森林消防头盔的人机工程学分析

森林消防头盔的人机工程学设计与其安全性能紧密相关,为了提高森林消防头盔的安全性能,对国内应用广泛的3款消防头盔产品,从外形结构、材料、安全、舒适性等方面进行了性能评价.并根据消防员的使用情况进行数据分析,提出了使用悬挂系统、安装高度调节器、使用外设旋钮的可调式护目镜、分解使用头盔、护目镜、面罩等设计建议,为今后的森林消...     

一种播补一体化新型马铃薯播种机的设计与试验

现有马铃薯漏播补偿方案普遍需附加补偿种箱及单独设置补偿排种通道，导致系统结构复杂、补偿种薯落点偏差较大。为此，本研究提出了基于单向离合器的播补一体化马铃薯播种机新方案。该方案排种链轮正常播种使用地轮动力，而补偿状态在单向离合器协调下转移至补偿专用电动机，补偿完成后则继续恢复至地轮。基于此，在计算所需时间内，采用后一取种勺上的种薯直接追赶前一缺种位置的追赶式补偿方案，可以使补偿种薯也在原排种通道中运动，独立的补偿种薯专用通道不再需要，从而使系统结构简化、可靠性提高。样机田间试验表明，所采用的红外辐射排种监测系统误判率不超过1‰，系统平均自然漏播率对排种速度不敏感，漏播补偿成功率随着排种链速度的增加而快速降低，但即使达到正常排种链速最高值0.8 m·s^-1，依然有平均74%以上的漏播能被成功补偿，系统平均最终漏播率不足平均自然漏播率的1/4，漏播补偿作用效果明显。     

Alpha-shape算法构建枣树点云三维模型

为了实现枣树智能化修剪作业，该研究提出了基于点云配准的自然光照环境下的果树三维重构方法，并针对传统最近点迭代（Iterative Closest Point，ICP）算法对待配准点云的空间位置要求苛刻的问题，提出了改进的点云配准算法。首先，使用彩色深度（RGB-D）相机采集不同角度下的枣树彩色和深度图像，并通过信息融合实现相应角度下的点云获取。其次，对点云进行背景去除和滤波处理，基于直方图设定分割阈值，提取单株枣树点云，并将放置在树根附近的标靶球作为标记，使用人工标记法进行两站点云初配准。最后，在初配准基础上计算点云的曲面法向量和曲率，由曲率相近的点构成配对点对，使用k维树最近点迭代（k dimensional-tree-Iterative Closest Point，kd-tree-ICP）算法完成精配准，对点云使用Alpha-shape算法面片化，实现表面重构。利用上述方法对多棵枣树进行全局配准并完整重构果树模型。试验结果表明，通过引入初配准，有效提高了点云配准的准确性和稳定性，配准误差均控制在1.0 cm以内，平均配准误差为0.78 cm；重构模型真实感较强，在外观上更加接近真实树，枝干相对误差控制在7%以内。该研究重构模型精度较高，可为枣树智能修剪提供可视化研究基础和技术支持。     

苜蓿秸秆压缩仿真离散元模型参数标定

为了提高苜蓿秸秆压缩过程中离散元仿真研究所用参数的准确度,该研究采用物理试验和仿真优化设计相结合的方法对离散元仿真参数进行标定。首先,以接触参数物理试验结果为仿真参数选择依据,利用Plackett-Burman试验对初始参数进行显著性筛选,方差分析结果表明,苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数、苜蓿秸秆-45钢静摩擦系数对仿真休止角影响显著。进一步以休止角的相对误差值为评价指标,对3个显著性参数进行最陡爬坡试验,优化显著性参数取值范围,并基于Box-Behnken试验建立休止角与显著性参数的二阶回归模型,以物理试验得到的38.88°休止角为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合:苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数为0.45、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数为0.08、苜蓿秸秆-45钢的静摩擦系数为0.54。最后利用T检验得到P0.05,表明仿真休止角与物理试验值无显著性差异,验证了最优参数组合的可靠性。研究结果表明,应用上述各优化试验来标定离散元仿真参数是可行的,同时标定的参数可为苜蓿秸秆的其它仿真试验提供参考。     

