农用自走式高效喷雾机设计
自动化农药喷洒器设计说明
自动化农药喷洒器设计说明
简介：
市场上农药喷雾器种类很多，但实用的并不多。
市场上现有的喷雾器都是手动的，我国自动化发展至今也该有一款自动化的喷雾器了。
这款喷雾器是无需人力的，作业效率高，自动化程度高的喷雾器。
设计方案：
方案一，自控飞机式喷雾器
自控飞机式喷雾器由三部分组成，螺旋动力部分，主控部分，药箱部分。
螺旋动力部分：给整个装置提供动力，且保持一定高度。
主控部分：控制飞行高度，前进方向。
药箱部分：装有药液，有提供压力部分，有喷头。
需解决问题有（1）动力问题，即螺旋桨的叶片要多大才能提供相应的动力。
（2）控制问题，方向，高度，距离。
（3）压力问题，随着药液喷洒，药箱中的压力也随之改变。
方案二，导轨式喷雾器
导轨式喷雾器由三部分组成，导轨部分，发动部分，喷头部分，药液传送管道部分。
导轨部分：有V型槽，滑轮。
发动部分：小型发动机。
喷头部分：四周喷洒型喷头。
药液传送管道部分：能承受一定压力的管道。
需解决问题有（1）管道问题，怎样使管道随喷头前进。
（2）压力问题，喷洒半径会随压力的改变而改变。
（3）阻力问题，喷头在前进的过程中会受到农作物的阻碍。
总结：
这种喷雾器研发成功之后，可使农民不在为农作物打药作难，大大降低农民的劳动强度，改善农作物喷洒农药不均匀的现象，增加农作物产量。
农业喷雾机器人机械的设计
农业喷雾机器人机械的设计摘要：农业机器人是21世纪农业机械的发展趋势之一。
为此，讨论了农业机器人的技术特点和基本特征，重点论述了一款可以自主行走且能避障的农业喷雾机器人机械结构创新设计。
其主要包括载体移动系统和车载喷雾系统的创新设计，给出了具体的设计方案和部分结构图以及参数。
该农业喷雾机器人一方面提高了农业喷雾作业的效率，实现作业的自动化；另一方面降低了作业对操作者的健康影响。
关键词：自动控制技术；农业机器人；喷雾机器人；创新设计；机械结构设计引言实施精确农业，广泛应用农业机器人，以提高资源利用率和农业产出率，降低劳动强度，提高经济效益将是现代农业发展的必然趋势。
现代农业的变革向农业机械化提出了新的要求，如机器能够实现自主行走、识别环境、确定目标，甚至要能辨别颜色、气味等。
另一方面，现代科技的发展也为这类机器的开发和应用奠定了科技基础。
例如，用GPS系统可精确地确定机器所在的位置，用GIS 系统可以了解机器周围的地理环境，计算机图像分析技术的发展可使机器能够识别目标，自动控制技术的发展可使机器按人们预期的设想实现各种动作等。
所有这些技术的发展和应用使得现代机器人已具有高度智能化。
如果说机械设计和加工技术及电子技术的发展，使得适用于结构性工业机器人的应用变成了现实的话，而现代微电子技术、计算机技术、机—电—光一体化技术的发展，为非结构性环境的农业机器人的开发和应用打下了坚实的技术基础。
由于农业工作环境的复杂性和多变性，决定了对农业机器人要比对一般工业机器人的要求更高。
农业机械面对的都是复杂多样的农作物及农产品，这就对农业机器人提出了更高的要求，需要具有“感觉”和“判断”功能。
农业机器人的构成和功能决定了它具有如下一些特点：1) 程序性。
只要改变程序软件，就能变更判断基准，变更动作顺序。
如进行果物的收获，可以根据果物生长情况自动变更所收果物的大小、形状等，提高了作业的选择性。
2) 适应性。
根据环境和机械本身的情况，能够自动进行作业量或质的调整。
一种温室自行走喷药机的设计
农业技术与装备
AGRICULTURAL TECHNOLOGY & EQUIPMENT
Vol.360 No.12 DEC.2019
