摘要：“土木工程测量”作为土木工程专业一门技术性与应用性较强的基础核心课程,在培养学生的专业能力和综合素质方面发挥着至关重要的作用。从李冰父子修建都江堰水利工程到北斗卫星导航系统的全球定位,从古至今,测量学与国家的科技进步、经济发展和社会建设息息相关。因此,高素质的土木工程人才已成为推动国家基础设施建设和现代化进程的关键力量。根据教育部的指导精神,思政教育要与专业课程紧密结合,深度挖掘专业课程中的思想价值和精神内涵。在教学中构建一个以“专业思政”为引领的教学体系,在传授专业知识的同时有效融入思政元素,增强学生的国家认同感、历史责任感和职业道德素养,仍是当前教学改革中的关键。为此,本文从教学体系构建、教学内容设计和课程评价机制方面探讨如何在“土木工程测量”教学中融入课程思政的元素,为培养具有高尚职业道德、社会责任感及扎实专业技能的土木工程人才提供有力支持。

摘要：合理地对育苗期的烟苗进行剪叶,能增加烟苗移栽时的存活率和烟叶质量。现有的烟苗剪叶机以大中型机械为主,不适合西南地区常用的中棚漂浮育苗。为此,设计了一款轻便式自动调节烟苗剪叶机,以提高在西南地区中棚育苗棚内使用漂浮育苗技术时的剪叶效率,减少用人成本。该机主要结构包括圆盘刀片剪切装置和剪切高度调节装置,剪切高度调节装置能保证剪叶后的烟苗高度保持在同一水平面内。试验结果表明:剪叶完成后烟苗高度标准差为2.3 mm,烟苗漏剪率为1.64%,控制精度高,满足应用需求。

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：甘蔗收割机在丘陵山地收割过程中,切割刀盘无法随蔗垄高度变化自动调节是甘蔗宿根破损和甘蔗浪费的主要原因。针对此问题,研制了切割刀盘液压马达压力数据采集装置和刀盘切割高度随垄高变化自动调节装置。将切割液压马达压力数据采集装置安装在4GZQ-260型甘蔗收割机上,采集甘蔗机收过程中切割液压马达压力数据,测量表明,当甘蔗种植密度和物理特性、土壤物理性质、甘蔗收割机刀盘转速及前行速度一定时,收割机刀盘入土和不入土切割甘蔗液压压力有较大差异,由此设计了一种基于切割系统液压压力的刀盘切深自动调节装置,并进行模拟试验研究了当甘蔗地垄高度变化时该系统刀盘入土切割深度的自动控制情况。试验表明,在土壤物理性质、甘蔗种植密度和物理特性相同时,当切割刀盘前进速度为0.25 m/s、转速700 r/min时,入土切割与设计深度的最大误差为0.7 cm;当切割刀盘前进速度为0.4 m/s、转速700 r/min时,入土切割与设计深度最大误差为0.8 cm。该装置实现了刀盘入土切割深度随蔗垄高度变化自动调节,且入土切割保持在设计深度内,符合甘蔗收获机械国家标准中关于甘蔗割茬高度的相关规定,达到设计要求。该研究可为丘陵山地甘蔗收割机刀盘切割高度自动控制调节提供技术参考。

摘要：为实现类球形果实采收过程中稳定夹持和无损采摘,该研究以番茄为研究对象,设计了一款全气动吸-夹一体式无损采摘末端执行器。首先设计空间多连杆三爪机构,采用3个夹持爪单元空间轴向均布的方式构成空间多连杆末端执行器主体机构,实现中心吸盘回拉果实和夹持爪夹持果实两个动作由单一主动气缸驱动并实现顺序动作;其次,建立末端执行器夹持爪单元的数学模型,并确定满足夹持爪尖端张开最大范围156 mm和吸盘回拉移动最大距离38.7 mm条件下的末端执行器结构参数,通过ADAMS软件对其进行运动学和动力学仿真分析,获得各部件间运动速度和加速度的相对关系,以及夹持力与气动系统压力和果实尺寸的关系。最后,设计并搭建具有压力负反馈和气压连续调节功能的电气伺服控制系统,通过分析果实在拉动和转动两种情况的滑移试验,提出基于动态标准差波动上升节点的双阈值滑移判别算法和基于滑移判据及损伤极限压力的无损采摘控制策略。204个不同尺寸番茄果实的实地采摘试验表明,末端执行器采摘成功率为96.03%,采摘过程耗时5 s,采摘过程中的直接损伤率为1.58%,72 h褐变率为1.76%。结果表明该采摘末端执行器具有较好的采摘效果,可满足实际工作需求。

摘要：在对膨胀节波纹管结构分析的基础上,以单波补偿量最大、质量最小为优化目标,建立了膨胀节波纹管优化设计数学模型,采用以离散复合形法为基础的混合离散变量组合型优化方法求解数学模型,并运用二次曲线加速、贴边搜索、最终反射技术等辅助功能,提高系统的优化效能,获得了较好的优化效果。

