柔性取苗机械手仿真分析与试验

为了探究取苗机械手结构参数和钵苗基质物理特性在取苗过程中对钵苗变形和损伤程度的影响,对2种不同的取苗机构进行了讨论,通过对比分析,选取柔性取苗机械手为研究对象,建立了该机械手的运动学模型,根据所建立方程对该装置关键部位进行有限元分析。以凸轮宽度为试验因素、基质变形率和基质损失量为试验指标,选取3种不同含水率的钵苗进行夹取试验。结果表明,3种不同含水率下,凸轮宽度对基质损失量影响很小,最大平均值为1.14 g,并且含水率和凸轮宽度对基质损失量没有明显的影响;基质的挤压变形率随着凸轮宽度和含水率的增加具有显著上升的趋势,在含水率为51.81%、凸轮宽度为37 mm时,挤压变形率为12.66%,对应的压缩量为6.08 mm。     

基于活动苗盘的钵苗脱盘基质损失的试验研究

针对穴盘苗脱盘过程中基质损失导致取苗成功率降低的问题,以活动苗盘所育油菜钵苗为研究对象,选取苗盘锥角角度(7°、9°、11°)、基质压实度(1.0、1.1、1.2)、基质含水率(55%、60%、66%)为试验因素,以苗钵基质损失率为试验指标值,进行正交试验,研究苗钵脱盘过程中各因素对苗钵基质损失率的影响。结果表明:穴盘苗脱盘过程中,苗钵基质平均损失率为3.09%;苗盘锥角角度和基质压实度对基质损失率的影响极显著,基质含水率对基质损失率的影响显著;各因素对苗钵基质损失率影响大小依次为基质压实度、苗盘锥角角度、基质含水率;当苗盘锥角角度为11°、基质压实度为1.2、基质含水率为66%时,苗钵基质损失率最小,为2.62%。     

穴盘苗取投苗装置的设计与试验

设计了一个将蔬菜和烟草幼嫩脆弱型穴盘苗取出并投送至指定位置的机构,该机构包含定位输送装置与取投苗装置。在穴盘输送台上对生长至3~4片真叶的烟草穴盘苗进行取投苗试验,以伤苗率、取苗成功率、投苗成功率为评价指标,对取苗机构的电机转速、苗夹安装高度、机械手指的插入角度等进行了单因素试验与多因素正交试验。单因素试验结果表明,取苗机构的电机转速为120 r/min时,伤苗率为1.5%,取苗成功率为92.5%,投苗成功率为93.12%;苗夹的安装高度为90 mm时,伤苗率为1.32%,取苗成功率为91.2%,投苗成功率为94.45%;机械手指的插入角度为7°时,伤苗率为1.28%,取苗成功率为93.35%,投苗成功率93.1%。正交试验结果表明,取苗机构的电机转速为120 r/min,苗夹的安装高度为90 mm,取苗爪的插入角度为7°时,为最优组合,伤苗率为1.8%,取苗成功率为94%,投苗成功率为96.9%。     

玉米穴盘钵苗取苗栽植机构参数优化与试验

针对玉米钵苗半自动移栽机人工投苗移栽效率低、劳动强度大等问题,为实现自动取苗作业,以玉米穴盘育苗方式为研究对象,自主研制一种基于非圆齿轮行星轮系传动的取苗栽植机构.移栽机构采用非圆齿轮行星轮系传动机构和栽植臂相结合方式,实现玉米钵苗自动取苗、送苗、栽植和回程4个动作.搭建试验台架,采用二次正交旋转中心组合优化方法,以移栽频率、夹苗片长度和钵苗株高为试验因素,取苗成功率和伤苗率为试验指标,对影响取苗移栽机构参数组合作优化试验.结果表明,移栽频率为40～45 r·min-1、夹苗片长度为94～103 mm、钵苗株高为170 mm时,取苗栽植机构取苗成功率达91.67％,伤苗率3.71％.研究满足移栽机构设计要求,为玉米穴盘苗取苗栽植机构设计解决自动取苗问题提供依据.同时,为全自动玉米钵苗移栽机研制提供新思路.     

穴盘苗夹茎式取投苗机构优化设计与试验

针对目前中国蔬菜穴盘苗全自动移栽作业中取投苗装置复杂等问题,设计了一种穴盘苗夹茎式自动取投苗机构,并分析了该机构的工作原理,建立了运动学模型;以运动学模型为理论基础,利用MATLAB GUI模块开发了取投苗机构辅助优化软件,基于该软件通过人机交互分析了主要结构参数对苗夹尖点运动轨迹和运动特性的影响,得到了各结构参数优化...     

