生菜叶中磷含量的光谱定量分析

为快速、准确检测生菜叶内的磷含量,提出了应用光谱技术结合化学计量法无损检测生菜叶内磷含量的方法。通过获取不同施磷量下生菜叶片于波长350~2500nm处的反射光谱,对光谱数据进行5点平滑和一阶导数变换后,利用联合区间偏最小二乘算法（siPLS）提取了与生菜叶磷元素相关的4个特征波段,即950~1070nm, 1430~1549nm,1906~2025nm和2144~2263nm。进一步利用连续投影算法（SPA）对全光谱波段和4个特征波段进行特征波长提取,分别筛选出变量63个和25个。分别对4个特征波段、63个和25个特征波长进行主成分降〖JP2〗维,当主成分数分别为7、5和4时,隐含层神经元数分别为7、5和3时,建立了siPLS+BPANN,SPA+BPANN,siPLS+〖JP〗SPA+BPANN生菜叶磷含量检测模型。研究结果表明：siPLS+SPA+BPANN模型的预测结果优于其他模型,验证集相关系数为0.911,验证均方根误差为479mg/kg。     

燃料组分和分子结构对NO_x生成的影响

生物柴油的主要组分含有不饱和双键,分子碳链较长,含氧量在10%左右,这些特殊的燃料组分和分子结构对NOx的形成有重要影响。为了探讨燃料组分和结构对NOx排放的影响规律,运用Chemkin软件中的闭式均相反应器模型,模拟了元素组成相同或相近、分子结构类似的若干组物质NOx的生成,考察了饱和程度、碳链长度、含氧量对NO,NO2生成和燃烧温度的影响。研究结果表明,双键数量越多,燃烧温度升高,NOx的生成速率越快,NOx的生成量越大;较长的碳链在一定程度上能抑制NOx的生成;较高的含氧量能促进燃烧温度的升高,导致NOx生成量增大。     

膜上移栽钵苗栽植机构运动分析与参数优化

针对吊篮式钵苗移栽机膜上移栽易撕膜的问题,设计了一种鸭嘴式钵苗移栽机.建立了该机栽植机构的运动数学模型,并以此为依据在ADAMS中对栽植机构进行了参数化建模.利用参数化模型,分析了主要参数对机构运动特性的影响.在保证钵苗直立度较高的同时,以产生的穴口尽量小为优化目标,获得了一组最佳参数组合.此组合下,形成的穴口大小约为1.8 mm,鸭嘴栽苗后的运动轨迹垂直度较高,满足膜上移栽钵苗直立度高、不撕膜的农艺要求.     

小型玉米收获机分禾与摘穗装置性能仿真

对某小型卧辊式玉米收获机分禾与摘穗装置进行了仿真分析.运用Pro/E建立了该机割台三维模型,运用ADAMS建立了其虚拟样机模型,进行了分禾器与玉米植株以及摘穗辊运动学和动力学性能仿真试验.试验结果表明:该机型分禾器形状和底面锥角设计存在一定缺陷,植株推倒严重,导致玉米秸秆不能正常喂入;同时给出了摘穗辊工作的最佳转速为800～1 000 r/min,最佳摘穗倾角为30°.     

北方寒地水稻粒穗连接力的试验与分析

脱粒是水稻、小麦等农作物收获中必不可少又至关重要的一道工序。联合收割水稻时总是存在脱粒损伤和带柄的问题,为后续的作业带来诸多不便。为此,针对这些影响因素,对北方常见的几种寒地水稻用OM-8650拉压机对水稻穗头主茎秆与枝梗、枝梗与粒柄以及籽粒与粒柄之间连接力进行测试。结果表明,不同的水稻品种、不同的生长部位、不同的含水率以及不同的受力方向对连接力都有影响。运用DPS数据处理系统建立水稻的含水率与连接力之间的关系模型,为确定最佳脱粒时间和设计脱粒滚筒奠定良好的基础。     

基于高光谱图像技术的稻田苗期杂草稻识别

以生长期为10 d的杂草稻和水稻为研究对象,采集其高光谱图像信息,对其进行滤波预处理后,利用主成分分析方法优选出1448.89 nm和1469.89 nm波长下的特征图像.对每个特征图像,分别提取其形状特征、纹理特征和颜色特征,共18个特征变量.基于这些特征变量,利用神经网络方法建立杂草稻和水稻的判别模型,模型训练时杂草稻和水稻的回判率都为100％;预测时,杂草稻的回判率为92.86％,水稻的回判率为96.88％.研究表明,利用高光谱图像技术快速鉴别稻田苗期杂草稻是可行的.     

