配方施肥对薄壳山核桃生长及土壤性状的影响

为探索薄壳山核桃幼林生长发育的适宜施肥配方,采用氮、磷、钾3因素4水平16个处理的正交试验设计,探究不同施肥配方对薄壳山核桃幼林生长、土壤酶活性、土壤养分含量及叶片矿质养分含量的影响。结果表明:影响幼林树高和茎粗增长量大小的肥料主次顺序为:尿素、氯化钾、过磷酸钙,最优水平组合为:尿素0.45 kg/株+过磷酸钙1.71 kg/株+氯化钾0.28 kg/株;影响叶片氮、磷、钾含量高低的肥料主次顺序为:氯化钾、尿素、过磷酸钙,最优水平组合为:尿素0.11 kg/株+过磷酸钙0.85 kg/株+氯化钾0.46 kg/株;影响土壤有效氮、磷、钾及有机质含量高低的肥料主次顺序为:尿素、氯化钾、过磷酸钙,最优水平组合为:尿素0.33 kg/株+过磷酸钙1.28 kg/株+氯化钾0.28 kg/株;影响土壤酶活性高低的肥料主次顺序为:尿素、过磷酸钙、氯化钾,最优水平组合为:尿素0.22 kg/株+过磷酸钙0.85 kg/株+氯化钾0.28 kg/株。树高和茎粗增长量与叶片全氮和全磷含量存在显著负相关,土壤蔗糖酶与土壤有效氮、磷、钾存在显著正相关。总体上,对薄壳山核桃幼林生长发育影响的肥料主次顺序为:尿素、氯化钾、过磷酸钙,最优施肥水平组合为尿素0.45 kg/株+过磷酸钙0.85 kg/株+氯化钾0.28 kg/株。

新疆核桃有机肥配施方案研究

为探索有机肥对核桃生长发育、光合特性、产量及品质的影响,以‘新温185’为材料,生育期以常规施肥为对照(CK),设不同有机肥处理,测定核桃生长、光合特性、产量、品质等指标。结果表明,施用有机肥能够有效促进核桃植株的生长发育,结果枝长度和茎粗均较CK处理有所增加。施用有机肥后,净光合速率明显提高,促进了产量提升,施用500 kg/667 m^(2)生物有机肥和施用炭基有机肥400 kg/667 m^(2)能够显著提升核桃叶片的净光合速率,改善了果实的外观品质,有效增加果实大小以及单果重,出仁率也明显提高。结合经济效益和施肥量等因素,施用炭基有机肥400 kg/667 m^(2)和施用生物有机肥500 kg/667 m^(2)在提升核桃叶片净光合速率、促进核桃生长发育以及提升产量方面效果显著,能够减少肥料的投入,降低生产成本。

云南不同品种核桃果实品质分析与综合评价

为了探究云南主栽核桃和薄壳山核桃果实的品质评价指标,选取27个核桃品种果实,对矿质元素、蛋白脂、粗脂肪等12个营养指标进行变异和相关性分析,并采用主成分和聚类分析方法,进行分类与综合评价。结果表明:12个营养指标的含量变异较为丰富,变异系数的变化范围为5%~83%,其中VC变异系数最大,粗脂肪变异系数最小;9种矿质元素平均含量从高到低依次为:K>P>Mg>Ca>Mn>Na>Fe>Zn>Cu,蛋白质含量均值为15.62%,脂肪含量均值为68.63%,VC的平均含量为4.66 mg/100 g;相关性分析表明,12个营养指标之间,P、Fe、Mg、Ca、Cu均与蛋白质呈极显著(P<0.01)正相关;主成分分析进行综合评价筛选出品质最佳的核桃品种为‘香茶’‘永平’‘晚熟’和‘小圆果’,薄壳山核桃中品种‘卡多’综合表现较好;聚类分析结果显示,可将其分为两大类,即富含矿质元素类群和高脂肪含量类群;相关性分析和主成分分析结果显示,K、Fe、Mg、Ca、Cu元素、蛋白质、脂肪为评价云南不同品种核桃品质的关键性指标。薄壳山核桃适合榨油,22种主栽核桃适合直接食用或开发富矿质元素和高蛋白的功能饮料。研究明确了云南核桃品质评价的关键指标并探明品质特性,提供科学分类方法,为云南核桃品质评价体系的构建奠定理论依据。