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自行走喷药机的传动装置结构如图 2 所示。传动装置包 括电机 1、减速器 2、离合器 3、离合器手柄 4、链条 5、行走车 轮 6 和墙体车轮 7。自行走喷药机在自动行走模式下电机 1 带动减速器 2 通过联轴器与离合器 3 结合用双向链条 5 驱 动行走车轮行走，同时墙体车轮 7 在温室墙上行走。自行走 喷药机需要人力移动时，拉开离合器手柄 4，挡板垂直落下并 卡住，此时离合器与减速器分离，该喷药机处于手动行走模 式，可在人力推动下行走。
greenhouse, spray, remote control
目前温室喷药主要依靠人力，劳动强度大，特别是人体 近距离接触农药，危害健康，造成人身中毒[1]。温室喷药要全 覆盖不留死角，实现防治彻底，容易引起人身安全问题[2]。设 施温室环境对病虫害的防治以预防为主，对喷药作业的需求 和依赖较大，存在预防性施药作业频繁等诸多问题[3]。
本文设计了一种温室自行走喷药机。操作人员通过遥控 喷药机，不用进入温室作业，避免了呼吸带有农药的空气。该 喷药机能够减轻劳动强度、提高作业环境的舒适度，充分利 用温室现有的空间和条件，实现资源的高效利用[4]。
1 总体方案设计
本文设计的温室自行走喷药机，用于解决现有喷药装置 劳动强度大，影响操作人员健康，喷药效果不佳等问题。该喷 药机主要包括：喷药装置、行走装置和控制装置。喷药装置安 装在行走装置上，行走装置为喷药装置提供电源，两者相对 独立。控制装置分为遥控器和控制箱，遥控器可与控制箱实 时通信，控制箱安装在行走装置中，用于控制行走装置和喷 药装置工作。其中喷药装置包括风扇，电机，吸水盘，雾化盘， 接水盘，风机，储水箱，风扇支架等。
3WP―650型自走式喷杆喷雾机的研制5页word文档
3WP―650型自走式喷杆喷雾机的研制近年来，随着施肥技术的发展，叶面施肥作为强化作物营养和防止某些秧素病状的一种施肥措施，已得到大量推广应用。
实践证明，叶面施肥具有肥效快、肥料利用率高、用量少等有点。
然而，目前市场上应用较为普遍的牵引式或背负喷杆喷雾机由于通过高度受限，不能用于喷施叶面肥，条件较好的农垦部门采用飞机航化作业，或采用进口大型自走式喷雾机作业。
但我国农村大部分地区受经济条件和地块规模限制，对于叶面肥的喷施只能采用人工背负式手动喷雾机进行作业，不仅劳动强度大、效率低，还存在药物中毒的危险。
为此，笔者参与设计了一款适合农村使用的3WP-650型自走式喷杆喷雾机，并通过了省级推广鉴定和国家强制性产品认证。
该机可为玉米、高粱、甘蔗等高杆作物全过程喷施药物和肥料。
1 总体结构设计3WP-650型自走式喷杆喷雾机由机架、前桥、后桥、发动机、转向系统、药箱架、驾驶室、药箱、边减箱、液压泵、液压操控系统、药液泵、药液操控系统、喷杆架、喷杆总成、行走轮、导向轮等部分组成。
2 工作原理发动机通过三角皮带将动力传输到变速箱连体后桥，后桥两端上的主动链轮通过套筒滚子链将动力传输到行走驱动轮同一根轴上的被动链轮，实现机组的行走运动；发动机上的三角带轮的另外两个角带槽通过三角带将动力传输给液压泵，实现液压缸的工作动作；变速箱离合器带轮的另外两个角带槽通过三角带将动力传递给药液泵，药液泵将药液从药液箱经过滤器吸入药液泵，加压后经调压阀进入分配阀，并分别进入五段喷杆及回药管，进入喷杆的药液经防滴阀，过滤网，由喷头雾化后喷出。
通过调节调压阀的开度。
可调控回液搅拌流量和工作压力，工作压力可由分配阀上的压力表读出。
3 喷药机主要部件设计3.1 功率、速度的确定3.1.1功率。
根据机组的结构质量和工作速度以及功率储备，大致确定机组的行走功率为7KW，药液泵的功率为5.5KW，液压齿轮泵的功率为7KW，但属于间歇式工作。
