摘要:随着互联网和人工智能技术的发展，农业知识智能化服务逐渐承担起为农业生产管理提供有效技术指导的作用。本文对农业文本语义理解中的关键技术及应用进行综述。首先按照自然语言处理中基于规则、机器学习和深度学习的语义处理方法介绍其在农业领域应用的进展；然后阐述了针对农业知识特性的语义分析方法，涵盖农业文本分析主要过程的储存、表达、计算，包括农业知识图谱的知识抽取、融合、表示、推理，TF-IDF、Word2Vec、BERT等农业文本表示模型与CNN、RNN、Attention等分类模型；阐述了可用于分词、向量化表达等的通用语料库和农业领域常用语料库；从农业智能问答、农业语义检索、农业智能管理决策方面阐述语义理解在农业领域中的应用；最后从农业语料库标准化构建、语义理解模型复杂度、多模态语义处理、多区域多语言语义理解等方面对农业文本的语义理解研究趋势进行了展望。

摘要:为满足自主作业农机自动导航作业的需求并优化农机作业效率，在处理多种车辆转弯方式约束和农业地块约束的基础上，基于模拟退火算法提出一种混合规则路径规划方法。在多种作业约束处理方面，引入了农机转弯代价邻接矩阵来量化农机地头转弯方式的影响，通过采用内缩改进的道格拉斯-普克(Douglas-Peucker)拟合算法与求解采样点的最小凸包分别处理地块边界及障碍物边界。在使用角平分线的平行偏移法求得转向预留地块后，以转弯代价最小为优化条件对多种形状地块进行了最优作物行生成。在农机遍历顺序方面，利用模拟退火算法求解得到最优路径集，并通过单元拆解及合成的方式求解全覆盖遍历顺序，解决了传统规则遍历走法适应性差和大规模农机作业时经典模拟退火算法易陷入局部最优解的问题。实验表明，本文方法所得路径平均作业覆盖率达90.78%，平均作业占空比达85.10%。在同等作业条件下，利用本文方法所得路径比传统规则路径最多可节约距离消耗30.3%，比模拟退火算法所生成路径节约6.9%。 说明本文规划算法可在多种约束下对农机进行作业路径规划，且具有较好的规划效果。

摘要:针对目前基于全球导航卫星系统技术的农机自动驾驶地头转弯方法的局限性，提出了基于双目视觉的农田田埂边界的识别和测距方法，对具体方法的可行性、适用性及约束条件进行了分析。针对光照变化大、重复纹理多的农田环境，双目立体匹配的代价计算步骤采用了Census变换和截断梯度融合的方法、代价聚合步骤采用了多尺度代价合并的分割树算法，可快速得到良好的视差图。针对农田地面不平坦及作物生长高度不均的实际情况，对视差图构建的三维点云进行了自适应阈值点云提取和干扰消除等操作，实现了田埂边界的识别。另外，根据农田信息，对计算的平均边界距离进行了校正。实验表明，此算法可以实现早期作业农田的边界距离检测，对前方5~10m的田埂识别率达到99%，测距精度随着检测距离的减小而提高，5m时的测距误差约0.075m。在NVIDIA Jetson TX2 硬件平台上，算法运行时间约0.8s，对于行驶速度小于1.5m/s的农机可满足作业的实时性要求。

摘要:针对油莎豆挖掘装置以正向旋转挖掘方式为主，其漏豆率高、易拥堵、根系环抱体土壤难破碎，导致后续清选分离困难，联合收获工作效率极低等问题，应用离散元仿真分析方法，建立油莎豆根系-块茎-土壤离散元模型，分析油莎豆根系-块茎-土壤之间相互作用对油莎豆根系土壤环抱体碎裂的影响机理，设计一种反向旋抛式油莎豆起挖装置，并应用单因素和正交旋转中心组合试验方法，研究反旋挖掘装置旋耕刀相位角和安装间距对性能指标埋果率和土壤破碎率影响规律和优化参数组合，试验结果表明，反向旋抛式油莎豆起挖装置的最佳组合参数为：相位角61°、安装间距150mm，此时土壤破碎率为94.10%、埋果率为1.39%，在相同参数设置下与普通旋耕刀组合进行田间验证试验，结果表明，埋果率降低了13.33%，土壤破碎率提高了3.15%，满足油莎豆机械化收获部颁标准技术要求。研究结果为进一步提升油莎豆收获机具研发提供了理论依据。

摘要:针对黄土高原丘陵山区坡地等高线旋耕作业时土壤耕作侵蚀（土壤由坡高侧向坡低侧迁移）严重及其机理不明等问题，通过理论分析、仿真试验、土槽及实地试验相结合的方法，深入开展山地拖拉机坡地旋耕侵蚀规律研究。首先，构建了H245标准型常用旋耕刀在坡地工况下的扰土体积参数方程，完成了旋耕刀坡地扰土过程的经典力学分析，确定了导致坡地旋耕土壤侵蚀的主要影响因素：坡地角、耕作深度、刀轴转速以及旋耕作业速度；然后，基于EDEM离散元仿真软件研究了单把旋耕刀和旋耕机整机的坡地扰土规律，得出土壤颗粒在旋耕刀侧切刃的动态滑切作用下有水平向后运动的行为，浅层土壤颗粒位移最大，深层土壤颗粒位移最小，并且深层靠近旋耕刀回转中心的土壤颗粒位移最大；土壤的侧向位移方向受旋耕刀正切刃朝向的影响；随着旋耕刀的入土，土壤颗粒在垂直方向的位置呈先变深后变浅的趋势。最后，选取旋耕刀轴转速、旋耕作业速度和坡地角作为试验因素，进行了实地旋耕单因素和正交试验，单因素试验得到土壤水平、侧向位移随着上述3个因素变化的规律；正交试验方差分析得到影响土壤侧向位移的主次因素为坡地角、旋耕刀轴转速、旋耕作业速度，影响土壤水平位移的主次因素为旋耕作业速度、坡地角、旋耕刀轴转速；拟合得到土壤侧向位移、水平位移与自变量之间的回归方程，并经参数寻优确定在5种随机设定坡地角下旋耕机最优作业参数组合。该研究可为现有旋耕机在黄土高原坡耕区低侵蚀作业提供技术指导，为坡地专用旋耕机的设计提供研究思路。

摘要:针对坡耕地环境下鸭嘴式玉米排种器排种质量差及性能不稳定等问题，以鸭嘴式玉米排种器为载体，设计了一种配套的间歇同步充补装置。阐述了排种器整体结构及工作原理，分析了种子在排种器内部排种、补种及导种过程，优化了间歇同步充补装置摇杆、内棘轮和鸭嘴式排种器直角导种部件等关键部件结构参数。结合理论分析和坡耕地播种农艺要求，选取作业速度、回位弹簧预紧力和作业坡角为试验因素，合格指数和变异系数为性能指标进行了单因素试验、正交试验及台架对比试验。试验结果表明，性能指标随作业速度和作业坡角增加先增加后降低，随回位弹簧预紧力增加先增加后趋于平稳；当作业速度为1m/s、回位弹簧预紧力为15.6N（型号T4，丝径为1mm，中径为7mm，原长为25mm）、作业坡角为12°时，其排种性能较优，合格指数为98.7%，变异系数为10.2%；较传统鸭嘴式排种器其合格指数提高了9.5个百分点，满足坡耕地环境下精量播种作业要求。

