穴盘苗移栽末端执行器设计与仿真分析

针对目前穴盘苗移栽末端执行器存在夹持角度不可调、结构复杂等问题,设计一种三指式移栽末端执行器,通过最小夹持角度、几何参数的分析计算,完成其机械本体部分的设计。结合ADAMS虚拟样机技术,建立了该机构的虚拟样机模型,通过仿真分析得出关键点的运动轨迹及在空载和施加等效负载时的位移、速度、加速度曲线。同时,分析得出移栽末端执行器夹持土壤时的受力情况,其提升总摩擦力为16.56N大于所需提升阻力6.1 7 N。仿真实验结果显示:移栽机械手的结构设计符合要求,其运动特性能够满足移栽运动要求。     

穴盘苗斜楔块片状式取苗末端执行器设计

取苗末端执行器,是穴盘苗自动取苗机构的核心工作部件。为此,依据我国穴盘苗生产实际情况,设计了一种斜楔块片状式取苗末端执行器。选择72穴西葫芦穴盘苗作为试验测试对象,通过初步试验对比分析了不同夹持手指的取苗效果,优选出叉子形夹持手指取苗效果最好。同时,进行全因素试验研究叉子形手指取苗特性,得出当手指长度L为130mm、插入深度h为30mm、夹持角度β为12°时,取苗末端执行器的成功率达到9 5%,秧苗伤苗率为5%,兼顾取苗质量又减少了对秧苗的损伤。     

基于穴盘苗力学特性的自动取苗末端执行器设计

通过对穴盘苗进行夹苗拉拔试验、钵体摩擦试验、钵体平板压缩抗压试验,研究分析了与自动移栽相关的穴盘苗力学特性,为机构设计提供依据。对穴盘苗自动取苗进行技术设计,得到两针钳夹式取苗末端执行器自动取苗的拉拔力与钵体抗压强度、夹持角度、夹持面积、静摩擦因数等参数的关系。利用建立的夹持参数关系,结合穴盘苗力学特性试验数据,设计了一种适应穴盘苗力学特性的自动取苗末端执行器。试制了物理样机,进行了自动取苗夹持力测试。测试结果表明,夹持力测试数据与理论计算数据无显著性差别,验证了理论设计的可靠性。在所测试的含水率下,当取苗频率为30株/min时,取苗成功率达到95.16%。     

多肉植物自动移栽机末端执行器设计与试验

现有多肉植物种植基地主要采用穴盘苗种植,针对所采用的自动移栽机无法满足自动移栽机实现多肉植物的疏植移栽和移栽效率低的问题,笔者设计了一种基于气压传动的可调取苗末端执行器,该装置根据气缸活塞的上下运动,带动连杆和滑块运动,从而实现灵活调节取苗针间隙,满足穴盘苗疏植移栽作业要求.并根据穴盘苗的疏植移栽技术要求,确定末端执行...     

穴盘苗移栽机末端执行器设计与虚拟样机分析

针对现有穴盘苗移栽机工作过程中易伤苗、作业效率低等问题,设计了移栽机末端执行器。根据移栽机实际移栽作业要求,采用SolidWorks进行末端执行器虚拟样机设计,并采用COSMOSMotion插件分析机械手指运动轨迹,联合COSMOSWorks插件进行基质有限元模型分析。运动模拟试验表明机械手指水平位移量主要受斜楔块位移量Δh影响,而垂直位移量主要受机械手指初始插入角度α影响,并且机械手指产生的作用力主要作用于基质块边缘,不会对基质中的幼苗茎产生损伤。移栽试验表明末端机械手指平均移栽成功率为95.76%,平均伤苗率为3.06%,满足移栽作业要求。     

