20210506 雙行星架行星輪系式花卉盆栽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5878

目前花盆種植作業(yè)中缺乏小型化、高可靠的移栽機(jī)構(gòu)，為了滿足移栽過程大位移量、高垂直度的需要。該文基于非圓齒輪的不等速傳動(dòng)特性和凸輪的可控的擺動(dòng)角度變化規(guī)律相結(jié)合的思想，提出了一種行星架和凸輪擺動(dòng)副相結(jié)合的雙行星架行星輪系式。該機(jī)構(gòu)的連桿相對行星架做變速轉(zhuǎn)動(dòng)，把連桿作為第二行星架，移栽臂相對連桿做變速擺動(dòng)。利用桿組解域的方法建立單行星架式機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上建立第二行星架和移栽臂的運(yùn)動(dòng)方程，將兩者結(jié)合形成雙行星架行星輪系式機(jī)構(gòu)求解模型。首先根據(jù)花卉盆栽作業(yè)的軌跡要求規(guī)劃初始軌跡，獲得行星架內(nèi)非圓齒輪節(jié)曲線和行星架的長度120 mm。接著利用初始軌跡與目標(biāo)軌跡在關(guān)鍵點(diǎn)處的角度偏差來求解驅(qū)動(dòng)移栽臂的凸輪參數(shù)，確定第二行星架的長度為69.25 mm，移栽臂的長度為112.40 mm。最后制造了機(jī)構(gòu)樣機(jī)，試驗(yàn)驗(yàn)證了雙行星架行星輪系式花卉盆栽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的正確性。該機(jī)構(gòu)的盆栽成功率達(dá)到94.43%，被栽入花盆的缽苗直立性良好。該研究可為自動(dòng)化開展花卉盆栽裝備的研究提供參考。

[編譯自：Zhao X，Liao H W，Ma X X，Dai L，Yu G H，Chen J N.Design and experiment of double planet carrier planetary gear flower transplanting mechanism.Int J Agric & Biol Eng，2021；14（2）：55-61.]

20210507 夾缽式水稻缽苗寬窄行行星輪系移栽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5975

為了設(shè)計(jì)具有理想空間尖嘴形移栽軌跡及作業(yè)姿態(tài)的夾缽式水稻缽苗寬窄行移栽機(jī)構(gòu)，提出了一種基于若干空間關(guān)鍵位姿（位置與姿態(tài)）的非圓齒輪行星輪系移栽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。首先，將行星輪系移栽機(jī)構(gòu)簡化為具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（2R）的空間開鏈機(jī)構(gòu)，基于3個(gè)關(guān)鍵空間位姿建立了僅含機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的幾何約束方程，并利用同倫算法求解得到了所有機(jī)構(gòu)參數(shù)。然后，根據(jù)所求參數(shù)優(yōu)化了行星架與移栽臂之間的相對角位移關(guān)系，復(fù)演了機(jī)構(gòu)末端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，確定了機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比；通過依附不等速齒輪副縮減開鏈2R機(jī)構(gòu)自由度，并根據(jù)齒輪傳動(dòng)類型進(jìn)行傳動(dòng)比分配，實(shí)現(xiàn)了非圓齒輪節(jié)曲線的設(shè)計(jì)。最后，利用該方法設(shè)計(jì)了一種由平面非圓齒輪與非圓錐齒輪組合傳動(dòng)的夾缽式水稻缽苗寬窄行移栽機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行了虛擬仿真與樣機(jī)試驗(yàn)，結(jié)果表明：仿真軌跡、樣機(jī)試驗(yàn)軌跡與期望軌跡基本一致；在50 r/min和90 r/min的工作速度下，取苗成功率分別為95.32%和90.15%，驗(yàn)證了理論方法的可行性。該方法可為空間非勻速傳動(dòng)行星輪系移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。

[編譯自: Wang L, Sun L, Huang H M, Yu Y X, Yu G H.Design of clamping-pot-type planetary gear train transplanting mechanism for rice wide-narrow-row planting.Int J Agric & Biol Eng, 2021; 14(2): 62-71.]

