穴盘苗自动取苗机械手的设计与仿真试验研究

目前国内的移栽机械取苗、喂苗主要靠人工完成,作业效率低,难以实现大面积移栽,因此研究移栽机械的取苗自动化迫在眉睫。对取苗机械手取苗、送苗机构进行优化设计,通过PLC控制技术自动完成取苗、喂苗,实现穴盘苗的自动化移栽。应用ADAMS对机械手进行了运动学仿真及合成运动的轨迹分析,确定了最优的工作速度,验证了机械手设计的合理性,完成取苗机械手样机的试制。对影响机械手取苗成功率的气体压力、穴盘摩擦角、主针宽度以及手臂的角度进行试验研究,结果表明,在气体压力0．4 MPa、手臂的角度在30°、穴盘摩擦角度为35°时取苗成功率最高,该移栽机械手能够满足穴盘苗的自动化移栽要求。     

蔬菜穴盘苗钵体压缩-力松弛特性

以黄瓜穴盘苗为研究对象,对不同含水率水平下的穴盘苗钵体进行压缩变形力松弛试验,研究分析钵体压缩-力松弛特性。结果表明,在不同含水率下穴盘苗钵体平板压缩的抗压力与变形关系遵从三次多项式变化规律,随着压缩变形的增大,钵体压缩刚度先减小后增大,呈抛物线变化趋势,当钵体变形低于2. 74 mm或高于4. 95 mm时,钵体含水率A2水平相比含水率A1、A3水平具有较高的压缩刚度,表现较大的抗压能力。利用二单元Maxwell模型能够有效描述钵体压缩过程中的力松弛特性,不同含水率、压缩变形下拟合方程相关系数均大于0. 97。当钵体含水率处于A1、A2水平时,随着压缩变形的增大,穴盘苗钵体弹性松弛时间先减小后增大,而黏性松弛时间呈"增大—减小—增大"变化,当钵体含水率处于A3水平时,随着压缩变形的增大,穴盘苗钵体弹性、黏性松弛时间保持平稳。     

基于PLC的穴盘苗移栽机械手控制系统设计

随着温室蔬菜及花卉生产的飞速发展,温室智能化及自动化装置的研究成为农业工程领域研究的热点。应用PLC技术设计开发了穴盘苗自动移栽机械手的控制系统。详细地介绍了硬件结构即电气系统的设计,包括气缸、电磁阀及行程开关的选择I、O接点的分配及PLC接线图的设计,编制出机械手运动过程梯形图和指令表程序,完成了控制系统的安装和调试。结果表明,该控制系统的设计合理,性能可靠。     

全自动移栽机输送机构的设计

针对全自动移栽机的穴盘输送和精确定位问题,设计了可适应不同规格穴盘的自动输送机构。通过PLC控制系统控制步进电动机,实现穴盘苗的精确定位和输送。机械手、输送机构和栽植机构在控制系统作用下相互配合,完成自动移栽。最后进行了穴苗盘自动输送机构的性能试验,验证了穴盘输送机构的合理性。     

3-DOF混联采摘机械手的工作空间分析与设计

为了增强采摘机械手的稳定性、对中性及增大机械手的运动空间,提出1种3-DOF混联采摘机械手机构,对其进行工作空间分析,基于工作空间优化设计出1种高效的可用于农业采摘的小型机械手。根据农业采摘需求选定采摘机械手的机构类型并决定其结构,推导采摘机械手的位置正反解,利用蒙特卡洛方法求解机械手的工作空间并绘制其工作空间的三维点云图;分析关键参数对工作空间的影响,找出参数的最佳值从而优化工作空间。考虑到采摘过程中避免农作物损坏并加快采摘效率,设计了采摘收集一体式的小型果蔬采摘机械手,并使用Creo软件建立了采摘机械手的三维模型。该采摘机械手具有适当的工作空间,可以提高小型果蔬采摘效率。     

象鼻型水果采摘连续机械手

本研究基于象鼻结构与运动仿生学,通过比较两种不同种类的大象象鼻的生物学特点,设计了一种新型气动象鼻型水果采摘机械手;在分析象鼻运动学机理的基础上,实现了该类机械手的运动学分析。有别于传统基于末端执行器位姿的机器人运动学分析理论,该运动学模型针对连续机械手抓取过程中圆心点所在位姿进行分析,可更有效的描述连续机器人抓取时的形态与实现稳定抓取。最后,本研究进行了该机械手的原型设计与加工,并完成了三类典型抓取实验。试验结果表明,该机械手可分别通过"卷绕"或"捏取"方式,实现较大型与小型物体的抓取。     

