农田信息采集机器人物联感知技术应用研究进展

农作物生长信息动态采集是科学种植的重要依据。农田信息采集机器人以其灵活、智能、降耗等优点得到广泛应用,在精准农业、智慧农业发展中发挥着重要作用。全面了解农田信息采集机器人的研究及应用现状,对其技术创新与突破有重要意义。通过研究国内外各类应用于农田信息感知的移动机器人,从底盘技术、信息感知技术、信息传输技术、信息处理与应用4个方面,阐明农田信息采集机器人与物联网技术融合的体系框架,分析机器人底盘结构的技术构成,概括国内外物联感知技术与农业移动机器人融合应用现状,探讨信息传输与处理应用的前沿技术,指出各类农田信息采集机器人技术的优势与不足。最后,总结目前农田信息采集机器人发展的特点和难点,对今后农田信息采集机器人平台研发、信息感知、导航模式以及配套设施建设提出建议,并展望其未来发展趋势,以期为农田信息采集机器人及物联感知技术的深入研究及应用提供参考。

农业轮式机器人底盘转向运动控制及试验

针对农业轮式机器人各转向轮协调控制问题,提出一种转向运动控制方法。基于轮毂电机驱动的四轮独立转向机器人底盘结构,采用PID控制方法,构建轮间跟随联动的转向协调控制策略;设计轮式机器人转向控制的硬件与软件系统,对PID控制参数进行整定;并进行样机台架试验及路面验证试验。结果表明:该方法能精准控制轮毂电机转速,最佳PI控制参数K_(p)为0.45,K_(i)为0.02;台架试验中,底盘启动时存在1°~3°转向误差,但随时间推移,各轮逐渐吻合阿克曼转向关系;路面试验中,转向角可随目标信号实时调整,保持阿克曼转向关系,转角误差2°~3°,转向时间小于3 s,满足本文轮式机器人的作业要求。

植物材料压缩成型时粒子的变形及结合形式

对植物材料压缩成型时粒子的变形及结合形式进行了研究。通过对玉米秸秆等几种农林废弃物的压缩成型、观察测量粒子的二向平均径,研究了二向平均径和各成型条件的关系,给出了植物材料压缩成型过程中粒子的微观结合模型,并运用该模型合理地解释了压缩成型中的一些疑问。

植物秸秆模压成型流变特性的试验研究

植物秸秆在圆锥形模具中模压成型时的流变特性受压缩力、温度、模具锥度、原料粒度等条件的影响。试验结果表明：随着压缩力和模具锥度增大、原料粒度减小、加热温度升高，成型物高度增高、底厚变薄。

玉米秸秆颗粒燃料成型的试验研究

以玉米秸秆为原料，用自制的小型平模颗粒燃料成型机进行了成型试验，得到原料的含水率为２５％～３５％、粒度１０ｍｍ以下，成型机的生产能力为１１０ｋｇ／ｈ，耗电量１０ｋＷ．

植物材料粉粒体压缩特性与成型机理

植物材料粉粒体经过压缩成型,可以使其形状尺寸整体划一,制成成型燃料、成型饲料和各种成型产品。其压缩成型过程的压缩变形、压力分布与成型机理问题是模具形体设计和产品开发的基础。本文根据作者多年的实验数据,给出了植物纤维粉粒体在压缩成型过程的压力-变形关系、即压缩特性,压力在圆筒型体中的传播特性和成型机理,为植物材料转化利用提供理论基础。

玉米秸秆的力学特性测试研究

对玉米秸秆的茎叶连接力、叶鞘的抗拉特性和茎秆、叶鞘的抗冲击特性进行了测试。结果表明 :这些力学特性是玉米秸秆的固有特性 ,具有统计规律性。茎叶连接力为 0 .7～ 16 N ,叶鞘抗拉力为 3～ 2 1N,叶鞘抗冲击能量为 0 .5～ 3.8J,茎秆抗冲击能量为 2 .3～ 4 2 .8J。并对影响这些特性的因素及其变化规律进行了分析。

基于前沿面理论的中国农业机械生产配置效率分析

定量分析农业机械生产配置效率,可以为科学制定和正确执行中国农业机械化政策提供重要的理论支撑。该文利用1991-2009年中国大陆31个省(市、区)的农业投入和产出的面板数据,采用随机前沿分析方法对农业机械生产配置效率进行了测算,并分析了其变化趋势和空间分布特征。结果显示:1991-2009年间中国农业机械生产配置效率平均为64.65%,呈现出波动之中上升的趋势;各区域的平均值显示,东北地区最高,华东地区次之,西北地区最低,西南地区、华北地区和中南地区位于中间;农业机械生产配置效率的演进规律在各区域之间呈现多元化。

