幼苗气力拾取弹性苗托的设计与试验

幼苗气力拾取机构是育苗生产装备的关键机构,拾取机构采用气力拾取方法捡拾刚性平台上的幼苗时,由于幼苗存在个体差异,气力拾取手固定的吸附位置难以同时适应幼苗的尺寸和形态变化,存在损伤幼苗、作业耗时长耗能多的问题。针对以上问题,该文提出了一种由气力拾取手与弹性苗托构成的幼苗气力柔性拾取方法,设计了采用直径为0.32 mm钢丝进行缓冲的弹性苗托,对弹性苗托的结构参数进行了优化试验,并对刚性平台与弹性苗托的拾取性能进行了对比试验。试验结果表明:弹性苗托的两根缓冲钢丝支撑间距为9 mm,苗托槽口深度为6 mm,钢丝固定边距为4 mm的条件下,可保证对2.8~5.1 mm范围内茄子接穗苗的吸附成功率达到90%以上。在保证吸附直径4 mm茄子接穗苗成功的情况下,采用刚性平台时,平均幼苗损伤率为21%,平均吸附响应时间为0.08 s;采用结构参数优化后的弹性苗托时,平均幼苗损伤率降至5%,相对于刚性平台时损伤率减少16%,平均吸附响应时间减少至0.03 s,相对于刚性平台时作业时间减少62.5%。该研究结果为农业机器人幼苗拾取装置的开发提供了参考。     

蔬菜嫁接用砧木苗位置纠偏机构试验研究

茄果类蔬菜砧木苗由于播种偏差和生长差异导致砧木苗中心偏移穴盘中心,可能在自动嫁接作业时对砧木苗造成损伤。为此,设计了一种砧木苗位置纠偏机构,通过1对拢苗手和砧木推板对砧木进行全方位约束,实现对砧木位置的纠偏。为了考察砧木苗位置纠偏机构对嫁接苗体的损伤情况,进行了砧木位置纠偏对嫁接苗体的损伤试验。结果表明：纠偏机构可以实现砧木苗偏移穴盘中心点4mm范围内的纠偏;当砧木苗向前偏移时,砧木苗位置纠偏机构“搂”回偏移的嫁接苗体的损伤率为4.9%;当砧木苗向后偏移时,砧木苗位置纠偏机构“推”出偏移的嫁接苗体的损伤率12.3%;当拢苗手和砧木推板的缓冲材料使用EVA缓冲时,没有嫁接苗体损伤;当拢苗手和砧木推板的缓冲材料使用0.3mm塑料薄膜缓冲时,嫁接苗体的损伤率为4.9%;当拢苗手和砧木推板没有缓冲材料时,嫁接苗体的损伤率为6.17%。     

盆栽花卉分级旋向装置开发与试验

随着人们生活水平的提高,对花卉的需求量不断攀升。目前,在盆花规模化生产中大多采用人工分级,存在分级标准不统一、分级效率不高及分级结果不准确等问题。为此,针对花盆口径120mm、底径90mm、高度9 0 mm的盆栽花卉,开发了一套基于机器视觉的盆栽花卉分级旋向装置。该装置可以用单一相机在同一位置获取盆栽花卉多方向的综合信息;通过试验考察了在旋向装置中盆栽花卉前进速度、旋转速度与两条旋向输送带速度的关系。结果表明:当旋转180°获取两幅盆栽花卉图像时,视窗的最小范围在160mm。     

2JC-600型自动嫁接机的试验研究

为了进一步提高小型瓜科自动嫁接机的生产率,改进设计了2JC-600型自动嫁接机.该机使用气吸方式吸附子叶,增加自动卸苗机构,减少作业时间,提高了生产率.同时,进行了作业生产率和嫁接成功率的测定试验,测得本机的作业生产率达到600株/h以上,嫁接成功率达到90%以上.     