温室穴盘苗自动移栽机设计与试验

针对种苗从高密度穴盘移植到低密度穴盘,或者从穴盘直接移植到花盆的温室穴盘苗移栽生产需要,设计了一种轻简型自动移栽机。利用成熟的直线模组和无杆气缸组合设计出自动移栽机械臂,驱动取苗末端执行器往复于来源盘和目标盘进行取苗、移苗、栽苗操作,采用双排链传动实现穴盘和花盆输送,对穴盘苗的夹取操作采用气动两指四针钳夹式夹钵取苗方法。根据所设计的移栽机工作要求,构建电气控制系统。试制样机,开展试验研究。采用直线位移传感器系统检测分析机器取苗移栽移位性能,结果显示对于128/72孔穴盘苗,移栽效率分别达到1 221株/h和1 025株/h,运用单样本t检验法分析得到实测取苗移位间隔与理论设定穴孔间隔无显著差别,标准差低于0.5,整机工作精度准确。以当地自行培育的种苗为移栽对象,进行温室穴盘苗移栽生产试验,对比分析自动取苗移栽效能,结果显示多种穴盘苗移栽成功率平均达到90.70%,苗钵夹取破碎率低于5%,自动取苗移栽效果较好。     

马铃薯组培苗移栽吸附式末端执行器设计与试验

为解决微型薯生产过程中,从组培苗到网棚生产的流程繁琐、劳动强度大的问题,设计了一种工作一次可取5株组培苗的吸附式末端执行器。该吸附式末端执行器在PLC的控制下,完成组培盒与穴盘之间株距的变化;由真空发生器产生的真空,使吸嘴将组培苗吸附;在吸附式末端执行器移至穴盘上方后,切断真空,并由推苗装置将组培苗放置在穴盘孔中,完成组培苗的移栽过程。分析并确定吸嘴的关键参数后,通过仿真分析和单因素试验选择了效果较好的吸嘴类型。为明确穴盘孔直径d、株距调整速度v₁、吹苗正压p₁、苗吸附高度h等因素对移栽效果的影响,以移栽成功率为试验指标进行了正交试验。结果表明：苗吸附高度h对移栽成功率有显著性影响,而穴盘孔直径d、株距调整速度v₁、吹苗正压p₁没有显著性影响;当d=15 mm、v₁=50 mm/s、p₁=1 000 Pa、h=45 mm时,组培苗的移栽成功率最高,为87.98%,吸附式末端执行器的移栽效果最好,移栽效率约为2 087株/h,满足设计要求。     

基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器设计与试验

穴盘苗疏植移栽是设施农业育苗的关键步骤,可为幼苗提供优良的生长环境,实现增产增收。针对疏植移栽环节中,可调株距设备自动化程度低,人工作业效率低下,易损苗伤苗等问题,本文设计了一种基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器,可实现不同株距之间的疏植移栽作业。首先,对末端执行器整体结构进行设计,确定其工作原理;其次,通过理论分析确定圆柱凸轮与取苗手指各关键参数,并分析其作业状态下受力情况;然后,利用EDEM与Recur Dyn建立苗钵根土复合模型,进行耦合仿真单因素模拟试验,确定后续正交试验因素范围;最后,搭建了穴盘幼苗疏植移栽试验平台,以取苗针夹角、入土角、取苗针间距和变距速度为试验因素,以苗钵最大形变量和移栽成功率为试验指标,进行正交试验。在最优参数组合为取苗针夹角10°、入土角4°、取苗针间距8 mm、变距速度5 mm/s下,选取128穴至72穴与72穴至50穴两种疏植移栽要求进行验证试验,移栽后128穴钵体形变量平均值为(1.13±0.68) mm, 72穴钵体形变量平均值为(1.51±0.64) mm。总移栽成功率为93.33%,整机移栽效率为22株/min,满足不同穴盘规格疏植作业...     

