基于粒子滤波的苹果采摘机器人目标姿态估算

针对苹果采摘机器人中果实姿态信息缺失造成果实损伤及采摘失败等问题,根据苹果尾部花萼遗迹区域是否可见分析了果实姿态信息机器视觉测量方法,研究了果实姿态信息的粒子滤波估计。将单目摄像机固定在机器人末端手爪上,在手爪趋近果实的采摘过程中,随机采集多帧果实图像。对每帧图像运用惯性主轴或重心点偏移两种方法计算果实在机器人坐标系下的姿态向量值,并通过粒子滤波融合来得到果实姿态信息的最优估计。实验结果表明,粒子滤波方法可以有效地融合多帧图像的苹果姿态信息,能够减小因依靠单帧图像直接测量而产生的误差。     

射流混药装置结构参数对混药性能影响的模拟分析

以射流混药装置结构优化为目标,采用CFD方法研究了混药装置的嘴管距、面积比和吸入口角度等主要参数对混药性能的影响.用混药装置流动性能的实测值对射流混药装置数值模拟方案进行对比表明,确定的射流混药装置数值模拟方案合理.对嘴管距、面积比和吸人口角度3个参数进行了数值模拟.结果表明:这3个参数均不改变h-q单调递减关系类型;嘴管距和吸入口角度的变化不改变η-q关系类型,但面积比会改变η-q曲线变化趋势.     

农业机器人自主导航改进自适应滤波控制器研究

为提高导航精度与控制精度,对农业机器人的自主导航控制进行研究。结合Sage-Husa自适应滤波与强跟踪卡尔曼滤波两种算法优点,利用严格收敛判据,设计了改进的自适应卡尔曼滤波算法。新算法保证了系统的实时性和稳定性,且具有更好的滤波精度。利用变结构切换方法来阻止PID控制器积分饱和现象,有效解决了控制器过饱和问题。将改进的自适应滤波算法与变结构PID控制器相结合,可提高导航系统的稳定性和精度。对所提理论进行仿真与试验,结果表明该方法大幅度提高了滤波器抑制发散的能力和导航的控制精度。     

2CMG-4型马铃薯播种机排肥试验研究

随着马铃薯种植规模的不断扩大,马铃薯种植机械化得到了快速发展。2CMG-4型马铃薯播种机性能优越、作业效率高、故障率低,因而对其排肥性能进行了研究,并进行了排肥稳定性和最大排肥量的试验。当地轮转动相同圈数,外槽轮工作长度分别取55、40、25mm时,总排量一致性变异系数分别为1.13%、1.14%、1.21%,各行排量一致性变异系数分别为2.27%、3.56%、3.97%。结果表明:排肥稳定性在规定的性能指标内;当外槽轮工作长度降低时,稳定性下降;最大排肥量为1 038.5kg/hm2,满足需求。     

改进暗管排水结构型式对排水性能的影响

提出一种占用耕地少、排水流量较常规暗排大且环境友好的改进暗排。基于室内土柱试验,分析改进暗排在地表积水、土体饱和条件下的排水除涝性能及其机理,提出地表积水土体饱和入渗条件下改进暗排排水流量的理论计算公式。结果表明,改进暗排可以有效提高暗管排水能力,试验条件下,反滤体宽度为2~6 cm的改进暗排在自由出流条件下的排水流量为常规暗排排水流量的2~3倍;积水层深度相同时,改进暗排排水性能随反滤体宽度的增加而增大,但增幅逐渐减小;土体介质和反滤体的渗透系数差别越大,改进暗排的排水作用越明显。理论方法计算结果与试验结果相吻合,证明提出的理论计算公式是合理可行的。     

