营养钵茄苗嫁接机器人机械系统设计与实验

根据营养钵茄苗“劈接法”的嫁接作业方式,设计了嫁接机器人的机械系统.机械系统包括砧木处理、穗木处理和公共处理3部分,对砧木处理、穗木处理机构进行了设计,并通过模拟切削实验进行了验证.实验表明,研制的机械系统满足嫁接要求,实现了嫁接的自动化作业.     

葫芦科营养钵苗单人操作嫁接机器人设计与试验

基于葫芦科营养钵苗的“贴接法”嫁接技术,设计了由穗木夹持搬运机构、穗木切削机构、砧木夹持搬运机构、砧木旋切机构、嫁接夹自动排列输送机构、嫁接钵苗自动排列摆放机构组成的葫芦科营养钵苗单人操作嫁接机器人。通过试验得出,该机器人的理论嫁接速度可达440株/h,实际操作嫁接速度达到285株/h,嫁接成功率为92%,与同类型的双人操作营养钵苗嫁接机相比,人均作业效率提高36%。增加了嫁接钵苗的后续自动排列摆放机构,提高了嫁接生产自动化程度。     

茄科蔬菜多株同步自动嫁接机设计与试验

以茄科蔬菜穴盘苗为作业对象，开展了多株蔬菜同步自动嫁接技术及关键机构研究。提出了基于劈接法的茄科蔬菜六株同步自动嫁接机的整机结构方案，该机可连续实现穴盘苗自动进给、砧穗木的切削与插接、嫁接夹的定向排序与持送上夹等功能。重点设计了嫁接机的砧木平切机构、砧木劈切机构、穗木推切机构、砧木与穗木插接机构、振动排序供夹装置及持送上夹机构等关键机构，确定了各机构的主要结构参数。以辣椒苗为嫁接对象，开展了六株同步嫁接机切削质量正交试验，试验结果表明，提高对苗株的夹持精度和切削速度及较小的茎秆纤维硬度有利于提高切削质量。当切削速度为1.5 m/s时，嫁接期辣椒苗样机性能验证试验结果表明，砧穗木切削合格率98.6%、嫁接合格率97.1%、嫁接成活率96.2%、嫁接效率720株/h,达到了设计要求。     

蔬菜嫁接机器人在我国问世

一种被称作蔬菜嫁接机器人的高科技蔬菜自动嫁接机,最近展出在“国家863计划十五周年成就展”上。中国农业大学率先在我国开展了蔬菜自动嫁接机器人技术,解决了蔬菜幼苗的柔嫩性、易损性和生蔬菜幼苗嫁接的精确定位、快速抓取、良好切削。嫁接机器人能完成砧木、穗木的取苗、切苗、接合、固定、排苗等嫁接过程的自动化作业。操作者只需把砧木和穗木放到相应的供苗台上,其余嫁接作业均由蔬菜嫁接机器人采用独特的嫁接方法,用穴盘所育砧木苗可直接带根和土团嫁接,嫁接速度达到600棵/小时,成功率为95%以上,可大大促进果蔬生产规模化、产业化。…     

2JSZ-600Ⅱ型蔬菜自动嫁接机

中国农业大学研制成功的２JSZ－６００Ⅱ型蔬菜自动嫁接机是国家“８６３”计划项目内容。该机采用计算机自动控制，实现了蔬菜苗砧木和穗木的取苗、切苗、接合、塑料固定、排苗等嫁接作业的自动化操作。嫁接时，操作者只需把砧木和穗木放到相应的供苗台上即可。其它嫁接作业如砧木生长点的切除、穗木切苗、砧木穗木的接合、固定。排苗均由机器自动完成。它可以完成黄瓜、西瓜、甜瓜、茄子、西红柿等瓜菜苗的自动化嫁接工作。该机设计新颖、精巧，结构简单、合理，操作方便，其主要特点和性能指标如下：（１）蔬菜苗的砧木与穗木的嫁接过…     

茄科钵苗高速嫁接机结构设计

为实现降低嫁接生产成本，提高作业速度的目的，本文针对生长在营养钵内的茄科砧木设计了一款新型茄科钵苗高速嫁接机，对嫁接机的砧木部分、穗木部分、整体结构以及作业流程进行了详细介绍。通过对作业工位的合理布局，实现了作业流程循环往复的营养钵培育的茄科蔬菜嫁接的流水线作业。     

单人工上苗式半自动蔬菜嫁接机关键机构设计与试验

半自动嫁接机价格低、适用蔬菜种类广,但其生产能力相对低。为简化操作、提高嫁接效率,设计一种单人工补给砧木和接穗苗的贴接式半自动蔬菜嫁接机。嫁接机关键部件包括砧穗木夹持旋转机构、旋转持苗防回转机构、切削机构等;其中,旋转持苗防回转机构采用了双棘轮反向止动,实现单电机驱动双轴间歇反向旋转,保证上苗和夹持工序有序配合;确定了砧穗木上苗位、夹持、切削、嫁接工位的较优布局,可实现单人工同时上砧、穗木苗。对南瓜和丝瓜穴盘苗进行嫁接试验表明:嫁接成功率达到89%,与人工相近;嫁接效率达到846.3株/h,是人工嫁接效率的3.3倍,证明该单人工上苗操作的贴接式嫁接机满足工厂化嫁接作业要求。     