20210508 基于高速攝影技術(shù)的大蒜鱗莖碰撞恢復(fù)系數(shù)測定試驗(yàn)//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5882

大蒜鱗莖碰撞恢復(fù)系數(shù)是構(gòu)建鱗莖碰撞運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、研究鱗莖碰撞損傷機(jī)理的重要參數(shù)。該研究基于赫茲彈性接觸理論推導(dǎo)了鱗莖碰撞過程動(dòng)力學(xué)方程，運(yùn)用高速攝影技術(shù)記錄了碰撞過程鱗莖運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化、彈塑性形變和表面損傷產(chǎn)生過程，分析了鱗莖碰撞過程動(dòng)力學(xué)特性和接觸損傷形成機(jī)制。采用混合正交試驗(yàn)和單因素試驗(yàn)研究了碰撞材料、投放高度、材料厚度、鱗莖質(zhì)量、含水率等因素對鱗莖碰撞恢復(fù)系數(shù)的影響。結(jié)果表明：碰撞過程鱗莖動(dòng)力學(xué)行為包括形變、平動(dòng)、繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)；壓縮段鱗莖運(yùn)動(dòng)為平動(dòng)，回彈段鱗莖運(yùn)動(dòng)為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，鱗莖轉(zhuǎn)動(dòng)角速度越大，測得的恢復(fù)系數(shù)越小。鱗莖的接觸損傷包括碰撞點(diǎn)處組織內(nèi)部損傷，相鄰蒜瓣間擠壓導(dǎo)致組織內(nèi)部損傷，表皮牽拉、撕扯損傷。鱗莖碰撞恢復(fù)系數(shù)影響因素的主次順序?yàn)榕鲎膊牧?、投放高度、材料厚度、鱗莖質(zhì)量、含水率，其中碰撞材料、投放高度、材料厚度、鱗莖質(zhì)量為顯著性因素。鱗莖與Q235、尼龍、橡膠間恢復(fù)系數(shù)依次減小，恢復(fù)系數(shù)隨投放高度、鱗莖質(zhì)量的增加而減小。當(dāng)碰撞材料為Q235時(shí)，恢復(fù)系數(shù)隨材料厚度的增加而增加；當(dāng)碰撞材料為橡膠或尼龍時(shí)，恢復(fù)系數(shù)隨材料厚度的增加而減小。求得恢復(fù)系數(shù)關(guān)于各顯著性因素的回歸方程決定系數(shù)均大于0.96。研究結(jié)果可為大蒜低損機(jī)械化作業(yè)部件優(yōu)化提供參考。

[編譯自: Yu Z Y, Hu Z C, Peng B L, Gu F W, Yang L, Yang M J.Experimental determination of restitution coefficient of garlic bulb based on high-speed photography.Int J Agric & Biol Eng,2021; 14(2): 81-90.]

20210501 基于多層次模糊評判確定溫室黃瓜綜合生長的水氮施用量//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5785

合理高效的灌溉和氮素管理對于中國西北干旱半干旱地區(qū)溫室黃瓜的集約化生產(chǎn)具有重大意義。研究評估了基于不同灌水和施氮（N）組合共9個(gè)處理對2018年春季溫室黃瓜產(chǎn)量、品質(zhì)和資源利用效率的影響。結(jié)果表明：黃瓜的產(chǎn)量、品質(zhì)及利用率等指標(biāo)的最適灌溉施氮量有所差異。其中灌溉對產(chǎn)量有著顯著的影響，產(chǎn)量隨灌溉量的增加呈上升趨勢；灌溉同施氮的交互作用顯著影響單果重并同樣呈現(xiàn)正效應(yīng)。氮素利用率（PFPN）隨著施氮量增加降低，同樣灌溉水利用率（IWUE）與灌水量亦呈現(xiàn)負(fù)效應(yīng)。對于黃瓜果實(shí)品質(zhì)，維生素C（VC）含量在灌溉量和施氮量處于中等水平時(shí)達(dá)到最大值；灌溉量的減少或施氮量的增加會(huì)顯著提高硝酸鹽（NC）的含量，游離氨基酸（FAA）與硝酸鹽的變化趨勢相同；當(dāng)灌溉量和施肥量均處于中等水平時(shí)，可溶性糖濃度（TSSC）到達(dá)最大值。針對不同指標(biāo)對灌溉量和施肥量的敏感度不同，采用了多層次模糊評判法對多指標(biāo)進(jìn)行綜合評判，其中第一層和第二層指標(biāo)的權(quán)重分別使用層次分析法（AHP）和熵權(quán)法（Entropy）獲得。最終評價(jià)結(jié)果表明，T4（灌溉量為1957.6 m3/hm2，施氮量為210kg/hm2）可用作中國西北地區(qū)溫室黃瓜生產(chǎn)的最佳策略。

[編譯自：He Z H，Hong T T，Cai Z L，Yang Z，Li M N，Zhang Z.Determination of amount of irrigation and nitrogen for comprehensive growth of greenhouse cucumber based on multi-level fuzzy evaluation.Int J Agric & Biol Eng，2021；14（2）：35-42.]

