约束;离散元仿真

付作立,孙曜晨,毕于彬,宋庆斌,刘鸿图,黄玉祥,闫小丽,周济兴.玉米亲本种子精选分级生产线文丘里混种装置设计与试验[J].农业机械学报,2026,57(9):148-158. 

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.014 摘要：针对玉米亲本种子精选分级过程中出现的种子滞留问题，设计了一种文丘里混种装置。通过分析总体结构及工作原理，计算了文丘里混种装置内部流场参数，并对种子进行了动力学分析，明确了进种段角度、收编段角度、混种段长度、进种口位置、混种段直径等结构参数是影响种子流运动状态的主要因素。采用 CFD-DEM 合仿真方法，分别开展了单因素和多因素试验，结果表明：因素对出口种子的速度和质量影响显著性由大到小依次为进种段角度、混种段直径、进种口位置，通过 Box-Behnken 响应面优化，建立了回归模型，得到最优参数组合为：进种段角度 50°、进种口位置 21mm、混种段直径 46mm, 在该组合下出口种子质量流量为 156.42g/s、种子平均速度为 5.92m/s。通过高速摄影试验方法对仿真结果进行验证，结果表明：出口种子平均速度为 6.16m/s, 相对误差为 4.09%; 种子质量流量为 164.43g/s, 相对误差为 5.12%。 关键词:亲本种子;精选分级;气力输送;文丘里混种装置;CFD-DEM

杨然兵,梁昌敢,青苡任,陈栋泉,陈路,冼舒琪,武继龙.水稻制繁种联合收获脱出物离散元仿真参数标定与试验[J].农业机械学报,2026,57(9):159-171.

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.015 摘要：良种是实现作物稳产增收的根本基础，制繁种水稻是保障国家粮食安全的重要支撑，实现低损、高净度的收获是保障其战略价值得以实现的必然要求。制繁种水稻较常规稻结实率低、瘪谷比例高，易导致清选环节的损失率与含杂率偏高，由于缺乏准确的脱出物离散元仿真模型参数，仿真结果与实际作业存在较大差异，限制了清选装置的设计与优化。采用离散元法对水稻制繁种联合收获脱出物的接触参数进行系统标定，利用质构仪和自制试验台分别测定各制繁种水稻脱出物的本征参数、接触参数与悬浮速度;以制繁种水稻混合脱出物物理堆积角为参照，开展了 Placket-Burman 试验、最陡爬坡试验和 Box-Behnken 试验，确定了对制繁种水稻混合脱出物堆积角影响显著的参数及取值范围;利用 Design-Expert 软件中的优化模块，以制繁种水稻混合脱出物物理堆积角为目标值进行寻优，确定了制繁种水稻混合脱出物最优接触参数组合。标定结果表明：显著性参数最优组合为籽粒 - 瘪谷静摩擦因数为 0.87、瘪谷 - 瘪谷碰撞恢复系数为 0.45、瘪谷 - 瘪谷滚动摩擦因数为 0.037。在接触参数最优组合条件下，开展了堆积角和悬浮速度仿真验证试验。试验结果表明：制繁种水稻混合脱出物仿真堆积角与物理堆积角误差为 0.57%; 水稻籽粒、茎秆、瘪谷的悬浮速度仿真值与物理值的相对误差分别为 1.37%、1.95%、3.73%。在标定参数组合下，基于 CFD-DEM 开展了水稻制繁种联合收获清选装置气固耦合仿真试验，并进行了台架验证试验。仿真结果表明：清选环节籽粒损失率为 0.17%、含杂率为 0.58%, 与台架试验相对误差分别为 5.56% 和 4.92%, 验证了标定参数的准确性，可为水稻制繁种联合收获离散元仿真研究提供基础参数。 关键词:制繁种水稻;联合收获;脱出物;离散元;参数标定;清选

董万静,李子衡,薛宇晗,曹建华,范博,丁幼春,许威,石青阳.基于改进UNet的复杂环境橡胶树割痕检测与割胶轨线识别方法[J].农业机械学报,2026,57(9):172-183，207.

DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2026.09.016 摘要：天然橡胶树割痕检测与割胶轨线识别对实现割胶自动化、提升作业智能化具有重要意义。针对复杂环境下割胶机器识别割痕、割胶轨线识别易受到自然环境的干扰，导致割痕识别不完整、割胶轨线拟合不精准的问题，提出了一种基于改进 UNet 的复杂环境橡胶树割痕检测与割胶轨线识别方法。针对 UNet 模型识别效率不高的问题，将原 UNet 中 VCG16 下采样模块改进为 ChostNet, 降低了模型参数量，提高了模型准确率与检测效率;融合改进的 SegNext 注意力机制，优化了模型对较小特征的分割效果;引入改进的特征金字塔网络 (Feature pyramidnetwork, FPN) 解码架构，增强模型对语义信息的捕捉能力。其次，在检测目标割痕后，采用 Shi-Tomasi 算法，使用矩阵的最小特征值作为角点响应函数，并引入非最大值抑制筛选出制胶轨线的最佳起始点与终止点;最后，使用随机采样一致性 (Random sample consensus,RANSAC) 算法多次迭代以筛选出割痕的下边缘点，再拟合出精确的割胶轨线。试验结果表明：改进 UNet 模型的平均交并比和平均像素准确率分别为 92.86% 和 96.96%, 相比原 UNet 模型分别提高了 1.38、0.52 个百分点。此外，该模型通过结构优化将模型内存占用量压缩至 18.55MB, 较原始的 UNet 降低了 80.46%;Shi-Tomasi 角点检测算法起始点平均定位误差 10.2 像素，终止点平均定位误差 8.99 像素，可有效检测出割痕起始点和终止点;RANSAC 算法拟合割线的平均内点均方误差为 4.26 像素 2, 平均内点均方根误差为 1.86 像素。研究结果可为橡胶林复杂环境下智能化装备割痕检测与割胶轨线识别提供参考。 关键词:橡胶树;割胶轨线;语义分割;UNet;Shi-Tomasi;RANSAC

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