标准化果园多功能作业平台关键技术研究现状与趋势

doi:10.12398/j.issn.2096-7217.2024.01.004

摘要/Abstract

摘要：

我国是水果生产和消费大国，产量和面积常年居世界首位。然而我国果园长期面临复杂环境，传统人工作业存在成本高、劳动力紧缺、效率低等问题，随着标准化、规模化果园的建立，传统模式已不适应现代果园的发展。多功能作业技术平台集成采摘、开沟、施肥、喷雾、运输等功能，有效提升果园作业效率，节约成本，成为现代林果业高效发展的关键工具。主要概述了多功能作业平台结构组成及工作原理，包括对升降结构与底盘系统两大关键部分，并对国内外标准化果园作业平台的发展动态进行概述，从简单移动平台到可扩展平台，后续加入导航与自动调平系统等一系列改进，通过对比不同类型果园作业平台的特点和优势，明晰国内多功能作业平台发展不足，并总结归纳分析出国内外多功能作业平台主要研究重心聚焦在自动调平技术、通用底盘技术、导航避障技术、升降技术、底盘通过性技术、动力系统协调管理技术、系统品质提升技术等方面，并且探讨了我国多功能作业平台发展所面临的瓶颈，如信息化、智能化不足，政策支持相对滞后等。最后，针对我国作业平台与国外作业平台发展差距提出建议，如推进果园种植规范化、标准化，向信息化、智能化发展等，以期为我国果园高品质机械化作业提供发展思路。

关键词: 果园作业平台, 自动调平, 通用底盘, 导航避障, 底盘通过性, 动力系统协调管理

Abstract:

China is a major producer and consumer of fruits， with output and area consistently ranking first in the world. However， China's orchards have long faced complex environments， with traditional manual operations facing high costs， labor shortages， and low efficiency. With the establishment of standardized and large-scale orchards， traditional models are no longer suitable for the development of modern orchards. The multi-functional operation technology platform integrates the functions of picking， ditching， fertilization， spray， transportation， etc.， effectively improves the efficiency of orchard operations， saves costs， and becomes the key tool for the efficient development of modern forestry and fruit industry. This article introduces the structural composition and working principle of a multifunctional homework platform， mainly introducing the two key parts of the lifting structure and chassis system， and provide an overview of the development trends of standardized orchard operation platforms at home and abroad， from simple mobile platforms to scalable platforms， followed by a series of improvements such as navigation and automatic leveling systems. By comparing the characteristics and advantages of different types of orchard operation platforms， clarify the shortcomings of domestic multi-functional operation platforms， and summarize and analyze the main research focus of multifunctional operation platforms at home and abroad， focusing on automatic leveling technology In terms of general chassis technology， navigation obstacle avoidance technology， lifting technology， chassis passability technology， power system coordination and management technology， and system quality improvement technology， this paper explores the bottlenecks faced by the development of multifunctional work platforms in China， such as insufficient intelligence and informatization， and relatively lagging policy support. Finally， suggestions are proposed to address the development gap between China's homework platforms and foreign homework platforms， such as promoting standardization and standardization of orchard planting， and developing towards intelligence and informatization， in order to provide development ideas for high-quality mechanized operations in China's orchards.

Key words: sorchard operation platform, automatic leveling, general chassis, navigation obstacle avoidance, chassis passability, power system coordination management

中图分类号:

S432

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图/表 17

图1 果园作业平台结构图

Figure 1 Structure diagram of orchard operation platform

图2 果园作业平台升降结构图

Figure 2 Diagram of the lifting structure of the orchard operation platform

图3 果园作业平台底盘结构图1.张紧轮2.车架　3.减速器　4.驱动电机　5.驱动轮　6.履带　7.承重轮　8.承重支架

Figure 3 Chassis structure diagram of orchard operation platform

表1 果园多功能作业平台主要参数

Table 1 Main parameters of orchard multi-function operation platform

参数	数值
平台离地最大距离/mm	2 500
最大举升高度/mm	1 500
最大举升重量/kg	300
举升时间/s	8~10
平台面积/(mm×mm)	1 200×1 200

图4 阶梯型自走式收获平台系统

Figure 4 Stepped self-propelled harvesting platform system

图5 Brownie Quad收获平台

Figure 5 Brownie Quad platform of harvest

图6 MFH-P260升降平台

Figure 6 MFH-P260 lifting platform

图7 Piattaforma升降平台

Figure 7 Piattaforma lifting platform

图8 ZIP30果园作业平台

Figure 8 ZIP30 orchard operation platform

图9 L-1型多功能果园作业机

Figure 9 L-1 multifunctional orchard operating machine

图10 3GP-155自走式果园作业平台

Figure 10 3GP-155 self-propelled orchard operation platform

图11 自走式果园作业平台

Figure 11 Self-propelled orchard operation platform

图12 D060履带式果园作业平台

Figure 12 D060 crawler orchard operation platform

图13 3GYP-500果园作业平台

Figure 13 3GYP-500 orard operation platform

图14 新型自动调平作业平台

Figure 14 New type of automatic leveling operation platform

图15 倾斜调整装置Fiugre 15　Structure of tilt adjustment device

表2 国内外关键技术对比

Table 5 Comparison of key technologies between China and abroad

	国外	国内
导航技术	成熟度高、全天候高精度工作，定位精准，抗干扰能力强，扫描距离远、速度快定位精度可达±1 cm	目前依靠北斗导航技术，技术相对成熟，仅在个别地区信号易丢失
调平技术	实时性好，多传感器互补，反馈迅速，误差小	多传感器方案不成熟，难以协调
升降技术	提升高度达且提升过程平稳，最大工作高度可达7 800 mm	升降作业单一，坡地能力不足，作业范围小
底盘系统	以履带式为主，独立悬挂，越障能力好、通过性强，最大行走速度可达15 km/h	具有一定的越障能力，但易引起车身倾斜、抖动，最大行走速度一般为4 km/h
图像识别技术	抗干扰能力强，数据处理能力强，能快速收集、处理大量数据	一般不具备图像识别技术
智能控制系统	实现人机交互作业，可以实时反馈及其工作状态机故障诊断	人工操作为主，只能实现简易智能控制操作

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