面向立柱栽培的移栽机器人设计与协调运动仿真

针对新型螺旋栽培立柱结构进行了配套移栽机器人系统的设计。通过几何与静力学分析,确定了插针式末端执行器的驱动电磁铁选型与机构参数。通过立柱的穴盘苗机器人移栽协调运动仿真,确定了机械手结构参数与系统优化布局,得到了多执行元件协调运动时序关系并建立了移栽协调运动流程。样机试验结果表明,机械手平均水平与竖直定位误差分别为2.24 m和0.63 m,移栽成功率为94.7%。立柱1.2 m高度范围的移栽作业效率为750株/h,末端执行器取苗时间仅为0.2 s,能够满足立柱自动化移栽作业的要求。     

基于叶片微观结构变化的番茄磷水平检测方法

以温室番茄为研究对象,借助扫描电镜技术(SEM)和透射电镜技术(TEM)研究了不同磷养分水平下的叶片表面和断面显微结构以及叶肉细胞超微结构变化。结果表明:正常磷水平下的番茄叶片厚度为(124±2.14)μm,表面气孔和绒毛密度分别为(233.0±5.5)个/mm2和(34.2±1.33)根/mm2,绒毛高度为(97.0±2.83)μm,气孔大小为(13.91±0.85)μm。缺磷会造成叶片厚度明显变薄,引起叶片表面气孔密度、绒毛密度和绒毛高度明显降低,并且会破环叶绿体结构的完整性,但对气孔大小的影响不明显;磷过量,会使气孔大小、绒毛密度和维管束数量显著增加,并引起细胞壁厚度增加,但对气孔密度、绒毛高度和叶绿体结构影响不明显。     

温室作物需水信息指标及湿度控制

在温室土壤－作物－环境连续体中，作物水分损耗、吸收和水分利用一直是研究的热点。在温室内，作物精量灌溉必须要考虑何时灌和灌多少两个方面的问题。从冠层蒸腾速率、茎流、水势、叶温和作物水分胁迫系数、茎秆果的直径微变化、根源信号、作物生长器官的电特性及图像特征技术方面，回顾和评价了作物水分状况诊断方法中作物需水信息指标的研究进展及存在的问题。同时，为防止过量灌溉带来的高湿矛盾，讨论了温室湿度控制的不同策略，以指导灌溉。最后，初步提出了进一步研究的建议。     

水稻中稗草光谱分析与识别

利用ASD光谱仪在室内分别测量了水稻、稗草在350～2 500 nm波段内的反射率.以各波长点处的反射率与绿色反射峰处(555 nm)的反射率的比值为变量,运用SAS统计软件的STEPDISC过程筛选能够区分作物和杂草的变量;判别模型中加入筛选得到的变量,利用DISCRIM过程进行判别分析.实验结果表明,利用4个波长点比率395/555、535/555、705/555和1105/555可有效地从水稻中识别出稗草,其识别率为100%.红边内波长点705 nm处的反射率与555 nm处反射率的比值对模型贡献最大.     

温室黄瓜磷素吸收与分配动态模拟

依据温室黄瓜磷素吸收、分配与温度、辐射的关系,构建了基于辐热积的温室黄瓜磷素吸收与分配模型,并利用与之相独立的试验资料对模型进行了检验。结果表明：模型对温室黄瓜磷素总吸收量的预测结果与1∶1直线之间的决定系数为0.91,均方根差为0.04g/株;根、茎、叶、果实磷素质量分数决定系数分别为0.74、0.65、0.72、0.65,均为根差分别为0.03%、0.04%、0.02%、0.06%。模型对不同季节温室黄瓜磷素吸收量与各器官磷素含量的预测值与实测值较为一致。     

基于计算机视觉的储粮活虫检测系统硬件设计

设计了基于可见光-近红外计算机视觉的储粮活虫检测系统,该系统主要由粮虫自动分离子系统、粮虫传输子系统、光照箱、图像采集子系统4部分组成。粮虫自动分离子系统可从粮食样本中快速、有效地分离出粮虫,并进行自动除尘;粮虫传输子系统可准确接收筛下物,并输送采集盒到图像视觉采集部分的正下方以供图像采集;光照箱可为采集盒中的筛下物提供均匀的可见光-近红外波段的漫反射光;图像采集子系统可同时采集筛下物的近红外图像和可见光图像。系统对危害严重的9类储粮活虫的筛分率达到96.06%。实验验证了该系统的可行性。     

高地隙液压四轮驱动喷雾机转向防滑控制系统

建立了高地隙四轮驱动喷雾机转向过程中的线性2自由度模型,以前轮转向为例计算出了实际转向角,设计了一种以实际转速比与理论转速比差值为控制对象的转向防滑控制系统。构建了转向电液防滑系统试验装置,分别在转角为5°、10°、15°、20°、25°、30°以及转角在0°～30°连续变化时对控制系统进行了试验验证。结果表明,高地隙四轮驱动喷雾机的转向防滑控制效果良好,控制平均误差最大为2.01%,均值为1.25%。     

联合收割机电气开机自检系统设计与实验

设计了联合收割机电气开机自检系统.通过分析联合收割机诊断对象电压的变化规律,建立了蓄电池和保险丝的故障诊断模型;通过对诊断对象施加测试电压,分析不同故障状态下的电流特征,建立了照明部分、喇叭的故障诊断模型;开发了联合收割机电气开机自检系统硬件和软件.试验结果表明,故障诊断算法正确,系统运行可靠.     

基于模型的温室环境调控技术研究

提出了基于模型的温室环境调控技术,给出了温室环境调控中温度的适宜值、夜平均温度和24h平均温度的确定方法,并建立了基于模型的温室环境调控系统。系统能够根据当前温室内环境参数给出温室的环境调控方案,并能与温室环境控制器连接进行温室环境调控,取得了良好的结果。     

农业装备智能化技术的发展动态和重点领域

由于信息时代的到来，农业正处于一场革命的边缘，这场革命将农业带入“第三次浪潮”。目前，世界粮食生产已逐渐从“第一次浪潮”的农业体力劳动以及属于“第二次浪潮”的机械化向信息、生物时代过渡。生命科学、信息科学、材料科学、环境科学、控制科学的不断发展和在农业领域中的全面渗透，为农业科技的进步注入了强大动力，世界农业正在发生巨大的变化，农业装备已从传统的功能型逐步向信息化、智能化方向发展。