摘要:针对目前栽植机械中多杆式栽植机构构型有限的问题，借助图论型综合的方式，构建完备的多连杆栽植机构构型库。首先，在连杆机构运动链综合中，基于加权四次幂矩阵与加权最小距离矩阵的方法，获取拓扑图顶点相似特征码，根据不同顶点间特征码的唯一性，开展运动链拓扑图相似点识别与同构判别；其次，建立栽植机构构型筛选规则，利用相似点的特征实现功能点的选取，建立了6构件至9构件机构功能拓扑图图库，得到六杆一自由度构型14个，七杆二自由度构型17个，八杆一自由度构型510个，九杆二自由度构型917个；最后，在构型库中选取不同构件数下的构型进行运动学建模，优化获得适合栽植作业运动要求的新型六杆、七杆、八杆栽植机构尺寸，并进行运动仿真验证了构型综合方法的正确性，可为多样化种植机械的创新设计提供更多可选构型。

摘要:为了实现自动移栽机高效、高质量取苗，提出整排取苗、同时投苗的工作方式。以指夹式取苗爪为研究对象，阐述了取苗爪的结构组成及工作原理。建立了取苗爪的运动数学模型，结合钵体力学特性及根系分布特点，对组成取苗爪的各构件进行尺寸参数优选，并在RecurDyn中建立其虚拟样机模型。通过试验进行钵体力学性能测量，对试验所得数据进行处理，得出钵体物理特性参数，进而在EDEM中建立钵体颗粒模型。通过EDEM-RecurDyn耦合仿真取苗爪插入、夹取、提离过程。分析取苗爪插入钵体苗深度、开始夹苗深度对取苗时钵体的影响，仿真优化得到当取苗爪插入钵体深度Id=34mm，插入钵体平均速度Iv=280mm/s，开始夹苗深度Ci=4mm，夹苗平均速度Cv=250mm/s时，可以获得较好的钵体完整性。在16、20、24次/min的取苗速率下进行取苗爪取投苗试验，结果表明，所设计的指夹式取苗爪取苗成功率均在96%以上，钵体破碎率小于1%，具有良好的取苗、投苗效果，在取苗作业中可以保持良好的钵体完整性。

摘要:针对名优茶机械化采摘难的问题，根据茶叶采摘农艺要求和手工采摘动作的分析，设计了一种手持式名优茶嫩梢采摘机械手，模拟人手指夹住茶叶并通过提拉进行采摘。通过采摘机械手的运动分析，得到了影响采摘效率的因素磁钢距离、主动手指角速度和主动手指转角的参数变动范围。采用Box-Behnken响应面分析方法，研究影响因素对采摘成功率的交互影响，以采摘成功率为响应值建立二次回归模型，各因素对采摘成功率的影响显著性主次排序为：主动手指角速度、磁钢距离、主动手指转角；运用Design-Expert 11.0软件的优化模块，以采摘成功率为优化目标对各因素进行优化，得到优化参数为：磁钢距离40.04mm、主动手指转角153.0°、主动手指角速度3.38rad/s。以优化后的参数进行采摘试验，结果表明采摘成功率为74.3%，3次采摘平均速度为25.2个/min，试验值与预测值的相对误差小于5%，优化模型结果可靠。

摘要:针对我国柳树插条半自动扦插作业人工喂入劳动强度大和作业效率低的问题，提出一种实现有序出料、取料和送料功能的柳树插条自动喂入装置，并针对该装置进行取料机构的优化设计与相关试验研究。建立取料机构运动学模型和优化设计模型，应用自主开发的软件分析确定了取料机构参数的取值范围，进而利用Matlab软件的遗传算法工具箱实现取料机构的参数优化；完成取料机构结构设计，进行取料机构虚拟运动仿真验证；研制取料机构样机和柳树插条自动喂入装置试验台，开展取料机构高速摄像试验和柳树插条自动喂入试验，研究取料机构运动特性，检验自动喂入装置的工作性能。在自动喂入效率达到55株/min时，柳树插条喂入成功率约为83%，表明该装置具有应用于柳树插条自动扦插机的可行性。

摘要:为减小三七收获过程中的挖掘阻力，以三七根茎及种植土壤为研究对象，测定本征物理参数，设置Bonding键参数建立三七根茎的离散元模型，分析根土粘结机理，利用Hertz-Mindlin with JKR建立三七根茎-种植土壤离散元复合模型；建立并分析挖掘铲的理论力学模型，确定仿生挖掘铲设计尺寸（长×宽×厚）为：360mm×150mm×8mm、入土角30°、铲尖半角60°；采集野猪头三维模型的点云数据，确定仿生铲的结构曲线方程，建立仿生挖掘铲的三维模型；开展仿生挖掘铲与平面挖掘铲的仿真对比试验，追踪颗粒位移流向得平均位移以及平均挖掘阻力，分析颗粒的速度矢量明晰了挖掘铲面的减阻机理，得仿生挖掘铲的仿真试验减阻率为19.15%；利用高速摄影和阻力采集设备开展土槽试验，结果表明土壤颗粒流向与仿真趋势一致，仿生挖掘铲和平面挖掘铲的平均挖掘阻力为1207.23、1594.49N，仿生挖掘铲减阻率为24.29%，与仿真试验减阻率十分接近，验证了离散元模型准确可靠、挖掘铲力学模型构建准确，仿生结构设计合理。

摘要:针对目前王草缺少专用机械收获装备，传统通用型切割装置对王草平茬刈割效果不稳定等问题，设计了一种王草收获机旋转刀盘式平茬切割装置。根据王草簇状分蘖生长的生物特性和平茬刈割的收获要求，完成切割装置的总体结构设计，通过理论分析，确定了切割器和塔轮式输送器的关键结构和工作参数。利用ANSYS/LS-DYNA仿真对比单动刀切割和动定刀组合切割的切割效果，结果表明动定刀组合切割断面平整度优于单动刀切割，在刀盘低速切割时，动定刀组合的切割功耗小于单动刀切割；切割输送仿真试验表明塔轮式输送器的输送效果较好，能够实现割后王草茎秆的顺茬输送。搭建切割器试验台，采用Box-Behnken设计方法，选择动定刀间隙、刀盘转速和刀盘倾角为试验因素，留茬破头率和切割功耗为试验指标，建立了因素与指标间的回归模型，通过NSGA-Ⅱ算法，确定切割器最优参数组合为动定刀间隙2.98mm、刀盘转速为84.7r/min、刀盘倾角为28.65°，在此参数组合下测得留茬破头率为8.66%，单位切割功耗为7.78mJ/mm2。在此基础上进行田间试验，试验结果与优化结果基本一致，结果表明旋转刀盘式王草平茬切割装置应用于王草收获总体收割质量较好。