穴盘苗自动取苗装置的物料特性分析

为了设计机构合理的穴盘苗自动移栽机取苗装置,以新疆地区大面积种植的石番36番茄穴盘苗为试验对象,对穴盘苗的苗高、株高、叶面展幅、茎粗等形态参数和穴盘苗的基质含水率、不同含水率的翻转比、摩擦角以及穴盘苗的基质顶出力和抗压力等物理特性进行了测定。研究结果,穴盘苗壮苗的平均株高为181.2 mm,叶面展幅99.4 mm,茎粗3.3 mm,真叶片数3~5张;经过试验验证,得出基质含水率的适宜范围为25%~35%,基质顶出力的范围为1.2~3.0 N,基质抗压力的范围为1.5~6.0 N,摩擦角的范围为30°~40°,含水率为30%时穴盘苗的翻转比范围为9.6~15.0。     

膨化岩基质钵盘育苗及与钵苗摆栽机的适应性

针对常规土基质钵盘苗存在的问题,为了育出更好的钵盘苗,并能与2ZB-633型钵苗摆栽机有更好的适应性,科研课题组尝试了用膨化岩作基质育钵盘苗的方法,并用2ZB-633型钵苗摆栽机进行了摆栽试验。试验表明,用膨化岩作基质育出的钵盘苗更适合摆栽机使用。     

蔬菜移栽机可调式喂苗装置设计与试验

【目的】为扩大移栽机适用性,实现对多种规格蔬菜穴盘苗的自动取喂苗作业,本文设计了一款蔬菜移栽机可调式喂苗装置。【方法】设计了带有可调节取喂苗爪的取喂苗臂,优化了喂苗爪的相关参数,并进行了运动学分析。通过调节取喂苗臂上的取喂苗爪数量及间距,选择不同的PLC控制程序,可以配套使用不同穴孔数的穴盘。通过对取喂苗工作过程分析,综合考虑影响喂苗成功率的关键性因素,以苗坨含水率、穴盘苗苗高、苗针入土深度为试验参数,选取72、105、128穴规格的生菜穴盘苗为试验对象,进行单因素试验和多因素正交试验,探究各因素对喂苗成功率的影响。【结果】当穴盘苗基质含水率(w)为40%、苗高为50 mm、入土深度为38 mm时,可调式喂苗装置的喂苗成功率最高,72、105、128穴生菜穴盘的喂苗成功率分别为95.83%、96.19%和96.48%。【结论】可调式喂苗装置设计符合蔬菜移栽机取喂苗的技术要求,移栽效果较好,可为通用全自动蔬菜移栽机的研制与开发提供参考。     

穴盘苗变形滑针式取苗器的研究

半自动移栽机受到人工取苗的限制,单行移栽频率约为45株·min-1,生产率较低.对于穴盘苗移栽,自动取苗代替人工取苗是穴盘苗移栽机械的发展趋势.取苗器是自动取苗系统的末端执行器,其结构及作业条件对穴盘苗取苗成功率的影响直接关系到移栽机械的作业质量.设计了变形滑针式取苗器,运用正交试验和方差分析获得了该取苗器的取苗成功率、影响取苗成功率的显著因素及最佳取苗工作条件.正交试验选取穴盘苗苗龄、苗钵含水量、取苗夹持角度、取苗速度和取苗滑针数这5个因素,结果表明:变形滑针式取苗器平均取苗成功率达83.61%,影响取苗器成功率的显著因素有取苗滑针数和苗龄,取苗夹持角度影响其次,最佳取苗工作条件以25 d穴盘苗苗龄、4根取苗滑针以36°取苗夹持角度为宜.     

夹护式西瓜钵苗移栽机构设计与试验

为解决西瓜钵苗茎秆纤细和大株冠造成的取秧、输送过程中秧苗脱落和取秧过程中秧苗子叶损伤问题,基于西瓜钵苗形态,设计一种夹护式西瓜钵苗自动移栽机构,探入式取钵移栽可保护秧苗茎、冠及形态,提高移栽作业合格率。文章根据西瓜种植农艺要求及西瓜钵苗外形尺寸设定优化目标,开发对应计算机优化辅助分析软件,优化一组符合西瓜钵苗夹护移栽要求结构参数,建立机构三维模型并作运动学仿真。加工机构物理样机并作台架试验,通过高速摄影对比移栽作业实际轨迹、虚拟样机轨迹和理论计算轨迹基本一致,验证夹护式钵苗移栽机构设计合理性。取苗试验表明,夹护式钵苗移栽机构较普通探入式移栽机构取苗成功率提高5%终稿栽植成功率提高7.5%,栽植优良率提高7.5%,栽植优良率提高15%。夹护式栽植机构各项性可满足旱地移栽要求,护苗机构明显提高栽植质量,减少秧苗脱落和株冠子叶损伤。     

