五连杆足式机器人腿部机构多目标优化算法

为了减小腿部转动惯量,提高承载能力,提出了一种电驱式2自由度平面五杆机构的腿部结构。然而杆件尺寸会对机器人性能产生影响,为了得到最优五杆尺寸参数,对腿部运动学和动力学进行分析,建立关节电机峰值力矩、峰值角速度、单个步态周期内总能耗与五杆尺寸参数间的函数关系,构建面向机器人五杆尺寸参数设计的多目标优化模型,采用层次分析法确定各目标决策属性权重,将多目标优化问题转换为单目标优化问题,利用遗传算法得到机器人总体性能最优解。在ADAMS中建立优化前后的机器人腿部模型,进行行走仿真试验,并与理论计算结果进行对比,再根据优化结果进行电机选型,使机器人自重减少7.8%,有利于负载能力和续航能力的提高,从而验证了本文所提算法的正确性和有效性。     

施药机器人对行施药系统的设计与试验

【目的】设计一种能在作物行间自主导航的施药机器人,实现移动机器人在温室中自动行走并均匀施药。【方法】针对导航路径识别受光线变化影响较大的问题,在Kinect摄像机获取的彩色图像中选取了HIS空间,并对K-means算法的聚类中心和聚类数目的选取进行了优化,随后采用改进的K-means算法对与光照信息无关的H、S分量联合分割,获得完整道路信息,并采用Candy算子检测边缘及改进的Hough变化方法拟合导航路径。采用模糊控制方法通过实时调整转角和转向,对车体行走偏移进行矫正。同时,为满足不同农作物的施药需求,在喷药系统上选用了自整定模糊PID控制算法。【结果】该系统可有效适应不同光照条件,提取作物行中心线平均耗时12.36 ms,导航偏差不超过5 cm,植株叶片正面的上、中、下层覆盖率分别为63.26%、50.89%和75.82%,单位面积(1 cm~2)雾滴数平均为55、42和78个。【结论】本系统可以满足温室移动机器人自主施药防治病虫害的需求。     

温室轻简式灌溉施肥机的设计

【目的】设计一款基于比例施肥泵和嵌入式控制器的轻简式灌溉施肥机,为实现温室大棚无土栽培的肥水一体化灌溉与施肥提供支持。【方法】灌溉施肥机的结构采用轻型的铝型材配以万向轮进行设计,硬件主要包括比例施肥泵、嵌入式STM32控制器、HMI触控屏、多路传感器、电磁阀及营养液混合泵等,实现6种肥水信息的在线监测、多路执行设备的实时控制与人机交互;同时为实现肥水精准混合建立营养液稀释模型。【结果】成功设计了温室轻简式灌溉施肥机,在温室进行的肥水混合灌溉试验表明,灌溉施肥机作业前营养液母液自混合3min以上,能够消除营养液母液沉淀产生的肥水不均匀问题,灌溉施肥机电导率(Ec)控制精度误差≤0.02 mS/cm,标准偏差为0~2.83%,能够满足温室无土栽培作物的灌溉施肥要求。【结论】所设计的灌溉施肥机具有较高的肥水混合精度,能有效提高肥水利用率,建立的营养液稀释模型为确定作物不同生长期适宜的肥水混合比例提供了一种快速、简便的方法。     

不同耕作方式下水稻田麦秸降解效果

为研究稻麦轮作区不同耕作方式下水稻田麦秸的降解效果,在淮河中下游砂姜黑土区,试验测试了"耕翻+旋耕+泡田"（PRP）、"旋耕+泡田"（RP）、"泡田+旋耕"（PR）三种耕作方式下麦秸在45和90 d中的降解率、组分、养分残存量等参数变化情况,并在显微条件下观察了秸秆表面形态特征。结果表明：1）几种还田方式下,麦秸降解率都是先快后慢,到还田45 d时,其降解率达45%~55%,还田90 d时最高降解率也不超过58.27%。2）还田时间对麦秸碳（C）、氮（N）、磷（P）、钾（K）,微观凹坑径向长度（Lx）、微观凹坑轴向长度（Ly）,力学强度有显著影响（P<0.05）,对麦秸组分变化有影响。覆盖还田麦秸C、N、P、木质素、半纤维素随还田时间分别上升至其初始值的1.01～1.33、1.81～3.45、1.15～1.82、1.15～1.39、1.45～2.77倍,而麦秸K、纤维素则下降至其初始值的0.04～0.11、0.77～0.95倍;Lx和Ly随还田时间变化上升至其初始值的5.65～13.60、2.48～9.18倍;麦秸剪切、弯曲及压缩强度随还田时间下降至其初始值的0.07～0.34、0.26～0.58、0.43～0.76倍。3）耕作方式对覆盖还田麦秸N、P、K残存量影响显著（P<0.05）,对组分变化有影响。PRP比RP、PR更能促进麦秸N、P、K、纤维素含量下降,提高木质素含量,而半纤维素随耕作方式变化无明显规律。因此,PRP是覆盖还田麦秸降解的较佳选择,其有助于还田麦秸力学强度下降,易引起秸秆表面崩解并形成微观凹坑,促进秸秆腐解及养分释放。     

