多自由度果蔬采摘手电气控制系统研究——基于模糊自适应控制

以多自由度果蔬采摘手为研究对象,对采摘手进行了正向、逆向运动学分析,并基于PID设计了模糊自适应控制系统,实现了一套多自由度果蔬采摘手电气控制系统。试验结果表明:多自由度果蔬采摘手可以达到目标位置进行无损采摘,且正确采摘率在90.0%以上,能够满足果蔬的无损采摘需求。

椭球型果蔬柔性采摘灵巧手设计

为提高采摘灵巧手的作业通用性、减少采摘过程中夹取损伤现象,设计一种椭球型果蔬气动柔性采摘灵巧手。对手指部件进行有限元分析,对比手指尺寸和指尖推力间的关系,分析手指性能,并对该灵巧手进行硬件选型和电路设计,开发控制系统,制作气动采摘灵巧手样机,进行功能测试。灵巧手总重1 kg,小巧灵活,手指张开时间为2 s,40 kPa气压输入下夹爪闭合时间为3s。搭载试验平台,进行采摘试验。试验表明,三种椭球型果蔬进行采摘作业的采摘成功率在92.5%以上,采摘损伤率低于7.5%,该灵巧手具有一定的通用性,具有高成功率和低损伤特点。

广西腺枝葡萄‘桂黑珍珠3号’果实品质差异解析

以罗城和武鸣生产的腺枝葡萄‘桂黑珍珠3号’为试材,结合两地的气候条件,调查该品种在两地的物候期、果实品质与气候因子的差异。结果显示,葡萄生长季(4—9月)的有效积温、采收前3个月平均温度之和、光照时数3个指标以武鸣较高,浆果成熟月降水量和采收前2个月水热系数以罗城较高;武鸣‘桂黑珍珠3号’各物候期开始时间早于罗城6~17 d;罗城‘桂黑珍珠3号’成熟果实的果粒大、种子多,白藜芦醇和单宁含量指标优于武鸣;另外,罗城成熟期果实中检出的挥发性代谢物种类和含量总体高于武鸣,尤其以芳樟醇和α-松油醇两个具有典型花香类的萜类化合物含量更高。相关分析表明,‘桂黑珍珠3号’果实粒质量除与纵径、横径和芳樟醇含量呈极显著正相关外,还与果实L^(*)和α-松油醇含量呈显著正相关,与a^(*)呈显著负相关;果实籽粒数、籽质量和皮质量与白藜芦醇和单宁含量无显著相关性。综上认为,相对气温低、海拔高是罗城腺枝葡萄‘桂黑珍珠3号’物候期晚、生育期长、酚类及挥发性化合物丰富的主要原因。

手持冲击梳刷式油茶果采摘装置设计与试验

针对丘陵山地油茶果人工采摘效率低、大型机械采收难且花苞损伤大等问题,设计了一种手持冲击梳刷式油茶果采摘装置,通过冲击指的碰撞作用和指间梳刷作用采摘油茶果,可有效降低花苞损伤率。以采摘装置质量最小化为目标,利用Ansys Workbench拓扑优化模块进行轻量化设计,机架减轻近30.59%;建立“冲击指-油茶果”碰撞模型和“主枝-细枝-茶果”三摆动力学模型,明确影响油茶果采摘效果的主要因素为油茶果的质量和压入变形量、冲击指质量和转速、枝条长度和质量;进而以冲击指转速和指间夹角、装置梳刷次数为试验因素,以采摘速率、采净率和花苞损伤率为评价指标,开展油茶果采摘试验并采用响应面分析法处理试验数据。结果表明,冲击指转速对采摘效果的影响最为显著,且当冲击指转速为409.8 r/min、指间夹角为4.1°、装置梳刷4.5次时,装置的采摘性能最佳;此时,油茶果采摘速率为43.67 kg/h、采净率为86.42%,花苞损伤率低于8.89%,满足高油茶果采净率和低花苞损伤率的工作要求。

