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20210506 双行星架行星轮系式花卉盆栽机构设计与试验//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5878

目前花盆种植作业中缺乏小型化、高可靠的移栽机构，为了满足移栽过程大位移量、高垂直度的需要。该文基于非圆齿轮的不等速传动特性和凸轮的可控的摆动角度变化规律相结合的思想，提出了一种行星架和凸轮摆动副相结合的双行星架行星轮系式。该机构的连杆相对行星架做变速转动，把连杆作为第二行星架，移栽臂相对连杆做变速摆动。利用杆组解域的方法建立单行星架式机构的数学模型，在此基础上建立第二行星架和移栽臂的运动方程，将两者结合形成双行星架行星轮系式机构求解模型。首先根据花卉盆栽作业的轨迹要求规划初始轨迹，获得行星架内非圆齿轮节曲线和行星架的长度120 mm。接着利用初始轨迹与目标轨迹在关键点处的角度偏差来求解驱动移栽臂的凸轮参数，确定第二行星架的长度为69.25 mm，移栽臂的长度为112.40 mm。最后制造了机构样机，试验验证了双行星架行星轮系式花卉盆栽机构设计方法的正确性。该机构的盆栽成功率达到94.43%，被栽入花盆的钵苗直立性良好。该研究可为自动化开展花卉盆栽装备的研究提供参考。

[编译自：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 夹钵式水稻钵苗宽窄行行星轮系移栽机构设计//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5975

为了设计具有理想空间尖嘴形移栽轨迹及作业姿态的夹钵式水稻钵苗宽窄行移栽机构，提出了一种基于若干空间关键位姿（位置与姿态）的非圆齿轮行星轮系移栽机构设计方法。首先，将行星轮系移栽机构简化为具有两个旋转关节（2R）的空间开链机构，基于3个关键空间位姿建立了仅含机构结构参数的几何约束方程，并利用同伦算法求解得到了所有机构参数。然后，根据所求参数优化了行星架与移栽臂之间的相对角位移关系，复演了机构末端点运动轨迹，确定了机构的总传动比；通过依附不等速齿轮副缩减开链2R机构自由度，并根据齿轮传动类型进行传动比分配，实现了非圆齿轮节曲线的设计。最后，利用该方法设计了一种由平面非圆齿轮与非圆锥齿轮组合传动的夹钵式水稻钵苗宽窄行移栽机构，并进行了虚拟仿真与样机试验，结果表明：仿真轨迹、样机试验轨迹与期望轨迹基本一致；在50 r/min和90 r/min的工作速度下，取苗成功率分别为95.32%和90.15%，验证了理论方法的可行性。该方法可为空间非匀速传动行星轮系移栽机构的设计提供参考。

[编译自: 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 基于高速摄影技术的大蒜鳞茎碰撞恢复系数测定试验//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5882

大蒜鳞茎碰撞恢复系数是构建鳞茎碰撞运动学模型、研究鳞茎碰撞损伤机理的重要参数。该研究基于赫兹弹性接触理论推导了鳞茎碰撞过程动力学方程，运用高速摄影技术记录了碰撞过程鳞茎运动状态变化、弹塑性形变和表面损伤产生过程，分析了鳞茎碰撞过程动力学特性和接触损伤形成机制。采用混合正交试验和单因素试验研究了碰撞材料、投放高度、材料厚度、鳞茎质量、含水率等因素对鳞茎碰撞恢复系数的影响。结果表明：碰撞过程鳞茎动力学行为包括形变、平动、绕质心转动；压缩段鳞茎运动为平动，回弹段鳞茎运动为平动和转动，鳞茎转动角速度越大，测得的恢复系数越小。鳞茎的接触损伤包括碰撞点处组织内部损伤，相邻蒜瓣间挤压导致组织内部损伤，表皮牵拉、撕扯损伤。鳞茎碰撞恢复系数影响因素的主次顺序为碰撞材料、投放高度、材料厚度、鳞茎质量、含水率，其中碰撞材料、投放高度、材料厚度、鳞茎质量为显著性因素。鳞茎与Q235、尼龙、橡胶间恢复系数依次减小，恢复系数随投放高度、鳞茎质量的增加而减小。当碰撞材料为Q235时，恢复系数随材料厚度的增加而增加；当碰撞材料为橡胶或尼龙时，恢复系数随材料厚度的增加而减小。求得恢复系数关于各显著性因素的回归方程决定系数均大于0.96。研究结果可为大蒜低损机械化作业部件优化提供参考。

