摘要:应用无人机开展植保作业是有效防治病虫害的重要途径。本文对植保无人机行业发展和相关应用研究进行了综述，分别从植保无人机飞控系统、单机作业航线规划、多机作业调度场景及优化方法3个角度进行了阐述，以增强植保无人机作业效果与提高作业效率为目标，分析了植保无人机飞行控制系统及航线规划与调度的研究现状。针对植保无人机因作业精度要求高而导致其飞控系统制造成本高的问题，提出应研发低成本、高精度、可适应植保无人机作业需求的测姿器件，开发相应的姿态估计算法；针对植保无人机航线规划、优化调度模型与实际作业需求不匹配的情况，总结了单机作业航线规划与多机调度优化场景、约束条件与优化方法。最后，提出应研发植保无人机自动补给平台，构建基于多机协同的作业管理与调度优化模型，以增强植保无人机在复杂作业环境中的作业效果，提高作业效率。

摘要:为使苹果采摘机器人在复杂果树背景下能快速准确地检测出苹果，提出一种轻量化YOLO（You only look once）卷积神经网络（Light-YOLOv3）模型与苹果检测方法。首先，对传统YOLOv3深度卷积神经网络架构进行改进，设计一种同构残差块串联的特征提取网络结构，简化目标检测的特征图尺度，采用深度可分离卷积替换普通卷积，提出一种融合均方误差损失和交叉熵损失的多目标损失函数；其次，开发爬虫程序，从互联网上获取训练数据并进行标注，采用数据增强技术对训练数据进行扩充，并对数据进行归一化，针对Light-YOLOv3网络训练，提出一种基于随机梯度下降（Stochastic gradient descent，SGD）和自适应矩估计（Adaptive moment estimation，Adam）的多阶段学习优化技术；最后，分别在计算机工作站和嵌入式开发板上进行了复杂果树背景下的苹果检测实验。结果表明，基于轻量化YOLOv3网络的苹果检测方法在检测速度和准确率方面均有显著的提高，在工作站和嵌入式开发板上的检测速度分别为116.96、7.59f/s，F1值为94.57%，平均精度均值（Mean average precision，mAP）为94.69%。

摘要:针对人工采摘松果过程中存在严重安全隐患的问题，设计了一种击打式松果采摘机器人，该机器人系统主要由电机驱动模块、主控模块、视觉模块、夹持模块、采摘模块组成，视觉模块完成松果识别与定位，实时反馈给主控模块，并控制电机驱动模块，配合夹持模块和采摘模块作业实现松果采摘。采用Matlab仿真软件建立松果采摘机器人运动学模型，求解出机械臂工作空间为直径4.5m的球体；基于冲量原理和Lagrange方程建立碰撞动力学模型，通过动态分析求解出碰撞后各关节保持原有运动规律所需的驱动力矩；运用静力学原理建立关键组件有限元模型，利用ANSYS Workbench对结构进行优化设计，优化后其安全系数最低为1.5771，支撑关节最大变形4.1484mm。仿真结果表明：该机器人结构在运动学、动力学及静力学方面均满足设计要求。制作物理样机并在实验室环境下进行了松果采摘试验，样机初始状态尺寸1000mm×1200mm×1100mm，试验结果验证了机器人结构设计的合理性与实用性。

摘要:针对秧苗列中心线的检测结果易受到水田中的浮萍、蓝藻以及水面反射、风速、光照情况等自然条件影响的问题，提出一种基于YOLOv3目标检测的秧苗列中心线检测算法。基于透视投影计算提取图像的ROI(Region of interest)区域，采用ROI图像构建数据集，对YOLOv3模型进行训练，训练过程中通过减少YOLOv3模型的输出降低运算量，利用模型识别定位ROI内的秧苗，并输出其检测框，对同列秧苗的检测框进行自适应聚类。在对秧苗图像进行灰度化和滤波处理后，在同类检测框内提取秧苗SUSAN（Smallest univalue segment assimilating nucleus）角点特征，采用最小二乘法拟合秧苗列中心线。试验结果表明，该算法对于秧苗的不同生长时期，以及在大风、蓝藻、浮萍和秧苗倒影、水面强光反射、暗光线的特殊场景下均能成功提取秧苗列中心线，鲁棒性较好，模型的平均精度为91.47%，提取的水田秧苗列中心线平均角度误差为0.97°，单幅图像（分辨率640像素×480像素）在GPU下的平均处理时间为82.6ms，能够满足视觉导航的实时性要求。为复杂环境下作物中心线的提取提供了有效技术途径。

摘要:针对农机装备电控液压自动转向系统生产成本高及电动方向盘自动转向系统中控制力矩小、存在自由行程的问题，设计了基于直流电机与全液压转向器直联的自动转向机构及其电控系统，该系统主要包括自动转向执行机构、自动转向控制器和液压转向机构等。自动转向执行机构与原车液压转向机构连接实现自动转向功能，考虑了底盘阿克曼角的自动转向控制器实现车轮转向的精确控制，通过在转向驱动电机输出轴安装电磁离合器和转向柱扭矩传感器实现人工驾驶模式和自动驾驶模式的自动切换。试验结果表明,车轮转角响应平均稳态误差小于0.1°，最大稳态误差为0.158°，±20°阶跃信号最快响应时间达1.2s，超调量小于1%，可以满足对各种轮式农机的自动导航辅助驾驶转向系统性能的要求。

摘要:为实现气流输送播种机播种质量的快速准确检测，设计了一种基于压电陶瓷的弧形阵列式播种流量传感器。在分析气流分配器出种口种子运动特性的基础上，对感知单元布局及传感器整体结构进行了优化设计；通过不同条件下种子碰撞试验，确定了感知单元的材料和结构尺寸；设计了信号调理电路与脉冲计数电路，实现了种子在线计量，并通过CAN通信实时发送。利用气流输送播种试验台架，分析了气流压力及排种量对传感器检测精度的影响，在正常工作气压范围内，检测误差与气流压力近似满足线性关系，进一步提出了传感器检测的校准模型，并进行了台架试验验证。结果表明：在推荐工作参数条件下，即气压为166Pa、排种量低于170粒/s时，校准后传感器的检测误差在5%以内，且传感器对堵塞故障报警准确率达100%。该传感器能够有效地监测气流输送播种机的排种性能，有助于提高播种作业质量。

