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科技文摘

2022-11-23

中国农业文摘-农业工程 2022年2期

20220208 基于微流控芯片的气传病害孢子分离富集方法//DOI：10.25165/j.ijabe.20211405.6375

空气传播的病害可导致温室作物减产，引起了人们的广泛关注。为了实现温室作物气传病害孢子的分离和富集，该研究设计了一种基于复合场的具有两级分离富集结构的微流控芯片，用于从气流中直接分离富集温室气传病害孢子。该微流控芯片主要由具有电弧结构的预处理通道、半圆形电极结构和收集槽三部分组成。采用COMSOL 5.1软件对设计的微流控芯片进行结构参数优化和数值仿真。仿真过程中分别使用30 μm、25 μm和16 μm的颗粒代表黄瓜白粉病孢子和霜霉病孢子，以及番茄灰霉病孢子。数值仿真结果表明：16 μm、25 μm和30 μm颗粒的分离富集效率分别为88%、91%和94%。为验证设计的微流控芯片实际工作效果，搭建了实验平台对微流控芯片进行了测试；然后在显微镜下记录了微流控芯片对气传病害孢子分离富集的实验结果，并对实验结果进行统计分析。结果表明，设计的微流控芯片对番茄灰霉病孢子，黄瓜霜霉病孢子和白粉病孢子的分离富集效率分别为75.7%、83.8%和89.4%。因此，该研究设计的微流控芯片可用于温室作物气传病害孢子的分离富集，为温室气传病害实时监测技术的研究提供了基础。

[编译自：Wang Y F，Zhang X D，Yang N，Ma G X，Du X X，Mao H P. Separation-enrichment method for airborne disease spores based on microfluidic chip. Int J Agric & Biol Eng，2021；14（5）：199-205.]

20220209 基于三维重建方法的苹果表型参数快速估测//DOI：10.25165/j.ijabe.20211405.6258

为了快速、准确获取苹果的表型参数，作为果实分选依据，提出一种基于三维重建的苹果表型参数快速估测方法。在该研究中，通过构建一个三维模型来估测苹果的体积、高度、直径、果形指数等表型参数。首先，使用基于双目立体视觉的图像采集系统获取果实序列图像，由Accelerated-KAZE算法提取、匹配图像特征生成点云数据；其次，利用迭代最近点（Iterative Closest Point）算法配准点云得到完整的苹果点云模型，再通过构建不规则三角网得到表面重建模型；最后，采用分割、补面、积分等方式计算苹果表型参数。试验共采集了200个苹果样本，使用该研究方法对200个苹果构建了三维模型，并对表型参数进行估测，并对估测值和真实值进行线性回归分析。结果显示，各个参数的线性回归拟合度R2均高于0.9。其中，体积的拟合效果最好，R2为0.97。另外，苹果体积、高度、果形指数、直径D和d的平均误差分别为8.73 cm3、1.43 mm、1.28%、0.90 mm、1.23 mm，根据GB/T 10651-2008《鲜苹果》国家标准，估测结果的平均误差在允许误差范围内。结果表明，基于三维重建的苹果表型参数估测方法具有较高的精确度和实用性，可为果实分选提供数据支撑。

20220210 基于GNSS的联合收获机自动导航系统开发//DOI：10.25165/j.ijabe.20211405.6596

为实现联合收获机自动驾驶开发了一种自动导航系统，包括机械设计、控制方法研究和软件设计。首先，针对自动导航系统改装后的收获机，提出一种后轮中位动态标定方法。控制部分包括导航控制器和转向控制器设计。针对导航控制器设计了变论域模糊控制器，利用模糊控制动态改变输入输出的模糊论域，即在模糊规则不变的情况下让模糊论域随输入的变化而变化，实时修正控制策略的自适应模糊控制方法。将基于变论域模糊控制的导航控制器的决策结果，输入基于PID算法的转向控制器，再控制电动方向盘转动，从而实现收获机自动导航。以麦田收获场景进行试验验证，当联合收获机以0.8 m/s的速度进行直线导航时，横向偏差的总体均方根误差（RMSE）分别为5.87 cm。试验结果表明，所设计的自动导航系统可以使联合收获机平滑稳定地跟踪预设路径，跟踪精度在厘米级。

[编译自：Li S C，Zhang M，Cao R Y，Ji Y H，Zhang Z Q，Li H，et al. Development of the automatic navigation system for combine harvester based on GNSS. Int J Agric & Biol Eng，2021；14（5）：163-171.]