发动机选常柴L24型柴油机，标定功率17KW，额定转数2000r/min。
3WPZ—2000型自走式喷杆喷雾机的设计研究
２ ０ １ ６年 １ ２月
３ ＷＰ Ｚ ￣２ ０ ０ ０型 自走 式 喷 杆 喷 雾 机 的 设 计 研 究
何 万 宝 ，赵峰 ，全 永 统 ，陈 雪玲 ，马 清 明
（ 一拖 （ 新疆 ） 东方 红装 备机械 有 限公司 ， 乌鲁 木齐 市 ， ８ ３ Ｏ Ｏ ０ ０ ）
摘要 ： 随着 新 疆 、 东 北 等 地 区 大 田经 济 作 物 种 植 面 积 的逐 年 增 加 ， 现 有 的 中小 型喷 雾 机 存 在 作 业 效 率 低 、 种植 行距限制 、 作
１ ． 驱 动 车 轮 ２ ． 喷 杆升 降支 架 ３ ． 喷 杆 升 降 拖链 ４ ． 液 压油 箱 ５ ． 液 压系 统 阀块组 ６ ． 发动机 ７ ． 驾驶 室 升降 支架 ８ ． 驾 驶室 升 降拖链 ９ ． 驾 驶 室 ｌ ０ ． 转 向液 压 油 缸 １ １ ． 喷 杆 ｌ ２ ． 不锈 钢 储 药 箱
Ｏ 引 言
长期 以来各 种病 、 虫、 草 害对农 业 生产 造成 了相 当 严重 的危 害 ， 每年需要投入大量的人力、 物 力 进 行 防 治， 植 保喷 雾是 农 业 生 产 中重 要 的 作业 环 节 。我 国喷 雾植保 机 械发展 较 晚 ， 发展 经历 了仿 制 、 自行 研 制 、 联 合设 计与 攻关 等几 个 阶段 ， 逐 步从 人 力 到 机 动 的发 展
２
２
பைடு நூலகம்
ｌ
的发 展趋 势 ， 本文以 ３ ＷＰ Ｚ 一 一 ２ ０ ０ ０型 自走 式 喷 杆 喷雾 机 为研究 对象 ， 对整 机液压 行走 系统 、 驾驶 室 和 喷杆 高 度调 节机 构 、 轮 距 液 压调 节 机 构 以及 其 它 辅 助 执行 系
高架自走式喷药机设计
前言随着环境的恶化，对土壤品质的要求的提高，农业种植的成本增加，对农业产品要求的提高，农药的利用率成了大家关注的焦点。
今年的农业部首次公布化肥、农药利用率数据，农药利用率为36.6%，比2013年提高1.6个百分点。
棉花产业是新疆的支柱产业之一，据得知，2016年的棉花种植面积控制在两千四百多万亩，预计产量可达两百九十万吨，这一数字超过全国棉花产量的三分之一，超过世界产量的十分之一。
所以对于棉花植保农药的利用率也很重要。
新疆现在大力推广机采棉，当然，对棉花种植要求也提高，对于采棉机采的棉花，里面的杂质成为影响评定棉花等级一项要求，里面的叶子是主要杂质，这就要求在采棉时，叶子的多少直接影响棉花的采收和等级，所以想全面提升机采棉加工品级和质量,对机采棉花实施脱叶是切实可行的发展方向。
现在的棉花喷药机的对于农药的利用率都在提高，可在喷洒脱叶剂时，由于棉花的叶子很茂密，对于下面的叶子没有喷洒上，这就导致了在后面棉花的叶子没有脱落干净，对于后期采棉机的采收形成影响，这就造成了棉花等级的下降，直接影响农户的收入和棉花的和品质，所以对于脱落剂的喷洒的位置与方法很是重要。
如果喷洒正确，那么就直接提高农药的利用率和后期棉花的采收和等级。
该机在原有的基础上在每个喷头上面加了一个小风扇，这样不仅帮助农药的喷洒起到雾化的作用，还能在喷洒的同时用风将棉花上面的叶子吹开，以助于农药喷洒到下面的叶子，这样农药就洒在棉花的全身，达到全部脱叶的效果。
该机不仅适用于棉花，还适用于向日葵等。