摘要:针对谷物联合收获机产量监测系统成本高、结构复杂和稳定性较低的问题，设计了基于占空比测量的谷物联合收获机产量监测系统，由对射式光电传感器、GPS模块、数据处理单元、数据存储单元和可视化单元组成。系统工作时，通过对射式光电传感器监测刮板上谷物遮挡与不遮挡两种电压信号，通过软件系统处理信号中高度对应的占空比，利用占空比与产量计量模型的关系获得产量数据，并连同系统的绝对时间、GPS数据存储到系统中。通过EDEM仿真和理论模型分析，推导了占空比测量值与谷物质量的正比例关系。利用台架试验对占空比测量值与谷物质量进行了全局模型和局部模型拟合，决定系数R2均不小于0.988。随后通过台架试验对全局模型和局部模型进行模型分析，台架试验结果表明，虽然局部模型可能对固定转速下的测量数据更优，但全局模型更具有通用性。随着系统测量数据的增加，相对误差逐步减小。田间试验中对系统测量的异常信号进行了统计和分析，为了减少异常信号对测产误差的影响，对系统测量值与实际产量进行了标定。田间试验结果表明，产量监测系统测产最大相对误差为3.83%，平均相对误差为0.40%，系统整体误差和误差波动均较小。

摘要:为扩展果园秸秆覆盖机作业功能，解决丘陵山地果园缺少有机肥施肥机械的问题，基于秸秆覆盖机，设计了自走式果园有机肥条铺机。整机主要由车体和条铺装置组成，其中条铺装置采用伸缩式结构，条铺间距为1.8~2.7m，适应在行距为3.0~4.5m的果园进行有机肥对沟施肥或行间双侧条铺，也可用于大田作物对行施基肥或条铺栽培基质。运用离散元法对条铺装置的排肥口结构进行优化，确定了最优斜口形排肥口结构。条铺试验结果表明，腐熟牛粪施肥量29.40~53.10t/hm2，变异系数小于等于15.48%；菌渣施肥量21.45~75.00t/hm2，变异系数小于等于6.57%；腐熟牛粪、菌渣施肥量模型的决定系数分别为0.8713和0.9631。果园实地试验中作业效果良好。

摘要:针对传统风送式喷雾机风送距离短与药液浪费的问题，设计一种适用于传统果园喷雾机的轴流式风送系统。通过设置不同风筒导叶的安装角、数量、长度和锥形多出口装置的锥度、出口布局方式，进一步引导风送系统气流场，并建立相对应的气流场分布模型。通过对比选取风送系统的最佳优化设计方案，并开展了验证试验。试验结果表明，风筒导叶参数对出口风速影响的显著性由大到小为长度、安装角、数量，锥形多出口装置出口布局方式对出口风速的提升效果明显；当风筒导叶安装角为10°，数量为6，长度为20cm，且锥形多出口装置锥度为2.25、出口布局为A型时，风送系统出口风速及均匀性达到最优，所建立的模型出口风速与试验值相对误差为4.66%和变异系数为3.63%，验证了数值模拟结果的可靠性。在此基础上，通过喷雾机外流场试验可得，射流边界范围随着出口直径和转速的增加而增大，风送距离也随之增大，当风送距离0~2m，风速大于5m/s，衰减幅度明显，当风送距离大于2m时，气流衰减较为平缓，风速距离4m处风速达到1.5m/s左右。优化后轴流式果园喷雾机风送系统结构合理，气流均匀性、风速、边界和射程等方面均满足果园植保机械需求，研究结果可为果园喷雾机风送系统优化设计和风送式施药提供参考。

摘要:以淮南市为研究区，选择1985、1995、2005、2016年土地利用数据，在分析土地利用动态变化特征的基础上，利用CLUE-S模型模拟预测了未来土地利用格局。结果表明：1985—2016年，研究区耕地面积减少11.62%；建设用地和水体面积百分比分别增加7.98个百分点和4.29个百分点。2005—2016年是各地类变化最强烈的阶段，其综合土地利用动态度最大，为13.46%。建设用地变化速率最快，其土地利用动态度为5.19%。土地转移主要发生在耕地、水体和建设用地之间，以耕地向建设用地和水体的转换为主。耕地转为建设用地的面积达207.61km2，新增水体集中分布在潘谢矿区。加入空间自相关性和土壤质量因子后，耕地和建设用地的Logistics回归效果显著改善，ROC分别增加0.201和0.133。年均降水量是影响耕地变化的主要驱动因子，与耕地分布概率呈负相关；而建设用地变化主要驱动因子为GDP。土地利用模拟的Kappa系数为0.74，CLUE-S模型在研究区域具有较好的模拟能力。运用CLUE-S模型预测了研究区2028、2034、2040年土地利用空间分布，未来土地利用空间分布格局总体上没有明显变化，各用地类型面积变化相对稳定。

摘要:基于人地系统理论，构建区域低效化的理论分析框架，以山西省106个县为研究单元，运用空间自相关和地理探测器等方法，分析了山西省城镇低效用地的空间分异格局，定量探测了城镇低效用地空间分异的主导因子，揭示县域城镇低效用地与空间要素之间的相互作用机理。结果表明：构建“低效-自然-经济-社会”分析框架，分析城镇低效用地与空间要素之间作用路径和表现形式，总体上包括“人”、“地”2类要素和自然、经济、社会3个维度，其中自然要素在低效用地空间分异中发挥基础性作用，经济要素起决定性作用，社会要素具有强化放大效应。山西省8909%的县域城镇低效用地规模低265.86hm2，整体偏向低值集聚，具有较弱的同质集聚特征;从空间分布上看，经济发展水平高的县域城镇低效用地规模高于经济发展水平低的县域，平原地区县域的城镇低效用地规模高于山区丘陵地区。常住人口规模、GDP、对外交通枢纽数、地均GDP和规模以上工业企业数是山西省城镇低效用地规模空间分异的主导因子，但各因子在县域内驱动力有明显差异；因子交互作用类型以非线性增强为主，双因子增强为辅，其中常住人口规模对因子交互作用的影响最强，凸显了人口因子的驱动效应。