基于MS-IMMIKF的MEMS陀螺输出信号消噪处理

陀螺用于感知稳定平台相对于惯性空间的角速率,进而得到稳定平台在惯性空间的姿态,通过反馈稳定平台伺服控制机构相应的控制量来实现对稳定平台的稳定控制。通过分析陀螺随机误差对稳定平台精度影响,提出了一种新的陀螺随机漂移处理方法。首先针对机动跟踪领域的Singer模型中人为设定机动频率α的不合理性,对机动频率α进行在线估计,提出基于Modified Singer(MS)模型直接对陀螺输出进行建模的方法;在此基础上建立基于交互式多模型(IMM)的改进卡尔曼滤波算法(MS-IMMIKF)对陀螺输出随机误差进行处理,并对交互式多模型的改进卡尔曼滤波(IKF)进行理论分析和推导;通过数值仿真分析和稳定平台中某型号陀螺试验验证和仿真计算得出,静态滤波后均方根误差达到0.022 7°/s,证明了该方法对陀螺漂移处理的有效性与可行性;最后通过稳定平台动静态稳定试验表明,MS-IMMIKF滤波算法对提高稳定平台精度有效且实用。     

土壤养分有效性测定及其方法

在提出土壤养分有效性测定概念的基础上 ,本文对各种土壤养分有效性的测定方法进行了总结 ,讨论了这些方法的测定机理、测定效果及近几年的进展。这些方法包括用于磷钾等元素测定的树脂法、用于氮测定的生物培养法和化学提取法、磷测定的氧化铁试纸法和氢氧化铁透析管法和钾的四苯硼钠法     

一种便捷剪式摘果器

目前,在我国大部分地区的果实采摘主要依靠人工进行操作,纯人工操作虽然在采摘过程中能够对果实进行保护,但采摘果实费时费力且存在高空作业危险的问题,效率较低,人工成本较高。随着社会的发展,出现了各式各样的采摘机和摘果平台,虽可提高采摘效率,但基于果树种植密度较大、果实生长高度不一及大小各异的特性,使用此类采摘机和摘果平台经常使果实在采摘过程中容易造成果实损伤而影响其外观品质,且采摘系统制造成本较高。目前也设计出各种果实机械采摘器,虽然成本得以降低,但存在携带不便或操作复杂或只局限对果树一定高度范围内果实采摘或对果实保护度不够等种种问题,导致果实采摘操作不便、效率较低且采摘质量较差。因此,发明一种可配合人工操作进行果实采摘的便携式简易便捷型机械工具显得极其重要。我们发明了一种便捷剪式摘果器,通过铰接杆带动摘果碗剪切刀片闭合剪断果蒂,从而实现果实的快速且安全采摘。该摘果器属纯机械设计,设计巧妙,结构简单,便携性好,操作方便快捷,成本较低,很适合在我国果实采摘领域内大面积推广应用。     

基于SPC563的DPF控制器底层软件开发

为了满足非道路柴油机国Ⅴ排放法规的要求,以意法半导体公司的SPC563芯片为控制器主芯片,开发用于柴油颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)控制器的底层软件驱动程序,且AD转换功能、通信功能和掉电固化功能都采用模块化的底层软件开发模式。首先将脉冲宽度调制(pulse wide modulation,PWM)波生成函数封装为接口函数,然后将开发的控制器在发动机台架和整车进行试验。试验结果表明,本系统所开发的DPF控制器底层软件驱动程序能够精准控制DPF喷射阀的喷油量,满足国Ⅴ排放法规的要求。     

纳米磁珠联合PCR检测甘蔗杆状病毒方法的建立和初步应用

本研究通过对DNA提取裂解液的成分和用量以及裂解时间等因素进行系统优化,建立了一种高通量的磁珠法提取甘蔗总DNA,再进行PCR检测甘蔗杆状病毒(SCBV)的方法。采用核酸自动提取仪,应用纳米磁珠提取甘蔗总DNA,经PCR检测甘蔗杆状病毒,并与以试剂盒提取DNA为模板的PCR检测结果进行比较。结果显示,经优化的裂解液成分为EDTA·Na20.08 mol/L、NaCl 0.8 mol/L、SDS 2%和Tris-HCl0.10 mol/L,裂解时间为20 min,可用于纳米磁珠提取甘蔗总DNA进行SCBV检测。所建立的方法通量高、成本低、耗时短,可用于SCBV的批量检测。