基于点云图的农业导航中障碍物检测方法

为满足智能农业机器人路径规划中障碍物检测的需求,针对传统双目视觉中用于障碍物检测算法的局限性,提出基于点云图的障碍物距离与尺寸的检测方法。该方法以双目视觉中以立体匹配得到的点云图为对象,通过设置有效空间,对不同区域处点云密度的统计,找到点云密度随距离的衰减曲线。远距离障碍物由于相机分辨率的不足,点云密度会随距离下降,通过密度补偿算法进行补偿,经二次设置有效空间后锁定障碍物位置,将目标点云分别投影于俯视栅格图和正视图中,获得其距离和尺寸信息。试验表明:该方法能有效还原障碍物信息,最大测距范围为28 m,平均误差为2.43%;最大尺寸检测范围为10 m,长度和高度平均误差均小于3%。该文基于点云图的栅格化表示和密度补偿算法,通过设置有效空间将点云投影得到障碍物距离和尺寸,不同环境下的精度测试和距离检测验证了可靠性和鲁棒性。     

变量施肥机连续混合装置中肥料颗粒运动的数值分析

连续混合装置是混合变量施肥机的重要组成部分,混合装置中肥料颗粒的运动是影响各种肥料成分精确混合配比的重要因素。为了研究混合装置中肥料颗粒的混合特性,采用离散单元法跟踪每一个颗粒,仿真混合装置内颗粒的混合过程。在Hertz接触理论和牛顿第二定律基础上建立了肥料颗粒运动的数学模型,以变异系数作为反映颗粒混合程度的指标,着重探讨了混合装置内部结构、主轴转速对肥料颗粒混合特性的影响。数值仿真结果表明:增加装置内分洒盘、拦料筒数目可以改善肥料颗粒的混合效果;随着主轴转速的增加,肥料颗粒混合均匀程度得到明显改善。仿真结果可为混合装置设计提供参考。     

牛肉图像线性增强的统一实现

图像增强是图像处理中非常重要的一种技术，线性增强技术在牛肉图像处理过程中必不可少。为此，从实际程序设计出发，采用而向对象的编程思路，通过对话框来接受用户输入的数据，最后用一个程序来完全实现各种线性增强技术，并用牛肉图像作为载体，实验证明本技术完全正确。     

基于自主导航和全方位转向的农用机器人设计

为了提高农业作业的自动化程度,在对传感器技术、信息技术、自动导航技术等进行研究的基础上,设计了一种自动导航农用轮式移动机器人.针对目前农业机器人存在的操纵、路径跟踪等技术问题,机器人采用四轮全方位转向,操纵灵活;利用CAN总线使导航、控制等模块的通讯效率得以改善;选用模糊控制模仿人在路径跟踪控制时的控制策略,提高了移动机器人的智能化程度.仿真和试验表明机器人有较好的转向性能且在速度为1 m/s时跟踪路径的偏差为0.1 m左右.     

单壁碳纳米管对纳米通道中离子电流影响的机制

[目的]对纳米通道中离子电流调制机制的理解,是发展纳米农业检测传感器的关键。[方法]采用分子动力学模拟的方法,研究受限纳米通道中单壁碳纳米管的荷电量对离子电流阻塞的影响。[结果]仿真结果表明:电中性的单壁碳纳米管进入通道中时产生的阻塞电流始终小于基准电流。在碳纳米管带电荷且荷电量增加的情况下,当溶液浓度较低时,阻塞电流大于基准电流;当溶液浓度较高时,阻塞电流小于基准电流,出现电流交叉现象。[结论]单壁碳纳米管过孔时其体积占位对电渗流的影响以及其本身荷电量对纳米通道中离子浓度的影响相互竞争,共同决定着纳米通道中的离子电流。     

基于圆筒瞬态热流法的短粒型稻谷导温系数的测定

根据圆筒瞬态热流法的理论模型 ,利用自制的导温系数测定仪 ,对产于我国南方地区的短粒型稻谷的导温系数进行了测定 ,并研究了含水率对稻谷导温系数的影响。结果显示 ,在 2 0～ 80℃的温度范围内 ,对于含水率在 6 .4 8%～ 19.8%的稻谷 ,其导温系数与含水率之间不具有线性相关性。置信度为 95 %时 ,短粒型稻谷的导温系数为 (0 .14 6± 0 .0 0 3)μm2 / s。     