摘要:为实现油菜等小粒径作物覆膜种植中膜上均匀打孔的功能，针对传统膜上成穴装置结构庞大复杂、工作时易黏土挑种及撕挑地膜等问题，设计了一种法兰式滚轮与螺纹式圆锥型锥钉组合式结构的打孔装置，确定了其主要结构参数范围；构建了打孔装置运动学模型，分析了打孔锥钉关键点的运动轨迹，确定了膜上打孔过程，并基于轨迹方程分析了膜孔尺寸参数；运用ADAMS运动学仿真，采用四因素三水平正交试验方法，以打孔锥钉顶角、打孔锥钉直径、打孔滚轮半径、机组前进速度为试验因素，以膜孔长度、膜孔间距偏差为试验考核指标，进行了打孔装置结构和运动参数的仿真试验。仿真结果表明：影响膜孔长度的因素主次顺序为打孔滚轮半径、打孔锥钉顶角、打孔锥钉直径、机组前进速度；影响膜孔间距偏差的因素主次顺序为打孔滚轮半径、机组前进速度、打孔锥钉顶角、打孔锥钉直径；基于参数优化，获得较优参数组合为：打孔锥钉顶角53°、打孔锥钉直径16mm、打孔滚轮半径65mm、机组前进速度4km/h。以打孔装置较优结构参数组合进行了田间验证试验，〖JP+1〗结果表明：打孔装置所打膜孔形状较规则，普遍呈类圆形状，膜孔长度均在18mm以上，膜孔间距较为均匀，与仿真结果基本一致；各行膜孔长度一致性变异系数为4.98%，各行膜孔间距均匀性变异系数为3.44%。结果表明试验参数组合选取合理，打孔装置符合设计要求。

摘要:根据大蒜鳞芽直立朝上栽植的农艺需求，设计了一种可实现复杂栽植轨迹的二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构。采用D-H方法建立了移栽机构的数学模型，通过对大蒜移栽轨迹与姿态进行分析，确定了直立移栽机构所需实现的优化目标；在Matlab平台下编写了移栽机构的GUI优化设计软件，利用参数导引启发式优化算法对机构进行了多目标参数优化设计，通过人机交互优选出一组非劣解；采用自上而下的参数驱动设计方法，在CATIA中完成了移栽机构的参数化建模，并对机构进行了虚拟样机验证；通过台架试验，获得各试验因素对大蒜移栽后倾斜角的影响规律；提出了针对不同工况的优化模型，在最佳参数组合方案下进行了验证。结果表明，当移栽深度为17mm、机构转速为29.6r/min、匹配速比为100%时，获得的蒜瓣倾斜角平均值为8.54°，当提高机构转速时，通过对参数方案进行优选可将倾斜角控制在合理的范围内，以满足大蒜直立栽植的农艺要求。

摘要:针对国内现有油葵联合收获机割台存在的物料堵塞、堆积以及因拨禾轮回带导致的葵盘无法进入割台等问题，结合我国油葵种植模式和农艺要求，设计了一种拨禾轮式油葵联合收获机专用割台。对分禾过程中油葵茎秆的姿态进行分析，确定了内分禾器宽度、长度和内分禾器间隙；选取不同拨禾速比λ，对拨禾轮运动轨迹进行仿真分析，确定了拨禾速比取值范围，并得出拨禾轮的最优直径和转速；为降低输送器输送时拨指对葵盘的击打和油葵茎秆的缠绕，设计了刮板式输送器；为保证良好的切割效果，基于刀机速比γ，确定了往复式切割器切割速度。在新疆维吾尔自治区阜康市河南庄子村进行了油葵收获田间试验，当整机前进速度为0.8m/s时，喂入量为3.3kg/s，割台平均损失率仅为1.42%，整机作业效率0.69hm2/h。收获作业过程中整机运行平稳，割台收获过程无堵塞、无缠绕，满足油葵联合收获机割台的设计要求。

摘要:针对马铃薯种薯切块机械化程度低的问题，设计了一种纵横刀组协同式马铃薯种薯切块装置，对其关键部件进行设计，通过对马铃薯种薯切割过程的力学分析、运动学分析和能量学分析，建立了切种能量的数学模型，确定了影响马铃薯切种效果的主要因素。以切种效率、切种合格率为评价指标，以圆盘刀半径、输送辊与圆盘刀垂直中心距、圆盘刀轴转速和夹持辊轴转速为试验因素，进行了四因素四水平正交试验。对正交试验结果进行方差和极差分析，结果表明：当圆盘刀半径为180mm、输送辊与圆盘刀垂直中心距为190mm、圆盘刀轴转速为115r/min、夹持辊轴转速为56r/min时，切种效率为74.5kg/min，切种合格率为98.8%，满足马铃薯切种作业要求。

摘要:针对现有马铃薯中耕机在第1次中耕作业时存在作业效果不佳、易伤苗的问题，对圆盘式马铃薯中耕机进行设计与试验。阐述了该机的工作原理，通过理论计算对其关键部件进行设计，根据农艺培土、除草等作业要求，确定了圆盘式马铃薯中耕机主要结构参数和作业参数；采用单因素和二次旋转正交组合试验，以耕作深度、机车前进速度、调节角为试验因素，以除草率及伤苗率为试验指标进行了样机试验。试验结果表明，当耕作深度为0.13m、机车前进速度为4.6km/h、调节角为52°时，除草率为95.2%，伤苗率为3.9%，满足国家标准伤苗率不大于5%、除草率不小于90%的要求。

摘要:针对我国花生秧蔓包膜青贮设备自动化程度低、无法实现花生果秧联合收获的问题，在4HB-2A型花生联合收获机的基础上，增设了固定式秧捆包膜装置。选择宽25cm、厚25μm的聚乙烯拉伸膜，通过分析其拉长率和包膜重叠率，确定秧捆包膜时拉伸膜拉长率和包膜重叠率均为50%。根据拉伸膜拉长率的要求设计导膜机构，通过导膜机构受力分析得出扭转弹簧扭转角大于68°，导膜辊绕膜角大于108°。基于对秧捆规格、拉伸膜横向收缩率及包膜重叠率的分析，确定装置旋转和秧捆自转的角速度比为18，通过对包膜装置传动配合关系和承载滚筒的设计，使装置旋转和秧捆自转的角速度比达到预期值。基于ASAMS对包膜装置气压缸推动提升角度进行仿真，确定装置提升角为66°。样机田间性能试验表明，所设计的固定式包膜装置拉伸膜拉长率为51.4%，包膜2、4、6层的包膜效率分别为10.5、8.4、7.6s/层，均匀性变异系数分别为12.20%、7.70%和4.70%，各项指标均符合标准要求，包膜质量满足花生秧蔓青贮要求。

