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。     

辣椒穴盘苗自动移栽机的设计及田间试验

针对吊篮式半自动移栽机移栽效率低的问题,设计了一种辣椒穴盘苗自动移栽机,该机在原有的吊篮式半自动移栽机的基础上,安装自动取喂系统,设计成自动移栽机,取代人工进行取喂穴盘苗.自动取喂系统中,机械手将穴盘苗从穴盘中取出,并输送到喂苗位置;机械手打开,穴盘苗落入苗筒中,苗筒将穴盘苗喂入吊篮内;地轮驱动栽植器转动,穴盘苗被栽入土穴内,完成自动移栽.采用苗龄61d的"早红一号"辣椒穴盘苗进行田间移栽试验,‘早红一号’平均苗高为165.2mm,拖拉机行驶机速度为1.2km/h.试验结果显示:取苗成功率为98.18%,喂苗成功率为96.30%,栽植频率为77株/min,栽植成功率为96.97%.     

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%。     

钵盘苗扇形齿轮式取苗机构的凸轮设计及试验

为实现2Y–2型半自动钵盘苗移栽机的自动化取苗,设计了一种由扇形齿轮、沟槽凸轮及伸缩式苗夹组成的钵盘苗自动取苗机构。由于核心部件沟槽凸轮的轮毂形状影响苗夹的运动轨迹,对其主要结构参数包括中心距、摆杆长度和极半径进行了设计计算。对影响机构取苗效果的入苗深度、安装角度、基质含水率和转速进行了正交试验验证。结果表明:当入苗深度为34 mm,安装角度为75°,基质含水率为22%,转速为18 r/min,钵盘苗的基质脱落量、断根总长度及漏苗率最小。     

基于高速摄影技术穴盘苗抛投运动试验与分析

针对吊杯式移栽机喂苗机构抛投穴盘苗准确率低下的问题,在吊杯式移栽试验台上进行投苗试验,用高速摄影机对穴盘苗从喂苗机构落苗口到栽植器的运动轨迹进行拍摄,采用图像后处理技术分析穴盘苗质量、穴盘苗植株高度和喂苗杯速度对穴盘苗抛投运动的影响,并进行正交试验,采用响应面分析法确定影响喂苗机构抛投穴盘苗准确率的投苗参数最佳组合。结果表明:1)穴盘苗高度、穴盘苗质量和喂苗杯速度影响抛投过程中穴盘苗的姿态和运动轨迹,并对水平位移产生较大影响。栽植器接苗时穴盘苗的水平位移区域为[30,50]mm,喂苗机构落苗口相对于栽植器接苗点水平位移(L)为32.1mm≤L≤42.8mm;2)影响喂苗机构抛投穴盘苗准确率的主次因素依次为穴盘苗高度、穴盘苗质量和喂苗杯速度;当喂苗杯速度为0.184m/s、穴盘苗质量为(20±4)g、穴盘苗高度为(130±10)mm时,投苗准确率达到99%。     

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。     

穴盘苗自动取苗试验系统的研制

为了研究取苗器的工作过程与性能,优化取苗器的结构与运动参数,研制了针对单个穴格的自动取苗试验系统.该系统以PC机和数据采集卡为主要硬件,以LabVIEW为软件开发平台.系统具有点动和自动两种运动控制模式选择、试验参数设置、试验结果记录和分析与存储等功能,具有良好的人机交互界面,能够方便地对自动取苗过程中的位移、速度及取苗器结构参数等进行试验.系统技术参数:位移控制范围为0～100 mm,控制精度为10-3 mm;速度控制范围为0～200 mm·s-1,控制精度为10-3mm·s-1;作用力测量范围为0～100 N,测量精度为10-5N.试验结果表明:系统对试验参数的控制与测量具有较高的精度和灵敏性.     

油菜基质块苗移栽机倾斜式分苗装置设计与稳定性分析

针对传统移栽机在油菜移栽过程中苗块易翻倒导致分苗装置分苗失效的问题,设计了一种适用于油菜基质块苗移栽机的倾斜式分苗装置。分析了分苗装置结构组成与分苗过程,确定了分苗装置主要结构参数;构建了分苗过程依次连续输送和夹持分离阶段苗块力学模型,依据动力学分析明确了影响分苗稳定性的主要因素。分析得出,当苗块摩擦系数一定且同步带倾角在24.5°～35.0°时,有利于依次连续输送阶段苗块不翻倒;分苗夹持力越大,夹持分离阶段苗块分苗效果越优。优选得出分苗装置关键参数:同步带倾角γ为30°,分苗夹持力f_(j1)0.8 N,分苗气缸工作气压P为0.5～0.8 MPa。分苗装置分苗试验表明:苗块翻倒率为4.2%,分苗成功率为92.5%,满足油菜基质块苗分苗需求。     

