摘要:农业机械底盘是移动式农业动力机械的重要组成部分，其技术发展反映了农业现代化程度和智能化发展水平。本文从传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统、底盘遥控等方面阐述了国内外农业机械底盘技术的发展现状，着重归纳了四轮驱动、无级变速、轮距可调、空气悬架、悬浮车桥、线控转向、制动防滑等新技术在农业机械底盘上应用的进展，并结合不同应用环境阐明了农业机械底盘各系统相关技术的基本原理和特点，最后根据我国农业机械底盘技术研究与应用需求，从加强基础理论研究和关键零部件性能优化、提升底盘平台化与轻量化设计水平、实现底盘智能化控制与信息化管理等方面对农业机械底盘未来研究方向进行了展望。

摘要:针对单目视觉导航中位姿信息不完整和果树定位精度低的问题，提出基于实例分割神经网络的偏航角、横向偏移、果树位置计算方法。首先，基于Mask R-CNN模型识别并分割道路与树干;其次，寻找道路掩码凸包并进行霍夫变换，由凸包中的边界方程计算消失点坐标;最后，根据建立的位姿-道路成像几何模型，计算偏航角、横向偏移与果树相对位置。实验结果表明：改进Mask R-CNN模型的边框回归平均精确度为0.564，分割平均精确度为0.559，平均推理时间为110 ms。基于本文方法的偏航角估计误差为2.91%、横向偏移误差为4.82%，果树横向定位误差为3.80%，纵向误差为2.65%。该方法能在不同位姿稳定地提取道路与果树掩码、计算消失点坐标与边界方程，较准确地估计偏航角、横向位移和果树相对位置，为果园环境下的视觉自主导航提供有效参考。

摘要:针对砂壤土条件下马铃薯出苗前期中耕机土壤回流严重、垄型一致性差等问题，设计了犁铧式马铃薯中耕机，并阐述了其主要结构及工作原理。对塑型部件培土器的结构参数进行设计分析，根据砂壤土土质特征，对土壤颗粒进行了运动学分析，确定了影响马铃薯中耕作业效果的主要因素。运用EDEM仿真试验，以培土犁与培土器间距及作业速度为试验因素，以回土量与垄型拟合度为评价指标，进行了二次正交旋转试验。对试验结果进行优化分析，当间距为600 mm、作业速度为1.3 m/s时，回土量为12.3%，垄型拟合度为0.024。对优化数据进行了田间试验，结果表明，犁铧式马铃薯中耕机回土量为12.5%，土垄垄型一致性为98.3%，土壤扰动系数为67%，碎土率为94.7%，培土高度为8.4 cm，油耗为14.6 kg/hm2，满足马铃薯中耕培土要求。

摘要:为减少追肥机具进地次数、最大限度地提高肥料利用率，针对因秸秆残茬分布不均、侧深施肥导致播种带两侧土壤紧实度不一致而引起免耕播种机横向稳定性差、掉垄的问题，设计了一种可以底肥侧位深施、口肥垂直分施的免耕播种机侧深分层施肥播种部件。以直斜错位双圆盘肥种沟开沟器的圆盘直径、圆盘夹角和圆盘倾角为试验因素，以前进阻力、侧向合力及开沟深度稳定性系数为试验指标，对影响机具横向稳定性和作业质量的参数进行分析和试验。结果表明，当圆盘直径为352 mm、圆盘夹角为14°、圆盘倾角为7.5°时，肥种沟开沟器前进阻力为585.96 N、侧向合力为181.95 N、开沟深度稳定性系数为91.46%。样机性能试验表明，种肥垂直距离合格率为91.7%，种肥侧向距离合格率为92.4%，播种深度变异系数为10.7%，播种横向变异系数为28.4%，满足侧深施肥播种质量要求。

摘要:针对东北玉米垄作区耕整地动土量大和春季降雨量低时土壤墒情不佳、耕作阻力大等问题，提出一种条带式少耕的作业方式，并设计了驱动式破茬刀。通过对驱动式破茬刀的作业工况进行受力分析得出，当破茬刀的滑切角大于或等于与其接触的根茬或土壤的摩擦角时，破茬刀耕作阻力降低。结合根茬与土壤滑动摩擦角的测量和破茬刀的运行速度取值，确定了刀片的刃口曲线方程；进一步通过分析根茬受力状态及测定物料间摩擦角，确定驱动式破茬刀的作业半径为230 mm；最后通过确定刀片的几何尺寸、刀轴和刀盘参数得到驱动式破茬刀。有限元模态分析与强度、刚度校核结果表明，所设计的驱动式破茬刀性能良好、满足设计要求。离散元仿真对比试验表明，所设计的驱动式破茬刀比驱动式圆盘刀组的耕作阻力降低了19.78%、土壤抛起数量降低了13.95%，其耕作阻力与动土量性能均较优。

摘要:针对油麦兼用型气送式免耕播种机宽幅播种时各行排量一致性受地表坡度变化影响的问题，设计了一种利用输送气流驱动转动、安装于分配装置的匀种涡轮，分析了匀种涡轮进口工作角和出口工作角对输送气流速度的影响，确定了影响3种匀种涡轮工作特性的关键参数。应用CFD仿真中的6自由度动网格模型及台架试验，对比分析3种匀种涡轮对输送气流分布及匀种涡轮转速的影响，结果表明：进口工作角和出口工作角均为锐角的匀种涡轮可提高种子的输送及搅拌性能。选择叶片数量为4、6、8、10的匀种涡轮进行了分配装置内流场分布仿真试验，结果表明，增加匀种涡轮叶片数量可提高匀种涡轮出口处输送气流分布的稳定及均匀性。利用智能种植机械测试平台模拟田间作业不同地表坡度时，安装不同数量叶片的匀种涡轮对各行排量一致性的影响，结果表明：转速为20～50 r/min，沿播种机作业方向的前后与侧向单向组合摆动、前后与侧向往复组合摆动角相对平整地表在-5°～5°变化，叶片数量为8时，油菜及小麦各行排量一致性变异系数最小，分别为4.99%～5.82%和3.85%～4.92%;前后与侧向单向组合摆动角绝对值为5°时，叶片数量为8的匀种涡轮比无匀种涡轮排种油菜和小麦时各行排量一致性变异系数分别降低7.53、11.98个百分点，满足地表坡度变化时油菜及小麦的排种要求。

