嫁接苗盘自动叠放装置研究与设计

为了提高嫁接作业的自动化水平,实现嫁接操作的流水线生产,设计了用于嫁接作业后期对载有嫁接苗的苗盘自动叠放的装置。该装置的机构部分包括由滚筒和线性模组构成的推送平台,以及由链条、链轮、机架构成的升降机构,采用PLC进行系统控制。试验表明,该装置运行稳定可靠,升降定位精度±1.0mm,最长动作周期26s,适用于现阶段蔬菜嫁接生产流水线。     

基于PLC的一种茄科整排自动嫁接机控制系统设计

为满足现代智能农业生产需求,提高蔬菜嫁接作业效率、降低人工劳动力的投入与强度,研究了高效、可靠、安全的茄科劈接式或贴接式自动整排嫁接机的控制系统。采用欧姆龙CP1H系列的PLC作为中央控制单元,以控制电磁阀、继电器、伺服电机、步进电机等执行元件的工作。依据嫁接机作业时的流程工艺和调试安装时的需求,采用CX-programmer专业编程软件,编写T形图控制程序,提供自动运行、单步运行及功能单元独立运行三种模式。试验表明:该茄科整排嫁接机在自动运行模式下,单株程序运行时间5.33s,作业效率可达1 015株/h。     

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。     

套管振动输送装置设计及试验

为研究开发新型、高速自动嫁接机,提出采用套管嫁接法,设计了专门的套管振动输送装置。该套管振动输送装置可以将无序排列的套管有序排列成方向一致的姿态并输送至需要位置。同时,在研究该装置结构的基础上,以选定尺寸的套管为试验对象,选取振动电压为研究对象,以变异系数为评价指标,进行输送装置的性能试验。试验结果表明:输入电压为185V时,装置运行最为稳定,此时套管输送速度为85个/min,可以保证后续嫁接作业对于套管输送平稳性与速度的要求。     

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。     

大容差高效草莓采摘末端执行器设计与试验

针对目前草莓果实视觉识别中的定位重叠和被遮挡果实的算法复杂、耗时长,末端执行器对定位精度要求高且无法采摘重叠果实和被遮挡果实等问题,设计了一次可采摘多粒果实的大容差末端执行器。该末端执行器采用从下向上拢起果实、在避开障碍后再进行夹持和切割果梗的采摘方式,主要由机械爪拢夹切断机构和垄壁仿形机构组成。将末端执行器安装在采摘机械臂上进行了果实采摘试验。试验结果表明：该末端执行器在定位误差±7mm范围内都能完成采摘,容差范围大;无需进行重叠成熟果实的分割和目标果梗位置的计算,可一次采摘3粒重叠成熟草莓;对含1、2、3粒果实的果实域,采摘一次平均耗时分别为2.00、2.13、2.28s,采摘成功率不低于97.7%。     

套管式蔬菜自动嫁接机出套装置设计与试验

针对套管式蔬菜自动嫁接机中套管的供给功能,设计套管排列振动盘、输送导管、套管逐次出套机构,采用基于可编程逻辑控制器(PLC)的控制系统,设计套管式蔬菜自动嫁接机出套装置。通过试验得,在输入电压为185 V时,套管排列振动盘工作性能较为稳定,套管输出时间间隔变异系数为61.75%,套管能够较为稳定连续地进行有序定向输出。该装置的出套成功率达100%,可充分保证后续嫁接作业的套管供给。     

嫁接用大粒种子定向播种机构的设计研究

设施园艺中嫁接机进行嫁接时对苗木的要求较高,需要人工调整苗木子叶方向,导致嫁接效率低下、劳动生产成本较高。为此,设计了一种可以定向种子长轴方向使长出子叶排列方向一致的定向播种机构,并对振动种盘机构、取送种机构、种子定向机构及整体框架进行了设计,使用欧姆龙的CPM1A型PLC控制机构的运动。试验结果表明:其工作性能优良,可以大幅度提高播种效率。     

葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人设计与试验

为提高葫芦科穴盘苗嫁接机器人的人均操作效率,在原先机器的基础上优化改进,设计了葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人,并进行了效率提高的理论分析,通过分析得出,所设计的葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人的人均操作效率与操作者的操作熟练度呈负相关的关系,理论上,设计的单人操作嫁接机器人人均操作效率比改进前提高1倍。通过试验得出,在种苗质量有保证的前提下,机器嫁接成功率可达95%,嫁接速度可达455株/h,实际作业的人均操作效率提高了50%以上。     

蔬菜自动嫁接技术研究现状与发展分析

嫁接在提高作物抗病能力、生长速度、单位产量,减少施肥、施药等方面具有积极作用,是多类蔬菜大规模生产的重要环节,而自动化嫁接能够有效提高嫁接效率和嫁接苗成活率,正在成为蔬菜商业化生产的刚性需求。本文对中国、日本、荷兰、西班牙、意大利等国蔬菜自动嫁接技术的研究现状和发展动态进行了分析;归纳出5项蔬菜自动化嫁接关键技术:幼苗机械化抓取技术,幼苗自动输送技术,砧、穗木切削技术,砧、穗木接合固定技术,自动嫁接系统控制技术,并逐一进行了阐述;最后对目前本领域的研究特点和发展趋势进行了总结和展望,认为蔬菜嫁接自动化程度将进一步提高,单机嫁接规模将进一步扩大,农艺、人工智能、人因工程等间接因素将为自动嫁接机未来的性能提升带来助力。