摘要:为提高干旱区冬小麦叶面积指数（Leaf area index, LAI）遥感估算精度，以拔节期冬小麦LAI为研究对象，在对冠层高光谱数据进行一阶（First derivative, FD）、二阶（Second derivative, SD）微分预处理的基础上，计算了任意波段组合的二维植被指数（Two-dimensional vegetation index, 2DVI）和三维植被指数（Three-dimensional vegetation index, 3DVI），通过进行与LAI之间相关性分析，寻求最佳波段组合的植被指数；利用人工神经网络（Artificial neural network, ANN）、K近邻（K-nearest neighbors, KNN）和支持向量回归（Support vector regression, SVR）算法分别建立LAI估算模型，并进行精度验证。结果表明：任意波段组合的植被指数与LAI相关性均显著提高，尤其是基于一阶微分预处理光谱的FD-3DVI-4(714nm, 400nm, 1001nm)相关系数达到0.93（P＜0.01），且最优组合波段主要位于红边位置。基于最优FD-3DVI植被指数和K近邻算法的估算模型表现突出，其决定系数R2为0.89，均方根误差最低（RMSE为0.31），相对分析误差RPD为2.41；表明K近邻算法更适合解决非线性问题，能够提高估算精度，为后期作物长势评价、合理施肥等提供理论依据。

摘要:为快速、准确地检测毛竹林刚竹毒蛾（Pantana phyllostachysae Chao）危害，基于Sentinel-2A MSI数据分析不同刚竹毒蛾危害等级下毛竹林像元光谱的变化，从叶损量、绿度、含水率等多个维度选择对刚竹毒蛾危害具有响应能力的22个Sentinel-2A MSI光谱衍生指标；经单因素方差分析（ANOVA）以及递归特征消除法（Recursive feature elimination，RFE）优选后，得到可用于刚竹毒蛾危害识别10个遥感特征，包括LAI、RVI、NDMVI、EVI、NDVI705、NDVI783、RegVI1、RegVI2、GVMI和NDWI；将上述指标作为自变量，虫害等级作为因变量，建立基于XGBoost模型的刚竹毒蛾危害检测模型。研究发现，Sentinel-2A MSI数据波段6、7、8、8a对刚竹毒蛾危害具有较强的响应能力；红边与近红外波段参与构建的指数有效反映了竹林的受害情况；XGBoost模型对刚竹毒蛾危害识别的总精度为83.70%，对不同刚竹毒蛾危害等级的识别精度依次为94.72%、72.06%、79.77%、92.41%。因此，利用ANOVA-RFE筛选Sentinel-2A MSI光谱特征建立的XGBoost虫害检测模型，具有较高的识别精度，可为毛竹林刚竹毒蛾危害遥感监测提供技术支持。

摘要:为实现日光温室夜间环境下采摘机器人正常工作以及番茄快速识别，提出一种基于改进YOLO v5的夜间番茄果实的识别方法。采集夜间环境下番茄图像2000幅作为训练样本，通过建立一种基于交并比的CIOU目标位置损失函数，对原损失函数进行改进，根据计算函数anchor生成自适应锚定框，确定最佳锚定框尺寸,构建改进型YOLO v5网络模型。试验结果表明，改进YOLO v5网络模型对夜间环境下番茄绿色果实识别精度、红色果实识别精度、综合平均识别精度分别为96.2%、97.6%和96.8%，对比CNN卷积网络模型及YOLO v5模型，提高了被遮挡特征物与暗光下特征物的识别精度，改善了模型鲁棒性。将改进YOLO v5网络模型通过编译将训练结果写入安卓系统制作快速检测应用软件，验证了模型对夜间环境下番茄果实识别的可靠性与准确性，可为番茄实时检测系统的相关研究提供参考。

摘要:为解决整株盆栽金桔果实识别及总体计数问题，提出了基于三维点云配准的金桔果实识别方法。首先，使用RGB-D相机采集植物多角度点云数据并进行背景去除和去噪处理。然后采用随机采样一致性（Random sample consensus, RANSAC）算法进行圆柱拟合获得旋转中心轴参数，将点云绕中心轴旋转固定角度完成初配准，之后采用点到面的迭代最近点（Iterative closest point, ICP）算法完成精配准得到完整点云。最后，对点云进行欧氏聚类分割，采用随机采样一致性算法对聚类后点云进行球形分割，获得每个果实的三维空间位置并计数。本研究对9株盆栽金桔（共149个果实）进行识别，总计识别查全率为85.91%，查准率为79.01%，F1值为82.32%，果实数量预测值和真实值的决定系数为0.97，平均绝对百分比误差为16.02%。实验结果表明，本文方法不依赖颜色信息，能够有效识别整株植物中未成熟的青色果实，可为果实识别与产量估计等研究提供参考。

摘要:为有效识别茶叶嫩芽提高机械采摘精度、规划采摘路线以避免伤害茶树，针对传统目标检测算法在复杂背景下检测精度低、鲁棒性差、速度慢等问题，探索了基于Faster R-CNN目标检测算法在复杂背景下茶叶嫩芽检测方面的应用。首先对采集图像分别进行等分裁切、标签制作、数据增强等处理，制作VOC2007数据集；其次在计算机上搭建深度学习环境，调整参数进行网络模型训练；最后对已训练模型进行测试，评价已训练模型的性能，并同时考虑了Faster R-CNN模型对于嫩芽类型（单芽和一芽一叶/二叶）的检测精度。结果表明，当不区分茶叶嫩芽类型时，平均准确度（AP）为54%，均方根误差（RMSE）为3.32；当区分茶叶嫩芽类型时，单芽和一芽一叶/二叶的AP为22%和75%，RMSE为2.84；另外剔除单芽后，一芽一叶/二叶的AP为76%，RMSE为2.19。通过对比基于颜色特征和阈值分割的茶叶嫩芽识别算法（传统目标检测算法），表明深度学习目标检测算法在检测精度和速度上明显优于传统目标检测算法（RMSE为5.47），可以较好地识别复杂背景下的茶叶嫩芽。

摘要:针对自然环境复杂背景下葡萄霜霉病检测分级困难的问题，提出了一种基于语义分割结合K-means聚类和随机森林算法的葡萄霜霉病检测分级方法，实现对葡萄霜霉病快速分级。构建了葡萄霜霉病数据集，采用HRNet v2+OCR网络建立葡萄叶片语义分割模型，提取复杂环境下葡萄叶片；采用K-means聚类算法将葡萄叶片分解为若干子区域图像，并标记少量数据集进行随机森林算法学习，实现葡萄叶片病斑分割与提取；同时在叶片提取和病斑提取过程中，设计一种像素尺寸变换方法，解决图像分辨率引起的精度低问题。基于HRNet v2+OCR网络的葡萄叶片分割模型的准确率为98.45%，平均交并比为97.23%；融合K-means聚类和随机森林(RF)算法的葡萄叶片正面、反面和正反面霜霉病病害分级准确率分别为52.59%、73.08%和63.32%，病害等级误差小于等于2级时的病害分级准确率分别为88.67%、96.97%和92.98%。研究结果表明，基于K-means聚类和随机森林算法的葡萄霜霉病检测分级方法能够准确地分割自然环境复杂背景下的葡萄叶片和葡萄霜霉病病斑，并实现葡萄霜霉病分级，为葡萄霜霉病精准防治提供了方法和模型支持。