28个香蕉品种果实性状评估

为了评估我国香蕉品种的农艺学表现,于亚热带地区气候条件下,在3年2茬种植期内,对28个香蕉(Musaspp.,AAAGroup,'Cavendish')品种的果穗形状、果穗质量、果梳数、果指数、果指长度、粗度、弯曲度等性状进行了比较.结果表明,'高脚遁地蕾'、'威廉斯'、'巴西蕉'等的果穗较匀称,矮把蕉的果穗尖削度较大;第一茬株产20～30kg,第二茬株产约提高5kg,'矮脚遁地蕾'2茬蕉的总株产(73 8kg)比'巴西蕉'和'威廉斯'高21%.各品种果梳数7～9梳,总果指数140～170条,头梳的蕉指数25～30条,质量4～7kg,均是尾梳的2～3倍;果指长度20～22cm,粗度偏大(约40mm).综合来看,一些地方品种如'矮脚遁地蕾'等的株产、穗形、果指长度和果指形状等比引进品种更具优势.

人工疏果对龙眼果实大小、内源激素和细胞壁成分的影响

在花后１个月内分２次对储良龙眼（Ｄｉｍｏｃａｒｐｕｓ Ｌｏｎｇａｎ Ｌｏｕｒ．ｃｖ．Ｃｈｕｌｉａｎｇ）进行人工疏果处理（总疏果幅度 ５０％左右）。结果表明，人工疏果可以促进果实的生长（与对照相比，横径和果实重量至采收时分别增加了 ７．１％和２２．５％）．果实中ＧＡ４＋７和ＺＲｓ含量均表现为蔬果处理大于对照，其差异在出现含量高峰时增大，而ＩＡＡ含量也是疏果处理大于对照，但其差异主要出现在花后４５ｄ和花后１００ｄ。在整个果实发育期间，疏果处理与对照果皮中细胞壁成分变化的趋势基本相似，处理只是在后期才增加了果皮细胞壁中果胶，半纤维素和纤维素的含量，分别出现在花后９０ｄ后、６０ｄ后和７５ｄ后，疏果处理对可溶性糖的含量无影响。根据试验结果推测：在果实发育前期，疏果处理显著增加的内源细胞分裂素类水平，可能有利于促进细胞分裂和增加细胞数量；而在果实发育后期，增加的果皮细胞壁成分则为人工疏果促进果实生长（主要表现为细胞的膨大）提供了物质基础。

手动背负夹爪式简易梨采摘器研制

针对梨采摘效率低且劳动强度大的问题,该文通过分析梨果实特征,并搭建剪切力测量平台,对不同品种和成熟度的梨进行果柄剪切试验,测得剪断果柄的最大剪切力为5.4 N;设计了一款操作简单且不伤果实的手动背负式梨采摘器,该手动背负式采摘器由操作执行机构通过拉索拉动采摘头,使夹爪和刀片先后动作,完成采摘;采摘完后,松开操作手柄,在复位弹簧的作用下,刀具和夹爪顺序动作,果实通过收集布袋落入果篮中;基于Recurdyn对采摘器关键部件进行仿真,得出剪切力平均为13.5N,大于剪断果柄所需的剪切力;基于ANSYS软件对主要的受力杆件组进行强度分析,验证了所设计的采摘器强度满足要求;开展实地试验验证设计的合理性。试验表明:该手持式采摘器操作简单、舒适,采用采摘器采摘,采摘效率比人工采摘效率提高了57.1%,可以实现不同高度梨的采摘,提高了果农的采摘效率和采摘过程安全性。

沙棘营养护手霜的研制

以沙棘油为原料,选择优质基料、添加剂,经正交试验设计,科学合理复配,精制而成沙棘营养护手霜。所制产品其感观指标。

人工授粉对永嘉早香柚果实发育与贮藏品质的影响

永嘉早香柚是浙江温州地方名柚,具单性结实能力,可在无授粉品种混植时结无籽果,也可经人工授粉处理形成有籽果。研究表明,未授粉果实具有无籽优势,但糖酸指标则逊于授粉果。正常采收期(花后165d)未授粉果实果肉可溶性糖含量比授粉果低4.72mg/gFW,而果汁pH低0.07。75d贮藏期间果肉可溶性糖含量无明显变化,而果汁pH趋于上升,授粉果果汁pH上升0.29而未授粉果仅上升0.19。授粉果实在45d贮藏期间未发生明显枯水,而且不溶性膳食纤维含量下降38.10%,而未授粉果实贮藏期间易发生枯水,贮藏45d后枯水指数达0.5,不溶性膳食纤维含量上升至2.33mg/gFW,为同期授粉果实的2.56倍。未授粉果实枯水发生前期汁囊组织出汁率无明显下降而严重枯水(贮藏45d)时下降至64.08%(贮藏前为75.70%)。人工授粉显著改善了永嘉早香柚果实品质。