分段螺旋式甘草茎秆揉切装置设计与试验

针对全混合日粮饲草料揉切需求，该研究设计了一种分段螺旋式甘草茎秆揉切装置，对分段螺旋叶片的主体结构和搅龙结构参数进行设计，建立了刃口曲线方程，分析了装置揉切机理，并试制了分段螺旋式甘草茎秆揉切装置试验台。以搅龙转速、加工时间、填充系数、刀片与底壳间隙为因素，以粒度、破节率、单位质量能耗为指标，开展四因素三水平Box-Behnken试验，对试验结果进行方差分析和二次回归拟合，得出各因素对粒度影响显著性由大到小为加工时间、搅龙转速、填充系数、刀片与底壳间隙；对破节率的影响显著性由大到小为加工时间、填充系数、搅龙转速、刀片与底壳间隙；对单位质量能耗的影响显著性由大到小为填充系数、加工时间、搅龙转速、刀片与底壳间隙。对交互影响因素进行响应曲面分析并进行参数优化验证试验，结果表明：当搅龙转速为25 r/min、加工时间为12 min、填充系数为0.46、刀片与底壳间隙为15 mm时，甘草茎秆的揉切粉碎粒度为11.76 mm，破节率为83.27%，此时单位质量能耗为9 959.82 J/kg，试验值与模型理论值误差不超过7%，参数优化模型合理，满足作业要求。研究结果可为全混合日粮搅拌机的研发提供理论依据。     

夹茎式番茄钵苗取苗机构设计与试验

为避免取苗机构在夹取钵苗过程中对钵体与根系造成损伤，该研究针对夹茎取苗方式，提出一种基于二阶椭圆齿轮行星轮系以及凸轮摆杆机构的夹茎式番茄钵苗取苗机构。依据二阶椭圆齿轮传动特性与机构工作原理，建立机构运动学理论模型，并对凸轮轮廓曲线进行设计，结合番茄钵苗取苗作业要求及机构特点，基于MATLAB软件开发机构分析软件对机构参数进行优化，并进一步分析优化后取苗轨迹与凸轮各工作段的对应位置关系，建立了夹茎式取苗机构虚拟样机模型，利用ADAMS软件对取苗机构运动过程进行仿真分析，验证机构参数优化结果及零部件结构设计的准确性与合理性。试制取苗机构物理样机开展高速摄影试验，通过对比分析实际工作轨迹与理论分析及仿真轨迹的一致性，验证了取苗机构设计的正确性。搭建自动取苗试验台进行取苗试验。试验结果表明，取苗机构工作性能可靠、稳定，取苗频率为80株/min时，取苗成功率为92%，投苗成功率为94.2%，伤苗率为2.9%。研究结果可为番茄钵苗全自动移栽机自动取苗机构的研发提供参考。     

基于物联网的智能家居系统设计与实现

针对家庭环境的特点和应用需求,设计了一套智能家居系统。该系统利用Zigbee无线通讯技术组建家庭网络,以AT91RM9200为核心构成家庭网关,配置了嵌入式web服务器,采用嵌入式数据库Sqlite来存储和处理数据,通过手机、电脑等智能终端利用已有的3G/4G移动网络、互联网实现对家居环境的远程管理和监控。     

Investigating the effects of simulated transport vibration on tomato tissue damage based on vis/NIR spectroscopy

Visible and near infrared (vis/NIR) spectroscopy combined with chemometrics were investigated to evaluate the effects of simulated transport vibration levels on damage of tomato fruit. A total of 280 tomato samples were randomly divided into 5 groups; each group was subjected to vibration at different acceleration levels. A total of 230 samples (46 from each group) were selected as a calibration set; whereas 50 samples (10 from each group) were selected as a prediction set. Raw spectra, differentiation (the first derivative) spectra, extended multiplicative scatter correction (EMSC) processed spectra and standard normal variant combined with detrending (SNV–DT) processed spectra were used for calibration models. SNV–DT processed spectra had the best performance using for partial least squares (PLS) analysis. The PLS analysis was implemented to calibrate models with different wavelength bands including visible, short-wave near infrared (SWNIR) and long-wave near infrared (LWNIR) regions. The best PLS model was obtained in the vis/NIR (600–1600 nm) region. Using a grid search technique and radial basis function (RBF) kernel, four least squares support vector machine (LS–SVM) models with different latent variables (7, 8, 9, and 10 LVs) were compared. The optimal model was obtained with 9 LVs and the correlation coefficient (r), root mean square error of prediction (RMSEP) and bias for the best prediction by LS–SVM were 0.984, 0.137 and 0.003, respectively. The results showed that vis/NIR spectroscopy could be applied as a reliable and rapid method for predicting the effect of vibration levels on tissue damage of tomato fruit.     

变螺旋铣刀铣削犁体曲面稳定性预测研究

针对犁体曲面铣削过程中的颤振现象,以铣削力方向系数平均理论为基础,提出了一种改进的变螺旋铣刀铣削稳定性预测方法。对所提方法进行验证及效率评估表明:该方法具有良好的预测变螺旋铣削稳定性的能力,且能够显著地提升变螺旋铣刀铣削过程中的稳定性预测计算效率。     

采伐联合机液压驱动控制系统研究

介绍了采伐联合机的基本结构和工作原理,建立了液压驱动控制系统数学模型,为进一步研究机械手的驱动控制系统奠定了基础.