不同品种山核桃幼苗叶片光合及叶绿素荧光特性的比较分析

为了给不同品种山核桃高效栽培提供科学依据,开展5个山核桃品种幼苗叶片光合及叶绿素荧光特性的比较分析来筛选高光效品种,以2年生山核桃为研究对象,采用光合测定仪(LI-6800)及叶绿素荧光仪(MINI-PAM-Ⅱ)测定5个品种山核桃的叶片光合及叶绿素荧光特性,进行相关性分析,并利用隶属函数法对光合能力进行综合评价。相关性分析结果显示:5个山核桃品种P_(n)、C_(i)、G_(s)、T_(r)、WUE等指标均达到极显著差异;净光合速率与G_(s)、T_(r)呈极显著正相关,C_(i)与G_(s)、Y_(II)呈显著性正相关,与qP呈显著性负相关。隶属函数分析表明,供试品种的光合能力依次为:宁国山核桃2号>宁国山核桃4号>宁国山核桃3号>宁国山核桃5号>宁国山核桃1号。可见5个山核桃品种光合特性存在差异。宁国山核桃2号和3号光合能力较强,蒸腾速率较高,水分利用率低,生产中宜选择水肥条件较好的造林地;宁国山核桃4号耗散过剩光能热量的能力最强,具有较高的光保护能力,其他山核桃品种幼林期建议间作高杆玉米等适度遮阴。

不同施肥处理对‘渝城1号’核桃产量、品质和土壤肥力的影响

以‘渝城1号’核桃为研究对象,设置单施复合肥、单施有机肥、施用核桃配方肥及不施肥4个处理,测定不同施肥处理时核桃产量、品质及核桃园土壤理化性质、微生物数量等,对核桃配方肥的应用效果进行评价。结果表明:施复合肥、有机肥及核桃配方肥均能提高核桃产量,其中,施用核桃配方肥的增产效果最好,经济效益最高,该施肥处理比不施肥的收益提高88.1%。相比于不施肥,施用核桃配方肥时核桃果实的蛋白质及脂肪总量显著提高,油酸、亚油酸、α-亚麻酸等不饱和脂肪酸占比增加,硬脂酸、棕榈酸等饱和脂肪酸占比下降。施用复合肥能促进核桃园土壤有效氮、磷、钾质量分数的增加,但会引起土壤pH及有机质质量分数下降。施用有机肥和核桃配方肥均能促进土壤有机质和有效养分质量分数增加。施用核桃配方肥后,土壤总微生物量增加,固氮菌、解磷菌、解钾菌、纤维降解菌等功能微生物数量均显著增多,土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶等活性大幅升高。施用核桃配方肥能显著提升核桃的产量和品质,更利于土壤养分转化和果园可持续经营。

云南省不同产地核桃品质分析与综合评价

为揭示云南省石屏、大姚、景东、永平、昌宁等5个产地生产的代表性核桃品种的品质,本研究对5个产地核桃仁中的矿质元素、蛋白质、粗脂肪、脂肪酸等成分进行测定分析。结果表明,5个产地核桃仁中的磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锌(Zn)、铜(Cu)、锰(Mn)等8种矿质元素含量在14.26~6780 mg/kg,其中P、K、Mg元素的含量较高,P和Zn含量变异系数较大;蛋白质含量为13%~19.87%,最高为永平核桃;粗脂肪含量为66.97%~72.44%,最高为景东核桃;饱和脂肪酸含量为7.47%~11.35%,不饱和脂肪酸含量为83.92%~92.53%;17种营养成分符合正态分布,与产地无显著相关性;Ca元素与蛋白质含量存在极显著正相关,硬脂酸与油酸含量存在极显著正相关,3种不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸、α-亚麻酸)之间存在显著相关性;因子分析提取前3个公因子,方差累积贡献率达97.42%,对5个产地的核桃品质进行综合评价,排名依次为石屏、景东、大姚、永平、昌宁。本研究通过分析云南省5个产地主要代表性核桃品种的营养特征,为各地区核桃品种选育和深加工奠定基础。