摘要:为缓解高温热害对茶果树的影响，基于圆弧板型叶片模型设计了一种喷雾降温风机，并对风筒结构进行建模和动力学仿真。以出风口直径、进风段长度和出风段长度为试验因素，以风机出口总压和风速为试验指标，采用DesignExpert 8.0.6软件优化风筒结构参数。优化结果表明，各因素对出口总压和风速的影响由大到小依次为出风口直径、出风段长度、进风段长度。最优参数组合为出风口直径1070mm、进风段长度350mm和出风段长度270mm。选取WJ-7010、WJ-8010型喷嘴，利用优化后的风筒结构进行了风速试验和喷雾降温性能试验。风速试〖JP2〗验表明，当风筒出风口直径和总长度分别为1070、840mm时，出风口风量为701.30m3/min，最大风速为16.00m/s，〖JP〗有效送风距离约为55.00m。喷雾降温性能试验结果表明，当使用WJ-8010型喷嘴时，与对照组相比，平均温度降低0.68~11.11℃，最大温差范围为1.80~13.90℃。在38℃高温环境下，喷雾降温风机在20m范围内的降温幅度接近5℃，降温效果良好。

摘要:针对气力式圆筒筛膜杂分离机筛分性能波动大的问题，增设运移装置、重置圆筒筛筛孔排布与大小，以保持气流分布均匀性、改善杂质通过性，提高了气力式圆筒筛膜杂分离机筛分性能的稳定性。对圆筒筛内膜杂混合物进行运动分析，选取圆筒筛转速、进风管风速、气流角度为试验因素，以膜中含杂率和杂中含膜率作为评价指标，运用Box-Benhnken试验设计原理设计三因素三水平试验，分析各因素对膜杂分离作业性能的影响。结果表明，各因素对膜中含杂率影响主次顺序依次为：进风管风速、圆筒筛转速、气流角度；各因素对杂中含膜率影响主次顺序依次为：圆筒筛转速、进风管风速、气流角度。利用DesignExpert软件响应曲面图，进行了综合影响效应分析，得出当圆筒筛转速为23.8r/min、进风管风速为5.9m/s、气流角度为2.7°时，膜中含杂率为10.60%，杂中含膜率为0.133%。对上述优化结果进行试验验证，得出在该参数组合下的膜中含杂率平均值为10.54%，杂中含膜率平均值为0.132%，表明该整机优化方案可行。

摘要:为寻求最优苜蓿种子离散元模型接触参数组合，设计了一种可同时测定物料休止角与堆积角的装置，并提出测定方法，将实际试验与仿真试验相结合，以苜蓿种子休止角和堆积角的实测值与仿真值误差为指标，对苜蓿种子模型参数进行标定。通过Plackett-Burman试验筛选出对指标影响显著的接触参数，采用响应曲面法（RSM）建立显著性参数与指标之间的二阶数学模型，采用非支配排序遗传算法Ⅱ（NSGA-Ⅱ）进行多目标寻优计算，获取最优苜蓿种子离散元模型接触参数组合，即种间碰撞恢复系数为0.47，种间静摩擦因数为0.24，种间滚动摩擦因数为0.08。采用槽轮式排种器进行了试验验证，结果表明，在不同排种轮转速条件下，苜蓿种子质量流率实测值和仿真值的平均相对误差为289%，该苜蓿种子离散元模型和接触参数能够满足离散元仿真试验要求，基于RSM和NSGA-Ⅱ的多目标优化方法具有科学性和可行性。

摘要:针对青饲机工况信息数据的采样频率、并发量不断增大时，会造成I/O速度降低和数据丢包率上升等问题，研究了车载终端与云服务的数据通信协议和长字符串编解码方法，分析了Netty框架和传统NIO框架对并发量的影响，比较分析了Java序列化、Protobuf和Marshalling等3种编解码方法，提出数据采集、数据传输、Web应用三者分开的技术方案，设计了基于CAN总线技术、Netty自定义通信协议的青饲机工况信息远程监测系统。模拟试验结果表明，在500ms发送周期下，本系统比传统的数据采集系统在并发总量上提高了0.8倍；在200、100、50ms发送周期下，采用Marshalling的系统性能比采用Java序列化的系统，在I/O速度上分别提高0.4、3.9、1.5倍。田间试验结果表明，系统运行平稳，具有很好的稳定性和可靠性。对青饲机主要部件的工况数据统计分析表明，数据对工况诊断具有参考性，系统基本满足对青饲机主要部件工况的监测需求。该系统能够在高频次、高并发量下提高I/O速度，保证稳定的数据接入量。

摘要:以丹江流域（河南段）2002—2017年16个时相的Landsat TM/OLI和HJ-1A CCD影像为数据源，提取土地利用变化图谱，提出基于改进稳定映射法的土地利用/覆被变化（Land use/cover change，LUCC）轨迹分析方法，推导出稳定映射的相似性、变化次数、多样性（Similarity/Turnover/Diversity，STD）指标与时相数的关系式；将变化轨迹划分为稳定型、渐变型、非连续渐变型、循环型和波动型5个一级类轨迹，并进一步细分为二级和三级轨迹类型。在此基础上，结合土地利用动态度等定量模型和景观指数对研究区变化轨迹进行总体特征和时空变化分析。结果表明，在2002—2017年间，研究区耕地显著减少，建设用地和水域持续增加，林地、草地受“退耕还林还草”政策影响变化较为复杂，裸地相对稳定；研究区土地利用变化主要由耕地向建设用地和水域转化；由于丹江口库区建设和南水北调中线工程的实施，其水域面积由218.60km2增长到400.31km2；受自然地形影响，研究区北部山区和丘陵地带的林地保护较好，而丘陵与平原过渡地带占研究区总面积5.85%的林地、耕地和草地出现了显著的相互转化。本研究可为研究区土地资源的可持续利用、生态环境保护及水源地保护提供数据支撑和决策依据。

摘要:天山北坡是中国重要的农牧业发展基地，利用遥感数据准确获取植被净初级生产力（Net primary productivity, NPP）的时空信息，对于合理分配农牧业草地资源具有重要意义。由于受到天气影响及卫星传感器受到时间分辨率和空间分辨率的限制，获取既具有中空间分辨率、又具有高时间分辨率的遥感数据比较困难。本文基于中空间分辨率Landsat 8 OLI数据与高时间分辨率MODIS数据，采用遥感数据时空融合STARFM算法，获取中空间分辨率和高时间分辨率序列的遥感数据，以天山北坡中段区域为实验区，结合CASA模型，对区域内植被NPP进行模拟。结果表明，2016年内8个时期，融合后的NDVI数据与对应时刻的Landsat 8 OLI NDVI数据的相关系数不小于0.759，偏差在0.0062~0.0094之间，均方根误差在0.074~0.135之间；利用融合数据与CASA模型协同模拟的NPP具有良好的空间细节信息，NPP模拟值与野外实测值决定系数R2为0.8601，表明两者具有较好的相关性。本研究为多源遥感影像融合技术与光能利用率模型协同模拟NPP提供了新的思路。