整排式移栽机末端执行器的设计与试验

末端执行器是整排式全自动移栽机的关键机构,基本功能是实现钵苗的夹持和释放。为提高钵苗夹持成功率,减少钵苗损伤率,设计了一种适用于整排式全自动移栽机的末端执行器,并依据机构原理构建数学模型,确定各杆件的最优参数组合,构建控制系统实现对末端执行器夹苗和放苗的控制,结果表明各杆件尺寸参数符合精准夹持要求。     

穴盘育苗移栽机两指四针钳夹式取苗末端执行器

设计了一种穴盘育苗移栽机两指四针钳夹式夹钵取苗末端执行器。利用2根气缸机械手指伸出4根夹取针插入苗钵,气缸机械手指闭合夹取针捏紧苗钵来取苗,利用两根气缸机械手指撑开放松夹持苗钵,4根夹取针回缩脱离苗钵来放苗。根据穴盘苗自动取苗力学要求,进行了基于穴盘苗物理力学特性的夹取力设计。试制末端执行器,进行夹钵取苗效能测试。在40 mm/s提取速度下,各试验因素的夹钵脱盘力无显著性差异。取苗效能的正交试验分析发现,苗钵含水率水平高度显著影响根土破坏,入钵角度、深度以及根系等试验因素没有统计学显著性影响。当夹取针入钵角为11°,入钵深度为32 mm,苗数为4株,含水率为55%~60%时,所设计的取苗末端执行器对苗钵的夹取作用达到最小根土破坏程度。     

蔬菜移栽钵苗检测与缺苗补偿系统设计与试验

为解决蔬菜穴盘苗全自动移栽机因穴盘缺苗、取投苗失败等因素导致的漏栽现象,设计了基于多传感器的钵苗检测及缺苗补偿系统(补苗系统)。补苗系统作为独立功能模块,包括补苗装置、钵苗检测单元和控制系统,使用反射型光纤传感器和激光传感器联合检测的方法,对分行苗杯定位和苗杯内钵苗进行识别。利用光纤传感器分别对辣椒、番茄、甘蓝钵苗进行多高度检测试验,以获取光纤传感器最佳检测高度和最佳缺苗判定阈值。设计了自动补苗装置,并对补苗过程进行运动学分析。使用触摸屏、PLC、EM253位置模块等控制元件设计了控制系统,实现整机及补苗系统的控制。对补苗系统进行不同移栽频率下的性能对比试验,试验结果表明：在单行栽植频率分别为60、70、80 株/min时,补苗系统识别成功率分别为98.15%、98.15%、97.69%,移栽机平均漏栽率分别为1.85%、2.31%、2.31%,比未启用补苗系统时漏栽率分别降低了14.59、14.36、15.52个百分点,为进一步提高蔬菜移栽作业品质提供参考。     

基于PLC和光电传感控制的穴盘苗自动移栽装置设计

移栽机械化设备作为育苗工厂化生产的重要设备,在提高育苗工作效率上有着重要意义。为了提高穴盘苗移栽的效率和自动化程度,设计了一种基于光电传感器和PLC编程的自动移栽装置,并在PLC控制器中嵌入了模糊控制算法,有效地提高了系统的抗干扰能力和自动化程度。该设备利用光电传感器对穴盘特征参数进行扫描,可以发现空穴盘和无穴盘的情况,并能够对穴盘苗进行定位。设计开发了试验样机,并开发了上位机和下位机控制平台,利用PLC控制器和模糊控制软件框架,实现了移栽设备的自动化移栽。试验表明:采用模糊PLC控制器,穴盘苗准确识别率和移栽成功率平均值为9 8.9%和9 9.5%,作业精度较高,可以满足现代化温室种植的需要。     

穴盘苗自动取苗机构的研究分析

在参考国内外现有的穴盘苗自动移栽机相关文献基础上,分析整理出各种类型的自动取苗机构的结构与工作原理,并将所有穴盘苗移栽机自动取苗机构按穴格形状分为锥形的上拔式与倒锥形的下抽式两大类进行阐述.依据上述对自动取苗机构的大分类,将上拔式取苗机构又进一步细分为顶杆式、机械手式、推苗杆与机械手组合式和传送带式4小类,而下抽式取苗机构细分为顶杆式和落苗式两类.同时,对各种形式的典型机构进行了详细的说明与分析,并提出了构建取—送-栽苗一体化移植机构以提高作业效率的建议.     

