一种基于偏好免疫网络多特征辨识的油茶果分选识别方法

针对油茶果采摘、脱壳后机器视觉分选效率不高的问题,提出一种多特征偏好人工免疫网络算法,该算法应用人工免疫网络的多目标优化与偏好数据库特征,提取油茶目标的颜色、形态多特征输入免疫网络进行仿真测试。试验结果表明,本文提出的多特征偏好免疫网络的识别率最高达到90%以上。相比单特征分选方法有了较大的提升,证明本文分选方法的有效性,并为农林业目标智能化分选辨识提供一种可行的方案。     

采摘机器人深度视觉伺服手-眼协调规划研究

针对现有采摘机器人的识别-采摘精度与效率偏低等问题，开展了采摘机器人深度视觉伺服手-眼协调规划研究。开发了在手RealSense深度伺服的小型升降式采摘机器人，进行了采放果的工作空间与姿态分析，针对“眼在手上”模式建立了手-眼协调的坐标变换模型。对采摘机器人提出了基于在手RealSense深度伺服的由远及近手眼协调策略，并根据RealSense与机械臂参数完成了基于深度视觉的远近景协调关键点间分段动作规划。手眼协调采摘试验表明，末端在X、Y、Z方向的平均定位精度为3.51、2.79、3.35mm，平均耗时为19.24s，其中机械臂从初始位开始采果的平均耗时为12.04s，中间识别与运算的平均耗时为3.82s，放果动作平均耗时为7.2s，机械臂动作耗时占整个环节的80.2%。该机器人结构和在手RealSense深度伺服的手眼协调策略可满足采摘作业需求。     

高粱光敏色素A基因的克隆、蛋白结构与长短日照诱导表达模式

光敏色素是一类红光/远红光受体,对植物光形态建成、外部形态和生理功能等方面起着重要的调节作用。为明晰光敏色素A在调控高粱光形态建成发育过程中的作用,本研究比较分析光温敏感程度不同的高粱品种Btx623、Rio、Tx430和LH645的PhyA基因序列和PHYA蛋白的保守结构域,利用qRT-PCR明确长短日照条件处理下PhyA基因的表达模式。结果表明,Btx623、Rio和Tx430之间PhyA基因序列存在非同义突变,LH645在PhyA基因的第7个外显子上插入了5 bp碱基序列;高粱PhyA蛋白中含有1个PAS-2结构域、1个GAF结构域、1个Phytochrome结构域、2个PAS结构域、1个组氨酸激酶A结构域和1个类似组氨酸激酶的ATP激酶结构;遗传进化树分析表明,单子叶和双子叶植物PhyA蛋白明显聚为2大类,高粱PhyA、谷子PhyA和玉米PhyA1、PhyA2聚为一个亚类,相互间亲缘关系较近,与水稻PhyA同源性相对较远;在短日照(SD)条件下各时期PhyA基因转录水平变化显著,Rio PhyA基因转录水平较Btx623和Tx430变化明显,LH645 PhyA基因转录变化不显著,在长日照(LD)条件下Rio PhyA基因转录水平低于Btx623和Tx430,LH645 PhyA基因转录水平变化不显著。以上结果表明,PhyA受光周期诱导,推测其在高粱光形态建成中起重要调控作用。本研究为进一步解析PhyA基因功能及其在调控高粱光形态建成发育过程中的作用提供理论基础。     

一种红棕色真菌色素稳定性的初步研究

本试验主要对枸杞内生真菌(GQ-16-1)所生产的红棕色素的稳定性进行初步研究,通过组织块法、平板划线法,从中药材枸杞中分离纯化得到1株产红棕色天然色素的菌株(GQ-16-1),采用固体培养,萃取,离心提取色素,采用比色法、单因子研究法初步研究色素稳定性。结果表明,该红棕色素易溶于水,微溶于乙酸乙酯,最大吸光值出现在350nm处。该色素耐酸碱,耐高温,在p H值2～10稳定,偏碱性颜色加深,在温度20～100℃稳定。金属离子Ca~(2+)、Na~+、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Fe~(2+)、Mg~(2+)、Ba~(2+)、K~+(只含一种金属离子)对色素稳定性基本无影响,Al~(3+)对色素稳定性有不良影响,强氧化剂Na Cl O对其有明显增色效果,在K_2Cr O_7、Na_2Cr O_7、NaCl O、Fe Cl_3、浓H_2SO_4、浓HCl、浓HNO_3、K_2Mn O_4(只含1种氧化剂)中稳定存在。试验所发现的红棕色素稳定性良好,是对产色素菌的进一步丰富,可以为微生物天然色素特别是真菌色素的研究和利用提供一定参考。     

