穴盘水稻秧苗通过分秧滑道的运动仿真与分析

为了研究所设计的分秧滑道的性能,利用Pro/E和ADAMS软件对穴盘水稻秧苗通过分秧滑道运动进行了仿真。建立了2种秧苗营养土钵模型,球体模型和实际尺寸营养土钵模型。结果发现秧苗在通过分秧滑道圆弧段时其速度、加速度和接触力会发生突变;秧苗通过7条滑道需要的时间最长为0.633 s,最短为0.463 s;当滑道相对竖直平面倾斜2°布置时,秧苗通过滑道的通过性与滑道竖直布置时的差异不大。通过仿真可得到7穴秧苗不同时间点在7条滑道中的运动轨迹,以及在滑道运动的状态下,秧苗通过2组分秧滑道后在田间的定植情况。研究结果为今后分秧机构的进一步优化设计和试验研究提供了参考依据。     

水稻秧苗抗拉力学特性及穴盘拔秧性能的力学试验研究

该文通过对水稻穴盘秧苗的抗拉力学特性和穴盘拔秧性能的试验研究，探讨水稻穴盘秧苗拔秧机理，为水稻穴盘秧苗拔秧机构的设计提供理论依据。试验结果表明：水稻秧苗的抗拉断力随秧苗秧龄、秧苗高度的增加而增大，随秧苗夹秧位置的提高而下降；秧苗所需从育秧穴盘中拔出的拔秧力与秧苗秧龄无明显关系，但受秧苗钵体湿度的影响较大，随秧苗钵体湿度的增加而减小，在相对湿度为40%～60%时，取得最小值；在正常条件下，单株或多株秧苗抗拉断力都远远大于从育秧穴盘拔取秧苗所需的拔秧力，采取拔取的方式将秧苗从育秧穴盘取出是可行的。     

机械化移栽方式对水稻产量及主要性状的影响

为了比较机械移栽方式对水稻产量及主要性状的影响，对平盘育苗机械插秧、钵盘育苗机械抛秧和钵盘育苗机械摆秧(即有序浅植)3种机械移栽方式(以下简称机插秧、机抛秧和机摆秧)和生育期相近的3种水稻进行了田间试验研究。结果表明，不同机械移栽方式的水稻产量由大到小排序为：机摆秧、机插秧、机抛秧，机摆秧、机插秧与机抛秧的产量差异均达到极显著水平；机摆秧的产量高于机插秧，接近显著水平。不同品种之间的水稻产量差异不显著，但机摆秧时不同品种的产量相差可达10.55%；不同移栽方式的成穗率由大到小排序为机摆秧、机插秧、机抛秧，机摆秧的水稻产量构成因素最协调。     

机械移栽方式对水稻生理生育动态的影响

为了研究不同的机械移栽方式导致水稻产量及主要性状差异的机理，以平盘育苗机械插秧、钵盘育苗机械抛秧和摆秧(以下简称机插秧、机抛秧和机摆秧)3种机械移栽方式和3个不同的水稻品种，进行了水稻田间栽培对比试验，对水稻群体主要生育动态指标进行了分析比较，结果表明：钵盘育苗较平盘育苗健壮、素质好，并可实现浅植，移栽过程中植伤轻、返青快、分孽早；机摆秧既发挥了钵盘育苗的优势又实现了有序移栽，水稻群体生理、生育动态指标最佳；3种机械移栽方式的水稻群体生理、生育动态指标排序与产量排序一致，即机摆秧好于机插秧，机插秧好于机抛秧。     

