智慧农机

概述

基于创新设计理论，结合第三代北斗导航技术，开展集多功能于一体的模块化智能作物收获装备开发及其信息感知、决策智控、智能导航和模块化组装等关键技术研究，并通过对可穿戴农机作业辅助系统的研发，实现各功能模块的智能组装和拆解。

基于功能流模型理论，借助专利分析法和破坏性创新策略对农业装备功能参数进行优化设计，对关键部件技术性能进行重大创新性提升。构建装备生态参数与工程参数的转化法则，探索农业装备生态设计的流程。依据情感化设计理论，在本能层、行为层和反思层三个层面分析农业装备的人机交互设计要素属性，归纳农业装备人机交互设计的基本原则。

学术带头人

吕冰

团队成员

孙守迁、李映君、艾长胜、郭培全、毛恩荣、曹树坤、张辉、林昇、高常青、杨可森、邵海燕

近五年省部级级以上科研、教学成果奖

1．吕冰，果林守护神—植保机器人，2017年，国家创意奖，中国好设计创意大奖（山东省仅两项，济南大学和海信集团）

2．吕冰，2014年山东省机械工业科技进步奖，省级一等奖

3．毛恩荣，2015年高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）科技进步二等奖

4．曹树坤，面向生产线的开放式数控系统，2015.11，全国商业科技进步奖，一等奖；

5．曹树坤，基于内核平台的开放式数控系统，2016.8，中国石油和化工自动化行业科技进步奖，二等奖；

6.李映君，巨型重载操作装备力反馈用压电式重载六维力传感器的研究，2015年，山东省高等学校优秀科研成果奖，三等奖;

近五年代表性科研项目（省部级以上科研项目、50万以上横向项目）

1．吕冰，山东省农机装备研发创新计划项目，2017YF004-10，模块化背负式作物收获青贮装备研究开发，2017/04-2018/12，60万元，在研，主持。

2．吕冰，山东省农机装备研发创新计划项目，2015鲁农机09号，Wi-Fi网络视觉反馈遥操作果园植保机器人，2015/06-2017/12，50万元，已结题，参与（第三位）。

3．吕冰，教育部产学合作协同育人项目，201801258004，基于虚拟现实技术的装备设计教学资源库创建，2018/09-2019/09，3万元，在研，主持。

4．吕冰，山东省农机装备研发创新计划项目，鲁农机计字〔2015〕24号，多功能大蒜联合收获机研究开发子项目，2016/03-2017/12，8万元，在研，主持。

5．吕冰，山东省科学仪器设备升级改造技术研究专项，2012SJGZ15，效应链知识库系统开发，2013/01-2014/12，10万元，已结题，参与（第二位）。

6．吕冰，科技部创新方法工作项目，2012IM020700，以数字化技术促进创新方法推广与应用，2012/10-2014/10，10万元，已结题，参与。

7．吕冰，山东省自然科学基金项目，ZR2010EL026，产品系统创新设计方法的古代哲学引导研究，2010/12-2013/12，4万元，已结题，主持。

8．吕冰，科技部创新方法推广项目，2009IM021000，创新方法推广模式及其绩效追踪评价研究与基地建设，2009/10-2011/10，15万元，已结题，参与。

9．孙守迁，人机协同的下肢外骨骼机器人设计研究（重大研究计划）（项目批准号91748127），2018-2020，在研

10．孙守迁，西域文化元胞自动机模型及其演化机制研究（项目批准号61562072），2016-2019，在研

11．李映君，国家自然科学基金面上项目：大量程轮辐式压电六维力传感器基础理论与实验研究，2019-2022。

12．李映君，山东省重点研发计划：智能机器人力反馈控制用高精度压电式六维力传感器研发，2018-2019。

13．李映君，山东省自然科学基金：小尺寸大量程高精度压电式六维力传感器研究，2017-2019。

14．李映君，国家自然科学基金：基于并联分载原理的压电式六维大力传感器研究，2013-2015。

15.艾长胜，集成海图的水深测量OEM模块开发，企业委托开发2014。

16.艾长胜，基于WiFi网络CS结构的移动机器人平台系统，企业委托开发2015。

17.郭培全，高仿锤形种植模式下的果树精准施药智能植保机器人研发2017YF009，山东省农机装备研发创新计划项目，2017-2019，经费80万。

18.郭培全，液压插装阀体交叉相贯孔加工关键技术及应用2013GGX10301，山东省科技发展计划项目，2013年-2015年，经费30万。

19.曹树坤，山东省农机装备研发创新计划，基于秸秆能源高效利用的绿色节能粮食烘干一体化机械研发与应用示范，项目编号TQT1506，经费80万元，起止时间201506-201612。

20.曹树坤，山东省科技重大专项（产业转型升级），智能化玉米联合收获机的研发与产业化示范，项目编号2015ZDZX10001，经费100万元，起止时间201507-201712。

21.曹树坤，山东省科技重大专项（新兴产业），金属粉末注射成型技术研究，项目编号2015ZDXX0702B02，经费10万元，起止时间201507-201712。