摘要:为探索有效的稻穗识别特征选取方法，解决基于无人机数码影像水稻产量估测中图像颜色空间各个通道或指数对水稻穗识别能力不清的问题，利用2017年和2018年沈阳农业大学超级稻成果转化基地水稻试验田无人机高清数码影像、地面小区样方内水稻穗数量等实测数据，构建了水稻穗、叶、背景的3分类图像样本库，应用最优子集选择（Best subset selection）算法分析了RGB和HSV颜色空间各个通道或指数对水稻穗的识别能力，提取适合东北粳稻稻穗图像分割的7种特征参数，以此特征为输入构建了基于BP神经网络的稻穗分割模型，进一步对稻穗图像进行连通域分析，获取稻穗数量，并与地面实测数据进行比较。结果表明：最优子集选择算法获取的稻穗像素分割特征参数为R、B、H、S、V、GLI、ExG等7种，飞行高度为3m时，稻穗分割效果最好，对应的交叉验证均方误差MSE为0.0363；构建的稻穗分割模型可有效实现东北粳稻稻穗的提取，3、6、9m飞行高度下，拍摄图像稻穗数量提取的均方根误差分别为9.03、11.21、13.10，平均绝对百分误差分别为10.60%、14.88%和17.16%。

摘要:番茄冠层不同垂直位置叶绿素含量的精确预测是及时防控番茄病虫害、精准施肥、灌溉等田间管理的重要基础，无人机可灵活高效地获取中小区域农作物冠层光谱信息，为农业生产提供便利。基于无人机搭载多光谱传感器获取的多光谱影像数据,建立感兴趣区域，提取各波段反射率数据，计算9种植被指数参数与实测番茄3个生育期的冠层上、中、下层及冠层整体的SPAD值，进行相关性与敏感度分析，筛选植被指数最优变量，采用偏最小二乘、支持向量机、BP神经网络模型进行冠层不同位置SPAD值的预测建模及验证。结果表明，开花坐果期，番茄冠层上层叶片的SPAD值高于中层和下层叶片，结果初期和结果晚期，番茄中层叶片的SPAD值高于上层和下层叶片；冠层上层叶片SPAD值与植被指数相关性程度及线性敏感程度优于冠层中层和下层叶片；基于番茄冠层上、中、下层及整个冠层SPAD值建立的支持向量机预测模型的R2高于偏最小二乘和BP神经网络预测模型。因此，支持向量机预测模型可为番茄精准管理提供理论依据。

摘要:针对人工评估农田残膜劳动强度高、效率低等问题，以及收获期后残膜识别困难的问题，提出了一种基于颜色特征的残膜识别方法。为了克服光照对残膜识别精度的影响，首先分析了阳光直射区、阴影区残膜和土壤RGB与HSV颜色分量灰度差异；然后，选择最佳颜色分量进行残膜图像分割，分别对比分析了手动阈值法、迭代阈值法、最大类间方差法、最大熵值法、Kmeans均值聚类法和脉冲耦合神经网络法的分割效果，结合原始图像残膜分布特点，优选出基于脉冲耦合神经网络的分割法；结合图像形态学算法，最终提取了烟地残膜面积与分布。结果表明，B分量可从背景中分割出直射区残膜，但不能分割阴影区残膜；S分量可从背景中分割出直射区和阴影区残膜；基于S分量的脉冲耦合神经网络分割法效果最佳，利用该方法对不同时期的农田残膜进行识别，6叶期、烟叶收获后、烟杆拔除后和冬季空闲期的识别率分别为96.99%、69.47%、93.55%和88.95%，地膜覆盖周期的平均识别率为87.49%。本文方法可快速准确地识别出秋后的农田残膜，提供残膜时空分布信息及变化特征，可为农田环境健康评估提供决策依据。

摘要:为了提取图像高层语义特征、解决各种植物病虫害图像尺寸不相同的问题，提出了多层次增强高效空间金字塔(Extremely efficient spatial pyramid, EESP)卷积深度学习模型。首先，对图像进行预处理；其次，构建多层融合EESP网络模型，该模型通过对每层设置不同的空洞率进行空洞卷积，选择性地提取不同层次的特征信息，通过融合各层信息获得各种农作物病虫害图像的不同特征；最后，通过Softmax分类方法实现农作物病虫害识别。数据集包括10种农作物的61种病虫害类别，迭代训练300次，得到本文方法Top1分类准确率最高达到了88.4%，且采用三阶EESP模型达到了最佳效果。

摘要:在奶牛关键点预测的基础上，通过点、线重构奶牛骨架结构，可为奶牛跛行检测、发情行为分析、运动量估测等提供重要参考。本研究基于部分亲和场，以养殖场监控摄像头拍摄的视频为原始数据，使用1600幅图像训练了奶牛骨架提取模型，实现了奶牛站立、行走状态下关键点信息和部分亲和场信息的预测，并通过最优匹配连接对奶牛骨架结构进行准确提取。为了验证该模型的性能，采用包含干扰因素的100幅单目标奶牛和100幅双目标奶牛图像进行了测试。结果表明，该模型对单目标行走奶牛骨架提取的置信度为78.90%，双目标行走奶牛骨架提取的置信度较单目标下降了10.96个百分点。计算了不同关键点相似性（Object keypoint similarity，OKS)下的模型准确率，当OKS为0.75时，骨架提取准确率为93.40%，召回率为94.20%，说明该模型具有较高的准确率。该方法可以提取视频中奶牛骨架，在无遮挡时具有高置信度和低漏检率，当遮挡严重时置信度有所下降。该模型的单目标和双目标图像帧处理速度分别为3.30、3.20f/s，基本相同。本研究可为多目标奶牛骨架提取提供参考。

摘要:为分析黑龙江省粮食水足迹的变化规律，根据水足迹理论，选取2008—2018年黑龙江省11个地区进行粮食水足迹评价，并对其时空分布规律及影响因素进行研究。结果表明：黑龙江省粮食蓝水足迹、绿水足迹的空间分布差异显著，呈现南北高、东西低的分布趋势。通过斯皮尔曼相关系数分析可知，东、西横向地区人口密度大，可用于粮食生产的灌溉水资源消耗少，粮食蓝水足迹较低；南、北部致力于农业生产，农业灌溉用水消耗较大，粮食蓝水足迹较高。南、北部降水储蓄率高，因而南、北部粮食绿水足迹较高；东、西部横向地区地势较为平坦，植被少，降水不易蓄积，所以东、西部绿水足迹相对较低。利用时间序列模型对黑龙江省粮食水足迹进行预测得出，2021—2025年黑龙江省粮食总水足迹平均值为2050m3/t。本研究可为黑龙江省农业水资源的合理分配和利用提供参考。