机械驱动式辣椒穴盘苗自动取投苗系统设计与试验

针对目前半自动移栽机人工取投苗劳动强度大、工作效率低,控制系统复杂等问题,该研究结合当前新疆穴盘苗移栽作业模式和农艺要求,模仿人工取喂苗的方式设计了一种机械驱动式辣椒穴盘苗自动取投苗系统。该自动取投苗系统由地轮提供动力,通过穴盘进给装置的横向送苗驱动机构和纵向送苗驱动机构驱动穴盘横向、纵向准确移位,实现128穴整盘穴盘苗的自动进给,通过机械取投苗装置实现穴盘苗的自动取投。根据"己"字型穴盘进给方案和机械手取投苗轨迹与姿态要求,确定了机械取投苗装置偏转驱动机构和拔取驱动机构各构件的尺寸参数,构建了机械自动取投苗机构驱动装置的运动学模型,分析得出机械手末端位移、速度、加速度方程以及偏转、拔取驱动装置的主要参数和运动规律。为验证该系统的作业性能,利用Solidworks软件对机械手取投苗轨迹和运动规律进行仿真分析,选取苗龄60d、基质含水率24.61%～31.57%的辣椒穴盘苗进行室内样机穴盘进给位移可靠性试验和取投苗试验。试验结果表明,机械手仿真运动轨迹满足设计要求;穴盘纵向和横向进给位移与理论偏差小于1 mm,满足穴盘进给装置的供苗要求;在取投苗速度64～88株/min范围内,随着取苗速度的增加,取苗成功率、投苗成功率先增大后减少,输苗成功率总体波动较小,取投苗总成功率先增大后减少,取投苗速度80株/min时效果最佳,此时系统平均取投苗总成功率、取苗成功率、投苗成功率、输苗成功率分别为92.54%、92.93%、99.57%和100.00%,作业过程中无伤苗情况,满足穴高45 mm的辣椒穴盘苗栽植前自动进给穴盘苗、取投苗、输苗等作业要求。研究结果可为后续机械式自动穴盘移栽机的设计提供参考。     

玉米钵苗顶出式有序分秧机构的设计与试验

玉米钵苗移栽可以延长作物生育期,大幅度提高粮食单产和品质。为了解决国际移栽装备结构复杂、成本高、效率低,仅适用于经济作物的问题,该文提出了一种结构简单、成本低、效率高的全自动玉米钵苗移栽机核心工作部件——顶出式有序分秧机构。采用连续输送的纵向送秧方式,设计了并排均布按顺序逐次顶出的分秧形式,分别完成同一排秧苗连续有序的快速顶出。提出了机构相关部件的结构设计参数及设计依据,同时利用渐开线反转法设计了关键部件杠杆的轮廓曲线。完成了该机构的虚拟样机运动学与动力学仿真分析与验证。利用顶出式有序分秧机构进行了玉米钵苗的顶出翻转试验,得出当土钵质量为10 g、秧苗高度为160 mm时钵苗转体高度符合机构设计与栽植要求。利用自制的顶出式有序分秧机构试验台,结合高速摄像技术完成了机构顶出均匀性台架性能试验,验证了该机构性能的合理性;对所研制的试验物理样机进行了田间试验,获得了90.4%的移栽成功率,满足旱地栽植标准,也为开发相关作物的顶出式钵苗移栽机奠定了研究基础。     

机械育插秧方式对晚稻经济性状的影响

为探究机械育插秧方式对晚稻经济性状的影响,确定晚稻最佳育插秧方式,以盛泰优9712为试验材料,比较毯秧、钵毯秧、钵秧和软盘秧的秧苗素质及其机插、机抛方式的群体动态、经济性状及产量的差异。结果表明,晚稻钵秧的百株鲜质量、白根数、苗高适中,茎基宽粗,返青快,产量高,适宜大面积机抛和机插,有利天气条件下推荐钵秧机抛方式,风雨天气条件下推荐钵秧机插方式,以保证栽插质量,提高水稻产量。     

穴盘苗移栽机自动取喂系统的设计与试验

该文针对新疆地区吊篮式移栽机手工喂入效率低的问题,设计了穴盘苗移栽自动取喂系统。该系统采用穴盘步进移位机构提供穴盘的横向和纵向移位,由翻转摆位式取苗机械手进行取苗和穴盘苗的转移,利用柔性链输送喂入机构对穴盘苗逐个投放,能够对穴高45 mm、上边宽31.75 mm、下边宽13 mm的吸塑成型的软穴盘苗进行自动取苗并向两个栽植器投苗。整个系统由PLC（programmable logic controller）程序控制,采用气压驱动,工作气压0.5～0.8 MPa,耗气量60.65 L/min,单组取喂系统结构独立,质量小于110 kg,不增加原有移栽机地轮负荷,即能与新移栽机配套生产,也能对现有移栽机进行自动化改造。系统中穴盘步进移位机构在柔性链输送喂入机构的侧上方倾斜放置,使穴盘上表面与水平面的夹角105°,缩小了机器水平占用空间。采用苗龄58 d的"红安6号"辣椒苗进行室内取苗试验,试验结果显示,系统取喂苗总可靠率达98.92%,平均基质损失质量9.26%,取喂速度达70株/min,未见明显伤苗,能够满足设计要求。     

