园林绿化施工中反季节栽植技术的应用

本文分析了实施反季节栽植技术的必要性,简单总结了园林绿化施工中反季节树木栽植技术,包括树种选择、起苗、假植、运输、栽植等多个方面,以期为园林树木的反季节栽植提供参考。     

猕猴桃采摘机器人末端执行器设计与试验

进行了棚架式栽培模式自然生长条件下簇生猕猴桃无损采摘机器人末端执行器的研究。基于果实与果柄的分离特性,提出面向机器人的果实采摘方法和简化几何模型,进行了果实与果柄分离试验的可行性验证;基于果实采摘方法设计了从底部接近、旋转包络分离毗邻果实并抓取、向上运动分离果实的末端执行器,并试制样机,进行了现场评价试验。结果表明,采摘模型能够实现果实与果柄的分离,末端执行器解决了毗邻果实分离问题,能够实现单个果实稳定抓取、无损采摘和采后抓持,成功率达到96.0%,平均单果耗时22 s。     

基于支持向量机回归的营养液调控模型研究

针对目前设施栽培中营养液动态调配精确度低的问题,提出一种基于支持向量机回归(Support vector machine regression,SVR)的营养液调控模型。首先,通过设计嵌套试验采集了13个温度、50组不同Knop营养液(A:99%Ca(NO3)2·4H2O、B:98%KNO3、C:99%KH2PO4、D:98%MgSO4·7H2O、E:99%EDTANaFe 5种化合物)配比下的营养液pH值、EC、K+质量浓度、Ca2+质量浓度和NO-3质量浓度等检测指标值,并基于SVR构建营养液检测指标预测模型;然后,采用离散斜率法计算营养液检测指标值与5种化合物含量的响应曲线离散斜率,并利用人工鱼群算法获取离散斜率最大突变点;最后,以该突变点对应的5种化合物含量作为最优调控目标值,基于SVR构建营养液调控模型,并进行验证试验。结果表明:基于SVR的营养液调控模型中对应5种化合物含量的决定系数分别为0.99、0.98、0.99、0.96、0.99,均方根误差分别为4.29、7.39、5.02、2.85、3.96 mg,拟合效果良好。对比逐步拟合响应模型获取目标值的结果发现,基于SVR的营养液调控模型5种化合物含量的平均相对误差分别降低了37.65%、49.94%、40.53%、50.58%、42.84%;在验证试验中,对比逐步拟合响应模型发现,基于SVR的营养液调控模型5种化合物使用量的相对误差平均值分别降低了46.42%、52.08%、54.03%、53.59%、54.54%,调控过程中5种化合物使用量的平均降低率分别为1.69%、5.81%、5.85%、3.65%、7.08%。本文基于SVR构建的营养液调控模型具有高效、节能特点,可为设施作物栽培的实际生产应用提供参考。     

基于统计分析猕猴桃外观指标分级方法的研究

猕猴桃果实单果重、果实大小是分级的主要指标。为了科学合理地量化分级指标,以陕西主产的秦美猕猴桃为研究对象,选取果实单果重、果实长轴、果实短轴3个指标,研究了不同指标的分级区间和关系。首先,对3个指标信息统计分析,依据秦美猕猴桃实际收购区间和优质果实区间,划分出正常果实长短轴区间、优质果实长短轴区间,并统计各区间样本比例;然后,以果实长轴、果实短轴为果实大小单一指标,果实矩形面积、椭圆面积为复合果形指标,进行了果实大小单一指标、复合果形指标与果实单果重之间的关联性研究。结果表明,秦美猕猴桃果实单果重、果实长轴、果实短轴的数据服从正态分布,划分了合理的分级区间;果实大小单一指标、复合果形指标与单果重的线性关系明显,果实单果重与果实长、短轴之间函数拟合系数为0.71和0.80,单果重与面积的函数拟合系数为0.92。以上结果为猕猴桃果实果形指标量化提供了方法和理论依据。     

猕猴桃果实物理参数与损伤因素的研究

猕猴桃果实的物理参数和损伤因素为采摘机器人的末端执行器设计与控制提供了理论依据。统计分析了115个收获期"海沃德"猕猴桃果实的物理参数,采用正交试验以果实微损伤的力学特性参数为评价指标研究了果实的损伤因素。结果表明:猕猴桃果实厚度方向尺寸变化最小,球度均值为0.84。果实的几何平均直径与质量存在显著线性相关,相关系数R为0.964。正交试验结果表明,猕猴桃果实存在延迟损伤,早期的微损伤会导致后期果实品质下降。猕猴桃果实的损伤因素,显著性居前3位的为压缩量、加载位置和压头类型。相比前3个损伤因素,加载速率和压头材料相对影响较小。采摘机器人的末端执行器采用两个仿生弧形面、厚度方向抓持,机构简单,受力均匀,抓持稳定。     