基于立体视觉的水果采摘机器人系统设计

基于立体视觉建立了水果采摘机器人系统。在图像空间利用Hough变换检测出果实目标,并利用随机采样目标上均匀分布多个点的三维坐标信息重建果实球模型,进而获得目标质心的空间位置坐标;通过最小二乘法研究了采摘机器人手眼标定;分析了采摘机器人的轨迹规划。实验结果表明,设计的自动采摘系统可以有效地消除遮挡以及立体视觉匹配失效等因素的影响,目标定位误差小于8 mm,显著地提高了抓取的精度和可靠性。

抓持-旋切式欠驱动双指手葡萄采摘装置设计与试验

针对葡萄的柔性无损采摘要求,基于欠驱动原理和抓持-旋切协同工作方式设计了一种欠驱动双指手葡萄采摘装置,一个电动机通过连杆机构驱动双指四指节手爪从果实中部接近并包络抓取葡萄,复合在双指手上的旋切部件摆动-伸缩带动圆盘刀切断果梗,实现果实与果梗分离。基于此设计思路,首先通过葡萄赤道面直径分析确定了欠驱动手指机构指节尺寸与转角范围,然后通过建立欠驱动手指机构静力学模型,基于传力最优和接触力均布的要求确定了驱动连杆尺寸,结合接触力分析和葡萄挤压破裂试验,获得抓持2 kg葡萄不发生损伤的最大接触力为20 N,再通过手指机构静力学模型求解获得驱动电动机的推力,从而指导驱动电动机的选型。设计了葡萄采摘装置控制系统,通过指节处压力传感器实时反馈接触力实现最大接触力的有效控制。采用加减速梯形控制方式实现了旋切部件运动,圆盘刀转速1 200 r/min可对果梗有效切断。对赤道面直径95~200 mm的葡萄进行50次采摘试验,试验结果表明该装置的采摘成功率为100%,果实挤伤率为5.2%,不考虑视觉定位葡萄与果梗的耗时,完成一次抓持-旋切动作平均耗时29.4 s。

果蔬采摘欠驱动机械手爪设计及其力控制

为了实现果蔬的无损采摘,采用欠驱动原理设计出一种结构更简单、通用性更强的末端执行器。欠驱动机构是指驱动器数目少于机构本身自由度数目的机构,基于欠驱动原理设计的机械手结构简单可靠,抓取物体时具有形状自适应能力,手指可完全包络物体,可以通过最大接触力的闭环力反馈控制来实现无损采摘。基于这一设计思想设计出仅靠一个电动机驱动三个手指的机械手爪,通过理论分析、手爪机构设计与建模、结构参数优化,确定设计尺寸制出机械手爪,设计控制电路结合力反馈控制进行抓取试验。试验结果表明该手爪能实现期望的抓取与最大接触力控制功能,并具有控制简单可靠、抓取稳定、不损伤果实等特点。

花粉和资源限制对青阳参坐果率的影响

以生长于自然种群的青阳参植株为材料进行补充授粉试验,以人工种植的青阳参植株为材料进行资源限制试验,探讨花粉和资源限制对青阳参坐果率的影响。结果表明：自花授粉、天然授粉和异株异花授粉植株的结实率分别为1.7%、2.25%和24%,花粉来源对青阳参坐果存在显著影响;补充施肥和不补充施肥植株的坐果率分别为5.12%和3.17%、去除0-80%的花其坐果率为3.28%-15.34%、叶片剪除0-100%其坐果率为3.22%-1.35%,资源限制对青阳参坐果率有显著影响。