水稻钵苗空气整根气吸式有序移栽机的研究

采用空气整根育秧技术对水稻钵苗进行育秧试验，提出了水稻钵苗空气整根育秧、气吸取苗和投苗的有序移栽方案。试验结果表明，采用空气整根培育钵苗，根系遍布整个钵腔，生物学特性优于常规钵育秧，且移栽时钵体不易破碎和倒伏。采用空气整根钵盘，以较小的吸力，钵苗就可从钵腔底部取出，实现不伤苗和根的钵苗有序移栽。对气吸式水稻钵苗有序移栽机的总体方案设计、横纵向移箱装置、投苗装置进行了分析和研究，研制了样机。试验结果表明，由步进电机驱动齿轮齿条机构控制横纵向送秧箱，驱动曲柄摆杆机构控制吸气活门，由电磁铁控制导苗管投苗活门的单     

水稻钵苗“D形”静轨迹移栽机构逆向设计与分析

通过对夹取式水稻钵苗移栽作业农艺要求的分析,得出具有"D形"静轨迹的取苗爪更便于从秧箱中夹取水稻钵苗进行移栽。为了实现"D形"静轨迹,采用封闭节曲线拟合技术,通过给定型值点确定机构作业要求的运动轨迹,建立机构逆运动学模型,求解出非圆齿轮非匀速传动比函数,从而设计出非圆齿轮节曲线。计算实例验证了该逆向设计方法的可行性,通过该方法可方便获得更为复杂要求的运动规律,实现轨迹的再现和取苗段姿态的控制,可为移栽机的设计提供一种新方法。     

苗盘钵苗自动识别及控制装置的设计与试验

针对全自动移栽机在田间作业中,因苗盘的钵苗格缺苗而导致的漏栽问题,研制了一种苗盘钵苗自动识别及控制试验装置。该试验装置采用单苗爪取苗,步进电机驱动钵苗盘纵向和横向移动,光电传感器作为钵苗识别装置,由可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)为控制核心,触摸屏作为人机界面,可适应不同规格的苗盘参数,可选择对该装置进行手动或自动控制。试验结果表明,该装置可有效地对钵苗格是否缺苗进行自动识别,并控制苗盘输送装置,使缺苗的钵苗格快速跳过取苗爪,提高取苗爪的抓取效率,以降低漏栽率;相对于没有采用钵苗自动识别的移栽模式,该系统漏栽率整体降低了约12%。该研究可为全自动移栽机的进一步自动化智能化设计提供参考。     

播秧机工作原理与使用经济效果

介绍了2ZU6播秧机结构和工作原理,从其育秧方式、取秧方式和移栽方式3个方面分析了播秧机的工作性能和特点。结合1999年播秧机在各试点的试验结果分析了播秧机的使用经济性,并与人工插秧、人工抛秧、机械抛秧几种主要移栽方式进行比较,最后得出结论:2ZU6播秧机实现钵体苗机械化有序移栽,既适合常规稻,也适合杂交稻,既适合早稻、单季稻,也适合晚稻,具有明显的增产效果和较好的使用经济性     

基于触觉感知的家禽净膛机械手及其控制系统的设计

针对机械手净膛过程中家禽内脏易破损的问题,该文设计了基于触觉感知的机械手及其控制系统。利用STM32单片机产生脉冲宽度调制PWM(pulse width modulation)信号控制机械臂在X,Y,Z轴方向上的运动,同时控制机械手爪步进电机正转,实现机械手爪的闭合。利用单片机的模数转换器ADC(analog-to-digital converter)模块实时采集安装在手指内侧的压阻式薄膜传感器上的压力,将采集的压力值与试验得到的7.7 N压力阈值进行分析比较,控制机械手爪步进电机反转,从而控制机械手爪的抓紧力度,保证内脏不至于受力太大而破损,也不至于闭合不够内脏脱落。利用Qt Creator开发净膛机械手的控制界面,包括点动和自动两种控制模式。试验结果表明:带触觉系统的机械手爪能明显减小内脏的破损,内脏破损平均得分由4.75分减小到4分,且净膛率为87.4%。该机械手的性能稳定、对内脏的破损小、自动化程度高、人机交互界面友好且易控制,可为后续净膛机械手的设计提供参考。     