基于机器视觉的嫁接用苗外观特征自动检测

提出了基于数学模型的幼苗外观特征自动检测方法,检测项目包括生长状态、子叶参数和胚轴参数。首先经过图像预处理提取幼苗二值图,利用行像素统计图确定特征参数基准点位置。然后以标定胚轴最小矩形倾斜度和宽度判定弯曲状态;子叶跨度通过两子叶端点距离确定,子叶展开角通过两子叶底端平展位置拟合线夹角判定;胚轴弯曲度通过胚轴中心线上曲率最大的位置为分界点分别判断两段斜度而求得,胚轴长、轴径结合斜度补偿求得。与手工测量数据对比,轴长、轴径和子叶跨度的相关系数分别为0.935 1、0.899 9和0.903 4,相对误差分别小于7%、5%和7%,绝对误差分别小于4 mm、0.2 mm和6 mm。     

猕猴桃采摘机器人柔性移动平台的设计

针对猕猴桃采摘机器人在果园中的移动问题,结合猕猴桃棚架式栽培模式及采摘机器人的作业特点设计了一种用于猕猴桃采摘机器人的柔性移动平台。首先,分析了猕猴桃棚架式生长环境及种植模式的参数特点,阐述了移动平台的作业要求以及其整体结构。其次,对该平台的高度调解机构建立几何模型,利用Mat Lab进行了力、角度等参数的分析计算,研究其高度调节范围和连杆角度的变化关系、液压缸的最佳安装点和调节极角。最后,利用ANSYS WORKBENCH在危险点对关键机构利用进行强度校核。本研究完成了柔性移动平台的总体设计,得出了平台作业的调节极角,通过对高度调节机构的分析校核,结果满足平台的作业要求。     

猕猴桃外观尺寸在线检测分级系统设计与试验

目前市场上存在的猕猴桃分级机械主要是针对质量特征进行分级的大型机械,而消费者在购买猕猴桃时往往更注重它的外观品质,且大型设备难以在以农户小规模营销为主的市场环境下得到普及。为了实现猕猴桃外观品质的自动分选,适应广大猕猴桃种植农户的需求,设计了一种基于机器视觉的小型移动式猕猴桃外观尺寸在线检测与分级系统。该系统主要由输送机构、检测机构、分级执行机构和控制系统组成。输送机构采用倾斜式输送带方案,结构简单,便于实现猕猴桃的输送和分级;检测机构采用图像处理的方法得出猕猴桃的大小等级信息;分级执行机构借助猕猴桃的重力与旋转磁铁的开合实现猕猴桃的分离。对样机进行了试制和验证试验,结果表明:该系统的平均分级成功率为96.3%,单个猕猴桃分级时间约为2.5s。该猕猴桃检测分级系统的设计为今后完成多特征指标的融合分级提供了基础和依据。     

电动拖拉机机械电磁式振动馈能装置设计与性能研究

【目的】基于能量回收再利用的原理提出一种机械电磁式振动馈能装置,为解决电动拖拉机电池电量匮乏与持续工作时间短等问题提供参考。【方法】采用双单向离合器和齿轮齿条机构设计机械电磁式振动馈能装置,将其安装在电动拖拉机底盘与动力电池组之间,对装置的机械传动进行理论分析,考虑齿轮啮合副的啮合阻尼、时变啮合刚度、齿侧间隙、综合传递误差以及单向离合器储备间隙等因素,建立振动馈能装置的动力学模型。对该模型特性进行分析,并就位移激励频率、振幅和外部负载对装置能量回收性能的影响规律进行仿真分析。最后试制样机,进行台架试验。【结果】仿真和台架试验结果显示,在位移激励频率为4 Hz、振幅为6.0 mm和外部负载为120 Ω的工况下,振动馈能装置的能量回收率最大,分别为34.94%和33.04%。同时,根据装置的电能再生率曲线可知,当位移激励一定时,电能再生率随外部负载的增大而增大;位移激励振幅越大,频率越大,装置的电能再生率也越大。【结论】所设计的机械电磁式振动馈能装置可以满足电动拖拉机振动能量回收的要求,具有明显的能量回收性能,能够为电动拖拉机振动能量的回收和电能补给提供技术支撑。