穴盘苗自动移栽机苗盘进给装置的设计与试验

目前,国内旱地使用的移栽机多数是半自动移栽机,主要由人工完成供苗、取苗、投苗工作,存在劳动强度大、效率较低等问题。为此,根据穴盘苗进给装置技术要求,设计了穴盘苗自动移栽机的苗盘进给装置,对其关键部件横向进给驱动机构和纵向送苗驱动机构进行分析和计算,确定了关键部件结构参数。并搭建试验台进行试验。结果表明:穴盘苗进给装置运行稳定,基本符合供苗功能要求,可为旱地穴盘苗自动移栽机的研究提供参考。     

穴盘苗移栽机取送苗装置设计与试验

育苗移栽是农作物增产增收的一项有效措施,为了提高穴盘苗移栽的可靠性和作业效率,对穴盘苗移栽机的取送苗装置进行优化设计和试验研究。对取苗机构和送苗机构进行力学分析与结构设计,确定其最优结构和参数。土槽试验结果表明:移栽机取苗速度为40株/min时,取苗成功率为97.21%,穴盘苗平均基质损失率为7.97%,栽植成功率为95.40%,作业可靠性达到92.74%。移栽机移栽作业各项指标满足农艺要求,可为小型移栽机的设计提供理论参考。     

穴盘苗自动移栽机的结构设计及运动仿真分析

为了实现穴盘苗的大田高效移栽,设计了一种由齿轮连杆机构和槽形凸轮机构组成的移栽机取苗机构和植苗机构,并重点研究了在设计的机构条件下栽植效率与前进速度和转速比值之间的关系,并进行了ADAMS运动学仿真实验和分析。仿真实验结果表明:取苗机构与植苗机构的匹配设计能使取苗爪顺利取苗和植苗器准确植苗,取苗爪和植苗器末端中心轨迹显示移栽机能够有效地完成对穴盘苗的移栽。     

穴盘苗自动移栽机取苗爪工作参数试验研究

为了提高旱地穴盘苗移栽的作业效率,对自动移栽机的关键部件取苗爪进行了研究;同时,对圆盘凸轮机构的两针式取苗爪进行结构与原理分析,确定了工作参数,包括夹持角度、秧针长度、取苗角度。经过多因素试验,完成了对工作参数的优化,结果表明取苗爪的设计满足穴盘苗的移栽要求,取苗成功率达到95%。     

间歇移动烟苗移栽机成穴机构设计与运动特性分析

为提高烟苗杯罩式井窖移栽技术的作业效率,设计了一种凸轮摆杆式的间歇移动烟苗移栽机成穴机构。通过分析凸轮摆杆式成穴机构的结构和工作原理,基于解析法建立了成穴机构运动数学模型;再利用RecurDyn多体动力学软件建立成穴机构虚拟样机模型,获得了成穴钻头顶点位移、速度及加速度运动特性。结果表明:成穴钻头y方向位移行程约309mm,成穴深度可达209mm,速度和加速度特性均呈周期性波动,且幅度较小,均在合理范围内;由此表明:成穴机构具有稳定良好的成穴运动特性,且几何参数设计满足井窖移栽技术要求,可为后续研制间歇移动式烟苗移栽机提供重要参考依据。     

烟草钵苗移栽机成穴机构的运动学仿真分析

吊篮式烟草钵苗移栽机成穴机构的作业性能直接影响移栽机的移栽质量。为了探讨成穴机构各杆件相互作用及成穴铲运动规律,针对成穴机构进行简化,建立矢量方程得到成穴机构成穴铲的位移、速度和加速度模型。采用ADAMS软件建立成穴机构的三维运动仿真模型进行仿真分析,对获得成穴铲竖直和水平方向的位移、速度及加速度变化曲线进行分析,满足成穴要求,验证了成穴机构结构设计的合理性,为烟草钵苗移栽机成穴机构的运动轨迹进一步优化及动力学仿真分析提供了理论依据。     

番茄穴盘苗输送带式移栽机栽植机构的设计研究

番茄穴盘苗输送带式移栽机栽植机构可广泛用于大田番茄苗的穴盘移栽,实现了移栽的高效化、移栽质量好的大面积大田移栽作业。为此,研制了基于输送带工作原理和大规模可编程逻辑器件(PLC)技术的番茄穴盘苗输送带式移栽机栽植机构,介绍了其工作原理,阐述了各部分的组成及各部分部件的设计方案。     