核桃振动采收研究现状与发展趋势

核桃作为一种高附加值的经济作物,具有广泛的市场需求和良好的经济效益。随着我国核桃种植面积的不断扩大和农业机械化的发展,核桃采收存在的采收率低下、采净率不高的问题日渐凸显,研制适合我国不同种植模式需求的核桃高效采收装备对于促进核桃生产规模化、推进农业科技创新具有重要意义。针对国内外核桃采收技术与装备的发展,综述了对于立地条件复杂的山核桃、小行距矮化密植种植模式下的核桃以及标准果园种植模式下的核桃适用的机械采收设备的研究现状,从树枝振动、树干振动和树冠振动3个角度对其振动机理进行了分析论证,并就国内外振动采收的激振夹持方式与激振参数进行了分析。分析了当前振动采收技术在实际应用过程中存在的主要问题,并指出了结构复杂、工作参数难确定、智能化程度不高是制约我国核桃采收机械发展的因素。提出了未来核桃振动采收智能化、多样化的发展趋势,通过在激振机理、能量传递、精准定位、柔性作业等方面开展深入研究,可为振动采收技术与装备的发展提供一种新思路。

油茶和薄壳山核桃间作对土壤养分和真菌多样性的影响

【目的】探讨油茶和薄壳山核桃间作对土壤养分和真菌多样性的影响。【方法】以油茶单作模式(Cam)、油茶+薄壳山核桃间作模式(Cam&Car)和薄壳山核桃单作模式(Car)3种林地为研究对象,采用Illumina Miseq高通量测序等技术,分析0~30 cm林地土壤主要理化性质和酶活性、真菌群落组成结构和多样性以及真菌与土壤环境因子的相关性。【结果】间作模式林地土壤pH值和水解性氮、有效磷、有机质含量均居于Car单作模式和Cam单作模式之间。间作模式一定程度上提升了薄壳山核桃土壤酶活性,降低了土壤有效钾(AK)、有效硫(AS)、交换性钙(ECa)含量。3种模式土壤真菌测序共获得1 084个OTUs,共有OTUs数量为111个,特有OTUs的数量表现为Car> Cam&Car> Cam。3种模式共鉴定出8门11纲56目131科201属257种真菌,其中Saccharomycetes、Sordariomycetes、Agaricomycetes是3种模式共有优势菌纲,Wickerhamomyces是共有优势菌属。Alpha多样性分析表明,3种模式土壤真菌ACE指数存在显著差异,即Car> Cam&Car> Cam,而Shannon指数和Simpson指数没有显著差异。基于Bray-Curtis距离的土壤真菌群落组成主坐标分析结果表明,Cam&Car间作模式与Car单作模式和Cam单作模式均有交集,其中与Car单作模式交集较多。相关性分析结果表明,属水平主要真菌与土壤环境因子存在相关关系,其中与交换性钙含量、有效钾含量、有效硫含量存在显著性负相关。【结论】油茶与薄壳山核桃间作增大了林地养分消耗,但也一定程度上提升了薄壳山核桃土壤酶活性和微生物多样性。建议油茶和薄壳山核桃间作时,加大肥力管理,特别是含钙、钾和硫元素肥料的投入。