球形水果采摘机械手的高精度控制仿真

为了提高球形水果采摘机械手的轨迹跟踪精度和稳态性能、减小球形水果采摘机械手在执行采摘任务过程中造成的水果破碎率,提出了基于LQ理论的球形水果采摘机械手控制方法,设计了具有3自由度的包括手爪、手腕和手臂3个关键部位的球形水果采摘机械手,并分析了各个部位具体功能.假设球形水果采摘机械手为刚性理想模型,设置了3个坐标系,成功实现了机械手在各个坐标系之间的矢量转化,通过计算机械手运动边界条件,建立了球形水果采摘机械手任意运动情况模型.以上述模型为研究对象,设计了模型离散线性控制系统,并计算了具有扰动补偿的离散LQ最优轨迹跟踪控制器最优性能指标,得到了系统最优轨迹跟踪控制器参数,实现了球形水果采摘机械手控制.仿真结果显示,所提方法设计的机械手控制器较好地补偿了系统扰动,能够准确、稳定地执行球形水果采摘任务,大大降低了球形水果采摘机械手在执行采摘任务过程中造成的水果破碎率.

齿瓣石斛人工授粉试验

对齿瓣石斛的人工授粉试验结果:在5种授粉方式中,异丛异花授粉方式座果率最高,达62.68%,同丛异花授粉方式次之,达到50%,自然授粉不形成座果;在开花头1～2d授粉和控制授粉花朵数在20朵/丛以下,有利于提高座果率。

买卖合同中标的物孳息归属判断规则之我见

在买卖合同标的物孳息归属的判断规则上,我国学界有不同的认识。这种认识上的分歧主要是由于我国学界和立法界是在两种不同的意义上使用“交付”一词的结果,我国《合同法》中采取的是“所有权主义”的孳息归属判断规则,而不是“交付主义”。

球花石斛人工授粉试验

试验表明球花石斛通过人工异花授粉才能结实,同株异花在开花后第3、5、10 d授粉的座果率依次为43%、52%、15%,异株异花相同时间授粉的座果率依次为45%、54%、18%,两者座果率差别不大;花开后第3～10 d都能人工授粉,但以花开后第5 d左右授粉的座果率最高。

多序岩黄芪生长期不同器官中无机元素相应特征分析

目的：以不同生长期多序岩黄芪根、茎、叶、花、果实样品为研究对象,研究生长期多序岩黄芪不同器官中无机元素的变化规律。方法：采用原子吸收分光光度法测定了不同时期多序岩黄芪各器官中13种无机元素含量,并分析各元素含量在不同时期多序岩黄芪器官中的相应变化特征。结果：多序岩黄芪根、茎、叶、花、果实中均含有丰富的无机元素,各器官中无机元素含量的特征变化与季节有关。多序岩黄芪药用部位根与非药用部位茎、叶、花、果实中Fe、Cu、Ca、Mn、Zn、Mg、Cr、Co、Na、Li、Ni、K含量随月份的改变呈现规律性变化,且在不同生长期存在极大值与极小值,Cd元素未检出;6～10月份Cu、Ca含量叶〉根〉茎,而叶中Mn元素含量均高于多序岩黄芪其他器官。结论：研究结果为多序岩黄芪采收时间的选择及非药用部位价值的开发提供参考依据。

基于导频跟踪的果蔬采摘机器人夜间识别方法研究

为了提高果实采摘机器人在夜间作业的工作效率,提出了一种适用于果实采摘机器人机械手夜间果实定位识别的方法,引入了导频追踪技术,并在此基础上提出了一种基于直接判决的快时变信道估计方法。该方法采用了直接判决算法进行信道估计,根据夜间果实图像的二值化处理阈值,标定发出指令的信道,从而对是否采摘进行快速判决,提高了机器人的工作效率。为了验证该方法的有效性和可靠性,对机械手的夜间作业的效率和准确性进行了测试。通过测试发现:该方法可以快速地对果实进行定位,并通过校正,其有效地降低夜间误操作率,为果实采摘机器人的研究,提供了一种新的可参考的导频技术方法。