[编译自: 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 基于多层次模糊评判确定温室黄瓜综合生长的水氮施用量//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5785

合理高效的灌溉和氮素管理对于中国西北干旱半干旱地区温室黄瓜的集约化生产具有重大意义。研究评估了基于不同灌水和施氮（N）组合共9个处理对2018年春季温室黄瓜产量、品质和资源利用效率的影响。结果表明：黄瓜的产量、品质及利用率等指标的最适灌溉施氮量有所差异。其中灌溉对产量有着显著的影响，产量随灌溉量的增加呈上升趋势；灌溉同施氮的交互作用显著影响单果重并同样呈现正效应。氮素利用率（PFPN）随着施氮量增加降低，同样灌溉水利用率（IWUE）与灌水量亦呈现负效应。对于黄瓜果实品质，维生素C（VC）含量在灌溉量和施氮量处于中等水平时达到最大值；灌溉量的减少或施氮量的增加会显著提高硝酸盐（NC）的含量，游离氨基酸（FAA）与硝酸盐的变化趋势相同；当灌溉量和施肥量均处于中等水平时，可溶性糖浓度（TSSC）到达最大值。针对不同指标对灌溉量和施肥量的敏感度不同，采用了多层次模糊评判法对多指标进行综合评判，其中第一层和第二层指标的权重分别使用层次分析法（AHP）和熵权法（Entropy）获得。最终评价结果表明，T4（灌溉量为1957.6 m3/hm2，施氮量为210kg/hm2）可用作中国西北地区温室黄瓜生产的最佳策略。

[编译自：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 作用于温室结构上的风压综述//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.5261

温室广泛应用于农业和园艺行业。温室结构具有重量轻、刚度小和柔性高的特点，其对风荷载较为敏感。在风荷载计算中，风压系数（Cp）是必不可少的。因此，合理确定Cp的取值，是温室结构设计中的重要环节，直接影响温室结构的安全性和经济性。为了充分利用已有研究成果，该研究分析评价了测定Cp的三种方法：全尺寸现场试验、风洞试验和数值模拟试验。探究了影响Cp值的5个因素：温室设计参数、温室群、屋檐、通风和风向。在现有研究的基础上，对今后的发展和研究工作提出了建议。由于温室结构的可变形性，应采用流-固耦合方法考虑振动对风压的影响，应综合考虑建筑参数（跨度数、脊高、屋面形状、屋面角）之间及周边环境的相互影响，同时发生在温室结构上的破坏性涡旋应进一步给予研究。

[编译自：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 蝗虫视觉的波谱响应强度表征及光活动效应测定//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.4758