关键词：自走式；喷药机；风扇助力目录1 绪论 (1)1.1课题研究的意义 (1)1.2国内的药物喷洒机的现状 (1)1.3 该产品的研究目的 (1)1.3.1 研究的方法和内容 (2)1.3.2预期的目标 (2)1.4重点研究的关键问题及解决思路 (2)1.4.2工作条件及解决方法 (2)2. 产品的总体原理及总体设计 (3)2.2 主要部件结构设计 (4)3 整机的设计 (5)3.1 机架 (5)3.3 搅拌器 (6)3.4 主轴材料的选择 (7)3.4.1 轴的最小直径与长度的计算 (7)3.4.2 锥齿轮的计算 (8)3.5 带及带轮的设计 (9)3.6 风扇的设计 (10)3.7喷射部件 (10)3.7.1 喷头 (11)3.8喷头类型及形成雾滴的基本原理 (12)3.8.1 机械的方法 (12)3.8.2 加热冷凝法 (12)3.8.3 发射剂汽化法 (13)3.9 喷头流量校核 (13)总结 (14)致谢 (15)参考文献 (16)1 绪论1.1课题研究的意义现在的棉花喷药机的对于农药的利用率都在提高，可在喷洒脱叶剂时，由于棉花的叶子很茂密，对于下面的叶子没有喷洒上，这就导致了在后面棉花的叶子没有脱落干净，对于后期采棉机的采收形成影响，这就造成了棉花等级的下降，直接影响农户的收入和棉花的和品质，所以对于脱落剂的喷洒的位置与方法很是重要。
小型自走式液力喷雾机的设计与试验
该 机 自带 动 力 ， 发 动 机 的 输 出轴 经 平 键 与 三槽 Ａ 型 带 其 轮 相联 ， 别驱 动 工 作 部 件— — 液 泵 和 动 力 分 配 装 置 。液 泵 分
为 三缸 柱 塞 泵 ， 作 时 发 动机 通 过 ２根 Ａ 型皮 带 把 动 力 传 递 工
旋转运动转换成直线运动 ， 喷雾管在 卷管装置 的旋转运 动和 排管装置的直线运动的双重作用下 ， 喷雾管排列在卷管装置。
该机 的发动机为 ５ｋ 四冲程 汽油机 ， 喷雾机 总动力 Ｗ 为 源。图 ２为本机传动系统配置图 ， 图中 Ｖ １一Ｖ ３为带轮序号 ；
路输出 ， 为主动轮装置 、 卷管装置 和排管装置传递动力 。其一
经 主 离合 器 与 主 动 装 置 的 转 轴 链 轮 连 接 ， 动 主 动 轮 装 置 旋 带 转 ， 机 以 ０ ８ｍ ｓ 速度 前 行 ； 二经 副离 合 器 与 卷 管 装 该 ． ／ 的 其 置 的 轴端 连 接 ， 动 卷 管 装 置旋 转运 动 ， 管装 置 再 通 过 排 管 带 卷 传 动机 构 把 动 力 传 递 给 排 管 装 置 ， 管 装 置 通 过 导 向螺 杆 把 排
收稿 日期 ：０ ０—１ ２ １ ０—１ ３ 基金项 目： 国家 “ ６ ” ８３ 计划 （ 号 ：０ ８ Ａ１０ ０ ； 苏省农机 三项 编 ２ ０ Ａ ０ ９２） 江
工程（ 编号 ： Ｉ０ ７—３ ） Ｎ２０ １。 作 者 简 介 ： 新 （９ ６ ） 女 ， 周立 １６ 一 ， 四川 仁 寿人 ， 士 ， 研 究 员 ， 要 从 硕 副 主 事 植保 机 械 与雾 化 工 程 技术 研究 。Ｅ—ｍａ ：２ ７ １９ ＠ ｑ ．ｏ ｉ ５ ５５ ７ １ ｑ ｔｍ。 ｌ
２ 关 键 部 件 设计
玉米自走式喷雾机苗期间歇施药控制系统设计
玉米自走式喷雾机苗期间歇施药控制系统设计设计概述：玉米自走式喷雾机苗期间歇施药控制系统是一种自动化控制系统，用于控制玉米自走式喷雾机在苗期期间的喷药过程。
该控制系统能够根据玉米苗期的需求，在适当的时间和条件下实施喷药操作，以达到最佳的施药效果。
本设计将详细介绍玉米自走式喷雾机苗期间歇施药控制系统的设计原理、硬件设计和软件设计。
设计原理：玉米苗期间歇施药的目的是为了在适当的时刻施加合适的药剂，并在施药后适当的时间内让药剂充分吸收。
该控制系统的设计原理是通过环境参数的检测和分析，判断玉米苗期的生长状态和所需要的药剂类型、浓度和施用量。
在得出药剂信息后，控制系统会根据设定的时间和条件，自动启动玉米自走式喷雾机进行喷雾操作。