水稻工厂化育秧拔苗机械手及仿生机理的研究

介绍一种水稻工厂化育秧穴盘,设计机械手进行拔苗和抛植,以人手拔秧、抛秧的实测 为机械手的仿生设计依据,专门设计了机械手拔苗、抛植的秧苗硬化软塑穴盘,对平移型及转臂型的拔苗、抛植机械手３种方案进行了理论分析,认为平型较简单、适用和合理,设计了连杆杠杆型、平移型２种拔苗,抛植秧夹、１６行拔苗抛秧机械手抛播按１６０００￣１８０００颗／ｈ设计。     

温室种苗生产机械化补苗技术

正穴盘育苗技术现已被广泛应用于蔬菜、花卉的生产。空穴或坏苗较多的穴盘苗不利于成品苗的出售或后续机械化移栽,因此出苗前要严格控制穴盘种苗品质。欧洲针对穴盘种苗出现坏苗、空穴,一般采用两种方式保证穴盘苗的品质,一种是分级,先将所有穴盘苗取出,然后通过机械手抓取放入转运杯中,转运杯运动至机器视觉检测室,在检测室内相机通过苗的侧视图判别每一个转运杯中种苗的级别,再依据判定的级别,     

番茄采摘机械手的运动学分析

番茄采摘机械手是具有模仿人手采摘果实功能,完成采摘作业的自动化设备,在农业生产中具有广阔的应用前景。本文主要设计了由曲柄滑块机构驱动的机械手臂与滑块摇杆机构驱动机械手实现采摘动作,并对机械手臂的曲柄滑块机构进行MATLAB/SIMULINK运动学分析,为番茄采摘机械手的机构设计与工作性能评价提供理论依据。     

Delta型并联移苗移栽机械臂运动学分析

针对移苗移栽作业自动化对精度、速度和灵活性的需求,本文基于Delta机构设计了一种并联构型的穴盘移栽机械臂,建立了机械臂的运动学模型,求出了机械臂的工作空间,以及运动学正逆解,分析了机械臂的运动性能。根据穴盘钵苗移栽的实际情况,选取了移栽的运动规律,规划了机械臂在移栽作业时的运动轨迹,并进行了运动轨迹优化,确定了轨迹规划参数。     

自走式西瓜盆栽土壤信息采集装置设计与试验

为满足高频次获取西瓜植株种植土壤中湿度和其他养分含量的需求,同时解决西瓜温室大棚内由于盆栽种植密集、空间狭小所带来的人工采集数据劳动强度大、作业环境恶劣等问题,设计了一种电动自走式土壤信息采集装置。该装置的移动平台可沿预设轨道到达盆栽相应位置,多关节机械手模拟人工检测方式伸至西瓜盆栽土壤中,对湿度数据自动采集。利用设计的采集装置整体结构以及多关节机械臂机构、传感器检测部件的结构,构建了该装置的控制系统和通信系统,并进行了西瓜盆栽土壤湿度采集试验。结果表明,该采集装置稳定行走的最大速度为0.24 m/s,多关节机械臂搭载传感器能精确插入盆栽土壤中,其水平方向定位误差最大值为11 mm,装置检测盆栽的漏检率为0.92%,采集土壤信息的效率为3.2盆/min,作业流畅、性能稳定,采用循环轮检方式可替代人工完成所有盆栽土壤信息的自动采集工作。研究表明,该采集装置相比人工采集提高了盆栽信息采集的效率,也实现了高频次、高通量采集盆栽土壤信息的要求。     

红掌盆花生产成本与效益数字化管理

针对目前红掌盆花生产易受传统小农经济影响、生产效益不明显的现象,从突破传统农业的思维,以广州花卉研究中心多年红掌盆花生产成本和销售价格数据为基础,从数字化、精准化角度,对红掌盆花生产各环节成本因子投入与效益进行测算与分析,实现红掌盆花生产投入与效益体现的数字化管理模式。提出红掌盆花生产从穴盘苗至成品的最佳出圃时间为12个月,在12个月内出圃,投入与效益成正相关,超过12个月出圃,投入与效益成负相关。同时要求提高产品质量,增加一级品的比例和提高商品率,取得效益最大化。     

水稻钵苗柔性夹持拔苗装置的设计与试验

针对试制的2ZP–10型水稻钵苗抛秧机拔苗损伤率高和秧苗株距不准确的问题,设计了钵苗柔性夹持拔苗装置替代原有拔苗装置。该装置由秧盘输送带、柔性同步带夹持器、秧盘回收装置和钵苗承接输送带组成,通过同步带上柔性材料微小变形所产生的柔性夹持力拔出钵苗。在自制的水稻钵苗柔性夹持拔苗装置试验台上,以深两优5814水稻秧苗为试材,对影响秧苗损伤率、漏拔率及秧苗株距合格率的夹持间隙、夹持柔性材料、起拔角进行单因素试验和多因素正交试验。结果表明,对秧苗损伤率、漏拔率及秧苗株距合格率影响大小依次为夹持间隙、夹持柔性材料、起拔角;当夹持间隙为0 mm、夹持柔性材料为海绵、起拔角为30°时,秧苗损伤率、漏拔率、秧苗株距合格率分别为2.00%、5.00%、91.00%,是实现水稻钵苗柔性拔苗作业的最优组合。     

