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20210506 雙行星架行星輪系式花卉盆栽機構(gòu)設計與試驗//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特性和凸輪的可控的擺動角度變化規(guī)律相結(jié)合的思想，提出了一種行星架和凸輪擺動副相結(jié)合的雙行星架行星輪系式。該機構(gòu)的連桿相對行星架做變速轉(zhuǎn)動，把連桿作為第二行星架，移栽臂相對連桿做變速擺動。利用桿組解域的方法建立單行星架式機構(gòu)的數(shù)學模型，在此基礎上建立第二行星架和移栽臂的運動方程，將兩者結(jié)合形成雙行星架行星輪系式機構(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軌跡在關鍵點處的角度偏差來求解驅(qū)動移栽臂的凸輪參數(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。最后制造了機構(gòu)樣機，試驗驗證了雙行星架行星輪系式花卉盆栽機構(gòu)設計方法的正確性。該機構(gòu)的盆栽成功率達到94.43%，被栽入花盆的缽苗直立性良好。該研究可為自動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構(gòu)設計//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5975

為了設計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構(gòu)，提出了一種基于若干空間關鍵位姿（位置與姿態(tài)）的非圓齒輪行星輪系移栽機構(gòu)設計方法。首先，將行星輪系移栽機構(gòu)簡化為具有兩個旋轉(zhuǎn)關節(jié)（2R）的空間開鏈機構(gòu)，基于3個關鍵空間位姿建立了僅含機構(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系，復演了機構(gòu)末端點運動軌跡，確定了機構(gòu)的總傳動比；通過依附不等速齒輪副縮減開鏈2R機構(gòu)自由度，并根據(jù)齒輪傳動類型進行傳動比分配，實現(xiàn)了非圓齒輪節(jié)曲線的設計。最后，利用該方法設計了一種由平面非圓齒輪與非圓錐齒輪組合傳動的夾缽式水稻缽苗寬窄行移栽機構(gòu)，并進行了虛擬仿真與樣機試驗，結(jié)果表明：仿真軌跡、樣機試驗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%，驗證了理論方法的可行性。該方法可為空間非勻速傳動行星輪系移栽機構(gòu)的設計提供參考。

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

大蒜鱗莖碰撞恢復系數(shù)是構(gòu)建鱗莖碰撞運動學模型、研究鱗莖碰撞損傷機理的重要參數(shù)。該研究基于赫茲彈性接觸理論推導了鱗莖碰撞過程動力學方程，運用高速攝影技術記錄了碰撞過程鱗莖運動狀態(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力學特性和接觸損傷形成機制。采用混合正交試驗和單因素試驗研究了碰撞材料、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系數(shù)的影響。結(jié)果表明：碰撞過程鱗莖動力學行為包括形變、平動、繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動；壓縮段鱗莖運動為平動，回彈段鱗莖運動為平動和轉(zhuǎn)動，鱗莖轉(zhuǎn)動角速度越大，測得的恢復系數(shù)越小。鱗莖的接觸損傷包括碰撞點處組織內(nèi)部損傷，相鄰蒜瓣間擠壓導致組織內(nèi)部損傷，表皮牽拉、撕扯損傷。鱗莖碰撞恢復系數(shù)影響因素的主次順序為碰撞材料、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、橡膠間恢復系數(shù)依次減小，恢復系數(shù)隨投放高度、鱗莖質(zhì)量的增加而減小。當碰撞材料為Q235時，恢復系數(shù)隨材料厚度的增加而增加；當碰撞材料為橡膠或尼龍時，恢復系數(shù)隨材料厚度的增加而減小。求得恢復系數(shù)關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。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)負效應。對于黃瓜果實品質(zhì)，維生素C（VC）含量在灌溉量和施氮量處于中等水平時達到最大值；灌溉量的減少或施氮量的增加會顯著提高硝酸鹽（NC）的含量，游離氨基酸（FAA）與硝酸鹽的變化趨勢相同；當灌溉量和施肥量均處于中等水平時，可溶性糖濃度（TSSC）到達最大值。針對不同指標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進行綜合評判，其中第一層和第二層指標的權重分別使用層次分析法（AHP）和熵權法（Entropy）獲得。最終評價結(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)上的風壓綜述//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5261