南襄盆地泌阳凹陷古近系核桃园组页岩含油性及烃类赋存特征

南襄盆地泌阳凹陷古近系核桃园组发育优质湖相页岩层系,页岩油资源潜力巨大。前人针对该层系页岩含油性及烃类赋存状态的研究相对薄弱,可能是制约泌阳凹陷页岩油勘探突破的重要因素之一。以泌阳凹陷南部Y1井核三段Ⅲ亚段页岩为研究对象,通过岩石热解、多温阶热解、X射线衍射等地球化学分析技术,系统开展了页岩含油性、烃类赋存特征及影响因素研究。研究结果显示:核三段Ⅲ亚段页岩岩相组合主要包括长英质页岩相、云灰质页岩相和混合质页岩相,纹层结构发育。烃源岩类型整体处于好—优质范围,热演化程度处于生油阶段。有机显微组分以腐泥型为主,有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型。页岩含油性随埋深增大呈递增趋势,烃类赋存特征由中上部以吸附烃为主,过渡至下部以游离烃为主。碎屑矿物及有机碳含量是控制游离烃和吸附烃含量的主要因素。总体认为,核桃园组下部页岩含油饱和度指数整体高于100 mg/g,游离烃含量平均高于3 mg/g,具备较好的页岩油勘探开发前景。

青皮核桃采摘机械臂设计与仿真

针对大多数核桃种植区采摘核桃仍为人工采摘,效率低下、用工多等问题,设计了一种机械臂和末端执行器协作的采摘装置。首先,采用SolidWorks建立虚拟样机,对末端执行器进行受力分析并且利用ANSYS Workbench中的Static Structural模块对末端执行器关键部件进行静力学分析,得到手指最大应力为17.69 MPa,能够完成果实抓取任务。然后,采用D-H法对机械臂建模,使用MATLAB软件的机器人工具箱(Robotics Toolbox)进行建立机械臂数字模型,并对其进行工作区间分析和轨迹规划仿真。结果表明,所选机械臂和末端执行器能够满足设计要求。

核桃青皮粉及其提取物对猪生长性能、胴体性状和肉品质的影响

【目的】研究核桃青皮粉及其提取物对育肥猪生长性能、胴体和肉质性状的影响。【方法】选取90头健康、体重约80 kg的“杜×长×大”三元杂交育肥阉公猪,随机分为3组,每组3个重复,每个重复10头猪。对照组育肥猪饲喂基础饲粮,核桃青皮粉试验组及其提取物试验组分别在基础饲粮中添加0.1%核桃青皮粉和0.1%核桃青皮粉提取物。预试期10 d,正试期40 d。试验第41天,测定每头猪初始体重、终末体重及各组采食量。试验结束后,每个重复中选取2头体重接近平均体重的试验猪进行屠宰,测定胴体性状、肉质性状,以及背最长肌的氨基酸和脂肪酸含量。【结果】与对照组相比,饲粮中添加核桃青皮粉或其提取物对育肥猪末重、平均日增重、平均日采食量、料重比、胴体直长、胴体斜长、胴体重、屠宰率、眼肌面积、板油重以及背最长肌pH_(45 min)、滴水损失、加压损失、大理石纹评分、红度均无显著影响(P>0.05),但可显著提高育肥猪背膘厚、背最长肌黄度和肌内脂肪含量(P<0.05)。与对照组相比,除了组氨酸,核桃青皮粉组育肥猪背最长肌中其他氨基酸含量均有一定提高,而核桃青皮提取物组的氨基酸含量与对照组的差异不大,核桃青皮粉组和提取物组多不饱和脂肪酸总含量均比对照组含量有一定提高。【结论】饲粮添加0.1%核桃青皮粉及其提取物对生长性能和胴体性状无负面影响,二者均可改善育肥猪肉质性状,核桃青皮粉效果更佳。