摘要:基于黑龙江省28个气象站1966—2015年逐日气象数据和20个农业气象站1991—2008年大豆生育期观测资料，计算大豆不同生育阶段的有效降雨量、需水量和水分盈亏指数(Crop water surplus deficit index)及三者的气候倾向率，并根据水分盈亏指数制定干旱等级，计算各生育阶段干旱频率和干旱强度，利用ArcMap空间分析功能绘制相应分布图。结果表明，黑龙江省大豆生育期内年均有效降雨量为253~370mm，平均值为321mm，除生长前期外，其他各生育阶段均表现为中部高和东西部较低的分布趋势，大豆生育期有效降雨量气候倾向率为-6.16~9.09mm/(10a)，平均值为2.41mm/(10a)，生长前期有效降雨量总体呈上升趋势，生长后期有效降雨量总体呈下降趋势；大豆年均需水量为336~465mm，平均值为388mm，各生育阶段需水量均呈中部低、东西部高的空间分布规律，大豆生育期内需水量气候倾向率为-16.01~2.42mm/(10a)，平均值为-5.17mm/(10a)，各生育阶段需水量总体呈下降趋势；大豆生育期内年均水分盈亏指数为-44.5%~8.9%，均值为-15%，自西向东呈先增大后减小的趋势，水分盈亏指数的气候倾向率为-1.89~4.92%/(10a)，水分盈亏指数总体呈上升趋势；大豆各生育阶段干旱频率分布与需水量空间分布大致相同，其中生长前期和快速发育期干旱频率高于生长中期和生长后期，易发生春旱和夏旱。本研究可为黑龙江省大豆的灌溉管理和旱灾预防提供理论依据和参考。

摘要:采用协同克里金插值方法，以2005、2009、2013、2017年4a翁牛特旗地下水埋深为主变量，以NDVI（归一化植被指数）、降水量和河网密度为协变量，计算研究区内的地下水埋深，运用改进水文响应单元模式，在空间上将协同克里金插值后的地下水埋深栅格数据转换为矢量数据，将传统的简单插值分析方法运用协同克里金和最小响应单元进行改进，使之更贴合实际地下水汇流情况，获取最小响应单元551个，并据此进行空间整体与局部自相关分析。结果表明，在研究区空间上，地下水埋深东西分异规律明显，地下水位呈现西高、东低的态势，受降水和河流影响逐渐变大；在时间序列上，地下水埋深平均变化不大，但逐渐呈现聚集的趋势。

摘要:为提高冻融灌区地下水埋深的预测精度，探索不同时间尺度数据源对地下水埋深预测的影响，以河套灌区永济灌域为研究区域，针对地下水埋深在时间序列上表现的滞后性和非线性，建立了不同时间尺度（月、季、年）CAR模型，并进行了不同输入变量CAR模型的差异性分析。结果表明：季尺度数据源CAR模型拟合效果明显优于月尺度数据源CAR模型和年尺度数据源CAR模型，拟合效果较好的季尺度数据源CAR模型的决定系数（R2）、Nash-Sutcliffe系数（Ens）和均方根误差（RMSE）分别为0.936、0.934和0.046m，较拟合效果较差的月尺度数据源CAR模型各项指标分别提高了11.30%、11.86%和降低了32.35%。仅考虑冻融期气温的CAR模型明显优于考虑气温的CAR模型和不考虑气温的CAR模型。冻融灌区最优地下水预测模型为季尺度数据源且仅考虑冻融期气温的CAR模型，其R2为0.941，Ens为0.940，RMSE为0044m，模拟精度较高。

摘要:针对河套灌区引水量逐年减少、输入灌区的盐分无法有效排出、仅能在灌区内部重新分配的现状，以河套灌区耕地-荒地-海子为研究对象，通过野外实测和室内试验分析相结合，基于地质统计学、溶质动力学理论，研究了耕地-荒地-海子系统土壤剖面、不同土层盐分和地下水盐分的时空变化特征，定量估算了不同时期的盐分变化，揭示了系统盐分的表观平衡，分析了地下水埋深对土壤盐分的影响。结果表明：在耕地-荒地-海子系统中，灌溉期，耕地大量盐分随地下水迁移到荒地，秋浇前荒地含盐量是耕地的2倍，秋浇后荒地脱盐量是耕地的3倍。整个生育期耕地1m土体盐分通过灌溉期淋洗，积盐率仍为56%，秋浇后盐分没有完全排出，脱盐率为44%，土壤深层有轻微积盐现象；荒地1m土体积盐率为63%，秋浇后脱盐率为62%，荒地盐分全年基本保持平衡。地下水和海子盐分时空分布呈条带状，存在较强的空间相似性，海子是系统的储盐区。应采取有效措施将灌区目前地下水埋深降低0.2m，研究区地下水埋深控制在1.7~2.3m之间更佳。在生育期（5月15日—9月15日），荒地1m土体积盐量为377705kg/hm2。地下水补给荒地20~100cm土壤盐量为17985kg/hm2，占积盐量的5%；0~20cm土壤盐量增加202395kg/hm2，占积盐量的54%；耕地地下水迁移给荒地深层土壤盐量为114015kg/hm2，占积盐量的30%；耕地水平渗透给荒地的盐量为43305kg/hm2，占积盐量11%。本研究可为灌区水盐运移提供理论依据。

摘要:在分析灌区大数据资源构成的基础上，构建了面向水资源配置的数据挖掘算法；汇聚某行政区域水资源、经济、人口、行业用水等数据，运用模糊层次聚类分析方法，对行政区域内行业间的配水案例进行分类及特征分析；采用固定步长穷举法对灌区配水相关参数进行动态赋权；运用模糊距离匹配相似灌区，通过构造加权影响因子和采用指数平滑法，对基于实例推理的灌区进行需水量预测。将建立的方法应用于2018年浙江省11个市行政区行业间配水特征分析和中型灌区需水量预测，结果表明：浙江省不同区域行业间配水被划分为4类，呈现出不同行业间的配水特征，灌区需水量预测相对误差均不大于9.39%，说明该方法有效，可为制定合理的区域行业间配水方案、估算灌区需水量提供决策支持。

摘要:磁化与去电子等活化处理技术能够显著提高灌溉水盐分淋洗效率。为了阐明磁化强度对磁电一体活化水土壤水盐运移特征的影响机制，选取不同磁化强度（0、0.1、0.2、0.4、0.8T）的磁电一体活化水进行一维垂直土柱入渗试验。结果表明，磁电一体活化水可以促进土壤水入渗，提高盐分淋洗效率，并且其效果与磁化强度紧密相关；随着磁化强度的增大，土壤水分入渗量与盐分淋洗效率呈现先增加后减小的二次函数关系，吸湿率S与磁化强度H之间同样呈现良好的二次函数关系。通过试验数据及入渗模型参数分析发现，磁化强度为0.4T左右时，磁电一体活化水入渗对应的累积入渗量最大、入渗用时最短、土壤含水率最大，而含盐量最小，脱盐效果最好，故可以将0.4T作为磁电一体活化水的最佳磁化强度。

