20174001 基于正交设计模型的多目标进化算法/吴金妹(华北水利水电大学机械学院),王亚辉…//农业机械学报.-2017,48(2).-362～369

为提高多目标进化算法在求解复杂多目标问题上的收敛性和解集多样性,提出了一种基于正交设计模型的多目标进化算法。该算法在基于分解技术的多目标进化算法框架下,将正交实验设计方法同分解技术相融合。利用正交实验设计方法,有针对性地对父代个体进行重组,并生成多个保留优良基因的子代个体,避免了盲目性搜索以提高算法收敛性,并应用分解技术选择优秀个体来维持全局搜索和局部寻优的动态平衡。将该算法与目前典型的优异算法在18个标准测试函数集上进行对比测试,仿真结果表明所提算法相比另外4种算法具有良好的竞争力,在保持良好收敛性的同时,所获得的Pareto前端分布更加均匀,尤其在求解具有复杂Pareto解集的问题时,能保持较好的搜索性能。为了测试算法在求解含有约束问题的性能,将其应用于I型主梁多目标优化设计中,获得的Pareto前沿较均匀,且解集域较宽广,对比分析表明了算法的工程实用性。

20174002 蔬菜自动嫁接技术研究现状与发展分析/张凯良(中国农业大学工学院),褚佳张…//农业机械学报.-2017,48(3).-1～13

嫁接在提高作物抗病能力、生长速度、单位产量,减少施肥、施药等方面具有积极作用,是多类蔬菜大规模生产的重要环节,而自动化嫁接能够有效提高嫁接效率和嫁接苗成活率,正在成为蔬菜商业化生产的刚性需求。本文对中国、日本、荷兰、西班牙、意大利等国蔬菜自动嫁接技术的研究现状和发展动态进行了分析;归纳出5项蔬菜自动化嫁接关键技术:幼苗机械化抓取技术,幼苗自动输送技术,砧、穗木切削技术,砧、穗木接合固定技术,自动嫁接系统控制技术,并逐一进行了阐述;最后对目前本领域的研究特点和发展趋势进行了总结和展望,认为蔬菜嫁接自动化程度将进一步提高,单机嫁接规模将进一步扩大,农艺、人工智能、人因工程等间接因素将为自动嫁接机未来的性能提升带来助力。

20174003 体感操控多臂棚室机器人作业决策规划算法研究/权龙哲(东北农业大学工程学院),李成林…//农业机械学报.-2017,48(3).-14～23

针对目前棚室内机器人作业分析算法智能性不足、准确作业率较低,且一次巡航过程只能进行单一作业,存在使用效率不高的问题,提出了一种搭载在三臂棚室机器人上,基于体感操控作业的决策规划算法,用Kinect采集含操作人员位姿信息的深度图像,结合随机森林统计学习理论和基于高斯核函数的Mean shift算法,确定了代表人体位姿的20个关键骨骼点坐标,在此基础上提出了一种基于模式切换的三臂映射关系,将骨骼点信息映射到机器人工作空间,使人的两只手臂能自如的控制三臂机器人,在一次巡航中完成多种棚室作业;此外,还提出了一种结合骨骼追踪技术和YCb Cr颜色空间的手势特征分割方法,实现了用手势控制机器人末端执行器作业。最后,搭建了用于测试体感决策算法的三臂机器人样机,进行了针对该决策算法的精确性试验,根据试验误差数据对肩部关节夹角采用离散化取值识别,解决了肩部关节识别误差,结果表明:测试者被捕捉到的关节处夹角和机器人对应关节夹角的最大映射误差为1.90°,上位机发送夹角值与机器人实际转动的夹角值最大误差为0.80°,在误差允许范围内,同时在该精度下完成一套采摘加喷施作业指令,平均耗时13.34 s,且操作者还可通过体感操控训练进一步提高机器人作业性能,表明该算法具有准确性和实用性。

20174004 油麦兼用气送式集排器输种管道气固两相流仿真与试验/雷小龙(中农业大学工学院),廖宜涛…//农业机械学报.- 2017,48(3).-57～68

为研究种子在油麦兼用气送式集排器输种管道中的迁移规律,运用EDEM-CFD耦合仿真方法分析了输种管道直径、长度、横纵管道长度比(k)和接头形式对种子运动特性和气流场的影响;台架试验研究了输种管道结构对排种性能的影响。结果表明:种子在输种管道中受力与速度主要沿管道轴线方向,与气流速度相同,种子迁移的动力主要源自流体阻力。管道出口处种子速度随k增加呈先降后升的趋势,输种管道结构显著影响各行平均排种量和各行排量一致性变异系数。当输种管道直径、长度和k分别为42 mm、1.0 m和2/3时,管道出口处种子速度、两相流相对速度和压强损失较小,排种性能较优。接头为弯管的输种管道出口处种子速度明显高于接头为折线形管道,两相流相对速度表现为弯管低于折线形接头;弯管半径100 mm的输种管道气流场和种子分布均匀,压强损失较小。供种装置转速为10～40 r/min时,排种油菜、小麦时各行排量一致性变异系数分别低于4.0%和5.0%,总排量稳定性变异系数和种子破损率分别低于1.0%和0.1%。