基于九个微卫星标记的核桃举肢蛾地理种群的遗传多样性分析

【目的】核桃举肢蛾Atrijuglans hetaohei是核桃Juglans regia上的一种重要蛀果性害虫,在我国北京、山东、山西、陕西、四川等核桃种植产业区普遍发生,严重影响核桃的产量和商品价值,造成严重的经济损失。本研究旨在明确核桃举肢蛾地理种群遗传分化和地理分布特点,阐明其不同地理种群间的遗传结构,了解其种群扩散规律,为核桃举肢蛾的防控提供理论指导。【方法】基于核桃举肢蛾转录组测序结果,使用聚丙烯酰胺凝胶电泳和毛细管电泳分型方法,利用筛选的多态性微卫星位点对我国8个省/市(北京、河北、河南、山东、山西、陕西、甘肃和四川)的16个地理种群共319头核桃举肢蛾样本进行种群遗传多样性分析,使用STRUCTURE和BAPS软件分析其种群遗传结构,并对影响其地理分布的因素进行探讨。【结果】核桃举肢蛾9个SSR位点具有较高的多态性,且多数位点未偏离哈迪-温伯格平衡。核桃举肢蛾各地理种群遗传多样性中等偏低(有效等位基因数Ne为1.334~1.824,期望杂合度He为0.203~0.342),种群间遗传分化较小(遗传分化系数F_(ST)<0.142),种群间基因流差异较大(Nm为1.518~23.800)。核桃举肢蛾地理种群间遗传分化程度与地理距离间有显著相关性(R^(2)=0.226)。16个核桃举肢蛾地理种群可分为两支,即东部和西部种群。AMOVA分析表明,核桃举肢蛾种群间遗传变异较小,且种群变异主要来源于种群内;种群内的遗传分化系数FCT值在0.03941~0.06449之间,表明地理阻隔和气候差异不是影响核桃举肢种群遗传结构和地理分布格局的主要因素。【结论】核桃举肢蛾地理种群遗传多样性中等偏低,不同地理种群间存在较低水平的遗传分化和差异较大的基因流。鉴于核桃举肢蛾特殊的生活史和独特的生物学特性,结合种群遗传结构分析结果,我们推测河流对核桃举肢蛾地理种群基因流的阻碍作用强于山川,而作为主要经济果树害虫,人类活动可能是干扰核桃举肢蛾种群地理分布的最主要因素。

重庆核桃种质资源表型性状多样性分析

【目的】分析重庆核桃种质资源表型性状多样性,为重庆核桃种质资源客观评价及合理开发利用提供理论参考。【方法】从重庆地区收集了16个实生居群(产区)的181份核桃种质资源,依据国家标准及行业标准对其植株和坚果的28个表型性状(17个质量性状和11个数量性状)进行测定,并分析其变异系数、遗传多样性及各表型性状间的相关性,最后基于表型性状进行聚类分析。【结果】181份核桃种质17个质量性状的Simpson指数和Shannon-Wiener指数分别为0~0.87和0~1.93,其中以小叶形状、树冠、核壳表面特征和核仁皮色的多样性较丰富;11个数量性状的变异系数介于8.70%~53.70%,其中单枝结果数变异系数最大,果形指数变异系数最小。16个实生居群181份核桃种质的28个表型性状变异系数为0~67.90%,平均为19.79%;各居群间表型性状变异系数为15.20%~26.38%。181份核桃种质的多样性来源于居群内变异和居群间变异,但居群内的变异起主要作用,且坚果表型性状的变异较其他性状更大。相关分析发现,11个数量性状间的相关系数有29对达到显著(P<0.05,下同)或极显著(P<0.01,下同)水平,核桃表型数量性状间存在丰富的相关,其中显著正相关的性状有24对,显著负相关的性状有5对。聚类分析结果显示,当遗传距离为22.5时,可将181份核桃种质分为三大类群,来自同一地区的材料分散于各类群中,聚类结果无明显地域性。【结论】重庆具有丰富的核桃种质资源,核桃表型多样性高,其表型变异主要来源于居群内变异;重庆核桃种质资源的亲缘关系与地理来源无明显相关性。