硬件设计：该控制系统的硬件设计主要包括传感器模块、控制模块和执行模块。
传感器模块用于检测环境参数，如土壤湿度、温度、光照强度等，以获取玉米苗期的生长状态。
控制模块接收传感器模块的数据，并进行分析和处理，根据设定的规则和参数，生成喷药指令。
执行模块将喷药指令转换成相应的动作，控制喷雾机进行喷药操作。
软件设计：该控制系统的软件设计主要包括数据处理算法、逻辑控制算法和用户界面设计。
数据处理算法用于对传感器模块获取的环境参数进行处理和分析，从而判断玉米苗期的生长状态。
逻辑控制算法根据生长状态和预设规则，生成相应的喷药指令，并将其发送给执行模块。
用户界面设计提供给用户设置和监控系统的功能，通过界面用户可以设定施药的时间、条件和药剂参数，并可以即时监控喷雾机的运行状态。
总结：玉米自走式喷雾机苗期间歇施药控制系统能够在玉米苗期的适当时刻实施喷药，以达到最佳的施药效果。
通过传感器模块对环境参数的检测和分析，控制系统可以准确判断玉米苗期的生长状态和所需要的药剂类型、浓度和施用量。
硬件设计包括传感器模块、控制模块和执行模块，软件设计包括数据处理算法、逻辑控制算法和用户界面设计。
该控制系统的设计能够提高喷药操作的准确性和效率，提升玉米苗期的防治效果。
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农用自走式高效喷雾机设计
目前，我国平原地区的农药喷洒已基本实现机械化，但是对于地形复杂的丘陵及山区，机械化却难以推广，仍以背负式为主。
针对以上问题，对传统背负式喷雾机进行改进，增加速度控制系统实现其自走功能，通过转动把手调节电机的转速。
采用可调喷杆实现不同高度植株的喷洒要求。
该喷雾机高效环保、小巧灵活、一机多用、经济实惠；既可用于农村植保又可用于城市绿化；既可用于蔬菜大棚又可用于作物以及果树、茶园、花园等。
标签：农用；自走式；喷雾机
1 概述
近年来我国农用喷雾器得到较快发展，由人工加压式过渡到电动式，但目前仍以背负式为主，主要存在功能单一、效率低下、农民劳动强度大等问题。
文章设计的农用自走式高效喷雾机针对以上问题展开研究，既有小型喷雾器体积小、灵活方便、适用范围广的优点，同时又弥补了其效率低、农民劳动强度大的缺点，可以实现对低矮作物、大棚蔬菜以及果树等植株进行喷雾，采用电力为能源，既高效环保又降低了成本。
2 喷雾机的整体设计及工作原理
2.1 整体设计
文章设计的喷雾机主要由速度控制系统、喷雾系统、支架等部分组成。
该喷雾机总质量为80kg，长×宽×高（mm）：800×30×1000，整体结构如图1所示。
2.2 工作原理
2.2.1 喷雾机的自走方面：以电力为能源提供动力，其中以通用型48V/14Ah 电瓶提供能源。
带轮毂的48V/350W无刷电机提供动力实现喷雾机的自走。
控制器的加入使得人通过转动把手就可以调节电机的转速，非常方便。
2.2.2 喷雾机的喷雾功能：喷雾机的泵体选用高压隔膜泵。
水泵工作使药液箱内药液通过喷头喷出。
2.2.3 喷杆适应不同高度植株：采用可調喷杆，它由两部分组成，一部分是固定的，另一部分是活动的，两部分之间通过螺钉固定。
活动喷杆可以竖直固定也可以水平固定。
通过固定喷杆上的不同通孔配合以实现上升与下降，操作方便。
另外还有一个可自由活动的喷杆，实现对果树等较高作物的喷药需求。
3 喷雾机的系统分析
3.1 速度控制系统
速度控制系统包括电瓶、电机、控制器、控制把手等，其技术原理是当转动控制把手时，改变了霍耳元件周围的磁场强度，也改变了输出信号的强度，通过导线将信号传递给控制电路脉宽调制（PWM）电路，进而控制脉冲的占空比，使换相电路的功率开关管输出电流变化，从而控制电动机转速。