穴盘育苗刮板式自动覆土装置的设计与研究

针对育苗播种生产线上配套的育苗基质填充装置基质填装均匀性差、机构复杂的问题,提出了刮板和隔板式输送带相结合的穴盘育苗自动覆土装置的设计。同时,对整机结构、关键部件和参数进行了设计,并阐述了整机工作过程。样机试验分析,该装置提高了基质填装的均匀性,结构简单,实现了基质填装量的调节。     

旱地钵苗自动移栽机设计与试验

针对目前国内半自动移栽机移栽效率低、综合经济效益不明显等问题,设计了一种旱地钵苗自动移栽机。该移栽机取苗部件利用齿轮五杆组合机构驱动取苗爪完成取苗动作,取苗爪采用插入基质单株取苗方式进行取苗;供苗部件采用不完全齿轮和螺旋凸轮轴组合的结构形式实现横向间歇进给供苗,利用棘轮棘爪机构保证纵向停顿供苗;栽植部件选用行星齿轮箱和鸭嘴式栽植器完成钵苗定植。试验表明:该旱地钵苗自动移栽机运转良好,工作性能可靠,作业效率为71.7株/(min·行)时,取苗成功率97.1%,漏栽率4.4%,满足预期设计要求,可为后期自动移栽机的设计与研究提供参考。     

穴盘苗自动移栽机苗盘输送装置的设计研究

针对国内大田移栽中多数采用半自动移栽,主要由人工完成投苗工作及机械完成栽植工作,存在劳动强度大、效率低、移栽质量差等问题,对自动移栽机的苗盘输送装置进行了设计与研究。同时,设计了横向和纵向进给控制机构,确定了关键部件应该满足的技术参数,并进行了三维实体建模分析,验证设计的合理性。结果表明,该装置可满足移栽机苗盘自动输送的要求。     

穴盘苗移栽机自动取苗装置的设计

穴盘育苗是我国现代化育苗的主要方式,针对穴盘苗人工移栽或半自动移栽作业效率低、作业劳动强度大、作业质量差等问题,为全自动移栽机设计了一种运行稳定、高效的自动取苗装置,基于齿轮-凸轮-连杆复合机构实现符合农艺要求的取苗工作轨迹。建立了取苗装置的数学模型,推导了凸轮槽的理论廓线方程和实际轨迹方程。采用SolidWorks软件和Adams软件,构建了取苗装置的三维模型和虚拟样机模型,得到了仿真工作轨迹。制作了取苗装置的物理样机,并进行了样机试验,结果表明:实际工作轨迹与理论轨迹、仿真轨迹具有较好的一致性。     

机械移栽黄瓜穴盘苗育苗品质评价与试验

为了得到兼顾生长质量和机械移栽性能的黄瓜穴盘苗,以育苗基质配比（草炭∶珍珠岩∶蛭石混合体积比为2∶1∶1、3∶1∶1和4∶1∶1）、基质压实度（基质与穴孔的体积比为1.0、1.2和1.4）和营养液浓度（营养液电导率为1.0、1.2、1.4mS/cm）为因素开展正交试验。进行压缩和拉拔试验,测量黄瓜穴盘苗的抗压力和脱盘力;计算黄瓜穴盘苗的壮苗指数;利用X射线μCT扫描仪对苗钵进行检测和根系三维重构,在垂直方向用根系分布密度最小和最大值的比值表达根系均匀程度,水平方向上用外围根系分布密度表达根系包裹苗钵的紧密程度。通过方差分析可知各因素对试验指标有不同程度的影响。以苗钵的抗压力、脱盘力、壮苗指数、根系均匀系数和外围根系分布密度为优化目标,用综合评分法得出当育苗基质配比为3∶1∶1、基质压实度为1.2、营养液电导率为1.2mS/cm时,育苗品质最优。在取苗频率为43、48、53株/min时进行取苗试验,结果表明,在该组因素组合条件下,苗钵破损率分别为3.6%、3.9%和4.3%,取苗成功率为97.2%、96.1%和94.8%,优于其它因素组合的试验结果,与综合评分方法优选的结果一致。     

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。