针对菠萝采摘作业中劳动力需求大以及采摘效率低等问题,对单目视觉目标识别和定位菠萝目标的抱扭式菠萝采摘机进行了研究。该菠萝采摘机由底盘、采摘机构、运动机构、机器视觉机构和运输机构组成;机器视觉系统选用Raspberry pi 3B作为...针对菠萝采摘作业中劳动力需求大以及采摘效率低等问题,对单目视觉目标识别和定位菠萝目标的抱扭式菠萝采摘机进行了研究。该菠萝采摘机由底盘、采摘机构、运动机构、机器视觉机构和运输机构组成;机器视觉系统选用Raspberry pi 3B作为图像处理器,并装载YOLO算法作为菠萝识别的分类器。采摘机构模拟人工采摘时抱紧扭转的动作行为,通过气缸推动V型机械爪进退实现对菠萝的夹持,通过控制舵机转动完成菠萝的扭断,采摘后将果实通过运输机构运送到包装点。研制了菠萝采摘机样机,利用样机进行了实验室模拟采摘实验。实验结果证明,该菠萝采摘机的视觉系统能够快速判断菠萝的位置,采摘机构夹持定位准确,可顺利完成采摘动作。该样机的研制为菠萝采摘提供了可行的技术参考。展开更多
钙依赖性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinases,CPKs)是植物特有的重要信号转导因子,在重要热带经济作物菠萝中,CPKs基因家族的鉴定、分类及功能研究仍处于起步阶段,其参与逆境响应的分子机制尚不清晰,难以满足菠萝抗逆品种改良...钙依赖性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinases,CPKs)是植物特有的重要信号转导因子,在重要热带经济作物菠萝中,CPKs基因家族的鉴定、分类及功能研究仍处于起步阶段,其参与逆境响应的分子机制尚不清晰,难以满足菠萝抗逆品种改良的实践需求。本研究综合运用基因组学分析、染色体定位、生物信息学预测及qRT-PCR等分子生物学技术,对菠萝AcoCPKs基因家族进行系统研究。结果显示:从基因组水平共鉴定出18个AcoCPKs基因家族成员,这些AcoCPKs不均匀地分布于菠萝的9条染色体上。生物信息学分析显示,所有AcoCPKs蛋白均具有相似的保守基序与结构域特征。定量实时荧光PCR(qRT-PCR)表达分析进一步表明,18个AcoCPKs基因在果实、叶片、果柄和花蕾等不同组织中均有表达,且呈现明显的组织特异性;其中部分AcoCPKs基因在高温、低温及NaCl盐胁迫处理条件下转录水平显著上调。综上,本研究系统解析了菠萝AcoCPKs基因家族成员的理化性质、遗传特征及其在逆境胁迫下的表达响应规律,不仅为深入揭示AcoCPKs介导的菠萝逆境响应分子机制提供重要理论依据,也为利用基因编辑、转基因等现代分子育种技术定向提升菠萝抗逆性、培育耐逆性强的优质新品种奠定坚实基础。展开更多
针对传统蚁群算法在农机导航路径规划中存在前期搜索盲目、死锁、收敛速度慢、收敛路径质量低的问题,本文提出基于跳点优化蚁群算法(Jump point optimized ant colony algorithm,JPOACO)的路径规划方法。首先,使用优化跳点搜索算法对地...针对传统蚁群算法在农机导航路径规划中存在前期搜索盲目、死锁、收敛速度慢、收敛路径质量低的问题,本文提出基于跳点优化蚁群算法(Jump point optimized ant colony algorithm,JPOACO)的路径规划方法。首先,使用优化跳点搜索算法对地图进行预处理,获得简化跳点;其次,通过简化跳点对栅格地图进行信息素初始化,以加强简化跳点的引导能力和减少前期盲目搜索;接着,设计蚂蚁死亡惩罚机制,以降低陷入死锁蚂蚁走过路径的信息素,减少死锁问题的发生;再者,通过重新设计启发式信息函数并引入分级式信息素因子改进状态转移概率函数,以提高收敛速度,缩短路径长度;最后,采用路径优化策略删减不必要路径节点,以进一步缩短路径长度、提升平滑度,提高路径质量。仿真结果表明,在简单环境中,JPOACO算法求得的路径长度较传统蚁群算法和另一种优化蚁群算法短约22.6%和2.0%,收敛迭代次数、收敛时间分别减少约77.0%、77.5%和49.3%、87.8%,零死亡迭代次数和零死亡时间较后者减少约19.5%和80.5%;在复杂菠萝种植环境中,JPOACO算法较传统蚁群算法和另一种优化蚁群算法求得的路径长度短16.6%和4.7%,收敛迭代次数、收敛时间分别减少约77.1%、17.4%和73.7%、47.4%,零死亡迭代次数和零死亡时间较后者减少约34.3%和58.2%,表明本文算法具有较高的适用性和可行性。展开更多