玉米移栽机的自动送苗装置研究

传统玉米移栽机送苗装置大多为半自动形式,作业效率较为低下,因此需研制自动送苗装置提升移栽效率。为此,结合玉米移栽机自动送苗装置的移栽需求,选择100穴可重复使用塑料透明穴盘作为穴盘育苗;结合地面实况确定固定架的倾斜角为80°,在此基础上展开送苗装置的步进机构齿轮、顶苗机构、接苗机构、送苗机构及自动输苗机构的设计;进行三级传动链条的传动链条节数确定,一级、二级、三级传动链条的传动链条节数分别为64、70、122。通过田间试验,确定顶苗气缸的最佳压力为0.4MPa,最佳取苗压力为0.25MPa。     

穴盘苗自动移栽机研发与应用

针对当前人工移栽成本高、效率低和劳动强度大等问题,设计开发了一种穴盘苗自动移栽机。该移栽机主要由移栽机构、坏苗识别系统和控制系统等部分组成,与工厂化穴盘种苗生产工艺相适应,实现了幼苗由密穴盘移栽到疏穴盘或营养钵中的机械化操作,改善了操作人员的劳动条件,提高了作业效率。      

旱地穴盘苗自动取苗机构的研究

旱地穴盘苗自动移栽机在国内仍是空白。我国对旱地移栽机械的研发主要以半自动移栽机为目标,由人工完成喂苗后再由机械完成栽植,由于受人工喂苗的速度限制移栽效率不能满足要求。为此,以穴盘苗在旱地移栽作业为背景,重点针对取苗这一关键技术,研究开发自动取苗的原理、技术与装备,为实现穴盘苗移栽自动化、开发出旱地自动移栽机做好技术准备。所设计的自动取苗机构适应性好,取苗效率达80株/min,结构简单、紧凑且仅需一个原动力即可实现整套机构的配套连续动作。     

穴盘苗自动移栽机的研究进展

穴盘苗自动移栽机是温室蔬菜和花卉自动化的关键设备之一。阐述国内外穴盘苗自动移栽机的研究成果,详细分析几种典型穴盘苗自动移栽机的结构及特点,并对制约穴盘苗自动移栽机发展的关键问题提出了对策,为设计结构合理、经济适用的穴盘苗自动移栽机提供参考。     

双排移栽机械手联动式高速移栽装置设计与试验

为了提高自动移栽机移栽效率,设计一种双排移栽机械手联动式高速移栽装置。利用安装在两个移栽臂上的双排移栽机械手交替取苗和栽苗的方法,采用联动控制方式使移栽效率翻倍。通过优化移栽机械臂和移栽机械手结构,并对其关键部件进行参数设计和运动学分析,综合考虑影响移栽成功率的关键因素,确定穴盘苗苗坨含水率、苗龄、爪针限位孔中心距为试验因素,以200穴欧石竹穴盘苗为试验对象,进行单因素试验和多因素正交试验,确定双排移栽机械手联动式高速移栽装置的最佳工作参数。试验结果表明：当穴盘苗苗坨含水率为32.6%、苗龄为46d、爪针限位孔中心距为16.7mm时,取苗成功率为94.7%,与软件计算结果94.2%接近,符合花卉、蔬菜移栽作业的技术要求。     

小型蔬菜移栽机械手的设计与试验

为避免蔬菜人工移栽存在的株距、行距和深浅度不均等问题,根据国家标准GB/T 5262-2008及蔬菜移栽农艺要求,设计了一种能够与吊篮-鸭嘴式移栽机结合的移栽机械手。根据现有的蔬菜育苗钵盘外形尺寸及茄科蔬菜的育苗农艺要求,并结合吊篮-鸭嘴式移栽机的结构,确定了移栽机械手的设计方案,设计了移栽机械手的整体结构及尺寸,并对移栽机械手关键部件进行有限元分析。结果表明:机械手指最大变形量为0.106mm,所受最大应力为6 5.5 MPa;大臂最大变形量为4.7 1 4×1 0^-6mm,所受最大应力为0.0 2 1 MPa;小臂最大变形量为9.476×10^-6mm,所受最大应力为0.0 2 2 6 MPa。试验结果表明:所设计的小型蔬菜移栽机械手能够在一定程度上解放劳动力,降低温室大棚内蔬菜移栽工作的劳动强度,可为以后全自动蔬菜移栽机的发展提供数据与理论参考。     