溫室廣泛應用于農(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，其對風荷載較為敏感。在風荷載計算中，風壓系數(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)設計中的重要環(huán)節(jié)，直接影響溫室結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性。為了充分利用已有研究成果，該研究分析評價了測定Cp的三種方法：全尺寸現(xiàn)場試驗、風洞試驗和數(shù)值模擬試驗。探究了影響Cp值的5個因素：溫室設計參數(shù)、溫室群、屋檐、通風和風向。在現(xiàn)有研究的基礎上，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，應采用流-固耦合方法考慮振動對風壓的影響，應綜合考慮建筑參數(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，同時發(fā)生在溫室結(jié)構(gòu)上的破壞性渦旋應進一步給予研究。

[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強度表征及光活動效應測定//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.4758

為揭示異質(zhì)波譜激發(fā)性蝗蟲視反應強度及蝗蟲強度視覺的誘發(fā)因素，明確蝗蟲趨光視覺生理調(diào)控性光活動特征，獲得蝗蟲趨光良好的波譜光照效應，解析蝗蟲強度視覺對蝗蟲趨光效應的影響，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，即時測試蝗蟲視覺吸收波譜的特異反應表征及強度，在此基礎上，利用LED波譜光照下視響應蝗蟲的光活動特征測定裝置，測試趨光蝗蟲的光致性活動率、拍翅率、響應率，以此分析蝗蟲視覺響應LED光源光照的光活動效應。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，蝗蟲視反應波譜特性呈現(xiàn)強度視覺的時變調(diào)控效應，表明光照強度能夠彌補蝗蟲視覺波譜敏感程度差異而產(chǎn)生相同的視響應效果。未超過蝗蟲視覺容限的波譜光照刺激下，紫外光的調(diào)控力高于紫光而強度視覺銳化敏感性低于紫光、橙光的視敏時長誘導力強于綠光，并以趨光敏感時長、光活動強度及趨光程度差異等趨光特征體現(xiàn)，且橙光誘發(fā)的趨光敏感時長及誘導效果較優(yōu)，紫光的光活動強度強化性及激發(fā)性較強，紫外光對趨光程度的增效性較優(yōu)，黃光強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，蝗蟲強度視覺呈現(xiàn)反應強度幅度無明顯差異及幅寬時長遞增性視覺“窗口”閾值響應強度，表明蝗蟲接受紫、綠、橙光光照強度的閾值極限，致使蝗蟲強度視覺產(chǎn)生的視敏鈍化調(diào)控性，并導致蝗蟲通過光生物活動強度的增強來調(diào)節(jié)，則提高波譜光照強度增強蝗蟲趨光效果具有限制性，且蝗蟲紫外光的時效敏感性，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)絡的綿羊短時進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記憶（LSTM）網(wǎng)絡的深度學習方法，對綿羊短時進食行為（咬斷、咀嚼、反芻回流、反芻咀嚼）的聲音進行分類。首先，使用基于短時能量、平均過零率閾值的端點檢測方法將原始聲音信號劃分為多個聲音事件，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)絡訓練分類器，以進行聲音事件分類，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上減少計算開銷，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現(xiàn)存在異常進食及反芻行為的病羊自動識別系統(tǒng)提供了基礎。

[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 設施超低量風送噴霧器流場CFD模擬與試驗驗證//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.6013

為了研究B-ULV-616A型背負式風送噴霧器的作業(yè)性能，使用計算流體力學（CFD）來模擬B-ULV-616A型背負式噴霧器的風送噴霧裝置，該裝置具有超小體積電動噴霧器。使用KANOMAX風速儀對模擬結(jié)果進行驗證；并進行了田間試驗以測試噴霧器的作業(yè)效果。首先，進行了超低量風送施藥裝置的內(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，脅迫霧滴運動到更遠的距離。其次，風速模擬值與實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方法適用于風送噴霧裝置的流場分析。最后，根據(jù)設施施藥試驗，發(fā)現(xiàn)背負式風送超低容量電動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.]