摘要:为提高梨叶片病害发生程度诊断的效率和准确性，本文提出基于全局上下文级联R-CNN网络（Global context Cascade R-CNN，GC-Cascade R-CNN）的梨叶病斑计数方法。模型的主干特征提取网络嵌入全局上下文模块(Global context feature model，GC-Model)，建立有效的长距离和通道依赖，增强目标特征信息。引入特征金字塔网络（Feature pyramid network，FPN）融合浅层细节特征和深层丰富语义特征。使用ROI Align替换ROI Pooling进行区域特征聚集，增强目标特征表达。最后利用多层级联网络对目标区域进行边框回归和分类，完成病斑计数任务。在梨叶病斑图像测试中，模型的各类病斑平均精确率均值（Mean average precision，mAP）达89.4%，检测单幅图像平均耗时为0.347s。结果表明，模型能够有效地从梨叶片病害图像中检测出多类病斑目标，尤其对叶片炭疽病斑检测效果提升显著；不同种类梨叶片病害病斑计数值与真实值回归实验决定系数R2均大于0.92，表明模型病斑计数准确率较高。

摘要:针对南美白对虾样本来源多样导致的泛化效果较差的问题，引入香农信息论构造不同来源样本的特征差异模型，以深度卷积神经网络(DCNN)为识别框架基础，依据多源样本组成的数据集在分类前后呈现的熵减规则计算DCNN中的网络超参数，消解数据集从随机输入到规则输出的信息熵，打破数据类型从三维输入到一维输出的熵变动，实现图像数据由高维空间向低维空间的映射，获取DCNN中关于超参数和网络深度的自适应优化策略，以提高识别不同来源染病虾的泛化效果。实验结果表明，所提方法在单个数据集上的识别精度最高可达97.96%，并在其他4个图像数据集上进行了测试泛化，泛化精度下降幅度小于5个百分点。

摘要:猪只呼吸道疾病易传染，影响猪的养殖生产效率，咳嗽是呼吸道疾病的显著症状之一，为识别猪只咳嗽声，提出了一种基于深度神经网络的识别方法。对声音信号进行谱减法去噪和双门限端点检测后分别提取梅山猪咳嗽及喷嚏、鸣叫、呼噜声的滤波器组（Log_filter bank, logFBank）和梅尔频率倒谱系数（Mel frequency cepstral coefficents, MFCC）特征，每种特征与其一阶及二阶差分组合作为卷积神经网络(Convolutional neural networks, CNNs)和深层前馈序列记忆神经网络（Deep feed forward sequential memory networks, DFSMN）咳嗽声识别模型的输入，进行多分类训练。对比不同特征提取方法及不同迭代次数对模型效果的影响，实验结果表明，以MFCC作为特征输入的CNNs模型效果较优，测试集上咳嗽声识别精确率为97%，召回率为96%，F1值为98%，总体识别准确率为96.71%。表明该模型有效可行，可为生猪福利养殖中猪咳嗽声识别提供技术支持。

摘要:针对羊只个体差异较小，相似度高难以辨别，远距离识别准确率不高等问题，本文基于MobileFaceNet网络提出了一种融合空间信息的高效通道注意力机制的羊脸识别模型，对羊只进行非接触式识别。该研究基于YOLO v4目标检测方法生成羊脸检测器，以构建羊脸识别数据库；在MobileFaceNet的深度卷积层和残差层中引入融合空间信息的高效通道注意力（ECCSA），以增加主干特征的提取范围，提高识别率，并采用余弦退火进行动态学习率调优，最终构建ECCSA-MFC模型，实现羊只个体识别。试验结果表明，在羊脸检测上，基于YOLO v4的羊脸检测模型准确率可达97.91%，可以作为脸部检测器；在羊脸识别上，ECCSA-MFC模型在开集验证中识别率可达88.06%，在闭集验证中识别率可达96.73%。该研究提出的ECCSA-MFC模型在拥有较高识别率的同时更加轻量化，模型所占内存仅为4.8MB，可为羊场智慧化养殖提供解决方案。

摘要:针对传统的农业物联网路由以及网关选址时，考虑实际地形对传输损耗的影响不够，导致节点电能的浪费以及维护费用增加的问题，本文首先对农场地形以及已布置终端的位置进行建模，使用K-means算法确定路由初始位置以及该路由负责对接的终端。在考虑电磁波自由空间损耗以及绕射损耗的前提下设计合理的适应度函数，基于一种可变惯性系数的粒子群优化算法对路由和网关的位置进行优化。最终模型给出最大的电磁波损耗数据，用于在确定节点的最大发射功率时提供参考。算例仿真发现，路由位置通过PSO算法寻优，最大传输损耗最多可降低27.82%。实地检验发现，本算法所选取的最优点通信质量显著高于其附近的点，RSSI提升达12%~20%。模型最终给出的路由和网关最大传输损耗与最优布局位置对于实际节点铺设具有指导性意义。

摘要:针对区块链猕猴桃溯源未考虑产业链由不同组织构成而导致溯源数据不连续的问题，结合生产实践中合同交易的过程，提出了一种面向猕猴桃质量溯源的联盟链跨组织链上合同交易机制。通过两次链上的关联确认，将现实交易中双方签字确认合同条款的过程转移到联盟链上，实现跨组织的不可否认交易。选择联盟链搭建猕猴桃全产业链溯源系统的区块链网络，借助智能合约技术将猕猴桃生产过程信息价值化；采用散列值上链减轻链上压力；通过组织间交易合同的合同编号关联溯源数据、责任人和责任企业。基于Hyperledger Fabric猕猴桃全产业链溯源系统的测试分析表明，用户每上链一条数据平均用时约102ms，在增加链上合同交易机制的条件下系统进行一次完整溯源的时间延长了约7.11ms。研究保证了多组织溯源的数据连续性与可追溯性，对提升农产品质量安全具有重要意义。

摘要:传统池塘河蟹养殖主要依靠渔民根据经验来估算投饵量，通过人工撑船投喂饵料，饵料利用率低且劳动强度大。由于河蟹具有领地意识且移动范围较小，池塘各处河蟹分布不均匀，因此河蟹养殖需要科学精准投饵。现有河蟹养殖投饵作业方式粗放，无法满足河蟹高效生态养殖需求。为了掌握河蟹生长规律，更加科学高效地投饵喂料，本文设计基于河蟹生长模型的精准投饵系统。利用灰色关联度分析法确定对河蟹生长发育影响最大的环境因子。在传统水产生物生长模型基础上，加入环境因子进行改进，从线性和指数两个角度对河蟹生长模型进行优化拟合。利用遗传算法（GA）-反向反馈神经网络（BP神经网络）（GA-BP神经网络）对精准投饵预测模型进行训练，通过输入水温、溶解氧含量、pH值等环境参数，推算出最佳环境影响因子数值。根据河蟹生长模型、养殖密度、养殖面积得出河蟹总质量，结合河蟹生长期存活率与投喂率便可得出总投饵量。根据池塘河蟹实际分布密度和水质参数，确定池塘各区域的饵料分配系数，将总投饵量科学地分配到池塘各个区域。通过仿真得出预测投饵量决定系数R2为0.990，预测模型具有较好的拟合效果。池塘投饵试验结果表明，基于河蟹生长模型确定投饵量，通过智能投饵船自动作业能够精准投饵的池塘面积约为5.33hm2，能节约3个养殖户的劳动力成本。对池塘各区域，投饵船实际投饵密度与预设投饵密度相比，平均绝对误差为0.32g/m2，平均相对误差为3.90%，且系统可根据环境参数的变化及食台反馈及时调整投饵量，有利于节省饵料，培育大规格河蟹，增加河蟹产量，提高养殖效益，促进河蟹养殖节本增效发展。