基于K波段的雷达水位计设计

针对传统水位测量方法的局限性以及传统水位测量仪器的误差,设计一种新型的基于K波段雷达的非接触式水位计.本系统利用雷达测距效应,得到水位与高频波发射接收时差之间线性关系.系统从硬件层面和软件层面分别进行模块化设计,并且提出若干增强系统可靠性减少系统缺陷的方法.最终制作了该水位计模型并对模型进行了测试,设备运行良好,实验结果和理论基本一致.说明该水位计具有良好的工程价值.     

草莓穴盘苗移栽末端执行器设计与试验

穴盘草莓的长苗、大苗株特点和弓背向外的特殊移栽要求,使其自动化移栽存在困难。首先进行了草莓苗坨的单指刺入力和拔苗阻力试验,进而提出并开展了有约束苗坨的双指夹拔破坏试验。试验发现双针取苗指的苗坨刺入阻力与刺入速度、深度、含水率相关,50 mm和100 mm深度的最大刺入阻力分别可达21.47 N和57.09 N。双指的夹茎拔苗阻力可达9.64 N,而当取苗针滑移量为20 mm和40 mm时约束夹拔力分别可达10.85 N和42.5 N,但过大滑移量对精准可靠移栽极为不利。根据草莓穴盘苗的物理特性、苗坨的力学特性,设计了带双爪可同步换向变距的四针式移栽末端执行器。以有效缩减取苗爪宽度和摆动传动角为双重目标进行了多连杆定角斜插式双指四针取苗爪的非线性规划,得到了优化的机构参数。换向变距装置通过微型行程开关与微型电磁吸盘配合,实现了双取苗爪的快速同步换向变距和可靠定位。验证试验表明,在加速度不大于0.20 mm/s2时取出率和取苗成功率分别在93%和90%以上,加速度过大则可能造成取苗针滑脱和苗坨下部断裂,换向变距装置有效解决了弓背朝外问题和相邻两列同时移栽的间距调整问题,栽苗试验中放苗顺利且直立度和深度均达到移栽要求,且移栽后10 d草莓苗完全成活,该末端执行器可满足草莓穴盘苗的移栽作业需要。     

番茄采摘机器人机械臂避障路径规划

以关节型机械臂避开垂直茎秆或撑杆采摘番茄为研究对象,提出了一种基于构形空间的关节型机械臂避障路径规划方法.利用空间映射原理,将关节型机械臂工作空间的三维避障问题转换为平面R-R机械臂避开障碍圆的问题,用临界碰撞关节角建立C-障碍空间的映射计算模型,将工作空间的位置避障转换为构形空间连杆关节角的计算.以能量最优函数优选避障规划的关节终点角度,利用A*算法计算平面R-R机械臂的避障关节角路径,获得一系列表示空间连杆位置的相交竖直面,并在竖直面内进行其余关节角的规划.避障采摘番茄的试验表明,机械臂带动夹持器能成功绕过直线状障碍物,引导夹持器到达果实目标位置,证明对平面R-R机械臂的空间映射建模是正确的,验证了提出的避障路径规划方法是可行的,可以应用于番茄的自动收获.     

杂草信息实时获取技术与设备研究进展

杂草信息的实时获取技术是田间杂草精准控制研究的首要问题,杂草实时获取设备是制约精准除草作业实现的瓶颈.综述了基于光谱、图像和光谱成像技术的杂草实时获取技术与设备的国内外研究现状,以促进精准杂草管理技术在我国的应用和发展.基于光谱的杂草信息获取方法较适用于实时防除作物出苗前的杂草,国外已有WeedSeeker、Weed-IT等杂草传感器.基于图像的杂草信息获取方法较适用于识别行间杂草,国外已有Autopilot、Cam Pilot、Robocrop等视觉导航产品和Robocrop InRow机械除草机防除行内杂草.基于光谱成像的杂草信息获取方法较适用于识别行内杂草,中、澳正联合研发微光子植物判别和杂草控制传感器.需要继续深入研究在复杂的开放式非结构的农田环境中,快速、准确地实时获取农田杂草信息技术.