摘要:针对现有气力式棉花排种器高速作业下充种性能不佳、排种精度低的问题，结合内充种式排种器结构特点，设计了一种内充气力式棉花高速精量排种器，该排种器利用内充与气流吸附方式进行双重充种，经清种装置作用后，采用二次投种方式完成排种过程。构建了种子充填与吸附力学模型，确定了关键部件主要结构参数，并对影响排种器工作性能的主要因素进行了试验研究。以清种距离为影响因子进行了单因素试验，基于最优清种效果，采用三因素三水平Box-Behnken中心组合设计试验分析吸孔直径、前进速度与负压对排种性能的影响规律，获得了最佳工作参数组合，并进行了高速条件下排种性能对比试验。结果表明：清种距离为2.0 mm时，排种器清种效果最优;影响排种合格指数与漏播指数的主次因素分别为负压、前进速度、吸孔直径;最佳参数组合为吸孔直径2.9 mm、前进速度8.4 km/h、负压1150 Pa。经台架试验验证，其性能指标为合格指数均值96.48%、重播指数均值2.41%、漏播指数均值1.11%;在作业速度8~12 km/h范围内，内充气力式排种器排种合格指数均大于91%、漏播指数小于7%，且排种效果优于垂直圆盘气吸式排种器，满足棉花精量直播农艺要求。

摘要:针对马铃薯收获机挖掘装置设计效率低、设计知识难以高效获取和运用的问题，构建了马铃薯收获机挖掘装置智能设计系统。在收集整理挖掘铲设计规则的基础上，以产生式、框架式和混合式的知识表示方法表达挖掘装置的设计知识并进行存储，建立智能设计系统知识库;利用Visual Studio软件搭建知识管理系统，对规则类和实例类知识进行管理;采用基于规则和基于实例的正向推理方法，探讨智能设计系统推理机制;基于SolidWorks二次开发技术，对挖掘装置进行参数化建模;基于挖掘铲挖掘阻力分析和RecurDyn-EDEM联合仿真试验，构建挖掘装置工作性能评价体系;以Visual Studio为开发平台、VB.NET为开发语言，应用SolidWorks API接口技术和MySQL数据管理方法，对设计知识库、知识管理系统、推理机、参数化模型库和评价体系进行整合及联合运用，开发了马铃薯收获机挖掘装置智能设计系统。利用系统进行挖掘铲实例设计，并进行工作性能评价分析，结果表明，挖掘铲工作所需牵引力为856.24 N，所受最大牵引阻力为724.81 N，明薯率为97.22%，伤薯率为1.43%，表明该挖掘铲满足设计要求。

摘要:针对华北地区玉米收获时籽粒含水率较高、籽粒直收破碎率较高的问题，设计了一种变径脱粒滚筒。滚筒前端直径渐变增大直至与脱粒分离段等径，通过提高滚筒变径段果穗容纳能力，增强果穗之间柔性接触，有效“松散”籽粒之间及籽粒-芯轴之间作用力，使果穗更易于脱粒，从而实现籽粒与芯轴的快速分离，有效提高了脱粒速度，降低了籽粒破碎率。对果穗与脱粒元件受力进行分析，研究变径段锥度对果穗受力的影响。基于动力学仿真试验，分析了果穗与脱粒元件之间的接触力以及果穗-果穗和果穗-脱粒装置之间的接触频次，结果表明，变径滚筒提高了果穗之间的接触频次，降低了脱粒元件与果穗的直接接触，即变径滚筒中果穗之间接触揉搓作用更强。以滚筒转速、凹板间隙及籽粒含水率为试验因素进行了三因素四水平正交试验，确定最优组合为籽粒含水率26%、滚筒转速350 r/min、凹板间隙50 mm，此时籽粒破碎率为4.13%、籽粒未脱净率为0.34%。在籽粒含水率为27%时与等径滚筒进行了对比脱粒试验，按籽粒的完整性将破损籽粒分为全碎籽粒、裂纹籽粒、破皮籽粒及顶部破碎籽粒，结果表明，变径滚筒的籽粒总破碎率为4.64%，比等径滚筒的总破碎率降低19.16%，破损籽粒中全碎籽粒、裂纹籽粒及破碎籽粒所占比例均明显降低;变径滚筒未脱净率为0.42%，比等径滚筒的未脱净率降低51.72%，证明变径滚筒能够有效降低籽粒破碎率及未脱净率。

摘要:针对机械修剪葡萄茎杆过程中出现的茎杆剪净率低、毛茬面积比较大等问题，设计了一种单马达往复式葡萄剪枝机。阐述了往复式葡萄剪枝机的结构及工作原理，通过对茎杆进行受力分析、利用Matlab软件分析毛茬产生原因，确定了剪切装置刀具参数以及因素取值范围。通过正交试验研究各试验因素对茎杆剪切效果的影响，建立以剪净率和毛茬率为响应值的多元二次回归模型。结果表明，当切削速度1.66 m/s、进给速度1.46 m/s、刀具间隙0.47 mm时，茎杆剪净率为91.71%、毛茬率为3.70%。在该条件下进行了验证试验，得出剪净率为90.66%、毛茬率为4.71%，与模型预测值相近，说明所建模型合理，能够满足实际作业需求。

摘要:气流辅助喷雾中气流导致的冠层孔隙变化和对雾滴胁迫作用的影响是耦合的，两者最终影响雾滴沉积性能，明晰两者的耦合比例对沉积性能的影响，可为风送参数优化和喷雾模式改进提供指导。本文以盛花期棉花为研究对象，通过设计解耦试验方案，分析气流辅助施药过程中气流雾滴胁迫和冠层孔隙变化对雾滴沉积行为的不同影响。首先，借助高速相机标定棉花枝叶风载下的变形量，得到气流速度、叶面积、变形量三者间的拟合关系，通过仿真叶片风载变形试验得出，仿真叶片与真实叶片的风载变形相对误差在17%之内，从而确定了仿真枝叶模型应用于风送喷雾试验的可行性;然后，基于棉花生长发育的枝叶构型3/8规律，搭建冠层孔隙可风载变形的方案1棉花模型，测量方案1棉花冠层内气流场数据，计算风载后枝叶变形量，并使用物理手段固定枝叶变形量，形成风载变形后冠层孔隙固定的方案2棉花模型，将自然状态下棉花枝叶固定，保持风载下冠层孔隙不变作为方案3棉花模型;最后，针对3种试验方案的棉花模型，通过改变辅助气流风速进行了风送沉积试验。结果表明：相较于冠层孔隙变化，气流对雾滴的胁迫作用更有利于雾滴在冠层内的沉积行为，两者对于雾滴沉积量的提升比例分别为39.81%和10.52%;相比于气流对雾滴的胁迫作用，冠层孔隙增大形成的雾滴运移通道更有利于雾滴在冠层内的均匀分布，两者对沉积均匀性的提升比例分别为42.71%和1.10%。本研究可为基于不同作物冠层孔隙变化特性的新型喷雾模式设计提供参考。