为揭示异质波谱激发性蝗虫视反应强度及蝗虫强度视觉的诱发因素，明确蝗虫趋光视觉生理调控性光活动特征，获得蝗虫趋光良好的波谱光照效应，解析蝗虫强度视觉对蝗虫趋光效应的影响，该研究以羽化一周内的东亚飞蝗健壮成虫为试虫，利用AvaSpec光纤光谱仪系统，在LED异质波谱光照固定蝗虫的视觉系统后，即时测试蝗虫视觉吸收波谱的特异反应表征及强度，在此基础上，利用LED波谱光照下视响应蝗虫的光活动特征测定装置，测试趋光蝗虫的光致性活动率、拍翅率、响应率，以此分析蝗虫视觉响应LED光源光照的光活动效应。结果显示，紫外（365 nm）、紫（405 nm）、绿（520 nm）、橙（610 nm）光刺激蝗虫的视觉系统后，蝗虫视反应波谱特性呈现强度视觉的时变调控效应，表明光照强度能够弥补蝗虫视觉波谱敏感程度差异而产生相同的视响应效果。未超过蝗虫视觉容限的波谱光照刺激下，紫外光的调控力高于紫光而强度视觉锐化敏感性低于紫光、橙光的视敏时长诱导力强于绿光，并以趋光敏感时长、光活动强度及趋光程度差异等趋光特征体现，且橙光诱发的趋光敏感时长及诱导效果较优，紫光的光活动强度强化性及激发性较强，紫外光对趋光程度的增效性较优，黄光强化蝗虫对敏感波谱光照的选择敏感性。超过蝗虫视觉容限的波谱光照刺激下，蝗虫强度视觉呈现反应强度幅度无明显差异及幅宽时长递增性视觉“窗口”阈值响应强度，表明蝗虫接受紫、绿、橙光光照强度的阈值极限，致使蝗虫强度视觉产生的视敏钝化调控性，并导致蝗虫通过光生物活动强度的增强来调节，则提高波谱光照强度增强蝗虫趋光效果具有限制性，且蝗虫紫外光的时效敏感性，制约蝗虫的趋光效果。

[编译自：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网络的绵羊短时进食行为声音分类方法//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.6081

在此研究中，作者采用基于长短时记忆（LSTM）网络的深度学习方法，对绵羊短时进食行为（咬断、咀嚼、反刍回流、反刍咀嚼）的声音进行分类。首先，使用基于短时能量、平均过零率阈值的端点检测方法将原始声音信号划分为多个声音事件，综合离散小波变换（DWT）、梅尔频率倒谱和主成分分析（PCA）等方法，提取每个声音事件的降维-离散小波梅尔倒谱系数（记作PW_MFCC）。然后，基于LSTM网络训练分类器，以进行声音事件分类，对比分析以原始梅尔倒谱系数（MFCC）、基于DWT的梅尔倒谱系数（记作W_MFCC）、PW_MFCC作为输入特征参数的LSTM分类器性能，结果表明，引入DWT可以有效地提高分类器性能，而PCA可以在不降低分类器性能的基础上减少计算开销，基于PW_MFCC的LSTM分类器的整体正确率、综合F1-score分别为94.97%、97.41%。该研究建立的分类器为实现存在异常进食及反刍行为的病羊自动识别系统提供了基础。

[编译自：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 设施超低量风送喷雾器流场CFD模拟与试验验证//DOI：10.25165/j.ijabe.20211402.6013

为了研究B-ULV-616A型背负式风送喷雾器的作业性能，使用计算流体力学（CFD）来模拟B-ULV-616A型背负式喷雾器的风送喷雾装置，该装置具有超小体积电动喷雾器。使用KANOMAX风速仪对模拟结果进行验证；并进行了田间试验以测试喷雾器的作业效果。首先，进行了超低量风送施药装置的内外流场以及液滴的沉积分布的模拟。结果表明，空气辅助喷雾装置可以改变气流的速度和方向，并在风送喷雾装置的出口产生高速的旋切气流（最高83.5m/s）并产生负压（最低0.099MPa），高速旋切气流可迅速提升雾滴速度并产生二次雾化，胁迫雾滴运动到更远的距离。其次，风速模拟值与实际值的相对误差最大值为20.14%，其平均值为9.59%，研究结果表明CFD方法适用于风送喷雾装置的流场分析。最后，根据设施施药试验，发现背负式风送超低容量电动喷雾器可有效改善作物叶片背部沉积，增加雾滴沉积密度（最高为81/cm2；常规电动喷雾器的雾滴沉积密度最高为64/cm2）并减少区域内和区域间的沉积量的变异系数（均低于20%）。此外，该喷雾器可减少农药的使用量（减少了69.85%）并降低土地面源污染。

[编译自：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.]