农业机器人并联视觉云台研究

针对智能农用机器人对机器视觉工作范围的需求,提出了一种用于农业机器人的并联视觉云台设计方案。基于双摇杆的输入输出特性,提出了一种运动支链设计方法,用于构建二自由度全球面工作空间解耦并联机构。在此基础上,衍生出两种可行的运动支链P5R和PRR,基于这两种运动支链,设计了2种二自由度全球面工作空间并联视觉云台RRP5R和RRPRR。通过运动学分析,分别建立了2种机构的位置关系表达式;通过尺寸优化,得到了2种机构的最优杆长比;通过对比得出,RRP5R型并联视觉云台具有更好的输入输出性能;通过有限元分析,研究了载荷对RRP5R型并联视觉云台运动精度的影响。结果表明,RRP5R机构强度满足要求,但杆件的累积弹性变形导致运动副的位移偏差较大。     

个性化割草机器人外观设计研究

为进一步设计优化割草机器人的外型,不断提升其用户满意度和视觉体验效果,针对个性化割草机器人进行了外观设计研究。结合割草机器人的工作原理及核心部件参数,进行结构及外观信息捕捉,考虑各割草作业环境的多变性因素,将割草机器人的前结构模型按照一定规则导出为外观设计模型,进行结构模型与设计模型的互为调整,通过核心控制算法程序整合为个性化割草机器人协调性的外观模型,并进行外观设计试验。结果试验表明:一方面,整机设计周期约为6周条件下,整体测试运行效率较外观设计优化前提升2.8%以上,其结构协调性和整机的外观设计满意度均保持在平稳水平,设计合理有效;另一方面,总结出实现设计外观的标准化操作步骤,可为类似智能机器外观设计提供一定的参考。     

温室移动作业平台自主换轨方法设计与试验

文章针对连栋温室轨道式种植工况环境特点,设计了一种在温室内可实现自主行走-定位-转向-上下轨-换轨作业的移动作业平台。该文阐述了自主移动平台整体结构和工作原理,提出融合视觉导航技术和射频识别定位技术实现移动平台在温室内的自主行驶作业,并设计了自动控制方案。样机优化后测试结果表明:①优化前后轨道轮设计直径差为5 mm差值,前后万向轮安装高度差(5 mm)后,上轨-下轨成功率分别为96%和100%;②通过RFID定位和视觉导航位姿偏差修正,不同速度下的位姿纠正平均成功率达到95%以上,最佳的RFID检测和车体制动距离所对应的车体速度为0.2 m/s;③自主移动作业平台在连栋温室种植环境下能够实现自主导航行走-转向-上轨-下轨-换轨的功能设计要求。     

不同粒色小麦籽粒色素与功能营养成分积累的分析

以连麦抗1(LMK1,白粒小麦)、CM-L3(蓝粒小麦)和CM-Z2(紫粒小麦)为试验材料,分析了不同粒色小麦籽粒色素及功能营养成分的积累规律.结果表明:小麦籽粒中叶绿素含量表现为先增后降的变化趋势并在花后14 d达到最大值,且连麦抗1籽粒中的叶绿素含量高于CM-Z2和CM-L3的;类胡萝卜素的积累表现为CM-Z2和CM-L3在花后14 d出现峰值,而连麦抗1在花后21 d出现峰值;CM-L3和CM-Z2籽粒中花青素含量均呈逐渐增加的趋势,且前者的含量低于后者的含量,而连麦抗1籽粒中花青素含量很低且在各时期基本上无差异;不同品种(系)籽粒中微量元素Fe和Zn的积累均表现为CM-Z2>CM-L3>连麦抗1,而Mn、Cu含量存在品种(系)间差异,但未与籽粒颜色表现出显著的相关性;在灌浆前期,白粒小麦籽粒中的总黄酮、赖氨酸及色氨酸含量较高,而在灌浆中后期紫粒小麦籽粒中的总黄酮、赖氨酸及色氨酸含量显著高于白粒小麦和蓝粒小麦的.     

基于机器视觉的无人机油菜长势调查研究

精准农业以实时准确地获得作物生长信息为前提,可精确调控各种环境因素,促进农业物资合理利用和实现高产。在各种生长信息中,作物长势相关的参数是研究的重点。基于无人机的作物长势调查能够适应农田的复杂环境,在作业效率和降低成本上也有明显的优势。为此,开发了基于机器视觉的油菜长势调查方法,利用无人机搭载数码相机拍摄油菜图像,经过机器视觉分析处理后区分不同生育时期的油菜。以H分量值作为与生物量相关的特征参数,用于反映油菜的长势。在实际的应用中,建模样本的H值与实测生物量之间存在极显著的相关性,建立的模型准确计算出检验样本的生物量,为油菜的长势调查和产量预测提供了依据。