摘要:准确把握粮食主产区耕地撂荒特征及其影响因子，对保障粮食安全、强化耕地保护具有重要意义。以河南省为例，在识别撂荒耕地分布的基础上，通过构建撂荒程度指数刻画了撂荒总体特征及其空间分布，并运用地理探测器方法揭示了县域尺度耕地撂荒的形成机制。结果表明：2015年河南省耕地撂荒面积为174419.46 hm2，整体撂荒率为2.15%;全省158个县域中均存在不同程度的耕地撂荒现象，撂荒耕地的空间分布总体呈倒“T”字型格局。河南省耕地撂荒受多重因素共同作用，其中人口外流为直接因素，耕地破碎化等生产条件制约为间接因素，而农业生产收益较低为根本因素。根据撂荒地域分异特征，将研究区归纳为人口条件约束型区域、生产条件约束型区域和经济条件约束型区域3种，提出应因地制宜，采取有序推进农地流转、强化高标准农田建设、实行经济激励等方式促进耕地的合理有效利用。

摘要:针对传统的永久基本农田划定方法不能较好地统筹兼顾永久基本农田的耕地质量、空间布局集中连片等目标问题，提出了一种基于粒子群优化算法的多目标永久基本农田划定模型，该模型包括土地适宜性、连片性、稳定性3个子目标函数，同时考虑生态保护红线、地形地貌等约束条件。选取河南省浚县为研究区域，根据目标偏好不同设置对照实验。结果表明，该模型在永久基本农田划定工作中具有可操作性，避免了划定过程中主观因素带来的不利影响，且可以提供多情景的永久基本农田布局方案，促进了永久基本农田划定结果的科学合理性。

摘要:为实现遥感分类抽样精度评估，以京津冀不同空间分辨率遥感数据产品为例，首先基于土地利用类型对遥感图像进行内部与边界对象划分，并构建不同的空间分层模式;其次，分别采用直接利用土地利用类型、图像8邻域算法、多尺度空间分异性方法、图像8邻域和多尺度空间分异性耦合方法进行空间分层;最后，设置与K-means聚类对比实验，并利用地理探测器定量评估不同空间分层模式的分异性。结果表明：不考虑内部与边界对象（6层）、考虑边界对象（12层）、考虑内部对象（18层）、考虑内部与边界对象（24层）和K-means（12、18、24层）空间分层模式相应的5组样本点集的q均值±标准偏差分别为0.252±0.02266、0.259±0.02245、0.321±0.01901、0.318±0.01806、0.269±0.00698、0.304±0.01056、0.317±0.01125;内部对象对空间分层分异性起主导作用，边界对象可以稍微提高空间分层分异性，分层数目也影响空间分层的分异性。本研究可更好地认识和理解内部和边界对象对提高空间分层分异性的贡献作用，对提出分异性更高的空间分层方法具有一定的研究价值和指导意义。

摘要:针对R-cut（Ratio cut）边缘检测分割模型对高分辨率遥感影像分割时存在过分割和模糊边缘敏感性问题，提出了一种多尺度R-cut（Multi-scale ratio cut, MSR-cut）的遥感影像边缘检测分割方法。首先，采用形态重建的分水岭分割算法对影像过分割，形成多个超像素区域;然后计算并提取影像各个区域的纹理特征信息熵值、光谱特征与邻域均值差分归一化值，分别进行同质性和异质性的有效衡量;并构建评价函数获取最优分割尺度，对这些超像素区域进行初步合并，得到影像的粗分割结果;最后结合各地物的边界权重信息，从全局角度用R-cut的方法对粗分割结果进一步合并，完成对影像的精细分割，生成最终的分割结果。实验选取5个不同场景的高分辨率遥感影像，采用定性和定量两种方法对比分析本文方法与传统R-cut边缘检测分割、Spectral-Rcut边缘检测分割和Textured-Rcut边缘检测分割方法。实验结果表明，MSR-cut边缘检测分割方法能够有效提高分割精度，增强噪声鲁棒性，可取得较好的分割视觉效果。

摘要:为快速获取水稻叶片磷素含量信息，采用无人机搭载高光谱成像仪获取水稻冠层高光谱影像，并采样检测叶片磷素含量（质量分数）（Leaf phosphorus content, LPC）。分析了水稻LPC在无人机高光谱影像上的光谱特征，使用连续投影算法提取对磷素敏感的特征波长，通过任意波段组合构建并筛选与磷素高度相关的光谱指数，基于特征波长反射率和光谱指数建立水稻LPC的估算模型，利用最佳模型对高光谱影像进行反演填图，得到LPC空间分布信息。结果表明：全生育期内LPC与462~718 nm范围内光谱反射率显著负相关，负相关最大处相关系数达到-0.902;LPC的特征波长为670、706、722、846 nm，基于特征波长、使用偏最小二乘回归建立的LPC估算模型精度最高，验证R2达到0.925，RMSE为0.027%;在任意波段组合构建的3种类型的光谱指数中，NDSI(R498,R606)、RSI(R498,R606)和DSI(R498,R586)与LPC的相关性最高，相关系数分别为0.913、0.915和0.938;基于3个光谱指数、使用神经网络构建的LPC估算模型精度较高，验证R2为0.885，RMSE为0.029%;对各生育期水稻LPC空间分布的反演结果与实测数据相一致，说明利用无人机高光谱遥感可以实现田间水稻LPC的快速无损监测。

摘要:叶绿素含量变化直接表征冬小麦的光合作用能力，所以监测冬小麦叶绿素含量对分析冬小麦光合能力和生长状况具有重要意义。基于地面冬小麦冠层高光谱和实测叶绿素含量，分别利用原始光谱、分数阶微分光谱、原始光谱经连续小波变换后得到的小波能量系数与实测叶绿素含量进行相关性分析，选取相关性较好的分数阶微分光谱和小波能量系数，采用逐步回归分析、支持向量机、人工神经网络等方法构建冬小麦叶绿素含量估算模型。结果表明，在拔节期、孕穗期、开花期和全生育期，使用连续小波变换-人工神经网络建模结果最优，拔节期建模和验证决定系数分别为0.93和0.90，孕穗期建模和验证决定系数分别为0.93和0.90，开花期建模和验证决定系数分别为0.93和0.90，全生育期建模和验证决定系数分别为0.86和0.85;在灌浆期，使用分数阶微分-人工神经网络建模结果最优，灌浆期建模和验证决定系数分别为0.97和0.90。本研究可为作物叶绿素含量遥感估算提供技术方案。