一种葡萄苗木嫁接机器人的结构设计

【目的】传统的人工嫁接方式或少数育苗企业采用的半自动嫁接机均存在自动化程度低、工作过程费时费力等问题,增加了人工成本,技术人员流失也比较严重,因此果木育苗行业亟需研制自动嫁接装备。【方法】课题组以葡萄苗木自动嫁接方案为研究对象,提出了一种嫁接机器人的设计方案,对其机械结构进行了研究,并采用三维数字化软件SolidWorks对嫁接机器人进行三维建模。该装置的总体结构主要包括砧穗匹配系统、切削接合装置、蜡封收集装置,三台装置在同一工作平台上协调工作。其中,砧穗匹配系统包括砧木供苗装置和穗木供苗装置,两装置均设有视觉检测系统,可对砧木、穗木进行特征信息的采集,并完成两者之间的自动匹配;切削接合装置用于对匹配好的砧木与穗木进行切削和快速接合,并将接合完成的嫁接苗转移至蜡封收集装置,以进行后续的操作;蜡封收集装置可对嫁接苗进行蜡封、降温、收集处理。【结果】该装置具有自动化程度较高、可节省大量时间与人力等优点,能较好地解决传统人工嫁接及半自动嫁接机存在的问题,有利于促进我国未来葡萄种植产业的发展。     

茄科蔬菜嫁接秧苗几何及力学特性试验研究

为了获得蔬菜自动嫁接装备的设计依据,以茄子、番茄和辣椒3种典型茄科蔬菜为研究对象,开展了与自动嫁接作业相关的秧苗几何及物理力学特性试验研究。嫁接苗的株高和苗径测量结果表明,茄子、番茄和辣椒3种茄科蔬菜的砧木和接穗在嫁接期株高平均值均超过100 mm;番茄和茄子的砧木苗径大部分为3.0～4.0 mm、穗木苗径为2.5～3.5 mm;辣椒砧木和穗木平均苗径分别为2.8 mm和2.4 mm。茄科蔬菜嫁接秧苗平均夹持损伤临界压力值为780～930 MPa,砧木和穗木夹持损伤的最小临界压力分别为800 kPa和700 kPa;嫁接秧苗茎秆斜切剪切力低于直切状态下剪切力,降低幅度超过50%。      

烟台市苹果嫁接机研究项目成功申报省级课题

最近，山东省烟台市农机科研所苹果嫁接机研究项目成功申报省级课题。 该苹果嫁接机采用凹凸型嫁接方式，一次完成砧木与穗木嫁接的全过程。该机依据苗木繁育的生长机理要求，使砧木与穗木接合牢固，将大大提高苗木的成活率和嫁接的生产效率。完全代替人工嫁接，为苹果的嫁接栽培提供一种实用高效的机械化产品。     

适用不同直径配比的自动化硬枝嫁接装置设计

嫁接是硬枝苗木育苗中的重要环节,然而由于硬枝嫁接存在不同品种切削力差异大且需要保证其形成层对齐等问题,导致硬枝嫁接自动化程度低。为此,结合自动化硬枝嫁接装置现状,针对穗、砧枝条直径相差较大时难以保证形成层对齐而导致成活率低的问题,提出了保证不同直径配比的穗、砧形成层对齐原理,设计了适用不同直径配比的自动化硬枝嫁接机。装置由穗木直径测量、削穗、破砧、送进对接4部分组成。工作时,通过手指气缸闭合夹紧穗木同时带动齿条移动,齿条与角度传感器输出轴上的齿轮啮合传动完成穗木直径测量;滑台模组电机根据测量直径带动破砧气缸移动到相应位置完成破砧,送进气缸将削楔完成的穗木送进至砧木切口处完成嫁接,从而保证不同直径配比的穗、砧形成层对齐。对影响形成层对齐的关键结构进行了有限元仿真分析和优化,并在此基础上完成了不同直径配比的样机实验。     

斜插式蔬菜嫁接机穗木气吸吸头优化设计

为解决嫁接过程中穗木苗夹持困难及夹持易损伤的问题,以西瓜苗为试验对象,设计了利用气吸方式对穗木苗进行定位和固定的穗木气吸机构.通过建立三维有限元模型,在给定边界约束条件下利用CFD软件对吸头内部流体进行动力学仿真,获得了内部流体的流场分布及各因素对穗木苗吸附力的影响,采用正交试验法对吸头结构进行优化设计.结果表明,吸头各因素对试验结果的重要性次序为嘴型、真空度和沉孔深度,当吸头设计参数为真空度3 kPa、沉孔深度1 mm的H型吸嘴时,吸头具有较好的吸附能力.试验表明在该参数下吸头的吸附率约为97.8％,无伤苗现象,穗木插入已去除生长点砧木的成功率为85.6％.综合得出,所设计的穗木气吸机构是可行的,该气吸机构具有结构简单、成本较低的特点,为解决蔬菜嫁接穗木苗的夹持问题提供了设计依据.     