流水线式茄科嫁接机砧木切削机构的试验研究

为有效提高茄科蔬菜嫁接机的作业生产率,该文提出了一种流水线式多工位机械嫁接作业方法,针对流水线作业特点,设计了可完成横向与纵向切削的砧木切削机构。试验结果表明,当砧木直径为4mm、扶苗带拉伸率为200%、砧木对位座工作面角度为90°时,扶苗成功率达到95%;当切刀厚度为1.8mm、切刀滞留时间≥0.8s时,砧木切口宽度达到最大;为保证接穗顺利插入砧木的切口中,在嫁接机的对接上夹工位需设置接穗导入装置。与人工作业相比,砧木切削机构作业速度显著提高、作业质量稳定。     

基于叶片下苗茎侧视图像的白掌穴盘苗品质检测

针对穴盘苗叶片之间相互覆盖难以利用俯视图像判断种苗品质的问题,该研究以白掌苗为研究对象,提出一种叶片下观测苗茎局部区域的方法,通过提取穴盘苗叶片下苗茎参数,结合种苗级别判断标准,实现叶片相互覆盖穴盘苗的自动化品质检测。该方法首先确定白掌苗苗茎品质分级临界值,并构建由微型相机和导光纤维组成的苗茎图像采集单元,在检测室暗室环境中捕获白掌苗叶片下光纤光斑区域苗茎图像,利用视觉算法提取苗茎图像和苗茎投影面积,通过提取的待测白掌苗苗茎投影面积与白掌苗苗茎品质分级临界值对比分析,确定不合格苗,并返回不合格苗穴孔位置信息。试验结果表明,穴盘苗品质检测准确度主要受种苗在穴中位置和输送速度影响,当苗偏离穴中心10 mm以上时,种苗品质检测准确度最低降至85%以下。当种苗品质接近分级临界值时,种苗品质检测准确度略微下降,但不显著（P>0.05）。针对72孔待售白掌穴盘苗进行品质检测试验,试验结果表明,当输送带速度为0.045 m/s,苗茎偏离距离在10 mm内,系统的识别准确率可达97.92%,对应生产率为150盘/h（10 800株/h）。本研究可为存在相邻叶片覆盖时穴盘苗分级、品质检测的自动化评估提供理论指导和参考。     

白掌组培苗育苗期可视化建模研究

为给花卉种苗自动化生产装备开发提供形态设计参数,为普通育苗户提供育苗过程中各时间点育苗质量评价依据,研究白掌组培苗在标准生长环境下的三维动态仿真模型。针对白掌组培苗育苗阶段,采用机器视觉测量法对育苗过程跟踪测量,分析苗的主要外形参数与生长时间的关系,得到各主要外形参数生长曲线。结果表明:白掌苗各外形参数均与时间呈现二次多项式函数关系,且相关性皆在0. 85以上。根据其外形参数曲线及函数关系,结合参数L系统生成白掌育苗期动态仿真模型,通过与标准生长环境下的苗状态对比,其生长状态基本一致。研究结果可为其他观叶类花卉种苗的动态测量和建模提供参考。     

数字化生产植物工厂的构建——以华南农业大学植物工厂为例

设施数字化生产近年来,计算机技术、自动化装备技术、互联网技术及人工智能技术的飞速发展,极大地推动了设施农业生产技术的发展,与大田农业生产相比,设施农业具有生产空间固定、生产环境相对稳定、作业条件人为干预便利的特点,有利于推广使用先进的工业装备技术和计算机技术,这已被以荷兰为代表的设施农业生产先进国家所证明。设施数字化生产中的数字化代表的是利用计算机对设施生产进行自动控制.     

马铃薯组培苗气力引导式移植手设计与试验

多手并行移植作业可有效提高接种效率,而现有组培苗接种移植手结构复杂、占用空间大,不适于狭小空间内多移植手并行接种作业,且对组培苗个体差异适应性较差,存在夹苗不稳或伤苗的情况,针对上述问题该文设计了一种负压引导式气力把持移植手,通过负压气流对马铃薯组培苗进行引导与把持,强化对组培苗个体差异的适应能力,实现组培苗的柔性容偏把持。该文对移植手吸嘴进行了三维建模及流体仿真分析,确定移植手吸嘴形式为外径5 mm、内径4 mm圆管状,前端设置90°夹角引导翅,引导翅顶点间距为10 mm。针对移植手引导性能进行正交试验,结果表明:对于平均苗径为(1.23±0.21)mm接种期马铃薯组培苗,当吸嘴真空度为8.6×10~(-3) MPa时,对组培苗容偏引导半径为4 mm。在移植手吸嘴真空度为8.6×10~(-3) MPa条件下进行茎段切割及扦插作业性能试验,结果表明:当利用厚度0.3 mm、直径45 mm圆盘切割刀以7 r/s以上转速切割茎段时,保证正常切割效果的进给速度可达0.03 m/s;对于直径为(0.7±0.1)、(1.1±0.1)、(1.5±0.1)mm条件下茎段,扦插速度为0.01 m/s时,茎段扦插成功率可达100%。该研究可为马铃薯组培苗自动移植设备开发提供技术参考。