摘要:SPAD（Soil and plant analyzer development）值能够反映作物叶片叶绿素含量，是表征作物健康状态的重要指标。采用无人机搭载可见光和多光谱相机同步获取冬小麦可见光和多光谱影像，同时获取冬小麦叶片SPAD值，探究了可见光和多光谱植被指数与SPAD值的关系，将可见光植被指数与多光谱植被指数相结合进行SPAD值估算，利用逐步回归和随机森林回归方法估算SPAD值，并将估算结果进行对比，筛选出冬小麦叶片SPAD值的最优估算模型。结果表明，SPAD值与可见光植被指数（IKAW和RBRI）、多光谱植被指数（GNDVI、CI、GMSR和GOSAVI）具有较好的相关性，与可见光植被指数（CIVE）和多光谱植被指数（GNDVI）的相结合指数具有较好的相关性，其估算模型的R2为0.89，模型验证的RMSE为2.55，nRMSE为6.21%。研究表明，可见光植被指数与多光谱植被指数相结合指数逐步回归和随机森林回归模型估算SPAD值的精度高于仅用可见光植被指数或多光谱植被指数，采用逐步回归的估算模型R2为0.91，模型验证R2、RMSE和nRMSE分别为0.89、2.32和5.64%，采用随机森林回归的估算模型R2为0.90，模型验证R2、RMSE和nRMSE分别为0.88、2.51和6.12%。

摘要:针对森林生态站中大量图像、视频、GIS数据等非结构化数据以及生态指标等结构化数据存储效率低、检索性能差的问题，提出了基于Hadoop和HBase的森林生态站大数据存储框架。基于所提出的框架，给出了森林生态数据存储业务流程，并对森林生态大数据平台涉及的核心技术进行了优化:①设计预分区算法保证数据在集群中均匀分布。②根据生态数据特点科学设计了RowKey，实现生态数据的快速检索。③针对原生HBase不支持多条件查询问题，设计基于索引数据和服务器性能评估的ElasticSearch索引分片放置策略，以此基于ElasticSearch的二级非主键索引技术优化多条件检索HBase生态数据库。④针对生态站海量小图像存储困难问题，提出基于数据站点及时间关联性的打包合并策略。⑤解析GIS数据使之进行高效存储。通过实验对以上理论进行验证。结果表明，ElasticSearch索引分片放置策略比默认分片策略的查询时间平均减少20 ms，比基于改变ElasticSearch评分策略的查询时间平均减少20 ms。结构化数据规模为1×108条时，系统的检索时间为1.045 s，比原生HBase检索速度提升3.99倍，在非结构化数据为1×107条时，采用数据站点及时间关联性的打包小图像策略是基于SequenceFile合并效率的1.15倍，是原生HBase的1.79倍;在1×104次并发用户的情况下，优化后的每秒查询数是原来的1.88倍，每秒吞吐量是优化前的1.74倍，系统响应时间比优化前降低69.5%。结果表明，本文所提出的方案在集群负载均衡、海量结构化和非结构化数据检索效率以及系统吞吐量等方面都有了明显的性能提升，为森林生态数据的存储和管理提供了必要的理论基础和技术实现。

摘要:针对X射线荧光光谱分析技术在检测土壤重金属过程中由于土壤背景复杂、包含大量噪声和干扰信息而易受基体效应影响的问题，为了提高定量分析模型的精度，利用惩罚最小二乘算法拟合基线与真实基线之间的保真度和平滑度，对X射线荧光光谱进行基线校正，从而减小基线漂移的影响。选用无基线扣除、非对称最小二乘(ASLS)、自适应迭代重加权惩罚最小二乘(AIRPLS)、非对称重加权惩罚最小二乘(ARPLS)、局部对称重加权惩罚最小二乘(LSRPLS)和多约束重加权惩罚最小二乘(DRPLS) 等6种处理方法对土壤重金属元素铅和砷的测量光谱进行基线校正;结合偏最小二乘(PLS)算法建立相应的校正模型，以选择最优基线校正算法;与神经网络(BP)和支持向量机(SVR)建立的校正模型进行比较，对模型进行评价。结果显示，铅元素的最佳模型为DRPLS-PLS，模型的R2达到0.982，预测均方根误差(RMSEP)为0.056 mg/kg;砷元素的最佳模型为DRPLS-PLS模型，模型的R2达到0.985，RMSEP为0.796mg/kg。与PLS和BP模型相比，铅、砷两种元素的SVR模型建模均最优，模型的R2分别达到0.998和0.993，RMSEP分别为0.015、0.596mg/kg。实验表明，通过基线校正后模型的预测精度、检出限和稳定性均有所提高，该方法可有效提高X射线荧光光谱在土壤中的定量分析能力。

摘要:为实现对多种番茄叶部病害的精确检测，提出了一种基于改进SOLO v2的番茄叶部病害实例分割方法。该方法以SOLO v2模型为主体框架，将ResNet-101作为骨干网络融合特征金字塔网络（Feature pyramid networks，FPN），引入可变形卷积对卷积结构进行优化，并将损失因子δ融入掩膜损失函数中，在语义分支与掩膜分支上对实例进行检测与分割。通过对模型的改进，实现了对形状复杂多变的番茄叶片的精确检测与分割，并提升了模型的泛化能力与鲁棒性。基于Plant Village数据集的试验结果表明，ResNet-101比ResNet-50在SOLO v2上的性能表现更好。在相同骨干网络下，SOLO v2模型的单幅图像处理时间比Mask R-CNN减少了72.0%，平均精度均值（Mean average precision，mAP）提升了3.2个百分点，改进后的模型在训练过程中收敛效果有所提升，受叶片形状多变的影响较小，最终的平均精度均值达到了42.3%，单幅图像处理时间仅需0.083s，在提升检测精度的同时保证了运行的实时性。该研究较好地解决了番茄病叶识别与分割难的问题，为农业自动化生产中番茄疾病情况与症状分析提供了参考。

摘要:针对苹果叶部病害由于数据集类间样本不均衡和拍摄角度、光照变化等实际成像与环境因素造成的精度低和泛化能力差的问题，本文提出了一种新型的非对称混洗卷积神经网络ASNet。首先，通过在ResNeXt骨干网络中添加改进的scSE注意力机制模块增强网络提取的特征;其次,针对多数叶片病害特征分布相对分散的问题，使用非对称混洗卷积模块代替原始的残差模块来扩大卷积核的感受野和增强特征提取能力，从而提升模型的分割精度和泛化能力;最后,在非对称混洗卷积模块中使用通道压缩和通道混洗的方式弥补了分组卷积造成的通道间关联性不足的缺陷，降低了由于叶部病害类间不均衡导致的传统网络模型精度偏低的问题。在COCO数据集评价指标下，实验结果表明，相比于骨干网络为ResNeXt-50的原始Mask R-CNN模型，本文模型的平均分割精度达到96.8%，提升了5.2个百分点，模型权重文件减小为321MB，减小了170MB。对实地采集和AI Challanger农作物病害分割挑战赛的240幅苹果叶片图像进行测试，结果表明，本文模型ASNet对苹果黑腐病、锈病与黑星病3种病害和健康叶片的平均分割精度达到94.7%。