顶出-夹取式自动取苗机构运动学分析

为了降低自动取苗装置取苗过程中对钵体的损伤,提高取苗成功率,对顶出-夹取式自动取苗装置的各个执行机构建立运动学模型,并对模型进行仿真分析。在Visual Studio环境下,根据模型编写可视化蔬菜穴盘苗自动取苗装置时序分析程序,并对各个机构进行参数优化,得到一组最佳参数:曲柄长度a=78 mm,连杆长度b=112 mm,偏心距e=20 mm,顶苗机构的初始相位角φd=108°,横移机构的位移为h1=36.5 mm,纵移机构的初始相位角φz=185°,苗爪翻转机构的初始相位角φf=15°。样机试验结果表明,在取苗速度为140株/min时的成功率为98.44%,基质损失率为36.67%,验证了该取苗机构的可行性。     

蔬菜穴盘苗移栽自动取苗技术现状与分析

自动取苗是蔬菜穴盘苗全自动移栽机的核心技术,快速、精确、低损伤取苗是蔬菜穴盘苗自动移栽作业的重要保障。自动取苗机构结构复杂、种类繁多,为使自动移栽领域的应用或科研人员能够快速系统了解自动取苗技术,合理选型或设计取苗机构,采用文献综述和归纳总结的方法,对国内外自动取苗技术进行研究。对取苗技术进行分类对比分析,结果表明:顶出式、顶夹式取苗机械结构简单,取苗效率高,不易伤苗;指钳式取苗稳定可靠、适应性强;直落式取苗机构布置灵活,可同时完成取苗和投苗,但需特制穴盘,仅适合小苗移栽。当前我国自动取苗技术发展所面临的主要问题有:制钵、育苗、取苗等环节不匹配;蔬菜生产劳动者兼职化老龄化严重;缺乏高性能取苗技术等。结合国内外自动取苗技术研究进展和我国蔬菜生产农艺和现状,提出了问题的应对措施。针对取苗技术的发展提出以下建议:提高取苗速率,降低钵苗损伤率;简单型与智能型并重发展;向机-电-液-气一体式大型机和机械式小型机发展;取苗机构采用模块化设计。     

穴盘苗自动移栽机苗盘回收机构设计与试验

为实现穴盘苗移栽全自动化,在自制的穴盘苗自动移栽机上设计了苗盘自动回收机构。该机构主要由输送带、托举凸轮、限位块和集盘架组成。取苗完成后的苗盘以一定的倾角下落至输送带上,再输送至集盘架下方,由托举凸轮托举苗盘至集盘架内的限位块上,以完成自动回收。苗盘的下落倾角β、托举凸轮的轮廓半径R和转速n是实现苗盘自动回收的主要影响因素。单因素试验结果表明,苗盘下落倾角β为55°~65°,托举凸轮的轮廓半径R为120~160 mm,托举凸轮转速为30~120 r/min,可实现苗盘自动回收。多因素正交试验结果表明,苗盘的下落倾角β为60°,托举凸轮轮廓半径R为140 mm,凸轮转速n为30 r/min,是实现苗盘的自动回收较佳组合。     

面向温室大棚辣椒的幼苗全自动移栽方法研究

【目的】温室大棚中蔬菜的人工移栽存在工作量大、稳定性差、操作复杂等问题,劳动力成本占据蔬菜生产成本的50%以上,研制全自动温室大棚钵苗移栽机可提高劳动生产率、保证秧苗栽植质量并减轻农民劳动强度。【方法】(1)温室大棚钵苗移栽机采用曲柄摇杆作为夹取机构,以步进电机作为曲柄的动力来源,曲柄摇杆配合摇杆前端的夹取爪与顶出装置,将钵苗夹取至投苗筒,再由投苗筒完成栽植工作;(2)通过计算与实验,确定了曲柄、连杆、摇杆、夹取爪材质、复位弹簧劲度系数等各项数据。【结果】通过实验,得出该设备针对辣椒幼苗移栽的最适宜土壤含水量为20.45%,最佳移动速度为0.4 m/s,移栽成功率达到90%。【结论】移栽机对于不同规格、含水率的钵苗有良好适应性,对钵苗夹取损伤小,相较于人工移栽与半自动移栽机性能可靠、标准化程度高,工作效率有较大提升。蔬菜移栽机构工作稳定可靠,操作简便,可满足自动化的钵苗移栽工作,为进一步研究经济作物从育苗到移栽提供了技术支持。     