东莞地区白掌穴盘苗和小盆栽苗栽培技术规程

盆栽白掌是室内重要的观叶植物之一,因其具有较强的耐荫性、广泛的应用性而深受人们喜爱。简要描 述了白掌穴盘苗和小盆栽苗的主要栽培技术措施,如组培苗的出圃炼苗、种植、水肥管理、光温管理、病虫害防治以 及包装等,为盆栽白掌标准化生产提供借鉴参考。白掌栽培技术规程作为地方标准由东莞市质监局发布（DB441900/ T 31- 2013）,它规定了东莞地区白掌穴盘苗和小盆栽苗生产栽培技术措施、产品质量标准和出货包装等。适用于华 南地区白掌穴盘苗和小盆栽苗的保护栽培。     

低湿度烟蚜寄主作物繁育装置的设计与应用

为解决烟蚜茧蜂繁育过程中烟株叶面间湿度过大,繁育用人工成本过高的问题,设计了低湿度烟蚜寄主作物繁育装置,并进行繁育效果验证。结果表明,通过低湿度烟蚜寄主作物繁育装置繁育烟苗及烟蚜茧蜂较盆栽育苗和湿润育苗分别降低叶面间湿度16.65%和21.54%;单位面积增加烟蚜茧蜂繁育量5.22万和1.69万头/m~2;降低蚜霉病发生率2.51%和10.87%;降低烟蚜茧蜂繁育人工用时0.236和0.283 h·人/万头;降低繁育成本4.41和10.31元/万头。该装置具有一定的推广应用价值。     

柑橘机器人夹持损伤有限元预测及试验验证

【目的】研究作业机器人不同夹持条件下柑橘的内部应力变化,预测并分析柑橘的夹持损伤。【方法】测定柑橘各组分的力学参数;根据柑橘结构建立其所对应的有限元模型,模拟机器人不同指面夹持柑橘的过程;利用自行设计的末端夹持平台对柑橘实物进行夹持验证试验。【结果】柑橘的纵向果皮和果肉的弹性模量分别为11.408和0.277 MPa,极限应力分别为1.250和0.048 MPa。模拟试验中,得到柑橘果皮和果肉的等效应力分布图;柑橘果皮应力大于果肉;由于果肉的极限应力小于果皮,果肉的损伤先于果皮;相同夹持力下,弧指比平指对柑橘果皮和果肉作用应力小;平指夹持力为23 N时,果肉出现损伤,但弧指夹持力为45 N时,果肉才出现损伤;当夹持力分别为12、23、34、45、56、67 N时,平指比弧指夹持的柑橘果肉损伤率分别大0、10%、30%、40%、20%、20%。夹持试验结果验证了模拟预测试验。【结论】可实现柑橘夹持损伤预测和评估,可为柑橘作业机器人的减损结构设计提供依据。     

番木瓜摘取的接触力学模型构建与试验

【目的】实现番木瓜稳定无损伤摘取。【方法】采用三指对称夹持后扭断的摘取方案,构建摘取接触力平衡方程,依据三指内力汇交原理进行抓取稳定性分析,制定摘取接触力学模型求解方案,并对番木瓜进行摘取试验。【结果】样本表面无明显变形、压痕与裂纹,夹持处果肉室温静置24 h后无明显的颜色变化和伤痕,最大夹持力远小于成熟番木瓜横径方向受压弹性变形阶段压力极限值;质量和摘取扭转力矩与横径、纵径、果柄长度、果柄扭断直径有密切依存关系,质量多元线性回归达极显著水平,扭转力矩多元线性回归达显著水平;依据接触力学模型和回归模型计算的理论夹持力与测量夹持力对比,测量夹持力均高于理论夹持力,两者最大偏差小于20%,两者在趋势上具有较好一致性。【结论】摘取方案能稳定无损伤摘取番木瓜,摘取接触力学模型具有正确性与实用性,可为番木瓜摘取末端执行机构设计与力度控制提供依据。     

机械手式水稻抛秧机的研究

对２ＳＰ－４型机械手式水稻抛秧机的总体方案设计、取秧抛秧机构、纵向进给机构、横向进给机构进行了全面论述和重点理论分析。     

铜鼓绿化观赏木本植物调查与研究

通过观叶、观花、观果、色叶、盆景、垂直绿化等进行分类分析铜鼓县具有的原生木本植物，为铜鼓造林绿化挖掘乡土木本植物资源提供依据，为江西省“一大四小”平原造林绿化选取优良观赏种质资源提供参考与研究。