摘要:为建立单粒玉米种子水分含量的高精度检测模型，制备了80份不同水分含量的玉米种子样本。针对玉米种胚朝上和种胚朝下分别进行高光谱反射图像采集，每份样本取样100粒，波长范围为968.05~2575.05nm。采用PCA快速提取单粒种子光谱，经多元散射校正预处理后，分别采用随机森林(RF)和AdaBoost算法建立单粒种子水分检测模型，并集成两种算法特征提出基于加权策略的改进RF用于单粒种子水分含量建模。利用单粒玉米种子胚朝上的光谱信息建立的改进RF模型训练集相关系数R为0.969，训练集均方根误差(RMSEC)为0.094%，测试集R为0.881，测试集均方根误差(RMSEP)为0.404%；利用单粒玉米种子胚朝下的光谱信息建立的改进RF模型训练集R为0.966，RMSEC为0.100%，测试集R为0.793，RMSEP为0.544%。实验结果表明：改进RF的泛化能力和预测精度明显优于RF和AdaBoost算法；种胚朝上的单粒玉米种子水分含量检测模型优于种胚朝下的模型。高光谱检测技术结合集成学习算法建立的玉米种子水分检测模型预测精度高，稳健性好。

摘要:为了高效检测玉米种子内部裂纹，设计基于卷积神经网络(CNN)的检测系统及批量检测方法，采集有裂纹和无裂纹的玉米种子制作数据集，构建AlexNet、VGG11、InceptionV3和ResNet18共4种经典卷积神经网络，同时与传统算法模型SVM和BP神经网络进行对比实验。实验发现，卷积神经网络模型优于这两种传统算法模型，ResNet18模型的综合检测性能最佳，单粒有裂纹种子的识别准确率为95.04%，单粒无裂纹种子的识别准确率为98.06%，平均单粒种子识别时间为4.42s。基于ResNet18，搭建种子内部裂纹自动识别装置，设计识别软件控制装置，得到玉米种子内部裂纹识别系统。系统实验进行10组批量识别，有裂纹种子的平均识别准确率为94.25%,无裂纹种子的平均识别准确率为97.25%，批量识别中光源的透射无法等效地显现所有种子的内部裂纹、多次加载模型权重导致泛化性不足等因素会影响准确率。

摘要:为了实现椰糠基质有效氮含量的快速实时检测，基于漫反射光谱设计了椰糠基质有效氮近红外检测仪。该检测仪的硬件系统主要由前处理装置、气力输送装置、重力式沉降样品室、近红外光谱检测装置、样品回收装置和空气压缩机等组成。制备了不同有效氮含量的椰糠基质样本135个，采用研制的检测仪获取了样本原始光谱数据，并建立了椰糠基质有效氮含量的最优偏最小二乘回归预测模型，其校正集相关系数和验证集相关系数分别为0.973和0.965，校正集均方根误差和验证集均方根误差分别为14.025mg/(100g)和15.757mg/(100g)，残差预测偏差为3.72。基于MFC开发工具，采用C/C++语言开发了检测仪硬件控制及实时检测分析软件界面，将建立的最优有效氮光谱预测模型移植到软件程序中，实现了椰糠基质有效氮近红外检测仪功能硬件控制及有效氮检测的一键式操作。试验验证结果表明，所研制仪器预测值与国标测量值相关系数为0.883，测试集均方根误差为18.605mg/（100g）。该检测仪实现了椰糠基质有效氮含量的快速实时检测，并且预测性能较好，可以满足快速评价椰糠基质养分的实际需求。

摘要:“中国农技推广APP”农业问答社区存在提问数据量大、规范性差、涉及面广、噪声多、特征稀疏等影响文本语义匹配的问题，为了改善农业提问数据相似性判断的性能，提出了融合多语义特征的文本匹配模型Co_BiLSTM_CNN，从深度语义、词语共现、最大匹配度3个层面提取短文本特征，并利用共享参数的孪生网络结构，分别运用双向长短期记忆网络、卷积神经网络和密集连接网络构建文本匹配模型。试验结果表明，该模型可以更全面提取文本特征，文本相似性判断的正确率达94.15%，与其他6种模型相比，文本匹配效果优势明显。

摘要:为利用多源数据构建毛乌素沙地腹部土壤含水率建模指示因子，通过微波后向散射系数、地表温度、缨帽变换要素、波段反射率、干旱指数和地形要素等17个变量为建模因子，分别以偏最小二乘（Partial least squares regression，PLSR）、极限学习机（Extreme learning machine，ELM）和随机森林（Random forest，RF）3种方法构建土壤含水率反演模型，对模型进行验证和对比，并对研究区的土壤水分分布进行制图。结果表明：温度植被干旱指数是土壤水分空间变异性的最重要的预测因子（决定系数为0.64），其次是地表温度（0.6）、σVV（0.38）、植被指数（0.38）、波段7反射率（0.35）、σVH（0.32）、波段6反射率（0.3）和反照率（0.26）。相比于未筛选变量所构建的模型，利用最优子集筛选（Best subset selection，BSS）变量所构建的模型精度均有所提升。其中PLSR在处理共线性方面表现最优，ELM回归模型最稳定。RF模型具有最高的精确度，4月，决定系数为0.74，均方根误差为8.85%，平均绝对误差为7.86%；8月，决定系数为0.75，均方根误差为8.86%，平均绝对误差为7.41%。不同方法反演的土壤水分分布趋势没有显著差异，高土壤含水率出现在研究区的北部和东南部，中北部平坦地区的土壤含水率较低。利用光谱指数、环境因子和地形数据构建的多因子、多指数综合模型能较高精度地反演毛乌素沙地腹部表层土壤水分，对研究该地区土地荒漠化和生态环境治理具有参考价值。

摘要:为缓解浑水灌溉中滴头堵塞的问题，评估了3种水压模式（恒定水压、台阶波形水压、三角函数波形水压）对滴头堵塞的控制效果，并对不同水压模式下滴头内堵塞物质、滴头排出物质的级配和粒径进行分析。结果表明：动态水压处理滴头使用寿命延长了79.06%，滴头抗堵塞性能优于恒定水压处理；波形对滴头抗堵塞性能影响较小，两种不同波形动态水压处理滴头的使用寿命仅相差2.77%。动态水压处理流道内水流紊动剧烈，能更好地移除沉积、附着在迷宫流道内的堵塞物质，与恒压处理相比，滴头内黏粒、粉粒堵塞物质分别减少了22.19%~36.75%和13.22%~25.06%。动态水压处理下滴头排出泥沙的粒径增大，最大粒径比恒定水压处理增大了44.34%，动态水压处理迷宫流道内水流流线时刻发生变化，水流的挟沙能力增强，大颗粒泥沙更容易从滴头排出。