摘要:为了快速而准确地统计视频监测区域内的水稻穗数，提出了一种基于改进Faster R-CNN的稻穗检测方法。针对稻穗目标较小的问题，在Inception_ResNet-v2的基础上引入空洞卷积进行优化;对于不同生长期稻穗差别大的问题，设计了针对标注框尺度的K-means聚类，为候选区域生成网络提供先验知识，从而提高了检测精度。鉴于小尺寸稻穗目标的特殊性，用ROIAlign替代ROIPooling，提高了感兴趣区域的提取精度。试验测试时，根据水稻不同发育期稻穗的表型特征差异自制了3类数据集，并选取最佳聚类数为10。模型对比试验表明，本文方法的稻穗检测平均精度均值达到80.3%，较Faster R-CNN模型提升了2.4个百分点，且比SSD和YOLO系列模型有较大幅度的提升。

摘要:为实现收获后含杂马铃薯中土块石块的快速检测和剔除，提出了一种基于改进YOLO v4模型的马铃薯中土块石块检测方法。YOLO v4模型以CSPDarknet53为主干特征提取网络，在保证检测准确率的前提下，利用通道剪枝算法对模型进行剪枝处理，以简化模型结构、降低运算量。采用Mosaic数据增强方法扩充图像数据集(8621幅图像)，对模型进行微调，实现了马铃薯中土块石块的检测。测试表明，剪枝后模型总参数量减少了94.37%，模型存储空间下降了187.35 MB，前向运算时间缩短了0.02 s，平均精度均值(Mean average precision, mAP)下降了2.1个百分点，说明剪枝处理可提升模型性能。为验证模型的有效性，将本文模型与5种深度学习算法进行比较，结果表明，本文算法mAP为96.42%，比Faster R-CNN、Tiny-YOLO v2、YOLO v3、SSD分别提高了11.2、11.5、5.65、10.78个百分点，比YOLO v4算法降低了0.04个百分点，模型存储空间为20.75 MB，检测速度为78.49 f/s，满足实际生产需要。

摘要:为分析羊进食行为、自动估算其进食量，提出一种从舍饲湖羊采食视频中自动识别其短时咀嚼行为的方法。首先，针对舍饲湖羊采食区域特点，在EfficientDet网络架构中增加目标框筛选模块，检测视频帧中羊嘴张开、上下颌错开及闭合3种状态，根据羊脸与相机拍摄角度的方位关系检测羊嘴状态，并为各状态赋编码值;然后，利用正则表达式提取连续视频帧中的一次上下颌张合对应的羊嘴状态编码值序列片段;最后，针对羊侧脸面对相机咀嚼、抬头正脸面对相机咀嚼、低头正脸面对相机咀嚼以及鸣叫等一次上下颌张合动作对应的羊嘴状态编码值序列片段构建分类规则，实现短时咀嚼行为的自动识别。对比了基于EfficientDet-D0~D4、YOLO v5和SSD网络的羊嘴状态检测性能，结果表明，改进的EfficientDet-D1网络能以28.18 f/s的传输速率，获得95.64%和98.84%的羊嘴状态检测精确率和均值平均精确率，优于YOLO v5和SSD网络。利用湖羊采食视频测试EfficientDet-D1网络结合正则表达式的湖羊短时咀嚼行为识别分类规则性能，结果表明，分类规则能以91.42%的自动识别正确率和90.85%的平均正确率直接从视频中提取湖羊短时咀嚼行为发生次数和持续时长。本研究将基于视频的湖羊短时咀嚼行为识别问题转换为羊嘴状态编码值序列分类问题，降低了分类模型的复杂度，为湖羊短时咀嚼行为的自动识别提供了一种新的研究思路。

摘要:针对利用红外热成像进行生猪体温自动提取困难的问题，在设施猪场生猪体温红外巡检装置的基础上，提出将生猪耳部区域作为其体温的代表区域，探索一种基于红外热像图的生猪耳温自动提取算法(IT-PETE)。该算法通过高效而准确地识别生猪耳部区域并提取耳部区域的温度最大值和平均值，实现生猪体温非接触式自动监测。IT-PETE算法首先用拉普拉斯算子对生猪热红外图像进行预处理，然后基于YOLO v4和形态学对热红外图像中的生猪耳部进行提取，并结合耳部分割图像和温度矩阵自动获取耳部区域温度的最大值和平均值。采用5折交叉验证方法训练生猪耳部区域检测模型，训练集和验证集图像共2000幅，测试集400幅。试验表明，YOLO v4耳部区域检测准确率为97.6%，比Faster R-CNN和SSD分别提高了2.0个百分点和7.8个百分点，单帧图像的平均检测时间为12ms。同时对20头猪的人工统计耳温数据与算法提取体温进行相关性分析，得到两者在耳部区域温度最大值和平均值的决定系数分别为0.9849和0.9119，表明IT-PETE算法对体温数据的提取具有可靠性和可行性。因此，IT-PETE算法在一定程度上可为生猪体温自动化监测和预警系统提供技术支撑。

摘要:为解决活立本在越冬期易遭受低温所引发的冻融灾害问题，针对现有评估检测方法存在的检测手段复杂、对活立本破坏性大、设备昂贵和难以实时检测的现状，通过分析活立本在越冬期的茎干水分和环境温度的变化规律，提出一种基于活立木茎干水分序列包络分析的冻融状况检测方法。在采用具有自主知识产权的活立木冻融检测传感器实时获取活立木茎干水分和环境温度的基础上，通过对照试验选取1320 min作为包络分析的信号采样间隔获取数据的极值信息，以便对活立木的冻融状况进行定量表示。进一步利用活立木茎干水分包络上下线的平均值，并结合环境温度的包络下线值建立归一化的冻融状况评价指标的计算模型，为植物冻融状况的实时检测与评估提供一种新思路、新手段。选用3种不同地区的阔叶树种（紫薇、海棠和香杨树）进行试验验证，整个越冬期紫薇树的冻融状况轻微，对应的冻融指标最高为0.004，远小于1.0;海棠树的冻融状况变化较大，对应的冻融指标在0.1~0.7之间波动变化;香杨树的冻融状况相对严重，对应的冻融指标最高时可达0.9。试验表明本文方法及自主研发的冻融检测传感器准确可靠，可以作为活立木冻融状况检测的有效手段，为植物冻灾预警提供理论及数据支撑。