晚实核桃控旺促丰产管理方法

随着核桃产业发展,核桃种植户对管理技术有了更高的需求,同时在核桃管理过程中出现了诸多问题。通过多年实践提出一种适于晚实核桃操作简单、控旺促早实的栽培管理方法,主要包括主枝粗度控制、主枝角度调节、摘心,抹芽、刻芽、结果母枝更新、幼树防寒等技术手段,以期为提高晚实核桃早期经济效益及优质果率提供参考依据。

山核桃破壳裂纹试验与仿真分析

研究山核桃在冲击力下裂纹产生和发展的规律。用万能力学试验机进行冲击破壳试验,分别对山核桃在长轴、斜向和短轴加载方向各进行3种不同高度的15次重复试验。结果表明,无论加载方向如何,破壳冲击力的最大值都在240 N左右,且越靠近横轴方向力越小,越靠近长轴方向力越大。以此为依据,将山核桃横向截面简化为圆形,通过在传统弹塑性元素接触模型基础上增加强结合力的方法,构建压头—山核桃离散单元模型。仿真结果显示,水平压头会造成山核桃模型对称裂纹形式被压溃;与此同时,竖直状态压头会以S型裂纹形式分裂山核桃模型。通过高速摄像机拍摄山核桃破壳裂纹产生过程,与仿真结果基本一致。为山核桃破壳机械的设计、优化与深入地理解山核桃裂纹产生与发展机理提供重要参考。

不同有机肥对土壤及核桃果实品质的影响

为探究“辽宁1号”核桃较适宜的有机肥,在河北省隆尧县红沙峪生态农业科技有限公司核桃园以10年生“辽宁1号”核桃树为试验材料,利用半焦肥、鸡粪及生物菌肥3种有机肥进行施肥处理,检测不同有机肥对土壤性状、核桃产量和品质的影响。结果表明,生物菌肥(2.5 kg/株)能显著提高种仁黄酮含量;鸡粪(40 kg/株)能显著提高种仁Fe、Zn含量以及土壤速效磷、速效钾含量;5.0 kg/株半焦肥能显著提高种仁多酚、土壤有机质含量;10.0 kg/株半焦肥施肥能显著提高青果的横径,坚果的单果质量、纵径、横径、侧径,种仁的脂肪、K、Ca、Mn、Cu含量以及土壤全磷含量。10.0 kg/株半焦肥在相关果实品质方面的综合效果最好,而5.0 kg/株半焦肥的经济效益最高。

核桃根际耐旱促生菌的分离筛选及其促生作用研究

为获得高效促生的核桃根际菌株,研制微生物菌肥,改善土壤肥力,促进植株生长发育,提升核桃品质奠定理论基础。以核桃根际土壤为材料,分离筛选具有固N、溶P、解K、分泌生长素和产胞外多糖能力的菌株,通过16S rDNA测序鉴定菌属。按照功能叠加增效、功能互补的原则,人工构建合成菌群,采用盆栽试验验证菌群对核桃幼苗的促生效果。结果表明,共筛选出9株耐旱促生菌株,其中5株具有溶P能力,溶P量为2.28~61.63μg·mL^(-1),4株具有分泌IAA能力,分泌IAA量为2.32~9.44μg·mL^(-1),4株具有产胞外多糖的能力,产胞外多糖量为37.69~112.84μg·mL^(-1)。经鉴定分别属于节杆菌属、肠杆菌属、剑菌属、中华根瘤菌属、假单胞菌属和鞘氨醇杆菌属。盆栽试验表明,4种菌群均能显著促进核桃幼苗的生长,株高、生物量和净光合速率,与对照相比,分别增加了32.3%~64.2%、37.6%~52.6%和47.4%~68.5%。此外,复合菌群的施用还显著提高了土壤β-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)和碱性磷酸酶(AP)活性,增加了速效P、硝态N及铵态N含量(P<0.05),其中以复合菌群T4效果最佳。研究结果可为研制适合干旱半干旱区的微生物肥料提供菌种资源。