茄果类蔬菜自动移栽机夹取式取苗机构的研究进展

茄果类蔬菜种植规模大，育苗移栽环节劳动强度大、效率低。为提高茄果类蔬菜移栽质量和效率，自动移栽机应运而生。夹取式取苗机构是茄果类蔬菜自动移栽机的关键部件，该部件的性能将直接影响移栽钵苗的质量。综述了夹取式（夹茎式和夹钵式两类）取苗机构的研究现状，在总结和分析夹茎式和夹钵式取苗机构的优缺点和工作原理的基础上，分析了制约夹取式取苗机构和茄果类自动移栽机发展的原因，并从提高农机与农艺融合程度；提高控制系统精度，增强对取苗机构材质的相关研究；提高移栽机的自动化、智能化和一体化程度等方面提出了该领域未来的研发重点。     

油菜纸钵苗移栽机气动插入式取苗过程分析与试验

设计一种油菜纸钵苗移栽机气动插入式取苗装置,构建取苗过程的力学模型,通过取苗各阶段的关键参数优选试验,获得取苗装置最优参数组合。选择倒四棱台形纸钵,并设计一种双针插入式取苗末端执行器,根据取苗针间距要求确定取苗执行气缸型号为MHS4-20D。气动取苗过程分为取苗阶段、送苗阶段和脱苗阶段,各阶段力学分析与参数优选试验表明,取苗针与苗钵基质间摩擦力不小于3.67 N、苗钵脱落高度低于380mm时取苗装置可有效实施取苗功能。台架试验表明,当取苗针为直径4mm不锈钢、插入苗钵基质深度20mm、脱苗高度340mm时,取苗成功率达92%。田间试验结果表明,气动插入式取苗装置取苗效果满足钵苗移栽机技术要求。     

水稻旱栽钵苗移栽适宜条件研究初报

对土壤含水率、钵苗埋深、钵苗高度对水稻旱栽秧苗成活率及其长势的影响进行了研究。结果表明:秧苗成活率及长势随着钵苗移栽时土壤含水率的增加而增加,但85%与100%的土壤含水率对钵苗成活率和长势的影响无显著差异;钵苗埋深2 cm时其成活率较高;在相同土壤含水率及埋深条件下,钵苗高15 cm时秧苗成活率及长势最好。因此最适水稻旱栽秧苗移栽条件为:土壤含水率85%、钵苗埋深2 cm、钵苗高度15 cm。     

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。     

水稻钵苗移栽机构的设计与试验

[目的]相较于毯状苗移栽,钵苗移栽能够提高水稻的产量和品质.移栽装置作为水稻钵苗移栽机的核心部件,其质量直接决定整机工作性能.结合钵苗移栽的特点,提出了一种新型的曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置,为水稻钵苗移栽机的研制提供设计依据.[方法]设计了取秧机构、横向移箱机构和纵向送秧机构,通过SoildWorks建立了相应的虚拟模型,利用ADAMS软件对取秧机构的运动特性进行了仿真分析.试制了移栽装置样机,以漏拔率和伤秧率为指标进行了取秧性能试验.[结果]在ADAMS中对移栽装置进行运动学仿真,得出秧夹夹持点运动轨迹和位移曲线,且取秧机构在相应位置取放秧时,其左右秧夹夹持点之间距离分别为11.7 mm和0.5 mm.取秧性能试验,观测得到秧苗漏拔率(漏栽率)和伤秧率.随着取秧频率的增加略有增加,取秧频率为50次/min时取秧效果较好,移栽装置的伤秧率和漏拔率分别为2.14％和3.57％.[结论]曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置各机构之间运动平稳,其取秧时伤秧率和漏拔率接近行业标准,基本满足移栽要求,后期将依照试验对机构进一步改进和完善,进而获得较好的移栽效果.     

番茄链式纸钵苗移栽机栽植机构参数优化试验

为提高番茄钵苗机械化移栽效率,以链式纸钵苗高速、有序、有效栽植为目标,设计一种分离辊角度可调差速式番茄链式纸钵苗移栽试验台。采用二次正交旋转中心组合试验,选取作业速度、开沟器入土深度和覆土镇压器夹角为影响因素,以钵苗直立度合格率和株距变异系数为评价指标,通过土槽移栽试验,研究栽植机构结构与作业参数对栽植机构作业质量影响。结果表明,作业速度0.6~0.68 m·s-1,开沟深度103~116 mm,覆土镇压器夹角为40°时,番茄钵苗移栽直立度合格率大于90%,株距变异系数小于10%,满足番茄钵苗移栽技术要求,为番茄链式纸钵苗移栽机研发提供参考。