摘要:树木微钻仪钻针阻力不能直接测量，但能通过直流电机的电流、电压、功率、转速等参数间接表达。为了提高钻针阻力测量精度，进一步研究了钻针阻力表达方法。阐述了树木微钻仪的工作原理，分析了钻针阻力与直流电机电流、电压、功率、转速之间的关系，提出了6种钻针阻力表达方法。使用自主研制的树木微钻仪和德国Resistograph 650-S型微钻仪对4个树种的木材密度进行测试，分别建立自主研制微钻仪每种钻针阻力表达方法各自的平均值、Resistograph 650-S型钻针阻力平均值与木材绝干密度之间的线性模型。测试结果表明：自主研制的树木微钻仪直流电机电流、电压和功率与木材绝干密度之间的线性相关系数均大于0.9，因此可使用直流电机的电流、电压或者功率来间接表达钻针阻力;转速修正后的直流电机电压与木材绝干密度的相关性最高，因此使用转速修正后的直流电机电压表达钻针阻力更为适宜;自制微钻仪转速修正后的直流电机电压与木材绝干密度之间的线性相关系数比德国Resistograph 650-S型微钻仪高0.0053，说明自制树木微钻仪的设计方案和钻针阻力表达方法合理。

摘要:为确定满足畦灌技术约束下的冬小麦最小灌水定额，采用地面灌溉水流运动模拟模型SISM，结合华北地区畦灌现状，考虑畦田长度、坡度、田面标准差、微地形空间分布差异及入畦单宽流量等要素，设计53.088种畦灌技术要素组合，以地面灌溉水流覆盖整个田块和最小灌水深度Zmin>0为控制条件，对不同技术要素组合下的灌水过程进行模拟，分析畦灌技术要素和灌水性能指标值的对应关系，结合畦灌数值模拟试验结果，提出3种代表性畦田长度（50、100、150 m）下田面标准差、坡度、入畦单宽流量等畦灌要素的建议范围。在不考虑畦田布置优化方案的条件下，3种代表性畦长畦灌最小灌水定额不宜低于84、117、148 mm;在地面灌溉技术及畦田布置方案优化的条件下，3种代表性畦长畦灌最小灌水定额不宜低于71、75、79 mm。

摘要:为研究负压微润灌不同技术参数组合下的土壤水分运动过程，以土箱试验实测含水率为依据，构建并验证了基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动反演模型，并结合反演模型对负压微润灌多种组合情景的土壤湿润体模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律，探究适宜于不同设施作物的负压微润灌技术参数组合。结果表明：采用HYDRUS-2D反演模型能够较好地模拟负压微润灌不同供水水头条件下的土壤湿润体特征，土壤湿润距离（水平距离、垂直向上距离和垂直向下距离）、含水率及累积入渗量模拟值与实测结果之间的决定系数和NSE分别达到0.98和0.77以上。试验及模拟结果均表明，负压微润灌条件下供水水头与土壤含水率、累积入渗量及不同方向的湿润距离均呈负相关关系。此外，基于反演模型对负压微润灌不同湿润体的情景模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律，拟定了不同设施作物适宜的负压微润灌技术参数范围。本研究对农业生产中负压微润灌技术参数的选择及新型节水微润灌技术的推广具有指导意义。

摘要:土壤盐渍化是制约干旱区农业发展的主要障碍，而浅埋地下水区域的地下水环境是影响土壤盐渍化的直接因素。为调控合理的地下水埋深和矿化度，以防控区域盐渍化，以河套灌区永济灌域为研究区，运用指示Kriging法比较了春灌前和生育期不同阈值条件下土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度的概率分布，从概率空间分布的角度研究了不同时期防治土壤盐渍化的地下水临界埋深和矿化度。结果表明：地下水埋深属于中等变异性，土壤表层含盐量和地下水矿化度属于强变异性。春灌前较生育期土壤表层盐渍化高风险区扩大、浅埋地下水高概率区缩小、地下水矿化高风险区缩小。春灌前永济灌域土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.6、2.2 m，地下水矿化度临界值分别为2.0、2.5 g/L;生育期土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.2、1.8 m，地下水矿化度临界值分别为2.5、3.0 g/L，春灌前更易发生土壤盐渍化。春灌前较生育期土壤盐分受外界因素（气象因素和人为因素）影响小，且土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度变异性也相对较小，地下水环境对土壤盐渍化的影响更强烈。研究区北部、东南部和中部小部分区域为地下水埋深小于临界值且大于矿化度临界值的高概率区，是土壤返盐的高风险区，建议进一步完善该地区的排水系统。

摘要:为准确量化蒸散及其组分、分析蒸散的控制机制，利用改进的Shuttleworth-Wallace模型(S-W)对干旱区滴灌枣园的蒸散量、植株蒸腾量进行模拟，使用两年的涡度相关系统、针式茎流计数据对模型进行参数率定及验证，并利用结构方程模型（Structural equation model，SEM）分析枣园蒸散与其影响因子之间的关系。结果表明：S-W模型在干旱区枣园有较好的适用性，适宜的模型参数a1为6.9445、g0为0.0439、b2为4.6041、b3为957.1106;蒸散量模拟精度为：均方根误差（RMSE）为0.62~0.76 mm/d，回归系数b为0.77~0.88，决定系数R2为0.95~0.97，一致性指数d为0.92~0.94，模型效率纳什系数（EF）为0.70~0.81，均方根误差与观测值标准差比率（RSR）为0.44~0.55。SEM模型显示，6个测量因子能够解释89%的植株蒸腾量、84%的土壤蒸发量，植株蒸腾量对土壤蒸发量的标准化总影响系数为-0.70。对植株蒸腾量影响最大的因子是叶面积指数，标准化总影响系数为0.52;其次是气温，标准化总影响系数为0.44。对土壤蒸发量影响最大的因子是净辐射，标准化总影响系数为0.50，标准化直接影响系数为0.66;其次是土壤表层含水率，标准化总影响系数为0.49，标准化直接影响系数为0.69。S-W模型是估算干旱区枣园蒸散量的有效工具，基于SEM模型的蒸散特征分析可为干旱区农业节水提供新的思路。

摘要:为研究不同水分胁迫条件下，花生生育期复水对叶片光合特性、干物质积累的影响，进而分析其补偿效应，于2018—2019年在辽西北阿尔乡灌溉试验站进行了膜下滴灌试验，采用两因素裂区试验设计，在花生的花针期（H，主区）、结荚期（J，副区）设置重度（H1、J1）、适度（H2、J2）和无亏（H3、J3）3个水平的水分胁迫处理，分别对应的土壤计划湿润层含水率下限为55%、65%、70%田间持水率（FC），对比分析了花生叶片光合特性、根冠干物质积累量、产量构成等指标。结果表明，单生育期重度水分胁迫处理（H1、J1）复水后叶片光合特性不能恢复到正常水平，抑制了花生根冠干物质的积累;适度水分胁迫处理（H2、J2）复水后产生的光合超补偿效应，使花生在生育末期根冠干物质积累高于无亏处理;而连续适度水分胁迫处理（H2J2）复水后叶片能更好地进行光合作用、积累根冠干物质，形成有利的根冠比。在2018—2019年的所有处理中，与H3J3处理相比，H2J2处理两年分别增产12.44%、11.98%（p<0.05），分别节水9.32%（p＞0.05）和14.23%（p<0.05），水分利用效率分别提高22.32%、27.78%（p<0.05）。在辽西北地区，于花生花针期、结荚期施加适度水分胁迫是兼顾节水、增产的适宜处理。