两系灿杂华安3号及其高产栽培技术

华安３号是安徽省农业科学院水稻研究所用Ｘ０７ａ／紫恢１００选育的两系杂交中灿大穗型高产组合,具有穗大粒多,结实率高,茎秆粗壮,产量潜力力大,精米率高,米级松软可口的特点,栽培上省肥、省种、省工。通过棉播壮秋,合理运筹肥水,加强病虫害综合防治等措施,单产达９４６９．５ｋｇ／ｈｍ＾２,与汕优６３相比增产２０．３％。     

温室内温度的模糊控制

根据温室温度的控制特点,提出了实现室内温度模糊控制的方法,设计了模糊控制器并进行了试验。结果表明,温室内温度的模糊控制有较为明显的衰减特性,能够把被控参数调节在设定值周围,参数的波动小,控制品质优于开关量控制。     

植物无糖组培CO2增施系统设计

设计了无糖组培试验用的CO2增施系统.该系统硬件结构简单,安装方便,成本低廉.系统的控制软件操作简便,功能灵活,移植性强,扩展性好,其控制策略可用于组培生产.整个系统运行稳定可靠,可实现计算机自动控制.增施后CO2的测量值与目标值之差小于20 μL&#183;L-1.     

鱼菜共生系统中不同种类蔬菜对养殖尾水氮素转化的影响

鱼菜共生系统实现了水产和蔬菜间的物质循环转化,是一种零排放可持续的先进农业生产模式,为探究鱼菜共生系统中不同种类蔬菜生长状况及其对养殖尾水氮素转化的影响,设计了5种不同种类蔬菜（圣女果、线椒、蕹菜、芹菜、紫背菜）基于耦合型鱼菜共生系统的栽植试验。结果表明：在26 d的栽植试验中,各试验组蔬菜鲜质量和株高均有正向增长,根质量占比与鲜质量增长量关系的拟合曲线为一元二次方程,当根质量占比在34%～42%间时,植株各器官发育较好,对营养物质转化效率高,圣女果有最大鲜质量增长量28.43 g、最大株高增长量31.84 cm和最大株高相对增长率241.32%;试验中换水周期为3 d,各试验组水体氮化物浓度指标均显著下降,圣女果42 h氨氮相对去除率达69.17%,6 h内亚硝酸盐氮相对去除率为41.09%;在循环周期末期,水培组圣女果有最小氨氮质量浓度0.152 mg/L,pH值稳定在6.98左右,水培紫背菜有最大亚硝酸盐氮相对去除率55.25%和硝酸盐氮相对去除率42.35%。综上,在耦合型鱼菜共生系统中圣女果对养殖尾水的水质和氮素有较好的净化作用和转化效果。     

南方现代化温室能耗预测模型的建立与分析

在分析温室小气候模拟模型的基础上，建立了南方现代化温室的基础能耗预测模型。并对温室能耗进行了计算，通过对预测模型的敏感性分析，指出了叶面积指数、覆盖材料透光率、覆盖层和内外空气的对流换热系数以及温室的平均高度对温室温湿度的影响，为温室设计、建造提供一定的理论依据。     

稻麦精准追肥机执行机构的设计与试验

【目的】适应精准追肥机械在稻麦生长过程中的实时变量追肥要求.【方法】设计了一种新型轴分段式变量追肥机执行机构,阐述了该变量追肥机执行机构的总体结构及田间作业原理,分析并确定了其关键部件结构和参数.以氮肥为试验对象,进行排肥性能试验和田间追肥试验.【结果和结论】试验结果表明,该精准追肥机执行机构可实现常规槽轮排肥器槽轮转速和开度的双调节控制,整体系统控制精度90%以上,实时地调整施肥量有利于肥料的管理和充分利用,能够实现精确农业意义上的精准追肥作业,达到了设计要求.