摘要:为揭示生物炭对滨海盐渍土理化性质和紫花苜蓿生长的影响规律，采用盆栽试验方法，研究了不同生物炭添加量（炭土质量分数0、0.5%、1%、2%、5%、10%）处理下黄河三角洲盐渍化土壤养分、结构、盐分以及紫花苜蓿产量、品质等变化特征，并采用灰色关联度法评价了生物炭的应用效果。结果表明，添加生物炭后，土壤有机质和全氮含量分别增加了16.27%~246.65%和6.38%~58.51%，全磷、有效磷和全钾含量变化相对较小；土壤容重显著降低，低量生物炭处理显著提高了盐渍化土壤大于0.25mm团聚体的含量和团聚体稳定性；水溶性盐总量降低了38.90%~46.17%，其中Mg2+、Cl－和SO2-4含量降幅较大；紫花苜蓿产量提高了8.19%~43.00%，品质无显著变化。整体而言，随着施炭量的增加，土壤肥力有所提高，团聚体稳定性降低，盐分含量和紫花苜蓿产量呈先降后增的趋势。施用生物炭改善了盐渍化土壤的理化性质，促进了紫花苜蓿生长，生物炭用量0.5%时施用效果最优。

摘要:为探明腐熟污泥施用对两种不同酸碱性土壤有机碳、无机碳组分的影响，明确无机碳与有机碳及土壤酸碱性的关系，通过连续两年的盆栽试验，开展小麦-玉米轮作模式下碱性壤土和酸性砂土污泥农用的研究。结果表明：添加腐熟污泥后，随污泥添加量的增加，两种土壤的有机碳（SOC）、易氧化有机碳（ROC）、可溶性有机碳（DOC）和腐殖质碳（HSC）等有机碳组分含量呈增加趋势。与对照（CK）相比，当污泥添加量为75t/hm2时，酸性砂土有机碳组分SOC、ROC、DOC、HSC含量分别增加了82.39%、25.62%、158.33%和30.77%（P＜0.05）；在碱性壤土中，上述有机碳组分分别增加了84.36%、49.26%、340.00%和354.90%（P＜0.05），且两种土壤中各有机碳组分之间呈现极显著的正相关关系（P＜0.01）。施用污泥降低了碱性壤土中ROC的分配比例(污泥施用量为3.75t/hm2时除外)，但增加了DOC和HSC的分配比例；污泥农用降低了酸性砂土ROC和HSC的分配比例，但增加了DOC的分配比例。在碱性壤土中污泥农用降低了土壤无机碳（SIC）、活性无机碳（AIC）含量，同时土壤pH值降低；而在酸性砂土中污泥农用，土壤的SIC、AIC含量增加，同时土壤pH值增大；两种土壤的SIC和pH值之间均呈现极显著的正相关关系（P＜0.01）。本研究可为不同酸碱性土壤碳库质量管理提供科学依据。

摘要:利用宏基因组测序技术，以KEGG数据库的碳固定、氮代谢途径为工具，以陕西渭北旱塬小麦连作粮田长期定位3种施肥方式的土壤为研究对象，对影响该地区农田生态系统中碳固定和氮代谢通路的主要微生物物种及功能基因进行分析。结果表明：3个施肥水平下土壤微生物在KEGG数据库代谢通路的基因PcoA分析显示，常规施肥土壤功能基因丰度与平衡施肥处理的关系密切，而与低量施肥处理关系较远。施肥明显改变了碳固定、氮代谢的功能基因丰度，常规施肥和平衡施肥的主要功能基因相对丰度均大于低量施肥；在碳固定途径中常规施肥主要功能基因相对丰度大于平衡施肥，在氮代谢途径中平衡施肥主要功能基因相对丰度大于常规施肥。Sorangium、Spiribacter、 Lentzea、 Rhodovibrio、 Pseudomonas、 Flavihumibacter、 Streptomyces、 Nitrososphaera、Rubrobacter、Dyadobacter、Novosphingobium、Pedosphaera、Thermogemmatispora为该地区小麦连作土壤碳固定途径标记性微生物种群；E4212A.fumA.fumB、E2319.atoB、mdh、ACSS.acs、korB.oorB.oforB、pps.ppsA、ppdK、sdhA.frdA、K18594、K18604、E4212B.fumC、folD、ppc、accA为施肥水平产生明显响应的碳固定功能基因。Sphingopyxis、Alcanivorax、Nitrosospira、Aeromicrobium、Roseiflexus、Devosia、Altererythrobacter为该地区小麦连作土壤氮代谢的主要物种；nirB、nasA、nasB、nrt.nak.nrtP.nasA、GDH2为施肥水平产生明显响应的氮代谢主要功能基因。平衡施肥更有益于节肥减排和土壤的可持续利用，是适合该地区小麦连作粮田的施肥方式。

摘要:针对母猪舍多环境因子相互耦合，难以合理、准确地预测判断猪舍环境舒适度的问题，根据畜禽舍养殖环境标准，构建了评价指标体系，提出了基于变尺度混沌布谷鸟算法优化混合核最小二乘支持向量回归机的哺乳母猪舍环境舒适度评价预测模型（MSCCS-LSSVR），并采用粒子群算法优化模型(PSO-LSSVR)、遗传算法优化模型(GA-LSSVR)、传统的LSSVR模型与本文模型进行了对比。利用本文模型对江苏省镇江市希玛牧业生猪养殖场哺乳母猪舍养殖环境舒适度进行了评价预测。结果表明，混合核MSCCS-LSSVR、PSO-LSSVR、GA-LSSVR和传统LSSVR 4种预测模型的平均绝对误差分别为0.0611、0.0972、0.1306和0.1681；混合核MSCCS-LSSVR模型比其他3种模型具有更高的预测精度和更可靠的性能，提高了猪舍环境评价预测水平，在评价预测中具有可行性和有效性。实际应用表明，本文模型能准确地反映猪舍空气质量状况，可以为猪舍环境精准调控提供决策支持，具有一定的应用价值。

