摘要：针对当前蚕蛹雌雄鉴别环节人工劳动强度大、蚕蛹雌雄识别分选装置准确率和效率不高、适用品种范围小等问题,根据雌雄蚕蛹性腺特征差异是区别不同品种蚕蛹雌雄的可靠依据,该研究设计了一种蚕蛹性腺图像在线采集与雌雄自动识别分选装置。首先,在对蚕蛹基本物理特性参数大量统计的基础上,对振动排序上料机、蚕蛹输送滑轨和蚕蛹翻转拍照装置进行了结构设计与理论分析。在识别方法和计算机硬件条件不变基础上,对装置中蚕蛹排序输送螺旋倾角、滑轨倾角和转动棒带动蚕蛹旋转转速进行了优化设计,以提高装置的识别分选速度。并设计了以SIEMENS-S7-200SMART-ST30为控制器,基于激光、光电传感器检测的信息融合控制系统。分选装置工作性能优化结果为:螺旋倾角为15.62°,滑轨倾角为31.77°,转速为21.09 r/min,单粒蚕蛹平均分选时间为5.13 s,准确率为95.97%,破损率为0.07%。样机试验结果表明,在最优参数下,利用卷积神经网络的全新轻量级雌雄识别分类模型,单粒蚕蛹平均分选时间为5.03 s,分选准确率为96.47%,破损率为0.09%,满足蚕蛹雌雄识别分选实际应用要求。该蚕蛹性腺图像在线采集与雌雄自动识别分选装置能够实现蚕蛹自动排序上料、蚕蛹带性腺图像在线采集、自动识别与雌雄自动分选的一体化,提高了蚕蛹雌雄自动识别分选的效率和准确率。研究结果可为雌雄蚕蛹自动识别分选装置的研发提供理论依据和技术支持。

摘要：圆柱壳结构广泛应用于工程中,其振动噪声水平对工程设计有着巨大的影响。针对圆柱壳声学超材料的带隙设计要求,提出一种基于机器学习理论的带隙优化方法。首先,利用有限元法对3000个圆柱壳超材料胞元结构进行带隙分析,然后将计算的带隙数据分别输入不同的机器学习模型进行训练,构造预测模型并利用决定系数(R2),均方误差(Mean Square Error,MSE),可解释方差(Explained Variance Score,EVS)等指标寻求其最优模型,最后,利用最优机器学习模型对圆柱壳声学超材料的带隙进行拓宽设计。研究结果显示该方法可对圆柱壳声学超材料带隙进行有效预测与拓宽。

摘要：针对丘陵山区农业机械因体积小、种类多,难以无人作业改造的问题,搭建基于双预瞄纯追踪算法的丘陵山区农机差分导航系统,完成导航系统结构、路径规划策略和追踪控制器的设计。使用Ntrip DTU和北斗定位板卡完成差分定位。采用平滑转向方式,提出适用于丘陵山区的全局路径规划策略,可有效适配不同转弯半径的农机,减少地头区域。设计双预瞄纯追踪模糊控制器,开展与纯追踪控制器的对比仿真试验,并搭建试验样机完成测试。实际测试结果显示:控制器在追踪直线时,在s=2.9 m处收敛,在之后的直线追踪中平均绝对误差保持在0.01 m;在追踪曲线时,两段弯道最大误差分别为0.08 m和0.75 m,平均绝对误差0.04 m。

摘要：为提升电池箱的力学性能,该文基于仿生獾牙分层结构设计理念,设计了一种三角形伞状微结构(TUCS)负泊松比(NPR)夹芯板电池箱。首先,基于獾牙宏观结构建立了仿生獾牙梯度模型;其次,推导了TUCS-NPR的力学模型,并开展TUCS样品的准静态压缩试验,验证了力学模型和有限元仿真的准确性;最后,基于电池箱模态与静力学分析结果对其开展厚度、形貌及拓扑优化,优化后的电池箱在静力学工况下的整体性能均得到了有效提升,且优化后的电池箱质量降低56.4%。同时对优化后的电池箱进行了碰撞、挤压与跌落工况验证。结果表明,新型电池箱在相应工况下的位移和应力均满足安全要求,电池箱具备良好的强度和抗变形能力。

摘要：为了获得沙蓬种子仿真播种过程所需的参数,通过物理堆积试验与仿真堆积试验相结合的方法对沙蓬种子的离散元仿真参数进行标定。首先,对沙蓬种子相关物性参数进行了测定,建立其离散元模型,并利用物理堆积试验获得沙蓬种子的堆积角为45.995°。其次,采用Plackett-Burman试验进行仿真堆积试验,筛选出对堆积角影响显著的参数为:沙蓬种子之间恢复系数、沙蓬种子之间滚动摩擦系数、沙蓬种子与ABS板间静摩擦系数。然后,根据最陡爬坡试验确定显著参数的取值范围;设计二次正交旋转组合试验,建立堆积角相对误差与显著参数的二阶回归方程,得到离散元仿真最佳参数组合:沙蓬种子之间恢复系数为0.529、沙蓬种子之间滚动摩擦系数为0.057、沙蓬种子与ABS板间静摩擦系数为0.629。最后,将最佳参数组合的值进行仿真堆积试验验证,得到仿真试验堆积角为46.740°,与物理堆积试验相对误差为1.62%,表明最佳参数组合选取合理,可为沙蓬种子播种机械离散元仿真参数设置及优化设计提供参考依据。

