科 技 文 摘

20174001 基于正交設計模型的多目標進化算法/吳金妹(華北水利水電大學機械學院),王亞輝…//農業(yè)機械學報.-2017,48(2).-362～369

為提高多目標進化算法在求解復雜多目標問題上的收斂性和解集多樣性,提出了一種基于正交設計模型的多目標進化算法。該算法在基于分解技術的多目標進化算法框架下,將正交實驗設計方法同分解技術相融合。利用正交實驗設計方法,有針對性地對父代個體進行重組,并生成多個保留優(yōu)良基因的子代個體,避免了盲目性搜索以提高算法收斂性,并應用分解技術選擇優(yōu)秀個體來維持全局搜索和局部尋優(yōu)的動態(tài)平衡。將該算法與目前典型的優(yōu)異算法在18個標準測試函數(shù)集上進行對比測試,仿真結果表明所提算法相比另外4種算法具有良好的競爭力,在保持良好收斂性的同時,所獲得的Pareto前端分布更加均勻,尤其在求解具有復雜Pareto解集的問題時,能保持較好的搜索性能。為了測試算法在求解含有約束問題的性能,將其應用于I型主梁多目標優(yōu)化設計中,獲得的Pareto前沿較均勻,且解集域較寬廣,對比分析表明了算法的工程實用性。

20174002 蔬菜自動嫁接技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展分析/張凱良(中國農業(yè)大學工學院),褚佳張…//農業(yè)機械學報.-2017,48(3).-1～13

嫁接在提高作物抗病能力、生長速度、單位產量,減少施肥、施藥等方面具有積極作用,是多類蔬菜大規(guī)模生產的重要環(huán)節(jié),而自動化嫁接能夠有效提高嫁接效率和嫁接苗成活率,正在成為蔬菜商業(yè)化生產的剛性需求。本文對中國、日本、荷蘭、西班牙、意大利等國蔬菜自動嫁接技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)進行了分析;歸納出5項蔬菜自動化嫁接關鍵技術:幼苗機械化抓取技術,幼苗自動輸送技術,砧、穗木切削技術,砧、穗木接合固定技術,自動嫁接系統(tǒng)控制技術,并逐一進行了闡述;最后對目前本領域的研究特點和發(fā)展趨勢進行了總結和展望,認為蔬菜嫁接自動化程度將進一步提高,單機嫁接規(guī)模將進一步擴大,農藝、人工智能、人因工程等間接因素將為自動嫁接機未來的性能提升帶來助力。

20174003 體感操控多臂棚室機器人作業(yè)決策規(guī)劃算法研究/權龍哲(東北農業(yè)大學工程學院),李成林…//農業(yè)機械學報.-2017,48(3).-14～23

針對目前棚室內機器人作業(yè)分析算法智能性不足、準確作業(yè)率較低,且一次巡航過程只能進行單一作業(yè),存在使用效率不高的問題,提出了一種搭載在三臂棚室機器人上,基于體感操控作業(yè)的決策規(guī)劃算法,用Kinect采集含操作人員位姿信息的深度圖像,結合隨機森林統(tǒng)計學習理論和基于高斯核函數(shù)的Mean shift算法,確定了代表人體位姿的20個關鍵骨骼點坐標,在此基礎上提出了一種基于模式切換的三臂映射關系,將骨骼點信息映射到機器人工作空間,使人的兩只手臂能自如的控制三臂機器人,在一次巡航中完成多種棚室作業(yè);此外,還提出了一種結合骨骼追蹤技術和YCb Cr顏色空間的手勢特征分割方法,實現(xiàn)了用手勢控制機器人末端執(zhí)行器作業(yè)。最后,搭建了用于測試體感決策算法的三臂機器人樣機,進行了針對該決策算法的精確性試驗,根據(jù)試驗誤差數(shù)據(jù)對肩部關節(jié)夾角采用離散化取值識別,解決了肩部關節(jié)識別誤差,結果表明:測試者被捕捉到的關節(jié)處夾角和機器人對應關節(jié)夾角的最大映射誤差為1.90°,上位機發(fā)送夾角值與機器人實際轉動的夾角值最大誤差為0.80°,在誤差允許范圍內,同時在該精度下完成一套采摘加噴施作業(yè)指令,平均耗時13.34 s,且操作者還可通過體感操控訓練進一步提高機器人作業(yè)性能,表明該算法具有準確性和實用性。

20174004 油麥兼用氣送式集排器輸種管道氣固兩相流仿真與試驗/雷小龍(中農業(yè)大學工學院),廖宜濤…//農業(yè)機械學報.- 2017,48(3).-57～68

為研究種子在油麥兼用氣送式集排器輸種管道中的遷移規(guī)律,運用EDEM-CFD耦合仿真方法分析了輸種管道直徑、長度、橫縱管道長度比(k)和接頭形式對種子運動特性和氣流場的影響;臺架試驗研究了輸種管道結構對排種性能的影響。結果表明:種子在輸種管道中受力與速度主要沿管道軸線方向,與氣流速度相同,種子遷移的動力主要源自流體阻力。管道出口處種子速度隨k增加呈先降后升的趨勢,輸種管道結構顯著影響各行平均排種量和各行排量一致性變異系數(shù)。當輸種管道直徑、長度和k分別為42 mm、1.0 m和2/3時,管道出口處種子速度、兩相流相對速度和壓強損失較小,排種性能較優(yōu)。接頭為彎管的輸種管道出口處種子速度明顯高于接頭為折線形管道,兩相流相對速度表現(xiàn)為彎管低于折線形接頭;彎管半徑100 mm的輸種管道氣流場和種子分布均勻,壓強損失較小。供種裝置轉速為10～40 r/min時,排種油菜、小麥時各行排量一致性變異系數(shù)分別低于4.0%和5.0%,總排量穩(wěn)定性變異系數(shù)和種子破損率分別低于1.0%和0.1%。