22.曹树坤，山东省科技发展计划，绿色节能复合自保温砌块全自动生产线研发，项目编号2015GGX107010，起止时间201512-201712。

23.张辉，山东省农机装备研发创新计划项目，基于集散远程控制智能喷灌机研发，50万元，在研，项目负责人。

24.张辉，山东省重点研发计划项目（重大专项子课题），高效高精度激光清洗专用光源优化设计，30万元，在研，项目负责人。

25.高常青，国家自然科学基金：基于TRIZ发明原理物理行为分析的领域问题求解方法研究。

26.杨可森，PWS-500电液伺服动静万能试验机（211工程重点实验室建设项目）。

27.杨可森，PWS-100电液伺服动静万能试验机（山东省科技攻关项目）。

28.杨可森，HTS-1000阻尼器冲击振动试验台（海军潜艇试验设备）。

29.杨可森，80kN自行走牵引机（山东省科技攻关项目）。

30.邵海燕，山东省重点研发计划项目，2017GGX30146Z，高压差高频耐磨结构陶瓷球阀关键技术研究，2017.1-2019.12，在研，主持。

31.邵海燕，山东省自然科学基金委面上项目，ZR2016FM47，地面无人平台复杂环境障碍立体视觉系统研究，2016.11-2019.6，在研，主持。

32.邵海燕，国家自然科学基金青年项目，51405192，层状碳纤维复合材料典型缺陷的电磁反射机理及微波无损检测研究，2015/01-2017/12，已结题，第二位。

近五年代表性学术论文、专著

1.吕冰,陈梦佳*,李泽群,颜洁,王建强.基于功能流模型的青贮机械模块化设计,机械设计, 2018, 35(08): 116-120.

2.吕冰,杨家升*,颜洁,王建强.基于破坏性创新理论的农机装备创新方法研究,机械设计, 2017.1.20, (01): 114-117.

3.吕冰,颜洁*,王建强,杨波,李泽群.基于技术系统进化的农业装备感性交互理想化生态设计方法研究. 2017机械设计国际会议暨第19届机械设计学术年会论文集.北京, 2017.

4．吕冰,王建强*,颜洁,高常青,陈梦佳.基于技术系统进化的主动优化结构原则在农业机械的应用研究. 2017机械设计国际会议暨第19届机械设计学术年会论文集.北京, 2017.

5. Bing Lv,Jianqiang Wang,Jie Yan,Zequn Li,Mengjia Chen. Application of ecological design based on innovative method in baling device[J]. Journal of Physics: Conference Series,2019,1237(5).

6. Bing Lv,Zequn Li,Mengjia Chen,Jianqiang Wang,Jie Yan. Research on innovation design of corn cutting platform based on evolution of technology system[J]. Journal of Physics: Conference Series,2019,1237(5).

7. Bing Lv,Jie Yan,Jianqiang Wang,Mengjia Chen,Zequn Li. Study on the form design of silage equipment based on Kansei Engineering[J]. Journal of Physics: Conference Series,2019,1237(4).

8. Zhang X, Sun S, Zhang K. An information Content-Based Approach for Measuring Concept Semantic Similarity in WordNet[J]. Wireless Personal Communications, 1-16.

9. Lin W, Sun S, Yuan F, et al. Numerical simulation and visualization of fiber suspension in a turbulent round jet[J]. Applied Mathematics and Mechanics, 2017, 38(12): 1651-1662.

10. Tang Z, Sun S, Zhang S, et al. A brain-machine interface based on ERD/ERS for an upper-limb exoskeleton control[J]. Sensors, 2016, 16(12): 2050.

11. Li Y J , Wang G C , Yang X , et al. Research on static decoupling algorithm for piezoelectric six axis force/torque sensor based on LSSVR fusion algorithm[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2018, 110:509-520.(SCI、EI)（SCI影响因子4.370）

12. Y. J. Li, C. Yang, G. C. Wang, H. Zhang. Research on the parallel load sharing principle of a novel self-decoupled piezoelectric six-dimensional force sensor, ISA Transactions,（70）2017, 447-457.（SCI影响因子3.370）

13. Ying-jun Li*（李映君）, Gui-cong Wang, Dong Zhao, Xuan Sun, Qing-hua Fang，Research on a novel parallel spoke piezoelectric 6-DOF heavy force/torque sensor, Mechanical Systems and Signal Processing, 36(2013)152–167. (SCI、EI)（SCI影响因子4.370）

14. Ying-jun Li*（李映君）, Chang-sheng Ai, Xiu-hua Men, Cheng-liang Zhang, Qi Zhang, Research on On-Line Monitoring Technology for Steel Ball’s Forming Process Based on Load Signal Analysis Method, Mechanical Systems and Signal Processing, 36 (2013) 317–331. (SCI、EI)（SCI影响因子4.370）