摘要：传统板材回弹研究以V型或U型弯曲为对象,其成形精度较低、回弹补偿控制困难。针对以上问题,基于“弯曲中曲率恒定”思想,提出了新型滚轮弯曲工艺,并设计了相应的折弯装备。以DP590高强钢和Al6061-T6铝合金为对象,研究了R/t=5时弯曲角度及偏置距离对回弹的影响,对比了回弹角的试验值与理论解析值。结果表明:随偏置距离的减小,回弹角增大,板材应变更均匀;随弯曲角的增大,回弹角增大,增长趋势近似指数函数与幂函数的组合。表明新型滚轮弯曲工艺的回弹规律明显,具有高效、精确补偿回弹的能力与抑制折弯损伤、增加成形均匀性的潜质。

摘要：针对舒适度研究,当前缺乏从建筑及建筑环境角度进行系统性影响因素研究,基于绿色建筑评价标准和绿色农房建设导则等,在“巴蜀美丽庭院示范片”建设的政策指引下,从建筑设计、建筑室内环境和场地生态与室外物理环境3个方面构建重庆庭院式农宅绿色舒适度评价指标;利用G1序法确定指标的权重,物元可拓模型对庭院式农宅进行舒适度评价,以此确定舒适度等级,最后以重庆市庭院式农宅为例,进行环境性能模拟和现场实测,通过专家打分获取评价结果,并通过模糊综合评价方法和主观舒适度问卷调查对评价体系进行验证,结果表明舒适度评估结果一致,验证了评价模型的可行性,为重庆地区庭院式农宅的设计与改造提供优化方向。

摘要：针对西南丘陵山区马铃薯收获机械短缺、分离升运效果差等问题,设计了一种适宜丘陵山区黏重土壤的链式分离升运装置.通过对分离升运装置薯土分离过程中的力学、运动学、碰撞过程进行理论分析,确定了关键部件结构和工作参数.以机具前进速度、一级分离升运装置线速度、振动机构频率为试验因子,以明薯率、伤薯率作为试验评判标准进行田间试验,建立各评判标准与因子的回归数学模型,分析试验因子对试验评判标准的影响并进行参数优化.结果表明:机具前进速度为0.78 m/s、一级分离升运装置线速度为1.10 m/s、振动机构频率为4.50 Hz时,该收获机明薯率为98.4%,伤薯率为0.7%,理论值与试验值接近,满足马铃薯收获作业要求,优于国家行业标准.

摘要：为实现丘陵山地柑橘果园机器人的自主导航,设计了一种基于激光雷达和惯性传感器的果园自主导航系统.使用激光SLAM融合多传感器所获数据,并利用误差状态卡尔曼滤波器进行位姿优化,从而构建果园的三维全局点云地图.对全局地图进行分析和处理,确定机器人的安全行驶区域,并应用基于机器人运动学多约束条件的三次非均匀B样条曲线轨迹优化算法实现路径规划,使用NDT-ICP算法实现机器人在全局地图中的定位.为适应丘陵山地果园地形复杂性,提出了一种基于预瞄跟踪的自校正增量PID控制策略,利用递归最小二乘法实时调整PID参数,并在机器人履带式行走机构上进行了系统整合测试.试验结果表明,误差状态卡尔曼滤波器优化后的地图精度与优化前相比有明显提升.机器人以1.2 m/s速度行驶时,导航控制系统的直线行驶平均位置偏差和航向角偏差分别为0.18 m和4.2°,转弯行驶平均位置偏差和航向角偏差分别为0.38 m和16.7°,可满足丘陵山地柑橘果园智能农机自主导航作业需求.

摘要：针对目前螺旋施肥装置在果园施肥过程中排肥脉动较大导致排肥均匀性差和排肥稳定性低等问题,研制了一种两级螺旋施肥装置.采用EDEM仿真软件进行了侧面排肥口开口角度的优化,研究了该施肥装置上下两级螺杆不同转速比对排肥均匀性和稳定性的影响;室内台架试验标定了复合肥、尿素、有机肥的单圈排肥量,并建立了排肥控制模型;设计了以STM32F103RCT6单片机为核心的精准变量自动对靶遥控施肥控制系统;通过室外大棚果园试验检验了该装置的对靶精度与排肥性能.仿真结果表明:排肥口开口角度和上下两级螺杆不同转速比会影响该施肥装置的排肥均匀性和稳定性,且最佳开口角度为50°,最佳转速比为1∶1.5,其排肥均匀性变异系数的均值为7.35%,肥料填充系数方差为0.009.室内台架试验结果表明:当电机转速在120 r/min内时,3种肥料实际单圈排肥量与理论单圈排肥量相对误差最大为3.37%,单圈排肥稳定性变异系数最大为2.83%,该装置排肥准确且单圈排肥量稳定.室外大棚果园试验结果表明:单棵柑橘树实际排肥量与给定排肥量相对误差最大为4.35%;自动对靶起点误差最大为0.17 m,终点误差最大为0.08 m,且肥料掉落位置均在柑橘树冠层直径内;排肥稳定性变异系数最大为7.22%;3种肥料中排肥均匀性变异系数最大为6.41%.该装置有效减小了排肥脉动,提高了排肥性能,且对靶误差小,满足果园精准变量自动对靶遥控施肥要求.该研究以期为两级螺旋施肥装置排肥脉动问题的优化提供理论依据,并为精准变量施肥提供技术参考.