摘要:为深入探讨盐酸预处理对生物质热解特性的影响，采用热重法对比分析了酸洗前后玉米秸秆和银中杨在低升温速率（10、 20、 30、 40、 50℃/min）下的热解特性，利用分布活化能模型（DAEM）计算了热解过程的动力学参数和相应的热力学参数，采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析了酸洗前后生物质化学结构的变化。结果表明：生物质热解过程经历了失水、玻璃化转变、快速热解和碳化4个阶段；酸洗预处理提高了生物质热解的最大失重速率和最终失重率，减少了焦炭的产生。在转化率为20%~70%时，用DAEM模型计算得到酸洗前后玉米秸秆和银中杨热解活化能分别为218.27~340.08kJ/mol、225.17~291.73kJ/mol、227.35~254.76kJ/mol、197.39~235.52kJ/mol。〖JP〗盐酸酸洗预处理整体上降低了生物质热解过程中的活化能、焓变和熵变，增加了吉布斯自由能（ΔG），促进了热解反应。酸洗前后玉米秸秆和银中杨红外光谱图相似，但在相同吸收峰处存在明显的强度变化，说明酸洗预处理对不同生物质有机官能团的影响程度不同。

摘要:针对水稻供应链在使用区块链技术追溯过程中数据共享时隐私数据容易泄露的问题，在分析水稻供应链业务流程和信息分类的基础上，建立了以区块链节点授权保护方法为核心的水稻供应链信息保护模型。在供应链溯源隐私数据上传区块链网络前，利用密码分组链接模式（Ciper block chaining, CBC）对其进行对称加密，采用椭圆曲线算法（Elliptic curve cryptography，ECC）对密钥加密后写入区块链网络中，区块链网络中存储隐私数据加密后的密文，授权节点利用私钥查看区块链上溯源隐私数据，实现在区块链网络中共享隐私数据。在此基础上对方法的安全性能进行了分析，加密算法的扩散性测试密文改变率平均值为0838。最后，基于Hyperledger Fabric平台设计实现了水稻全供应链信息溯源系统，并通过具体应用案例进行了验证分析。结果表明，本文提出的节点授权法对需要保护的隐私数据进行了节点间的差异化，兼顾了企业隐私数据需要加密保护和供应链溯源数据需要公开监管两方面的问题，解决了水稻供应链生产、加工、流通等多节点之间的数据共享问题，为水稻供应链区块链溯源研究提供了借鉴和参考。

摘要:食品包装上的标签文本含有生产日期、营养成分、生产厂家等食品相关信息，这些不仅为消费者购买食品提供了重要依据，也有助于食品监督抽检机构发现潜在的食品安全问题。食品标签文本检测是食品标签自动识别的前提，有助于降低人工录入成本、提高数据处理效率。基于食品包装图像构建数据集，提出了一种基于语义分割的距离场模型，以检测食品标签。该模型包含像素分类和距离场回归两类任务，其中像素分类任务分割处理图像中的文本区域，距离场回归任务预测文本区域内的像素点到该区域边界的归一化距离。为提升模型的检测性能，在回归预测模块中通过增加注意力模块优化模型结构，并针对距离场回归任务损失值过小、影响模型训练优化问题对其损失函数进行了改进。消融实验结果表明，增加注意力模块和损失函数的改进使得模型的准确率分别提高了4.39、3.80个百分点，有效提高了检测准确率。食品包装图像数据集的对比实验表明，采用本文模型检测食品标签文本具有较好的性能，其召回率、准确率分别达到87.61%、76.50%。

摘要:肥城桃采摘后转色快、易腐烂，导致果品等级下降。采用高光谱成像技术对其进行可溶性固形物含量（SSC）和硬度可视化分析与成熟度检测，以提高果品质量，实现优果优价。首先，采集成熟度为70%和90%的各80个肥城桃的高光谱信息、SSC和硬度，通过蒙特卡罗偏最小二乘法分析剔除异常值，利用光谱-理化值共生距离划分样本集，采用竞争性自适应权重采样算法（CARS）和连续投影算法（SPA）选取特征波长，并建立多元线性回归（MLR）模型。研究表明：CARS-MLR模型性能优于SPA-MLR模型；预测SSC的CARS-MLR模型，R2c和R2v分别为0.8191和0.8439，RPD为2.0；预测硬度的CARS-MLR模型，R2c和R2v分别为0.9518和0.8772，RPD为2.1。然后，基于CARS-MLR模型计算肥城桃每个像素点的SSC和硬度，生成可视化分布图，实现不同成熟度肥城桃SSC和硬度可视化检测。最后，利用顺序前向选择算法优选特征波长，建立人工神经网络成熟度预测模型，获得98.3%总识别准确率。

摘要:利用聚乙二醇（Polyethylene glycol, PEG）使大豆分离蛋白（Soy protein isolate, SPI）与葡聚糖（Dextran, D）在拥挤液体系下进行美拉德结合反应，通过提高PEG质量浓度改变溶液中的溶质拥挤程度，探究不同拥挤程度对SPI-D美拉德反应的影响，并研究SPI-D复合物结构的变化。利用接枝度和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）研究不同PEG质量浓度下SPI-D复合物的结合情况，通过红外光谱、表面疏水性、游离巯基含量、溶解度及乳化性能等分析不同糖化程度对SPI的结构变化及功能性质表达的构效关系。结果表明：随着PEG质量浓度的增加，复合物结合程度不断加深，蛋白结构发生改变，α螺旋等结构减少，无规则卷曲增加，表面疏水性不断降低，乳化性能持续改善。当PEG质量浓度在0.06g/mL以上时，SPI-D复合物糖化增速放缓。

摘要:通过混合动植物蛋白得到具有全新口感和对人体健康更有益的双蛋白食品越来越受到重视。采用聚丙烯酰胺凝胶电泳、傅里叶红外光谱、紫外光谱、8苯胺1萘磺酸荧光探针等手段研究了超声时间对大豆-乳清混合蛋白(SPI-WPI)结构及乳化性质的影响。结果表明：超声处理不会使混合蛋白发生降解，但对其二级、三级结构影响显著；随超声时间的增加，SPI-WPI二级结构中α螺旋和β折叠含量降低、β转角含量增加，无规则卷曲含量也略有增加；由表面疏水性可知，超声处理后混合蛋白分子构象发生了改变，蛋白分子内部多肽链部分展开，蛋白结构变得更加舒展，疏水基团暴露，表面活性增强，乳化性增高；超声处理后，蛋白浊度显著降低，说明超声处理产生的空穴效应使蛋白粒子更加分散；混合蛋白体系乳化活性指数与乳化稳定性指数先增加、后降低，超声处理30min时，混合蛋白体系乳化性最好。