20210502 作用于溫室結(jié)構(gòu)上的風(fēng)壓綜述//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5261

溫室廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和園藝行業(yè)。溫室結(jié)構(gòu)具有重量輕、剛度小和柔性高的特點(diǎn)，其對風(fēng)荷載較為敏感。在風(fēng)荷載計(jì)算中，風(fēng)壓系數(shù)（Cp）是必不可少的。因此，合理確定Cp的取值，是溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，直接影響溫室結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。為了充分利用已有研究成果，該研究分析評價(jià)了測定Cp的三種方法：全尺寸現(xiàn)場試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬試驗(yàn)。探究了影響Cp值的5個(gè)因素：溫室設(shè)計(jì)參數(shù)、溫室群、屋檐、通風(fēng)和風(fēng)向。在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，對今后的發(fā)展和研究工作提出了建議。由于溫室結(jié)構(gòu)的可變形性，應(yīng)采用流-固耦合方法考慮振動(dòng)對風(fēng)壓的影響，應(yīng)綜合考慮建筑參數(shù)（跨度數(shù)、脊高、屋面形狀、屋面角）之間及周邊環(huán)境的相互影響，同時(shí)發(fā)生在溫室結(jié)構(gòu)上的破壞性渦旋應(yīng)進(jìn)一步給予研究。

[編譯自：Wang C，Nan B，Wang T L，Bai Y K，Li Y Q.Wind pressure acting on greenhouses：A review.Int J Agric & Biol Eng，2021；14（2）：1-8.]

20210503 蝗蟲視覺的波譜響應(yīng)強(qiáng)度表征及光活動(dòng)效應(yīng)測定//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.4758

為揭示異質(zhì)波譜激發(fā)性蝗蟲視反應(yīng)強(qiáng)度及蝗蟲強(qiáng)度視覺的誘發(fā)因素，明確蝗蟲趨光視覺生理調(diào)控性光活動(dòng)特征，獲得蝗蟲趨光良好的波譜光照效應(yīng)，解析蝗蟲強(qiáng)度視覺對蝗蟲趨光效應(yīng)的影響，該研究以羽化一周內(nèi)的東亞飛蝗健壯成蟲為試蟲，利用AvaSpec光纖光譜儀系統(tǒng)，在LED異質(zhì)波譜光照固定蝗蟲的視覺系統(tǒng)后，即時(shí)測試蝗蟲視覺吸收波譜的特異反應(yīng)表征及強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上，利用LED波譜光照下視響應(yīng)蝗蟲的光活動(dòng)特征測定裝置，測試趨光蝗蟲的光致性活動(dòng)率、拍翅率、響應(yīng)率，以此分析蝗蟲視覺響應(yīng)LED光源光照的光活動(dòng)效應(yīng)。結(jié)果顯示，紫外（365 nm）、紫（405 nm）、綠（520 nm）、橙（610 nm）光刺激蝗蟲的視覺系統(tǒng)后，蝗蟲視反應(yīng)波譜特性呈現(xiàn)強(qiáng)度視覺的時(shí)變調(diào)控效應(yīng)，表明光照強(qiáng)度能夠彌補(bǔ)蝗蟲視覺波譜敏感程度差異而產(chǎn)生相同的視響應(yīng)效果。未超過蝗蟲視覺容限的波譜光照刺激下，紫外光的調(diào)控力高于紫光而強(qiáng)度視覺銳化敏感性低于紫光、橙光的視敏時(shí)長誘導(dǎo)力強(qiáng)于綠光，并以趨光敏感時(shí)長、光活動(dòng)強(qiáng)度及趨光程度差異等趨光特征體現(xiàn)，且橙光誘發(fā)的趨光敏感時(shí)長及誘導(dǎo)效果較優(yōu)，紫光的光活動(dòng)強(qiáng)度強(qiáng)化性及激發(fā)性較強(qiáng)，紫外光對趨光程度的增效性較優(yōu)，黃光強(qiáng)化蝗蟲對敏感波譜光照的選擇敏感性。超過蝗蟲視覺容限的波譜光照刺激下，蝗蟲強(qiáng)度視覺呈現(xiàn)反應(yīng)強(qiáng)度幅度無明顯差異及幅寬時(shí)長遞增性視覺“窗口”閾值響應(yīng)強(qiáng)度，表明蝗蟲接受紫、綠、橙光光照強(qiáng)度的閾值極限，致使蝗蟲強(qiáng)度視覺產(chǎn)生的視敏鈍化調(diào)控性，并導(dǎo)致蝗蟲通過光生物活動(dòng)強(qiáng)度的增強(qiáng)來調(diào)節(jié)，則提高波譜光照強(qiáng)度增強(qiáng)蝗蟲趨光效果具有限制性，且蝗蟲紫外光的時(shí)效敏感性，制約蝗蟲的趨光效果。

