营养钵茄苗嫁接机器人控制系统设计

根据研制的营养钵茄苗嫁接机器人的机构及嫁接工作流程,设计了嫁接机器人的单片机控制系统。采用2个单片机分别控制砧木处理机构和穗木处理机构,开发了相应的硬件系统和软件系统,实现了砧木处理和穗木处理流程的并行操作。2个单片机之间利用通信方式完成嫁接作业,并且进行了整机调试实验。实验表明,设计的控制系统稳定可靠、成本低,提高了嫁接的速度和效率。     

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。     

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%。      

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。…     

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。     

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.     

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。     

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%.     

蔬菜嫁接机器人切削装置设计与试验

根据“贴接法”的嫁接机理,采用旋转切削作业方式,设计了蔬菜嫁接机器人的切削装置,包括接穗切削装置和砧木切削装置,实现接穗苗茎部、砧木苗单子叶和生长点的快速切除.试验结果表明:当切削气缸转速ω=120r/min、输入空气压力P=490.3 kPa时,接穗和砧木的削成功率均值达93.2％,接穗和砧木的切口长度为5.8 ～7.3mm,切削效果满足嫁接要求.     

红松果材林培育管理探讨

结合本溪市清河城林场培育红松果材林的经验,剖析红松林培育过程中存在的主要问题,从林地选择、苗木选购、砧木嫁接、接穗、抚育间伐等方面,提出红松果材林建设与经营的建议,为提高红松果材林的综合效益提供有益参考。     

旋转嫁接机的人机工程学设计

旋转嫁接机在其开发、设计和改进的过程中,按照人机工程学的原则,以人体测量学、心理学和生理学为依据,进行了作业姿势的选择、作业方式的确定和作业空间的布置,以及砧木夹与接穗夹等相关作业界面的设计.在提高机器安全性和可靠性的同时,也便于作业者方便、快捷与高效地作业,达到了高度的人机协调.     

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。     

蔬菜嫁接机盘状复合凸轮机构设计研究

蔬菜嫁接繁殖既能保持接穗品种的特性,又可利用砧木的有利特性,达到提早开花结果、增强适应性和抗性的目的,是园艺植物的主要无性繁殖方法。为了减轻蔬菜嫁接的劳动强度,设计了一种结构简单、适合我国国情的蔬菜嫁接机。对贴接法蔬菜嫁接机的关键部件—盘状复合凸轮进行了研究,通过计算机辅助分析与模拟,给出了复合凸轮机构的轮郭曲线。     

断根嫁接苗自动栽植装置设计与试验

为进一步提高断根嫁接苗育苗作业的自动化程度,针对现有的瓜科蔬菜嫁接机嫁接完成后幼苗栽植一直依靠人工作业的现状,设计了断根嫁接苗自动栽植装置,包括移苗机构、插苗机构、插孔机构等关键机构,并对关键部件进行了仿真。仿真结果表明,当插苗运送气缸上升速度与插苗手爪打开速度的比值在0.22~0.55之间时,插苗手爪可以顺畅撤离穴盘,并不会对已栽植好的嫁接幼苗产生影响。并对装置栽植性能进行了试验,试验结果表明,装置的栽植成功率为92%,最长栽植时间为7 s/株,可较为理想地与相应的瓜科断根蔬菜嫁接机配套使用,满足其自动育苗的要求。     

水果采摘机器人自主寻径避障轨迹优化研究—基于启发式智能算法

寻径避障是水果采摘机器人中一个重要的经典问题。随着我国机械自动化、计算机控制系统和测试计量行业突飞猛进的发展,对水果采摘机器人自主寻径避障有了更高的要求。为了更好地满足现代农业种植生产的需要,启发式智能学习型寻径避障成为采摘机器人研究的热点。为此,基于启发性智能轨迹优化算法,采用传感器检测系统,设计和研究了水果采摘机器人自主寻径避障系统,并利用Mat Lab仿真软件进行了验证分析。结果表明:在复杂路况环境下,针对不同目标和路径要求,该采摘机器人能灵活避开作业途径中障碍物,具有很强的学习和适应能力,且系统运行稳定、可靠性强。