摘要:由于表面增强拉曼光谱检测技术具有特异性强、灵敏度高等优点，而被广泛应用在痕量化合物的检测中。用于检测的SERS基底成为近年来的研究热点，然而研究者大多关注对检测限的降低，而对基底的成本考虑较少。利用廉价的玉米秸秆原料制备了玉米秸秆基醋酸纤维素膜，之后耦合金纳米颗粒，制备了测试性能稳定且检测限较低的玉米秸秆基柔性表面增强拉曼基底。针对水体中福美双农药的测试显示，过滤富集测试较滴加测试能达到更低的检测限，其检测限可达10-7g/mL，并在10-7~10-6g/mL质量浓度范围具有良好的线性回归关系。对基底的适用性研究可知其对水中的多种农药和染料具有良好的检测效果。

摘要:热解法是屠宰废弃骨合理处理与利用的有效手段，且动物骨原料差异对其热解特性与产物特性具有显著影响。以牛、猪骨为研究对象，基于热重、红外光谱和质谱（TG-FTIR-MS）及扫描电镜-能谱（SEM-EDX）等方法，研究了动物骨的热解过程及产物变化规律。结果表明：主要热解阶段为350~600℃，产生了CO2、NH3等无机气体和CH4等有机气体。炭化阶段后CO释放，在骨炭中生成了金属羰基。热解温度升高，骨炭的碱性及灰分含量提高，900℃时灰分质量分数超过90%。由于猪骨含有较多的脂肪，脂肪酸裂解生成大量短链烃。而牛骨灰分更多，炭产率可达60%。500℃牛骨炭比表面积为172m2/g，孔隙特征更利于物理吸附作用。

摘要:NH3是影响舍内肉鸡生长发育的主要有害气体，对其排放量的准确测量与预测有助于建立鸡舍环境调控模型，提升畜禽福利化养殖的水平。生产中，NH3监测多采用电化学传感器，精度差且寿命短，较难直接获取NH3排放量。结合NH3产生和释放的机理过程，选择相对较易获取的CO2排放量（ECO2）和H2O排放量（EH2O）等环境参数建立NH3排放量的预测模型。建立了肉鸡厚垫料养殖模式下，舍内鸡粪气体排放的模拟试验装置，连续多日向试验装置内投入等量鸡粪以模拟鸡舍每日粪便生成，监测温度、相对湿度以及CO2、H2O、NH3排放量数据。基于多种机器学习方法和环境参数，构建了NH3排放量预测模型，并运用特征和排列重要性探究参数重要程度，运用部分依赖图和个体条件期望图探究模型对参数的依赖关系。依据氨气排放预测相关知识，将温度和相对湿度计算为水汽压差（VPD），对比引入VPD后，不同参数组合方式对最优模型的影响。结果表明极限随机树模型预测NH3排放量的效果最好，其R2为0.9167、均方根误差为0.2897mg/(kg·h)、平均绝对百分比误差为10.82%。分析各模型参数，该模型对EH2O的依赖性最大，引入VPD对极限随机树的预测能力没有提升。基于温度、相对湿度、EH2O、ECO2建立的极限随机树模型可较好地预测肉鸡垫料饲养工艺下粪便的NH3排放量。

摘要:为探究典型季节下的奶牛场生物气溶胶的分布规律和多元环境因子对其影响程度，对天津市某规模化奶牛场生物气溶胶、环境参数进行连续采集，分析了夏季奶牛场生物气溶胶浓度和载体粒径的时空分布规律，同时筛选出对其浓度具有重要影响的环境因子。结果表明，在空间分布上，牛场近地面1m高度处的生物气溶胶浓度显著高于近地面4m高度处浓度（P<0.01）。在粒径分布上，各采样点的分布规律无显著差异（P>0.05），不同粒径粒子所占比例接近且存在粒径越小所占比例越小的趋势，粒径大于2.1μm的粒子约占总数的80 %。运用随机森林模型得到了10个影响因子对生物气溶胶浓度的影响程度，其中风向（WD）、温度（T）、紫外辐射强度（UV）、悬浮颗粒物浓度（PM100）等对浓度影响较大。为进一步探究影响因子之间的关系，通过层聚类的方法分析各影响因素之间的共线性关系，发现PM10、PM1与PM2.5之间以及UV与GHI之间具有强共线性关系，可以去除强共线性影响因子，保留组内一种环境因子为代表，以节约采集成本。本研究可为国内牛场空气环境污染排放测定提供参考。

摘要:针对核桃生产线的异物检测需求，首先根据现有通用的核桃加工生产线结构特点，设计并搭建了一套核桃异物检测装备，该装备包括设备框架、图像采集系统和恒定光源系统，整体尺寸为470mm×600mm×615mm。然后以浙江省杭州市核桃生产基地的核桃和实际生产加工中出现的树叶、树枝、石子、金属、塑料等异物为检测对象，通过工业相机实时采集生产线上的核桃图像，获取直观的图像信息数据。结合了深度学习与计算机视觉技术，利用基于全卷积神经网络（Fully convolutional networks，FCN）的算法进行图像边缘检测，对核桃生产加工中可能出现的异物进行了检测，并通过试验对其性能加以验证。结果表明，训练集检测准确率为92.75%，验证集准确率为90.35%，检测速率为4.28f/s，满足生产线运输速度1m/s的检测要求。该研究即使在样本量较少的情况下，仍然得到了较好的图像分割效果，可以实现核桃生产线的异物实时检测。

摘要:为了实现对苹果贮藏室中气体3D荧光光谱特征信息的有效表征，提出一种基于小波包分解系数的荧光特征信息表征方法，在此基础上开展了腐败预警方法研究。首先利用三角形插值法和Savitzky-Golar卷积平滑对光谱数据进行预处理，以消除瑞利散射和环境噪声的影响。然后，将预处理后的3D荧光数据按激发波长从短到长顺序将其对应的发射光谱首尾相连转换成一维数据向量，并利用3层sym4小波包对该向量数据进行分解，提取低频系数集作为荧光特征信息；运用偏最小二乘对特征信息与6个理化指标进行进行分析，并对其分析结果进行聚类分析以确定出腐败基准。最后，运用马氏距离构建腐败预警模型。结果表明，用小波包分解系数表征荧光特征信息是有效的；同时，随着贮藏时间增加，预测的马氏距离逐渐变小，较好刻画了贮藏过程中苹果品质的变化趋势，进而可实现苹果贮藏过程中的腐败预警。