摘要:为解决因连续雾霾天气或阴雨雪天气而导致温室内温度过低，以及现有日光温室储热器散热量大、跨时蓄热量不足的问题，通过对储热水箱外隔热材料及水箱结构进行优化设计和蓄热工质组合研究，实现了温室储热装置跨时储热、分段缓释放热。实验表明，采用隔热涂料+气凝胶+橡塑保温棉的组合隔热效果较好，其24h散热量比单一隔热材料减少散热0.367MJ;设置水箱隔热材料厚度为80~120mm，采用体积为6~10m3、高径比为1∶1的圆柱体蓄热水箱，既可保证较低的有效散热率，也能控制工程施工成本;采用复合相变材料组合增大了水箱蓄热量，优化了放热过程，并实现了热量分阶段缓释。建立了水箱有效蓄热量与水箱体积、相变填充体积的计算模型，利用该模型可根据不同地区热负荷和水箱储热时间配置适当的储热水箱。

摘要:针对传统果蔬品质检测方法中因样本数量不足而导致检测误差大的问题，提出了一种基于面光源下光子传输模拟的苹果品质检测方法。以苹果为研究对象，采用蒙特卡洛方法仿真光子在苹果双层平板模型的运动轨迹，快速得到20000幅苹果组织表面光亮度分布图像，以光学参数作为标签，输入卷积神经网络进行训练，将得到的模型进行微调迁移，应用到少量实测苹果光谱图像的数据集上进行光学特性参数的反演，最后将该网络模型全连接层的输出结果与苹果品质建立关联，实现对苹果糖度及硬度的无损检测。结果表明，果肉吸收系数μa2反演准确率为93.24%，果肉散射系数μs2反演准确率为92.54%;与传统光学参数方法相比，苹果品质分类模型糖度和硬度的预测准确率分别提高了5.87、6.48个百分点，苹果品质回归模型糖度和硬度的决定系数分别提高了0.1397和0.088，与基于点光源的预训练模型相比达到了更好的效果。

摘要:选用碱性蛋白酶辅助乳化，利用酶解膨化大豆粉产生的蛋白和磷脂作为乳化剂制备了天然姜黄素脂肪乳。通过流体动力学半径及其分布的测量、激光共聚焦显微镜观察和荧光光谱分析等来表征脂肪乳粒径、电位、微观结构及脂肪乳内蛋白的荧光强度变化，以氧化稳定性、包埋率和生物利用率来评价脂肪乳的稳定性能和对姜黄素的负载效果。结果表明，随着姜黄素添加量的增加，脂肪乳平均粒径先增加、后趋于稳定，在添加量为0.6%时，平均粒径为1127.42nm，电位绝对值最大，为38.67mV。激光共聚焦显微镜观察结果表明，乳液中油滴和蛋白分布比较均匀，形成了包裹较好的液滴。在0.6%添加量下的脂肪乳储存14d时的氧化稳定性最好，POV值最小，仅为3.15mmol/kg，储存21d时TBARS值为0.56mmol/kg;姜黄素包埋率高达72.58%，经体外消化后生物利用率为55.22%。荧光光谱分析表明，过量的姜黄素会使脂肪乳中蛋白质的荧光强度显著降低。因此，在姜黄素添加量为0.6%时，通过酶辅助法可制备稳定性较高、运载效果较好的脂肪乳。

摘要:β-胡萝卜素作为重要的生物活性物质，其稳定性差、生物利用率低，极大限制了其在食品领域的应用。以大豆分离蛋白为水相，以玉米油为油相，通过添加壳聚糖、海藻酸钠制备多层乳液，与Ca2+交联制备运载β-胡萝卜素凝胶微球。通过粒径、ζ-电位、乳化稳定性、界面蛋白吸附量、β-胡萝卜素包埋率等指标和扫描电镜观察、红外光谱分析、体外释放动力学实验，研究了壳聚糖、海藻酸钠质量分数对乳液稳定特性及β-胡萝卜素凝胶微球释放特性的影响。结果表明，当壳聚糖质量分数为2.0%时，形成的双层乳液稳定性最好，对β-胡萝卜素的包埋率最高，达(64.82±0.31)%;当海藻酸钠质量分数达到2.0%时，形成的三层乳液对β-胡萝卜素包埋率最高，达到(86.75±2.00)%。红外光谱分析表明，凝胶微球中海藻酸钠与壳聚糖发生了静电相互作用;扫描电镜观察表明，干燥的凝胶微球呈球形，且随海藻酸钠质量分数的增加，凝胶微球的结构变得更加紧密;体外释放实验证明，凝胶珠微球具有持续性释放的功能，乳液凝胶微球可作为β-胡萝卜素一种良好的缓释体系。

摘要:由酒酒球菌（O.oeni）引发的苹果酸-乳酸发酵（MLF）在降低葡萄酒酸度的同时，还伴随着多种糖苷酶的合成释放，该过程对源自葡萄中的键合态香气前体物质转化产生积极影响。以分离、鉴定的2株本土O.oeni菌株ZX-1、GF-2为研究对象，以商业菌株VP41为对照，分析探讨单一发酵条件（初始pH值、乙醇体积分数、SO2添加量和发酵温度）及复合酿酒条件对供试菌株的βD葡萄糖苷酶及双糖苷酶活力累积量的影响，通过微酿试验分析供试菌株接种发酵后的霞多丽干白葡萄酒中萜烯类香气物质的变化。结果表明：随着乙醇体积分数及SO2添加量的增加，菌株的糖苷酶活力累积量均呈先上升、后下降的变化趋势;较高pH值条件更有利于O.oeni菌株糖苷酶的合成;βD葡萄糖苷酶和双糖苷酶活力累积量对发酵温度的响应存在差异。在复合酿酒条件下，本土O.oeni菌株的双糖苷酶活力累积量显著高于商业菌株VP41（P<0.05），而βD葡萄糖苷酶活力累积量则略低于VP41。SO2添加量对所有供试菌株的糖苷酶活性均有极显著影响（P<0.01），pH值、乙醇体积分数对菌株ZX-1、GF-2和VP41的糖苷酶活性有显著影响（P<0.05），发酵温度仅对菌株ZX-1、VP41的βD葡萄糖苷酶和VP41的双糖苷酶活性有显著影响（P<0.05）。菌株的最佳产酶条件为：乙醇体积分数12%、SO2添加量30mg/L、pH值3.6、发酵温度22℃，在此条件下，菌株GF-2的双糖苷酶活力累积量最高（46.137mU/mL），其次是ZX-1（45.932mU/mL）和VP41（37.011mU/mL）。微酿试验萜烯类化合物分析结果显示，本土O.oeni ZX-1发酵后的酒样中虽然萜烯类物质种类仅次于VP41处理后的酒样，但酒样中的总含量却较高，α松油醇、香茅醇、大马士酮、芳樟醇等萜烯类物质的质量浓度高于阈值，有效提升了品种香气特征。