[編譯自：Liu Q H，Jiang Y L，Miao J，Gong Z J，Li T，Duan Y，et al.Photoreceptive reaction spectrum effect and phototactic activity intensity of locusts’ visual display characteristics stimulated by spectral light.Int J Agric & Biol Eng，2021；14（2）：19-25.]

20210504 基于LSTM網(wǎng)絡(luò)的綿羊短時(shí)進(jìn)食行為聲音分類方法//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.6081

在此研究中，作者采用基于長短時(shí)記憶（LSTM）網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)方法，對綿羊短時(shí)進(jìn)食行為（咬斷、咀嚼、反芻回流、反芻咀嚼）的聲音進(jìn)行分類。首先，使用基于短時(shí)能量、平均過零率閾值的端點(diǎn)檢測方法將原始聲音信號(hào)劃分為多個(gè)聲音事件，綜合離散小波變換（DWT）、梅爾頻率倒譜和主成分分析（PCA）等方法，提取每個(gè)聲音事件的降維-離散小波梅爾倒譜系數(shù)（記作PW_MFCC）。然后，基于LSTM網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練分類器，以進(jìn)行聲音事件分類，對比分析以原始梅爾倒譜系數(shù)（MFCC）、基于DWT的梅爾倒譜系數(shù)（記作W_MFCC）、PW_MFCC作為輸入特征參數(shù)的LSTM分類器性能，結(jié)果表明，引入DWT可以有效地提高分類器性能，而PCA可以在不降低分類器性能的基礎(chǔ)上減少計(jì)算開銷，基于PW_MFCC的LSTM分類器的整體正確率、綜合F1-score分別為94.97%、97.41%。該研究建立的分類器為實(shí)現(xiàn)存在異常進(jìn)食及反芻行為的病羊自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。

[編譯自：Duan G H，Zhang S F，Lu M Z，Okinda C，Shen M X，Norton T.Short-term feeding behaviour sound classification method for sheep using LSTM networks.Int J Agric & Biol Eng，2021；14（2）：43-54.]

20210505 設(shè)施超低量風(fēng)送噴霧器流場CFD模擬與試驗(yàn)驗(yàn)證//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.6013

為了研究B-ULV-616A型背負(fù)式風(fēng)送噴霧器的作業(yè)性能，使用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）來模擬B-ULV-616A型背負(fù)式噴霧器的風(fēng)送噴霧裝置，該裝置具有超小體積電動(dòng)噴霧器。使用KANOMAX風(fēng)速儀對模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；并進(jìn)行了田間試驗(yàn)以測試噴霧器的作業(yè)效果。首先，進(jìn)行了超低量風(fēng)送施藥裝置的內(nèi)外流場以及液滴的沉積分布的模擬。結(jié)果表明，空氣輔助噴霧裝置可以改變氣流的速度和方向，并在風(fēng)送噴霧裝置的出口產(chǎn)生高速的旋切氣流（最高83.5m/s）并產(chǎn)生負(fù)壓（最低0.099MPa），高速旋切氣流可迅速提升霧滴速度并產(chǎn)生二次霧化，脅迫霧滴運(yùn)動(dòng)到更遠(yuǎn)的距離。其次，風(fēng)速模擬值與實(shí)際值的相對誤差最大值為20.14%，其平均值為9.59%，研究結(jié)果表明CFD方法適用于風(fēng)送噴霧裝置的流場分析。最后，根據(jù)設(shè)施施藥試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)背負(fù)式風(fēng)送超低容量電動(dòng)噴霧器可有效改善作物葉片背部沉積，增加霧滴沉積密度（最高為81/cm2；常規(guī)電動(dòng)噴霧器的霧滴沉積密度最高為64/cm2）并減少區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間的沉積量的變異系數(shù)（均低于20%）。此外，該噴霧器可減少農(nóng)藥的使用量（減少了69.85%）并降低土地面源污染。

[編譯自：Lu X Y，Gong Y，Liu D J，Wang G，Chen X，Zhang X，et al.CFD simulation and experiment on the flow field of air-assisted ultra-low-volume sprayers in facilities.Int J Agric & Biol Eng，2021；14（2）：26-34.]