15. Ying-jun Li*（李映君）, Gui-cong Wang, Jun Zhang, Zhen-yuan Jia, Dynamic Characteristics of Piezoelectric Six-dimensional Heavy Force/moment Sensor for Large-load Robotic Manipulator, Measurement, 45 (2012) : 1114-1125. (SCI、EI)（SCI影响因子2.357）

16. Wei Liu，Ying-jun Li*（李映君），Jun Zhang, Min Qian, Research on Parallel Load Distribution Principle of Piezoelectric Six-dimensional Heavy Force/torque Sensor, 25(2011)331-341. Mechanical Systems and Signal Processing. (SCI、EI)（SCI影响因子4.116）

17.张永泽,艾长胜.基于激光雷达与机器视觉相结合的植保机械导航方式的研究[J].科技尚品,2016(01):26.

18.姬广永,艾长胜,杨婷松,武徳林.基于CPS的果园植保机器人系统体系结构设计[J].计算机与现代化,2016(10):100-103.

19.艾长胜,林洪川,武德林,冯志全.葡萄园植保机器人路径规划算法[J].农业工程学报,2018,34(13):77-85.

20．杨晓,毛恩荣,ZHANG Jianshun,宋正河,金晓萍,杜岳峰.大型拖拉机驾驶室PM₁₀和PM_2.5净化效果仿真分析.农业机械学报, 2018, 49(11): 365-371.

21．杨晓,毛恩荣,ZHANG Jianshun,宋正河,金晓萍,杜岳峰.大型拖拉机驾驶室热舒适性评价.农业机械学报, 2018, 49(S1): 470-476.

22．范永奎,毛恩荣,朱忠祥,谢斌,刘腾义,尚娜娜.丘陵山地拖拉机液压多点动力输出系统设计与试验.农业机械学报, 2018, 49(S1): 477-485.

23.张琨,曹树坤,陈秀生,曹翀,吴长忠.玉米籽粒联合收获机关键技术研究[J].农业技术与装备,2016(07):77-81.

24.张琨,曹树坤,吴长忠,曹翀,陈秀生.玉米联合收获机纵轴流脱粒装置及控制系统的设计[J].农业技术与装备,2016(06):68-71.

25. Zhanghui , Xuboyan, Wang chuansheng. Numerical Simulation to Reduce NOx of Diesel Engine Urea-SCR System，The Open Mechanical Engineering Journal，2014.

26.高常青,杨波,许佳立,曹树坤.科学效应及其知识表示与推理方法研究[J].机械设计,2014,31(10):4-8.

27.高常青,杨波,吕杰,檀润华.基于组件单元模型的冲突消除方法[J].机械设计,2014,31(07):1-9+50.

28. Haiyan Shao, YuZhen Ma, Qing Han, Tao Wu. The Noise Analysis and Improved Design of Flow Characteristics for Control Valve with High Differential Pressure in Circulating Fluidized Bed. Proceeding of IEEE International Conference on Mechatronics and Automation. Haerbin, China. August 7-10, 2016, pp.1300-1304. (EI:20164202921910)

29. Haiyan Shao, Yan Wang, Xinle Li, Xiaohui Wang, Fangzhen Song. Structural Design of a Kind of Palletizing Robot with Double-drive Mechanical-arm and Large Lifting Force. Proceedings of IEEE International Conference on Real-time Computing and Robotics. Okinawa, Japan, pp. 133-138, July 14-18, 2017. (EI：20183105626330)

30 Shao, H.; Zhao, Q.; Chen, H.; Yang, W.; Chen, B.; Feng, Z.; Zhang, J.; Teng, H. Advancing Simultaneous Localization and Mapping with Multi-Sensor Fusion and Point Cloud De-Distortion. Machines 2023, 11, 588. https://doi.org/10.3390/machines11060588

31.H. Shao, T. Wu, J. Zhang, N. Wang, A. Li and T. Yang, "Structural Innovation and Control System Design of Intelligent Linear Stroke Electric Actuator," 2023 China Automation Congress (CAC), Chongqing, China, 2023, pp. 7250-7255, doi: 10.1109/CAC59555.2023.10451901.

32. 董辉,高常青,曲爱涛,赵云,杨波.基于TRIZ的海底电缆反应力锥切削装置设计方案研究与改进 [J]. 制造技术与机床, 2022, (01): 65-70.

33.吴绍聪,高常青,余超,曲爱涛,杨波.远程输液监测系统设计与实现 [J]. 中国医疗器械杂志, 2021, 45 (05): 497-502.

34. 张瑞年,高常青,时子皓,等.主体-行为-客体语义分析构建技术功效矩阵[J].济南大学学报(自然科学版),2024,38(05):589-598.DOI:10.13349/j.cnki.jdxbn.20240024.002.

35.曲爱涛,高常青,余超,等.基于ABAQUS软件的海底电缆反应力锥切削仿真及切削参数优化[J].济南大学学报(自然科学版),2021,35(05):487-493+521.DOI:10.13349/j.cnki.jdxbn.20210302.001.