生草对山核桃林地土壤微生物群落结构和多样性的影响

山核桃林下设置3种人工生草(油菜、绵枣儿、野豌豆)及清耕(对照)4个处理,种植4年后,采用高通量测序技术分析各处理土壤微生物群落结构及多样性,研究不同处理微生物与环境因子关联性。结果表明:山核桃林下不同生草处理占优势地位的土壤细菌群落为酸杆菌门和变形菌门,油菜处理上层(0~10 cm)土壤较下层(20~40 cm)变形菌门的相对丰度提高71.41%;各生草处理占优势地位的真菌群落为子囊菌门、担子菌门和球囊菌门,上层(0~10 cm)土壤球囊菌门相对丰度较对照分别提高202.81%、193.90%、65.04%,各生草处理上层土壤细菌群落物种组成均匀度较高且物种丰富,油菜处理上层土壤Chao1、Shannon、Ace指数显著高于其他生草处理。土壤真菌群落的多样性指数各处理间均未达到显著性差异。树状聚类图显示,不同生草处理对土壤的细菌、真菌群落均具有显著的影响。基于门水平下土壤群落结构和环境因子的典范对应分析(CCA)可知,细菌群落结构与pH、全磷、有效磷呈极显著正相关,与有机质呈显著正相关;真菌群落结构与pH呈极显著正相关,与全磷、有效磷、过氧化氢酶呈显著正相关。这说明不同生草处理对山核桃林地土壤微生物影响较大,选择适宜的生草种类可改善土壤微生物群落结构,提高细菌群落物种组成均匀度及丰富度,其中油菜综合效果最好。

基于HER-TD3算法的青皮核桃采摘机械臂路径规划

针对青皮核桃和树枝等障碍物无序生长导致机械臂采摘环境复杂、训练任务量大、稳定性差等普遍存在的问题,本文设计了一种同步带模组与机械臂协作的采摘装置,并采用基于事后经验回放的双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin delayed deep deterministic policy gradient with hindsight experience replay,HER-TD3)对采摘机械臂进行路径规划,通过HER算法提高智能体的探索能力,缓解稀疏奖励的问题;通过TD3算法提高智能体的稳定性,减少了训练中出现的震荡现象。为了证明HER-TD3算法的可行性和泛化能力,引入TD3、HER-DDPG算法进行对比,采用降维训练方法对3种深度强化学习智能体进行训练,结果表明HER-TD3算法模型在完成路径规划任务中成功率达到98%,与HER-DDPG算法相比提高4个百分点,与TD3算法相比提高19个百分点;在CoppeliaSim软件中搭建三维模型仿真环境,设计初始姿态和碰撞检测,使用YOLO v4识别青皮核桃,通过该算法模型能够引导虚拟采摘机械臂避开树枝障碍物达到目标位置,完成无碰撞路径规划,无障碍物和有障碍物时路径规划成功率分别为91%和86%;利用物理样机进行青皮核桃采摘试验时,仍能较好地完成路径规划任务,无障碍物时采摘路径规划成功率为86.7%,平均运动时间为12.8 s,有障碍物时采摘路径规划成功率为80.0%,平均运动时间为13.6 s,验证了HER-TD3算法对复杂环境具有较好的适应性和稳定性。

基于EDEM的核桃壳仁混合物振动筛分级工艺优化

为提高核桃壳仁混合物的分级效果,对现有核桃壳仁混合物分级设备进行三维实体建模,利用EDEM软件模拟核桃壳仁混合物的分级过程,以筛面上物料的运动速度、质量以及各等级颗粒在统计区域的数量为指标,以振幅、振动频率、振动方向角、筛面倾角为考察因素,对振动筛分级工艺进行优化。结果表明:在振动频率12 Hz、振幅5 mm、振动方向角45°、筛面倾角4°的工艺参数组合下,各等级核桃壳仁的透筛率最高,分级效果最好。