摘要：为了提高家蚕种茧切削机械的自动化和智能化水平,适应不同品种的家蚕种茧制种切削需要,该文设计研究了一种家蚕种茧切削智能夹具。该夹具具有自动调整种茧位置状态并固定种茧的功能,能够迅速、准确地将以任意方式进入夹具内的不同形状和大小的种茧,自动调整为理想切削状态并固定,使高速转动的切削刀具沿夹具顶面水平切割种茧时不会伤到蚕蛹,且削口平整、便于实现蚕蛹与茧壳的自动分离。通过对10个不同种茧品种的切削试验表明：该智能夹具自动定位与固定功能的成功率达到98%以上,刀盘切削成功率大于97%,切削伤蛹率小于2%;不同形状和大小的单粒种茧以任意方式进入夹具内,到该智能夹具将其调整固定到位并切削完成所需时间为6-8 s,对各品种的家蚕种茧具有普遍适用性。

摘要：触土部件是农机的主要组成部分,高精度的土壤-触土部件互作模型对农业耕作触土部件的节能优化设计具有重大意义。为提高土壤切削过程数值模拟的精确度,该研究基于光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)框架,从土壤亚塑性本构模型出发,结合土壤-触土部件接触模型,提出一种土壤-触土部件互作模型。通过砂土坍塌试验和土壤切削试验,对比分析了模拟仿真和物理试验中砂土自由表面演变、内部应力变化、土壤静止和运动分界面形态以及粒子位移。在此基础上对4种不同形状刀具的土壤切削过程进行模拟,以土壤切应力、位移分布表征刀具在切削过程中对土壤的破坏情况,讨论了大半径抛物线型刀具切削过程中的土壤粒子速度场,并得出不同形状刀具切削阻力的变化规律。结果表明,刀具水平切削阻力的模拟值和试验值平均相对误差为9.885%,说明所提模型对刀具水平切削阻力的预测精度较高。研究结果可为土壤-触土部件互作模型的建立提供新的思路,为触土部件的优化设计提供参考。

摘要：针对目前果园条施肥过程中缺乏精准变量对靶施肥装置的问题,该研究研制了一种排肥轮槽口体积可根据果树目标施肥量及冠层直径大小自动调节,排肥轮转速随施肥车速自动变化的果园精准变量自动对靶施肥装置与控制系统。该装置采用外槽轮式结构,槽口体积可连续调节自动变化。采用激光雷达传感器实时探测果树冠层位置,使用霍尔传感器检测施肥车行驶速度,以STM32F407VET6单片机为核心设计了控制器。分别以尿素、复合肥、有机复合肥3种颗粒肥料为试验材料,标定了不同排肥轮槽口开度在不同排肥轮转速下的排肥量,单个槽口排肥量与排肥轮转速呈负线性关系,决定系数R^(2)不小于0.93;建立了单棵果树目标施肥量与排肥轮转速、施肥车速、槽口体积以及果树冠层直径4个变量之间的关系及排肥轮转速控制规则。室内台架试验结果表明,单棵柑橘树实际施肥量与给定目标施肥量相对误差最大为5.17%,变异系数最大为1.47%,可在施肥车速变化情况下准确施用不同颗粒肥料。大棚柑橘果园自动对靶施肥试验结果表明,单棵柑橘树实际施肥量与给定目标施肥量相对误差最大为4.83%,变异系数最大为6.96%,且施肥均在果树冠层直径范围内完成。该装置能够根据果树冠层直径大小对靶按需施肥,适应不同种类颗粒肥的少量或较大量定量施肥,满足不同大小果树不同需肥量的精准变量自动施肥要求。

摘要：六足机器人具有成为丘陵山区未来重要农业装备的潜力,但高能耗是其实际应用的技术瓶颈。普通机器人关节无自锁特性导致其在静立时也需耗能以克服重力,而如果让关节自锁以保证静立时不耗能,则运动能耗又将大幅提高。为此,该文以机器人在运动及静立过程中的综合能耗最少为目标,给出带部分自锁式关节的六足机器人设计方案,提出其能耗优化模型:引入经试验验证的关节正反向驱动力矩传递效率差异来修正现有模型缺陷,基于地面力学修正现有约束条件,针对自锁式关节不同配置给出对应的目标函数。以模型给出的能耗极小值为评定依据,对自锁式关节进行优化配置。试验及仿真结果表明:所提出的能耗优化模型比现有模型更准确,能进一步降低运动能耗40%以上;对特定构型的六足机器人,不使用自锁式关节时静立功耗超过38 W,所有关节均可自锁时运动能耗比前者高3倍以上;在应用该文优化模型和最优关节配置方案后,既可保证静立能耗为0,又可保证运动能耗与不使用自锁式关节时基本相当:完成30°下坡、平路、30°上坡行走时,运动能耗仅分别高出14.2%、16.3%、45.5%。该文提出的能耗优化模型可为带有自锁式关节的农业六足机器人设计和能耗优化提供理论支持。