太阳能蓄热联合空气源热泵的温室加热试验

针对日光温室被动采光蓄热的特点,该文在2014年1-2月期间,针对西安地区-6~10℃冬季气温条件下,开展了太阳能蓄热联合空气源热泵温室加热试验研究,通过对比太阳能蓄热联合空气源热泵系统改善温室内的空气温度、湿度及土壤温度等环境因素,分析评价太阳能联合空气源热泵系统在日光温室冬季应用的性能,结果表明:太阳能蓄热联合空气源热泵加热系统不仅明显提高了温室内的空气温度和土壤温度,也有效降低了温室内的湿度;在试验天气条件下,热泵单独供热时,系统的性能系数COP(coefficient of performance)在2.09~2.45之间;太阳能联合空气源热泵供热时,系统的COP在3.45~5.56之间;相比于其他天气工况,晴天条件下,太阳能蓄热供热时间较长,热泵补充供热时间缩短,系统的COP较高;采用地暖联合风机盘管作为末端供热方式,能够维持较高的室内气温和土壤温度,降低室内相对湿度。该文为今后进一步简化温室结构和降低建设成本,实现日光温室主动采光蓄热,奠定前期研究基础。

香梨果实跌落碰撞时的接触应力分布特性

为了揭示梨果实的碰撞损伤机理,该文采用Prescale感压胶片对香梨果实在不同跌落高度与4种材料触件碰撞时的接触应力进行测量,并分析了其分布规律,确定接触应力分布与香梨果实损伤之间的关系。研究结果表明,从20～80 cm跌落碰撞时,香梨碰撞接触应力峰值为0.5～0.6 MPa;与钢板和胶合板碰撞,接触应力呈正态分布,应力面积接近损伤面积,0.2～0.3 MPa应力面积最高,应力均值为0.25～0.28 MPa;与EPE(聚乙烯发泡棉)板和瓦楞纸板上低冲击水平下碰撞,接触应力呈非正态分布特征,应力面积与损伤面积相差较大,<0.2 MPa应力分布面积很大,应力均值为0.18～0.25 MPa;随着冲击水平提高,香梨的接触应力峰值基本不变,应力分布面积都呈线性增大,在钢板和胶合板上的接触应力均值变化不显著,但在EPE板和瓦楞纸板上的接触应力均值有较明显增大;基于接触应力分布面积和应力均值对香梨损伤面积所建立的线性回归模型,可对香梨碰撞损伤精确预测和评估。该研究可为梨果机械化作业和自动化处理装置的减损设计提供依据。

油菜籽脱壳机脱壳性能试验研究

在油菜籽脱壳机上对影响油菜籽脱壳的主要参数进行了试验 ,并对试验结果进行了分析。试验结果表明 ,生产率对脱壳机的脱壳率和粉末率有一定的影响 ;甩盘转速增加使脱壳机的脱壳率和粉末率增大 ;采用合理的打板数可提高脱壳机的性能。

秸秆资源工业化利用产业及模式(英文)

秸秆资源利用问题在农业、环保中日益突出。通过试验、分析与研究 ,提出解决秸秆资源的根本出路在于产业化。近期应重点发挥传统技术的作用 ,提高处理规模与效果。做为中长期目标 ,应逐步形成以秸秆还田、秸秆肥料、秸秆饲料等为基础 ,以秸秆人造板、造纸、生物质能源为支柱的工业化利用产业 。

食品包装化学物迁移研究的现状及对策分析

食品包装材料的卫生安全是食品安全的一个重要方面,对食品包装材料中有毒有害化学物进行迁移研究是该技术领域的研究热点之一,受到人们的普遍关注。本文综述了国内外在食品包装材料化学物迁移领域的研究现状和发展水平,并就如何加快我国包装材料化学物迁移的研究提出了建议。