水稻秧盘育秧播种技术与装备的研究现状及发展趋势

该文在收集、整理并研究国内外关于水稻秧盘育秧播种技术与装备的基础上,按照播种流水线的结构特点和工作原理进行分析归纳,系统地总结了每一类机型的研究现状,详细分析了播种、排土和秧盘同步传动等技术难点,以及主要部件采用的工作原理、技术参数和所能达到的性能指标,通过对现有机型特点的分析比较,给出了各类机型的适用范围.最后,根据水稻插、抛秧种植的农艺要求,尤其是中国超级杂交稻种植技术的要求,提出适合于超级杂交稻精密播种的新型育秧系统,上述研究为适用于中国传统水稻育秧,以及发展中的超级杂交稻低成本高速精准秧盘育秧播种技术研究提供参考.     

超级稻精量穴盘播种机排土器设计与试验研究

针对新型超级稻精量穴盘育秧播种机对穴盘穴孔排覆土的要求,设计了2种排土器,双向4螺旋外槽轮式排土器和带式排土器。在保证每小时450盘(相应的秧盘输送速度为0.075m/s)的生产率情况下,做了不同土壤含水率、不同土壤颗粒尺寸、不同排土间隙对排土效果影响的试验研究。结果表明,对于双向4螺旋外槽轮式排土器,播过5mm筛和过3mm筛的土壤颗粒时,排土间隙分别为3和1mm为宜;对于带式排土器则分别为6～7和5mm左右为宜。2种排土器,均是播过3mm筛的小颗粒土壤的播土均匀性和播土质量要好于播过5mm筛的大颗粒土壤。对于相同颗粒尺寸的土壤,高含水率(13%左右,湿基)的土壤播土质量要好于低含水率(5.72%,湿基)的播土质量,更主要的是可以改善工作环境。在保证不增加高湿土壤处理难度的前提下,建议采用小颗粒湿土进行播土作业。所设计的2种排土器均能满足超级稻穴盘育秧的播土要求,但需要注意对带式排土器的张紧平衡调节,且要避免大于排土间隙的土壤颗粒进入带式排土器中。排土器的播土均匀性可以采用播土高度均值的多重比较检验方法进行评价。     

水稻植质钵育乳苗栽植机的研制

针对水稻植质钵育乳苗栽植的技术要求,研制出水稻植质钵育乳苗栽植机。以国产延吉六行插秧机为对象,分别对栽植机纵向进给机构、横向进给机构、分秧支撑切割装置、钵苗分秧定位装置和栽植后残屑处理进行了台架试验、组装后整机模拟试验,并连续多年进行了生产性试验,达到了水稻钵育乳苗栽植技术要求,其中：伤秧率1.8%;勾秧率2.0%;漏插率3.2%;均匀度合格率94.6%。为改装其他类型的插秧机提供了参考的技术参数。     

蔬菜穴盘苗弧形展开式自动取投苗装置设计与试验

针对穴盘苗取投苗装置机械结构较复杂、取投苗易失败等问题,该研究设计了一种蔬菜穴盘苗弧形展开式自动取投苗装置。通过对取投苗作业过程进行分析,提出整排取苗、弧形展开投苗的自动取投苗作业方式,对夹苗组件、导向槽、旋转接苗机构等进行设计,并确定各部件关键参数,搭建PLC自动控制系统,设计执行单元的气动回路方案,并提出匹配延时函数。以辣椒穴盘苗为试验对象,以平均取投苗频率、供气压力、基质平均含水率为试验因素,以取投苗成功率、损伤率为试验指标进行正交试验,并以较优参数组合进行重复验证试验。试验结果表明：平均取投苗频率为90株/min、供气压力为0.4 MPa、基质平均含水率为30%时,取投苗成功率为94.05%,损伤率为1.19%,该研究可为自动取投苗装置的研发提供参考。