文摘针对菠萝采摘作业中劳动力需求大以及采摘效率低等问题,对单目视觉目标识别和定位菠萝目标的抱扭式菠萝采摘机进行了研究。该菠萝采摘机由底盘、采摘机构、运动机构、机器视觉机构和运输机构组成;机器视觉系统选用Raspberry pi 3B作为图像处理器,并装载YOLO算法作为菠萝识别的分类器。采摘机构模拟人工采摘时抱紧扭转的动作行为,通过气缸推动V型机械爪进退实现对菠萝的夹持,通过控制舵机转动完成菠萝的扭断,采摘后将果实通过运输机构运送到包装点。研制了菠萝采摘机样机,利用样机进行了实验室模拟采摘实验。实验结果证明,该菠萝采摘机的视觉系统能够快速判断菠萝的位置,采摘机构夹持定位准确,可顺利完成采摘动作。该样机的研制为菠萝采摘提供了可行的技术参考。
文摘钙依赖性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinases,CPKs)是植物特有的重要信号转导因子,在重要热带经济作物菠萝中,CPKs基因家族的鉴定、分类及功能研究仍处于起步阶段,其参与逆境响应的分子机制尚不清晰,难以满足菠萝抗逆品种改良的实践需求。本研究综合运用基因组学分析、染色体定位、生物信息学预测及qRT-PCR等分子生物学技术,对菠萝AcoCPKs基因家族进行系统研究。结果显示:从基因组水平共鉴定出18个AcoCPKs基因家族成员,这些AcoCPKs不均匀地分布于菠萝的9条染色体上。生物信息学分析显示,所有AcoCPKs蛋白均具有相似的保守基序与结构域特征。定量实时荧光PCR(qRT-PCR)表达分析进一步表明,18个AcoCPKs基因在果实、叶片、果柄和花蕾等不同组织中均有表达,且呈现明显的组织特异性;其中部分AcoCPKs基因在高温、低温及NaCl盐胁迫处理条件下转录水平显著上调。综上,本研究系统解析了菠萝AcoCPKs基因家族成员的理化性质、遗传特征及其在逆境胁迫下的表达响应规律,不仅为深入揭示AcoCPKs介导的菠萝逆境响应分子机制提供重要理论依据,也为利用基因编辑、转基因等现代分子育种技术定向提升菠萝抗逆性、培育耐逆性强的优质新品种奠定坚实基础。
文摘针对传统蚁群算法在农机导航路径规划中存在前期搜索盲目、死锁、收敛速度慢、收敛路径质量低的问题,本文提出基于跳点优化蚁群算法(Jump point optimized ant colony algorithm,JPOACO)的路径规划方法。首先,使用优化跳点搜索算法对地图进行预处理,获得简化跳点;其次,通过简化跳点对栅格地图进行信息素初始化,以加强简化跳点的引导能力和减少前期盲目搜索;接着,设计蚂蚁死亡惩罚机制,以降低陷入死锁蚂蚁走过路径的信息素,减少死锁问题的发生;再者,通过重新设计启发式信息函数并引入分级式信息素因子改进状态转移概率函数,以提高收敛速度,缩短路径长度;最后,采用路径优化策略删减不必要路径节点,以进一步缩短路径长度、提升平滑度,提高路径质量。仿真结果表明,在简单环境中,JPOACO算法求得的路径长度较传统蚁群算法和另一种优化蚁群算法短约22.6%和2.0%,收敛迭代次数、收敛时间分别减少约77.0%、77.5%和49.3%、87.8%,零死亡迭代次数和零死亡时间较后者减少约19.5%和80.5%;在复杂菠萝种植环境中,JPOACO算法较传统蚁群算法和另一种优化蚁群算法求得的路径长度短16.6%和4.7%,收敛迭代次数、收敛时间分别减少约77.1%、17.4%和73.7%、47.4%,零死亡迭代次数和零死亡时间较后者减少约34.3%和58.2%,表明本文算法具有较高的适用性和可行性。