摘要:为确定冰温贮藏甘南藏羊肉色稳定性与线粒体MMb还原能力及其相关性，以藏羊后腿肉为试验材料，分别在冰温（（-1.4±0.1）℃）和冷藏（（4±1）℃）条件下贮藏，测定贮藏期间（0、1、3、5、7、9d）MRA、NADH含量、SDH活力、线粒体膜通透性、线粒体膜电位与色调角的变化。结果表明，贮藏9d时，冰温组MRA、NADH含量、线粒体膜540nm处吸光度、线粒体膜电位、SDH活力比对照组分别高16.67%、33.16%、25.45%、16.57%、40.45%（P<0.05），冰温组色调角比冷藏组低13.13%（P<0.05）。冰温组、冷藏组的MRA、NADH含量、线粒体膜540nm处吸光度、线粒体膜电位、SDH活力均与色调角呈极显著负相关（P<0.01）。由此可见，冰温贮藏可延缓MRA、NADH含量的下降，同时维持线粒体结构的完整性，最终有利于宰后肉色的稳定，为改善藏羊肉色稳定提供了理论依据。

摘要:为改善大豆分离蛋白/海藻酸钠复合膜的耐水性，通过添加不同添加量（0、2%、4%、6%、8%、10%）硬脂酸制备大豆分离蛋白/海藻酸钠/硬脂酸三元复合膜，探究硬脂酸对大豆分离蛋白/海藻酸钠复合膜的机械性能、阻水性能和微观结构的影响，最终明确不同硬脂酸添加量对耐水性变化的影响规律。结果表明：与大豆分离蛋白/海藻酸钠二元复合膜相比，添加6%和8%硬脂酸后，复合膜的断裂伸长率、水蒸气透过率显著下降，并且对其含水率及水溶性也有显著影响。当硬脂酸添加量为8%时，三元复合膜的水蒸气渗透性最低，水蒸气透过系数为(2.95±0.49)g·mm/(m2·h·kPa)，接触角最大，为91.68°±9.02°。通过傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜分析可知，大豆分离蛋白和海藻酸钠通过共价交联形成网络结构，加入的硬脂酸则分布在网络结构的缝隙中，当硬脂酸添加量为8%时，膜的表面较为光滑平整，内部结构致密，能够形成良好的网络结构，键与键之间结合较强，能有效提高复合膜的阻水性能。

摘要:履带底盘作为农机通用底盘的一种优选方案，在山地果园环境中的应用仍然存在较大优化空间。为了进一步提高履带底盘在复杂行驶路况下的地形适应性，结合山地果园的地形地貌特征，开展了履带底盘的坡地通过性能分析，并基于多体动力学分析软件RecurDyn的仿真结果，进行样机优化和试验验证。首先，以果园通用履带底盘为研究对象，通过理论分析探讨影响履带底盘斜坡平地通过性、斜坡越障通过性的关键结构参数，然后搭建RecurDyn虚拟仿真样机，分析关键结构参数对坡地通过性能的影响规律，进而以提高现有底盘坡地通过性能为优化目标，根据仿真分析结果提出了一种重心调节系统，最终进行样机试制与室内土槽试验。试验结果表明，在坡度为10°的试验路面下，优化后样机在偏航45°时最大牵引力均值为1926N，相比调控前增加了14.03%。优化后样机最大翻越台阶高度为230mm，相比优化前增加了27.78%。优化后样机最大跨越壕沟宽度为640mm，相比优化前增加了28%。研究结果可为山地果园履带底盘的坡地行驶性能优化提供参考。

摘要:目前并联机构大多采用容错控制策略实现驱动故障容错，而从并联机构结构设计角度研究较少。本文基于雅可比矩阵，提出一种评价并联机构分支驱动力失效的可操作性失效度指标，并以冗余并联机构为研究对象，给出机构具有驱动力失效容错性的驱动“同一性”条件。基于螺旋理论，提出一种具有驱动容错性的冗余并联机构构型综合方法，综合出一类具有驱动容错性的三转动冗余并联机构新构型。本文为解决冗余并联机构驱动力失效问题提供了新的思路，丰富了并联机构的构型，为具有驱动容错性的冗余并联机构的应用发展提供了理论基础。

摘要:为了克服传统多杆手指机构的不足并且满足更多仿生手指的应用要求，本文提出一种基于三关节位姿约束的单驱动非圆齿轮五杆手指机构设计方法。根据手指实际尺寸以及运动位姿，建立n位姿点约束条件，采用运动学映射理论以及矩阵奇异值分解法求解了满足给定约束条件的铰链点曲线，进一步根据两个驱动输入杆转角关系设计满足位姿点要求的非圆齿轮副，并推导单驱动非圆齿轮五杆手指机构的IO方程。在此基础上，以三关节的5位姿约束条件为例，并根据杆长、误差、铰链点选取范围、非圆齿轮传动等其他约束条件，确立铰链点A和B的可行曲线解域，并最终得到满足全部约束条件的单驱动非圆齿轮五杆手指机构参数，设计了手指机构样机并进行相关试验。该试验样机表明本文提出的设计方法是正确和有效的。

摘要:针对工程上对不同性质的运动需要叠加融合的一类应用需求，设计一种能够实现双模式运动融合的6-[(RPRRRP)R-R]US型并联机构。阐述了将机构原驱动副R转换为(RPRRRP)R-R双输入子闭环机构的方法。对机构单模式工作和双模式融合工作分别进行运动学正、反解分析，提出两种双输入反解驱动分配策略，根据双输入子闭环和外层6-RUS机构特点分别采取二分法和牛顿法进行运动学正解运算，并给出求解流程图。通过数值算例，分别对单轴运动下的双模融合、多轴复合运动下的双模融合的反解运算以及双输入融合驱动下的正向运动学进行理论计算，并对不同情况下的算例进行运动学仿真，结果表明理论值与仿真值之差均在10-6量级，证明了理论方法的正确性和有效性。该机构可应用于车载、船载以及星载设备的指向与稳定协同调节装置，提升载体设备的作业性能。

摘要:针对4种典型平面平台型6-PSS并联机构构型特点，研究了最优构型选择及其参数优化。建立平面平台型6-PSS并联机构的运动学模型，并进行ADAMS仿真验证；绘制不同构型下的平面平台型6-PSS并联机构的可达工作空间图和灵巧度分布图，求解工作空间体积V和全局灵巧度GCI，经过对比分析，构型Ⅲ的可达工作空间范围、工作空间体积、灵巧度分布和全局灵巧度等性能指标均最优，确定构型Ⅲ为机构的最优构型；针对构型Ⅲ分析各结构参数对其工作空间和灵巧性的影响规律，结果表明，在一定的结构参数范围内，工作空间体积和全局灵巧度呈正相关；以工作空间体积V为目标函数进行优化，得到了最优结构参数，优化后工作空间体积V和全局灵巧度GCI相比优化前均有明显提高，证明了优化模型的正确性和有效性，并对优化后的机构进行了误差分析，为平面平台型6-PSS并联机构设计提供了依据。