水稻穴盘精播钵苗机插秧技术的研究

[目的]培育适应种植制度特点又适应插秧机作业的秧苗,引进穴盘精播钵苗机插秧技术进行研究。[方法]采用钵苗穴盘、钵形毯状盘、塑料软平盘培育机插秧秧苗,比较了3种方式的播种量、20～50 d的苗高以及插秧后的漏插率、直立苗率、伤秧率、返青期等数据。[结果]采用钵苗穴盘育秧,具有节省种子、播种精度、出苗率、成苗率高等优点。在20～40 d,叶龄、苗高、根数均较高,40 d以后,生长延缓。20 d时秧苗质量差异小,此后,钵苗穴盘秧苗质量优势逐渐突出。30 d时,插秧质量差异不大;但40 d之后,插秧质量高于钵形毯状盘、塑料软平盘育秧,且返青期明显缩短。[结论]与钵形毯状盘、塑料软平盘培育机插秧秧苗相比,穴盘精播钵苗机插秧技术更适宜于成都平原稻麦两熟种植制度区域。     

成都平原稻麦两熟区机插秧育秧技术研究

在成都平原稻麦两熟种植制度区,以川香9838为材料,从播种期、播种量、育秧材料和育秧方式4个方面对水稻机插秧育秧技术进行了研究。结果表明:4月5~10日播种,选用透水膜作育秧的衬垫,每平方米播种300 g,按照旱育秧苗床管理技术进行苗床管理,即使45 d秧龄,秧苗也生长整齐,适于机插。以塑料机插秧盘为衬底,每盘播种量从90g降到50g,采用塑盘旱育秧管理技术,既大幅降低了播种量,又能培育出秧龄30~35 d,满足早茬口机插的秧苗。蔬菜茬采用机插秧比人工插秧全程节本增效2967.65元/hm2,小麦茬节本增效2037.60元/hm2。     

链夹式移栽机立苗机理分析与试验

针对链夹式移栽机用于油菜移栽时存在的对土壤适应性差、易倒伏等问题,对链夹式移栽机结构、栽植部件工作原理及秧苗在栽植过程中的运动特性进行分析。运动特性分析结果表明,在零速投苗位置,秧苗夹持部位绝对运动轨迹为摆线,而根部轨迹为余摆线,上部为短摆线,即秧苗有向机具前进方向倾斜的趋势,特别是对于较大株高的油菜苗更加明显。针对现有移栽机存在的这一问题,采用对比试验的方法,对投苗角度与立苗率的关系进行研究。改变相关零部件的设计参数,设置了提前投苗、零速位置投苗、滞后投苗3种情形的对比试验。结果表明:提前5°投苗,秧苗的优良率为45.6%、倒伏率5.3%,均优于零速投苗,且明显优于滞后投苗情形下的相应指标。试验结果与运动学分析结果一致。     

钵体苗带式供苗移栽机的设计与试验

针对目前移栽机通用性差,造价高,不利于推广应用等问题,设计一种由输送带喂入钵体苗并输送钵苗的移栽机,重点设计一种开沟植苗器。该开沟植苗器集扶苗、导苗和开沟功能于一体,主要由扶苗板、导苗通道和改进的靴型开沟器组成。扶苗板由2块薄板组合而成,可根据钵苗大小调整扶苗板位置、角度及长度,使处于最佳扶苗状态,保证钵苗竖直进入导苗通道;开沟器开出横截面近似V型沟壑,有利于钵苗竖直下落至沟壑时立正扎稳。在温室内进行移栽甘蓝和玉米的试验,结果表明:前进速度为0.254m/s时,株距变异系数25%,移栽直立度合格率90%。该移栽机结构简单,移栽行距、株距可调节;对不同农作物钵苗具有一定的调节适应性。     

挠性圆盘式移栽机移栽裸根苗的埋苗率试验

移栽裸根苗时,秧苗的埋苗率是移栽机工作质量的重要指标。为研究挠性圆盘式移栽机移栽机构各参数对秧苗埋苗率的影响,进行五因素二次通用旋转组合设计试验,建立了移栽机参数与秧苗埋苗率间的数学模型,并分析了各参数对秧苗埋苗率的影响效应。利用计算机规划求解分析方法,对模型进行优化计算,得出秧苗埋苗率最小时的最佳参数组合,并进行了试验验证。     

玉米自动移栽机取苗机构的设计

对玉米自动移栽机的关键部分－取苗机构进行了结构设计和参数确定,并进行了性能试验,试验结果表明,该机可以完成预定功能,移栽后秧苗长势良好。     

机动水稻插秧机送秧机构的计算机辅助设计

滚动直插式水稻插秧机在栽插拔取苗时通常采用对准式送秧机构,这种机构结构简单,但送秧轨迹不够理想.现先设想送秧叉的运动轨迹为一连杆曲线,根据曲柄连杆机构各杆件的几何关系列出轨迹的方程,然后采用有约束条件的直接搜索法中的随机方向搜索法求得轨迹的实现机构,最终改善插秧机的送秧能力。