其工作框图如图2所示。
3.1.1 电机的选择。
电机选择普通电动自行车无刷直流电机，主要由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等部分组成，具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点。
具体选用48V/350W/16A的无刷直流电机，其最高时速可达到30km/h，完全能满足喷雾需求。
3.1.2 控制器的选择。
控制器是速度控制系统的核心部件，本设计选用无刷电机智能控制器。
主要由单片机主控电路、功率管前级驱动电路、电子换向器、霍尔信号检测电路、转把信号电路、欠电检测电路、限流/过流检测电路、刹车信号电路、限速电路、电源电路等部分组成，其原理框图如图3所示。
3.1.3 电瓶及充电器的选择。
电瓶选用48V/14Ah的电瓶既可以为电动机供电也可以为泵体供电。
续航里程可达50公里，一次充电连续使用时间可达到3个小时，完全符合作业要求。
充电器的参数为：48V-10-14Ah，输入：～220V 50Hz 120W，输出：59V 1.8A。
3.2 喷雾系统
喷雾系统主要由隔膜泵、药液箱、扇形喷头、喷杆、皮管等部分组成。
3.2.1 泵体。
隔膜泵是一种新型输送机械，可以输送各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，隔膜泵体积小易于移动，安装简便经济，使用寿命长，可作为移动式物料输送泵。
本设计选用小型高压隔膜泵，其特点是压力大，可以达到5-6kg（普通喷雾器的压力只有1-1.5kg）；耗电量小，只有1.3-1.8A；电机寿命在5年以上；吸水量可达1.9L/min；耐腐蚀，使用的大小膜片，由多种进口材料合成，具有耐油、耐热、耐腐蚀、耐化学品等性能。
3.2.2 药液箱。
药液箱的选择要求符合车架尺寸，同时容量要尽可能大，因此选用25L塑料桶，长×宽×高（mm）：330×200×460。
3.2.3 喷头。
研究发现：药液在喷洒过程中，会因为药液滴漏、随风漂移、在作物体表面上弹跳、积聚流失等造成很大的损失。
药滴大不但容易在药液喷向作物过程中滴落也容易落在叶面上积聚流失，药滴太小会更容易随风漂移。
普通
喷头喷出的药滴直径有200微米，且多为空心式喷雾，为求均匀要来回摆动使得局部药液浓度过大造成浪费。
采用扇形喷头，其药雾呈扇面状落在植物上，比较均匀且其药滴直径比较小，能达到100微米以下。
同时采用一杆多喷头，大大提高了喷雾效率。
3.2.4 可调喷杆。
该设计中喷杆的高度及角度是可调的，以满足不同高度植株喷雾需求，其结构示意如图4所示。
4 支架设计
主体支架尺寸为（长×宽×高（mm））：800×30×600；宽度满足一般作物植株间隙，以实现在农田中自走，高度满足符合人体高度要求，且在进行整体设计时考虑到稳定性要求将电瓶及药液箱尽量下移。
5 结束语
文章设计的农用自走式喷雾机操作简便，体积较小，可以满足不同地形的植物喷药需求，适合在广大农村地区进行推广。
相信通过该设计一定会吸引更多的人来关注我国植保机械的发展，并为其他设计者提供更广阔的设计思路来共同推动我国植保机械的发展。
参考文献
[1]徐宏凯.我国农用喷雾器的产品改进及市场营销对策[D].重庆：西南大学，2011.
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[3]贲礼进.电动车无刷电机控制器基本原理及维修要点[J].无线电，2009，3.
[4]刘俊展，王小梦，等.植保机械发展现状及趋势[J].现代农业科技，2010，16.。