基于Lab VIEW的苗盘输送控制系统设计

针对半自动移栽机移栽效率低的问题,设计开发了自动送盘系统。针对取苗机构位置固定,每次夹取1株钵苗的取苗方式,通过控制苗盘的横向和纵向间歇移动,实现钵苗逐个自动喂入,从而实现自动取苗。系统采用PC机作为上位机,由Lab VIEW构建控制系统操作界面;单片机作为下位机,接受传感器的检测信号和上位机发送的指令信号。试验验证表明:系统可以实时监测苗盘的运动位置和取苗工作状态,实现苗盘运动和机械手取苗的配合。     

面向立柱栽培的移栽机器人设计与协调运动仿真

针对新型螺旋栽培立柱结构进行了配套移栽机器人系统的设计。通过几何与静力学分析,确定了插针式末端执行器的驱动电磁铁选型与机构参数。通过立柱的穴盘苗机器人移栽协调运动仿真,确定了机械手结构参数与系统优化布局,得到了多执行元件协调运动时序关系并建立了移栽协调运动流程。样机试验结果表明,机械手平均水平与竖直定位误差分别为2.24 m和0.63 m,移栽成功率为94.7%。立柱1.2 m高度范围的移栽作业效率为750株/h,末端执行器取苗时间仅为0.2 s,能够满足立柱自动化移栽作业的要求。     

基于作业速度的移栽机取苗送苗控制系统设计

对目前全自动移栽机取苗送苗效率低、精度低、株距不稳定,高速工作时取苗手与苗盘之间具有干涉等问题,提出了基于作业速度的自动移栽机取苗与送苗装置的控制系统,旨在提高送苗精度、株距精度,以及解决高速工作时取苗手与苗盘之间具有干涉的问题。本文设计了取苗手和苗盘进给的控制方案,提高了取苗送苗精度,解决了传统移栽机取苗和送苗之间的干涉问题,提高了取苗成功率;控制系统与拖拉机的速度相互配合,保证了移栽苗之间株距的稳定。该控制系统的使用极大地促进了番茄、辣椒等新疆特色农作物产业的发展,对兵团机械自动化水平的提高具有重要意义。     

基于机器视觉的穴盘幼苗分级移栽系统设计与试验

针对穴盘幼苗工厂化生产中人工分级移栽劳动强度较大的问题,提出了基于机器视觉和图像处理自动分级方法,设计了一套穴盘幼苗分级移栽系统。首先,运用图像分割、模板匹配等方法提取穴盘幼苗叶面积、地径、株高3个特征,并以此训练SVM自动分级模型;然后,开发了基于Opencv3.6、Qt5的软件,实现了穴盘幼苗的实时在线分级;最后,使用穴盘幼苗分级移栽样机对7~10天的番茄幼苗进行自动分级移栽试验。结果表明:在平均移栽速度为9.6株/min时,移栽成功率为96.88%,分级正确率为95.83%,可以连续稳定工作,有效解决人工费时费力问题。     

大棚蔬菜移栽机的设计

针对目前常见的蔬菜移栽机很难在空间受限的大棚中使用,导致大棚蔬菜在进行育苗移栽时仍然依靠人工而费时费力的现状,设计了一种专门针对大棚使用的蔬菜移栽机。该装置在推动移栽机行走时主动轮转动,通过齿轮和链轮两级增速传动,把动力传递到执行机构,执行机构带动插苗装置和菜苗传送装置的运动,实现菜苗的栽种。装置中采用偏心轮机构实现鸭嘴状插苗装置的上下运动,传送苗装置的循环间歇运动由空间槽轮机构来实现,通过空间槽轮机构和偏心轮机构的协调动作来达到预定的运动规律。同时,根据大棚参数确定了各零部件的尺寸,作出了CAD图和三维结构图,完成了对大棚蔬菜移栽机的设计。     

基于PLC的全自动移栽机自动控制系统设计

在农业生产过程中,农业机械的控制系统对机械装备自动化程度和参数调整起着重要的作用。为此,设计了一种基于PLC的全自动移栽机自动控制系统,通过PLC控制移栽机自动移动穴盘、自动取苗、投苗及分苗器与栽植器的有效耦合等工作流程,并详细地介绍了此控制系统设计原理、结构组成及控制流程图。试验结果表明:该系统得到自动取苗成功率平均值为96.0%,自动分苗成功率平均值为97.2%,自动移盘成功率平均值为1 0 0%,自动推空穴盘成功率平均值为9 3.3%,达到了旱地穴盘苗作物的移栽要求。