基于光照无关图的农业机器人视觉导航算法

完成沿作物行的行走作业是农业机器人视觉导航系统的一个基础功能,但是由于田间环境的复杂性,比如阴影的存在和天气的恶劣变化等外界因素的影响使导航参数的提取变得困难。该研究针对农业机器人视觉导航中存在的阴影干扰问题,采用基于光照无关图的方法去除导航图像中的阴影,然后采用增强的最大类间方差法进行图像分割和优化的Hough变换提取作物行中心线,最终通过坐标转换获得导航参数。最后,通过作物行跟踪试验表明,基于光照无关图的阴影去除方法不仅满足了导航实时性的要求,而且使农业机器人在光照变化的情况下导航参数提取的鲁棒性有了更大的提高。     

基于分组和精英策略的遗传算法在机器人导航上的应用

【目的】针对种植园复杂环境下采摘机器人进行路径规划时找出多路径效率低、速度慢等问题,提出一种基于分组和精英策略的遗传算法(GGABE)。【方法】首先生成1个初始群体,使用Sigmoid函数分组;然后在每组中分别进行选择、交叉、变异操作,进行n代迭代后,每组产生该组内的k条等长的最优路径;比较各组最优路径,选择最短的路径作为最优路径。在种群的各项参数均相同的情况下,简单遗传算法(SGA)、未分组的精英遗传算法(EGA)以及GGABE分别作用于15×15和25×25的地图,各进行50次试验。进行样机验证试验。【结果】第1幅地图,GGABE算法找到了8条最短路径,路径均值为20.970 6,其他2种方法只能找出1条最短路径;第2幅地图,GGABE算法找到了8条最短路径,路径均值为38.041 6。50次验证试验均找出3条最佳路径,平均路径规划时间为15.543 319 s。【结论】本研究提出的基于分组和精英策略的遗传算法收敛速度快,可快速准确地在地图中搜索出所有能够遍历整个果园的最佳路径。     

辣椒热泵干燥特性及工艺参数优化

为了提高干制辣椒品质,降低干燥能耗,该文应用热泵干燥技术干燥辣椒。首先探究干燥温度和铺料厚度对干燥特性的影响,绘制出含水率和干燥速率变化曲线。在此基础上,将分阶段控温和改变铺料厚度结合起来对辣椒进行热泵干燥,运用响应面法中的Box-Behnken设计,考察第一阶段温度、第二阶段温度、铺料厚度和三者的交互作用对品质得分、单位能耗、干燥时间的影响,并建立回归方程,得出最佳工艺参数。结论如下:温度越高,干燥速率越大,含水率下降越快;铺料厚度越大,干燥速率越小,含水率下降越慢;第一阶段温度是影响单位能耗的主要因素(P0.05),较低的第一阶段温度能降低单位能耗;第二阶段温度对品质得分影响显著(P0.05),对干燥时间影响极显著(P0.01),第二阶段温度在60℃左右时能得到品质较佳的干辣椒,且在一定程度上提高了干燥效率;铺料厚度对品质得分、干燥时间的影响极显著(P0.01),对单位能耗的影响显著(P0.05),铺料厚度在45 mm左右干燥获得的辣椒品质较佳,而且能节约能耗,提高干燥效率。综合优化参数为:第一阶段温度48℃、第二阶段温度61℃、铺料厚度44 mm,在此工艺条件下获得的干燥辣椒品质得分为8.64,单位能耗为92.05 k J/kg,干燥时间为896.02 min。研究结果为热泵干燥技术应用于辣椒干制提供参考。     

基于图像分析的杂草分形维数计算

介绍了分形维数的理论计算公式和试验公式，分析了计盒维数的计算方法，运用Matlab软件设计了图像的处理和基于图像的计盒维数的计算程序。随机地选择了4种双子叶杂草和两种单子叶杂草共6种杂草作为研究对象，运用自行设计的程序分别计算了杂草叶的RGB三色图像的分形维数并以其平均值作为杂草叶的分形维数。研究结果表明该文给出的分形维数的计算方法可靠；研究结果也验证了杂草叶具有分形特征；研究结果还说明不同种类的杂草 ，其叶的分形维数明显不同，可以用分形维数为特征参数识别杂草。