农用机器人

嫁接机器人：嫁接机器人技术是近年在国际上出现的一种集机械、自动控制与园艺技术于一体的高新技术，它可在极短的时间内，把蔬菜苗茎杆直径为几毫米的砧、穗木的切口嫁接为一体，大幅度提高嫁接速度；由于砧、穗木接合迅速，避免了切口长时间氧化和苗内液体的流失，从而又可大大提高嫁接成活率。     

条接条嫁接砧木苗切削阻力试验研究

以杨树苗为对象,研究了条接条嫁接砧木苗的切削力学特性,为树苗嫁接机器人切苗机构的设计提供理论依据.实验表明:切削阻力在进入砧木初期迅速增大,在切深2mm 左右达到最大,以后逐渐减小;切削阻力在试验条件下小于300N.最大切削阻力随切削速度增加而减小,切削速度每增加1mm/min,最大切削阻力减小0.00275N;最大切削阻力随砧木直径增加而增加,砧木直径每增加1mm,最大切削阻力增加16.095N.     

基于LS-DYNA的油茶嫁接穗木夹持机构优化设计

介绍了油茶嫁接机的研制进展,针对油茶嫁接的穗木夹持机构进行了力学仿真分析,并应用LS-DYNA程序对穗木夹持机构对穗木的夹持力和切刀切削力对穗木产生的轴向拉力随时间的变化关系进行了仿真,得出了穗木夹持机构夹持力选择的理论依据。     

2JC-500型自动嫁接机砧木夹持机构

通过对嫁接用砧木苗尺寸参数和力学特性的测定,得出砧木苗压缩形变量的安全范围不超过30%的结论.根据砧木苗的物理参数,使用计算机仿真技术(CATIA P3V5R14软件)对2JC-500型自动嫁接机的砧木夹持和压苗片机构进行设计.夹持方式采用弹性夹持,夹口采用仿形设计、刚性加紧及可更换式,适用于不同砧木的嫁接,提高了砧木的利用率.压苗片机构与砧木夹持机构联动,张角可达40°,便于嫁接操作,压苗效果明显,使砧木苗两子叶保持平整,提高了砧木苗的打孔精度和嫁接成功率.     

瓜科全自动嫁接机砧木苗夹持切削机构的设计与试验

传统蔬菜嫁接采用人工嫁接,生产率低、作业质量难以保证,为了解决此问题,设计了一次作业循环可同时嫁接5株秧苗的全自动嫁接机.该机的砧木夹持切削机构是直接接触秧苗的重要执行部件,其设计是研究的重点和难点.为此,介绍了砧木苗夹持切削机构的总体结构和工艺流程,以及关键部件的构成及工作原理,该机构可实现砧木苗夹持、两次断根处理的自动化作业.     

双臂蔬菜嫁接机设计与试

为提高2JSZ600型单臂蔬菜嫁接机的嫁接速度和嫁接苗的成活率,在其基本结构基础上通过增加一组砧、穗木搬运机械手和优化切削机构几何参数,设计出一种双臂蔬菜嫁接机.通过机构分析和试验,确定了关键部件的结构参数.研究发现当切刀的旋转速度为210r/min时,砧、穗木的切削效果均能满足要求.试验结果表明,与单臂嫁接机相比,该机在保持相同嫁接成功率和嫁接苗个体差异适应性水平条件下,嫁接速度达到854株/h、嫁接苗成活率为93.3%,分别提高了42.3%和3.3%.     

顶芽斜插瓜类嫁接装置关键机构的研究

顶芽斜插法嫁接是瓜类蔬菜嫁接生产中常用的一种方法,其特点是操作简单、不需要夹持固定物、成活率高,也是实现瓜类蔬菜机械化嫁接的一种理想方法。本研究通过对顶芽斜插嫁接法的操作过程及工艺要求进行研究分析,对实现瓜类蔬菜顶芽斜插机械化嫁接的关键机构及参数进行了实验研究,确定了砧木和接穗夹口部位的结构形状尺寸;砧木打孔签为1.80 mm的圆锥形时,插孔形状整齐、清楚、无毛刺;接穗切削角度为20°时,切削面长度适中且具有一定的刚性,插入砧木插孔内的成功率比较高。在上述研究基础上完成了顶芽斜插嫁接机的关键机构的设计,包括砧木和接穗夹持机构、砧木打孔机构、接穗切削机构,这些机构在人工上苗后可以实现砧木的夹持,砧木子叶的展平压平、打孔和接穗的上苗、夹持、切削,及砧木和接穗的插接作业。     

西红柿嫁接机控制系统的设计

为实现西红柿苗嫁接的自动化,进行了西红柿嫁接机器人控制系统的开发设计。在对系统整体功能需求分析的基础上,进行了软硬件的合理分工,开发出了西红柿嫁接机器人控制系统的硬件电路和应用软件。实验表明,该控制系统工作可靠,操作方便,成本较低,能很好地完成嫁接机器人整个工作过程的控制,具有较好的市场前景。