摘要:利用乳清浓缩蛋白（WPC）和大豆分离蛋白（SPI）部分替代乳蛋白（SMP），对3种蛋白质组成（乳蛋白、乳蛋白-大豆分离蛋白和乳蛋白-乳清浓缩蛋白）的冰淇淋浆料进行均质前杀菌和均质后杀菌（65℃、30min）的不同加工处理，通过分析搅打凝冻前后的脂肪球粒度分布和表面蛋白吸附特性、浆料流变学特性以及冰淇淋的融化率、膨胀率、硬度、气泡分布和感官特性，探究加工方式和蛋白质组成对脂肪球低温失稳作用及冰淇淋质构形成的影响。结果表明：乳蛋白冰淇淋脂肪球的失稳程度、流变学特性以及质构特性不受加工方式的影响。而对部分替代乳蛋白的混合蛋白冰淇淋浆料，两种加工方式均导致脂肪球粒度、表面蛋白质吸附量和浆料稠度系数的增加，相比于均质前杀菌，采用均质后杀菌使脂肪球表面蛋白质被蔗糖脂肪酸酯替代的程度增大，更有利于脂肪球发生低温失稳和冰淇淋质构形成，此时SMP3WPC7、SMP7SPI3两种混合蛋白冰淇淋的部分聚结度分别为282.19%和252.70%，冰淇淋具有更高的膨胀率和抗融性，气泡分布均匀度更佳。

摘要:针对拖拉机田间试验数据不足、机组作业质量无法实时评估与准确预测的问题，设计了涵盖多参数、多工况的车载测试终端，构建了全国范围的田间作业试验拖拉机作业载荷数据平台系统，以获取拖拉机各关键零部件的田间作业载荷数据。在此基础上，研究了准确预测、评价拖拉机田间旋耕作业质量的智能算法，为产品研发、性能预测以及作业评估提供全面的基础数据与可靠的预测结果。基于农业大数据，融合BP神经网络与遗传算法对数据平台基础作业载荷进行分类挖掘，预测评价了拖拉机田间旋耕作业质量，结果表明，基于遗传算法的神经网络预测精度高达96.77%，均方根误差（RMSE）小于0.01，说明拖拉机作业载荷数据平台的基于遗传算法的神经网络预测模型可准确预测评价拖拉机田间旋耕工况的作业质量。

摘要:针对拖拉机在田间作业时因地形倾斜、土质硬度不均、连续转弯而导致的定位误差问题，设计了一种基于GA-BP神经网络算法的多传感器信息融合导航定位系统。该组合导航系统主要由RTK-GPS和IMU组成，融合了GA-BP卡尔曼算法和误差分析，根据多传感器的导航参数，修正拖拉机的定位误差，使拖拉机的行驶轨迹更加平稳。根据基于MK904型拖拉机建立的导航定位系统试验平台，在洛阳孟津一拖产品试验基地得到原始的导航定位信息，在Matlab中进行算法验证。试验结果表明：在拖拉机直线行驶情况下，该组合导航定位系统侧倾角精度提高了0.01rad；在连续转弯过程中，左倾时侧倾角精度提高了0.02rad，右倾时侧倾角精度提高了0.04rad。说明基于GA-BP神经网络卡尔曼算法的组合导航系统能在一定程度上修正因田间地面起伏不定、土质硬度不均、连续转弯而导致的GPS定位误差，使拖拉机的行驶轨迹更加平稳。

摘要:设计了一种集阻尼可控、位移自感应和振动能量采集功能于一体的自感应振动能量采集型磁流变阻尼器，对设计的单感应线圈式、双感应线圈式振动能量采集装置进行了电磁场仿真分析。搭建了试验测试系统，测试分析了单感应线圈式、双感应线圈式振动能量采集装置的能量采集效能，分析了弱导磁性不锈钢绕线架和不导磁PLA绕线架对能量采集效能的影响。测试结果表明，在幅值为7.5mm、频率为4Hz的正弦位移激励下，双感应线圈式振动能量采集装置采集的感应电压幅值为2512V、能量采集功率为1.5W，其能量采集效能约为单感应线圈式的2倍；弱导磁性与不导磁绕线架的能量采集效能几乎相同。

摘要:为提高机器人人机交互的安全性，选用新型智能材料——电活性聚合物材料(Electroactive polymer, EAP)作为传感器阵列单元的敏感材料，设计一种4×4柔性压力传感器阵列及其信号采集系统。建立压力传感器输入输出数学模型，给出采用双三次插值法提高力觉信息量的方法，并制作了传感器试验样机，最后利用标定试验和应用试验验证了该传感器阵列的可行性、准确性和实用性。试验结果表明，设计的传感器电容理论值与测量值相差约0.01pF，测量结果与理论结果吻合。在量程0~6N内，最大灵敏度为0.1343pF/N，重复性指标为28.73%。

摘要:针对智能农用机器人对机器视觉工作范围的需求，提出了一种用于农业机器人的并联视觉云台设计方案。基于双摇杆的输入输出特性，提出了一种运动支链设计方法，用于构建二自由度全球面工作空间解耦并联机构。在此基础上，衍生出两种可行的运动支链P5R和PRR，基于这两种运动支链，设计了2种二自由度全球面工作空间并联视觉云台RR&P5R和RR&PRR。通过运动学分析，分别建立了2种机构的位置关系表达式；通过尺寸优化，得到了2种机构的最优杆长比；通过对比得出，RR&P5R型并联视觉云台具有更好的输入输出性能；通过有限元分析，研究了载荷对RR&P5R型并联视觉云台运动精度的影响。结果表明，RR&P5R机构强度满足要求，但杆件的累积弹性变形导致运动副的位移偏差较大。

摘要:针对基于传统浅层网络理论的热误差数学模型存在适应性、鲁棒性差的问题，提出一种基于并联深度信念网络的数控机床热误差预测与补偿方法。建立一种基于3个子深度信念网络并联的深度学习预测模型，各子深度信念网络具有相同的网络结构、不同的权值参数，并共享输入层的限制玻尔兹曼机；构建基于预测误差的并联深度网络结构，确定每个RBM隐含层的神经元数量；提出初始权值共享的并联深度网络训练方法，采用对数散度无监督学习方法预训练模型中的1个深度信念网络，其他深度信念网络共享该初始权值，并用反向传播算法分别微调生成各子深度信念网络的最优权值。实验结果表明，预测的主轴热误差均方根误差为2.2μm，在提高预测准确性的同时，显著提高了热误差补偿的适应性和鲁棒性。

摘要:农用机器人对作业对象的定位、测量和识别等都需要借助视觉系统（相机）来完成，因此相机标定精度至关重要。提出一种可变阶数NURBS曲面的相机标定模型，即在像平面的高失真区域应用较高阶数的NURBS曲面模型作为标定依据，其他区域用较低阶数的NURBS曲面模型，在不过多增加标定计算负担的前提下，提高了整体的标定精度。该模型应用标定误差的预评估方法将像平面进行“区块”划分，依此匹配模型阶数，实现标定精度和计算量的综合优化。由于NURBS曲面隐式标定模型的优越性能，使标定不依赖于相机的光学特性，理论上可校正相机的所有失真。实验结果表明，标定平均误差在0.89mm以内，可满足农用机器人的应用要求。