摘要:为探究脂氧酶缺失型大豆品种东富3、7S球蛋白缺失型大豆品种东富2为原料生产的豆乳理化性质，以普通大豆品种黑农64为对照，分别探究均质（80MPa）、加热工艺（95℃、25min）对3种原料豆乳理化性质的影响。结果显示未均质加热前，东富3生豆乳的蛋白溶解度、游离巯基含量在3种豆乳中最高，平均粒径、浊度、粘度、离心沉淀率最低;东富2生豆乳的蛋白溶解度、游离巯基含量显著低于正常品种黑农64生豆乳（p＜0.05），平均粒径、浊度、粘度、离心沉淀率显著大于黑农64生豆乳（p＜0.05），即生豆乳中东富3物理稳定性最高，东富2物理稳定性最低。均质后，所有豆乳的蛋白溶解度、游离巯基含量均增加，平均粒径、浊度、粘度均降低。东富2和黑农64豆乳均质后离心沉淀率显著下降（p＜0.05），而东富3豆乳离心沉淀率与均质前无显著差异（p＞0.05），但物理稳定性仍然最高，东富2均质豆乳物理稳定性仍最低。加热后3种豆乳的蛋白溶解度、平均粒径、粘度均增加，而游离巯基含量、离心沉淀率均下降，较与均质，加热对豆乳物理稳定性提升效果更显著（p＜0.05）。加热后东富3豆乳平均粒径和离心沉淀率仍然最低，尽管受热后东富2豆乳粒径增加幅度大于其他2个品种，但较高的粘度使其离心沉淀率下降程度最大，物理稳定性优于加热后的黑农64豆乳。豆乳微观结构图显示均质、加热前后3种豆乳油滴尺寸变化与粒径结果一致。

摘要:针对长江中下游农业区土壤黏重潮湿、机具碾压导致地表平整度差、耕作时耕深不稳定等问题，提出了一种基于拖拉机车身俯仰角与悬挂装置提升臂转角的耕深监控方法。首先，对旋耕作业机组姿态进行分析，确定了耕深与角度之间的几何关系，建立了耕深控制模型，并利用角位移传感器和倾角传感器分别测量提升臂转角和拖拉机车身俯仰角的变化，从而间接确定耕深;然后设计了耕深电液监控系统，该系统可预设耕深和实时显示耕深;最后，选用Simulink软件通过仿真对耕深电液监控系统进行响应速度检验，仿真结果显示，系统能在0.6s达到稳定状态，满足耕深控制要求。进行了耕深自动监控系统准确性试验，结果表明，系统能检测因倾仰导致的三点悬挂下拉杆悬挂点高度的变化量，调控高度稳定在设定值，验证了系统的准确性。为检验耕深电液监控系统田间作业性能，选择所设计的电液监控系统与原机械调节系统进行了对比试验，结果表明，利用电液监控系统进行旋耕作业时，其在各工况中耕深稳定性变异系数不超过4.28%，耕深标准差和耕深稳定性变异系数均低于机械调节系统。

摘要:多指机器人手爪普遍存在指端作用力弱的问题,柔性机器人手爪也出现末端作用力不足的现象，采用气压驱动的软体手爪虽驱动力增强，但不利于手爪控制的准确性，为此，设计了一种基于滑块摇杆机构的柔性三指机器人手爪。该手爪每根手指的指尖、指中节采用滑块摇杆机构实现，不仅增强了指端作用力，而且结构简单、易实现。为避免手指与目标物的刚性接触，手指尖、指根运动均通过弹簧来实现手爪的柔性;指尖驱动弹簧设计得较软，有利于初始接触的柔性;指根采用腱传动方式，指根腱采用较硬的弹簧来传递舵机扭力，可保证足够的作用力;手指表面均设计有较平的表面，有利于粘贴触觉传感器。通过理论分析与计算，证明指尖可获得较大的作用力，并分析了弹簧的选取方法。通过抓取实验证明本文设计的机器人手爪具有较好的适应性和抓取能力;与本课题组前期设计的钢丝绳耦合欠驱动式机器人手爪进行了抓取力对比测试，结果表明，手爪的抓取力有了很大提升，最大抓取质量达1.71kg;通过测试指端正压力与驱动舵机旋转角的关系以及抓取典型目标物的损伤情况，证明了设计的手爪具有一定柔性。有关性能实验证明了设计的手爪具有较好的实用性。

摘要:根据基于方位特征方程（POC）的并联机构拓扑结构设计理论及方法，设计了一种低耦合度三平移一转动（3T1R）并联机构，对该机构进行了拓扑结构分析，包括方位特征、自由度及耦合度计算，该机构具有部分运动解耦性。但耦合度k=1只能求得位置正解的数值解，不利于后续的尺度优化、误差分析及动力学分析，为此对其进行拓扑降耦优化设计，即在基本功能（DOF、POC）以及部分运动解耦性不变的情况下，使其耦合度k=0并具有符号式位置正解。运用基于拓扑特征的运动学建模原理求解该优化机构的符号式位置正解，基于导出的雅可比矩阵进一步分析了机构发生奇异的条件，分别基于位置逆解和位置正解求解机构的工作空间，研究表明，基于位置正解的机构工作空间分析具有计算过程简单、计算精确、计算量少等优点。本研究为该机构后续的尺度优化、误差分析及动力学分析奠定了基础。

摘要:为了研究摩擦力对并联机构运动过程的影响，对3-PRS并联机构进行了基于关节摩擦力的动力学分析。对3-PRS并联机构进行末端理论运动轨迹规划，采用矢量法对机构进行了运动学分析。提出3种不同的关节摩擦模型，包括库伦摩擦模型、库伦-粘性摩擦模型以及库伦-粘性-静摩擦模型，在考虑关节间摩擦的情况下，基于牛顿-欧拉法建立了3-PRS并联机构的动力学分析模型。逆动力学实例分析表明，负载越大，摩擦力越大，在有无摩擦力的情况下，3个移动副驱动力的最大误差分别为1.40%、1.51%、1.49%。通过正动力学实例分析了不同情况下关节间摩擦模型对末端运动轨迹的影响，结果表明，不同关节摩擦模型对3-PRS并联机构末端的运动轨迹有较大的影响。