魔芋粉-壳聚糖-聚乙烯醇共混胶黏剂的性能及其胶合机理

为了提高魔芋粉的利用价值,开发环境友好型木材胶黏剂,以魔芋葡甘聚糖、壳聚糖为胶黏剂主料,添加聚乙烯醇制备三元共混胶黏剂。通过差示扫描量热法(DSC),分析共混胶的热特性,确定了热压温度参数;采用正交试验法,探讨热压工艺参数对胶合板强度的影响,并进一步对比了二元共混胶和三元共混胶的强度;通过红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)进行了微观结构分析。结果表明:在热压温度130℃,热压时间15min,压力4MPa,胶存放时间24h的条件下,用该胶黏剂压制的胶合板,干湿状胶合强度最大;FTIR分析发现3种高分子之间存在着氢键等强烈的相互作用;SEM分析表明三元共混胶黏剂中存在网状结构,使胶合强度得到提高。研究结果为加速环保木材胶黏剂研发进程和完善加工工艺条件提供了科学依据。

基于可见光和近红外光谱鲜猪肉蒸煮损失和嫩度检测的研究

蒸煮损失和嫩度是决定猪肉的食用品质的重要指标,文章提出了可见光/近红外漫反射光谱检测真空包装猪肉的蒸煮损失和嫩度的新方法,从而实现对其快速、无损、无污染测定。利用光谱专用分析软件Unscrambler9.6对采集的近红外漫反射光谱分别进行卷积平滑、二阶微分法和多元散射校正预处理,用偏最小二乘法(PLS)建立其定量校正模型。结果表明近红外光谱漫反射法的预测值与常规方法测定值的相关系数分别为0.81和0.78。该研究结果说明基于可见光/近红外光谱漫反射光谱的检测方法简便易行,是无损检测猪肉的蒸煮损失和嫩度的较好方法。

农作物秸秆特性及其重组材性能

该文通过纤维离析、显微镜观察及化学成分测定研究了棉秆、烟秆、大豆秸秆及辣椒秆的原料特性,并利用脲醛胶压制了4种秸秆的重组材,结果表明:4种秸秆均由韧皮部、木质部和髓心组成,木质部是用于重组材生产的主要部分;4种秸秆的主要化学成分与木材相似,但4种秸秆的灰分、抽出物质量分数较高;利用脲醛胶可以压制秸秆重组材,但其工艺参数需要进一步探索。

基于证据理论的农业机械选型风险因素评价方法

农业机械选型是国家机具补贴政策实施的核心步骤之一,其实施过程具有复杂性、不确定性以及难以准确度量风险因素的特点。该研究借助证据理论的相关原理,提出基于证据理论的农业机械选型风险评价方法。从需求、能力、技术、合作、产品性能及评标决策支持系统开发6个方面,分析了农业机械选型过程中的主要风险因素及其内涵、来源、后果集。在此基础上,根据证据理论的相关概念和决策步骤,采取问卷调查的方式获得相关证据,确定出基本可信度分配函数和信度函数,并采用Dempster合成法则对证据进行合成;然后构造风险评价绩效函数,用于比较各个因素风险的大小。实证分析表明,利用D-S证据推理方法对农业机械选型风险因素进行评价具有一定的有效性和实用价值。

农作物与其剩余物制备纳米纤维素研究进展

简要介绍了农业纤维主要组成成分,从原料种类、制备方法、纳米纤维素的性质及应用4个方面综述了利用农作物及其剩余物制备纳米纤维素的国内外研究进展。深入分析了利用农作物及其剩余物制备纳米纤维素在尺寸表征、表面改性、制备工艺及应用方面存在的主要问题及解决思路,为农作物及其剩余物的高值化应用提供参考。

果品内在品质无损检测技术的研究进展

该文综述了目前国内外果品内在品质的无损检测技术——近红外分析法、声学特性分析法、X射线分析法、计算机视觉技术及电、磁特性法的研究进展 ,简单介绍了果品的无损检测技术在国内外的应用现状 ,并提出发展意见。

采后苹果电特性与生理特性的关系及其应用

为了了解果蔬的电学特性,并为果蔬品质自动化识别提供新方法,该文从生理特性角度分析了影响采后苹果电参数变化的原因。基于电参数的变化,将BP神经网络技术应用于苹果新鲜等级的识别。研究结果指出:采后红富士苹果相对介电常数的变化规律与乙烯释放量变化规律相似,电阻率与乙烯释放量变化规律相反,在乙烯释放峰出现时,相对介电常数达到最大值,电阻率达到最小值。根据采后苹果可溶性固形物含量和pH值的变化,将苹果分为3个新鲜等级,以相对介电常数和电阻率作为BP神经网络的输入特征参数,在2-20-3的网络结构下,苹果新鲜等级平均识别率达到79%。该研究为了解采后果品电特性变化的原因提供了信息,为基于电特性的新型果品内部品质检测技术的研究提供了基础。