旱地钵苗移栽机械化生产的现状及发展趋势

1 我国旱地移栽机械的发展现状 我国移栽机的研究始于20世纪50年代后期,到目前为止,多数为半自动化专用机型,总体水平并不高。就其当前的发展现状,我国旱地移栽机械的研究和应用还处于起步阶段。     

旱地钵苗移栽机械化生产的现状及发展趋势

旱地作物育苗移栽技术工艺因其对气候的补偿作用和使作物生长发育期提前的综合效应．在农业种植业生产上具有重要的经济效益。本文在论述移栽机械化生产必要性的基础上，综合分析了移栽机械化生产的重要意义，讨了国内外早地移栽机械的应用现状及我国发展旱地移栽机械化的发展水平和经验，提出了旱地移栽机械的研究重点和发展趋势。     

全自动滑道式旱地钵苗移栽机构设计与试验

针对目前移栽机构取苗速度快导致钵苗易损伤和栽植器在栽植过程中水平方向与地面存在相对运动导致钵苗栽植直立度低等问题,设计了一种全自动滑道式旱地钵苗移栽机构,该机构通过滑道控制栽植臂实现取苗、送苗、栽植和复位功能,使取苗和栽植运动轨迹和运动速度达到最优状态。通过对移栽机构的理论分析,建立运动学模型。基于VB开发了计算机辅助优化设计软件,优化出一组满足理想移栽轨迹要求的机构参数,根据此参数对移栽机构进行整体设计,完成三维建模。应用ADAMS软件对移栽机构进行运动学仿真分析,验证了设计的合理性。在物理样机上利用高速摄像系统进行了轨迹验证试验,通过对比可知理论轨迹、仿真轨迹与样机工作轨迹基本一致,验证了机构设计的正确性。在栽植频率为62株/min工况下进行了机构性能试验,结果表明平均取苗成功率为95%、秧苗平均栽植直立度为82°、秧苗平均直立度合格率为93.4%,满足钵苗移栽要求。     

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。     

旱地钵苗移栽复式作业机栽植机构优化设计与试验

为节省工时,提高劳动效率,提出了一种旱地钵苗移栽复式作业机;并针对作业机栽植轨迹不理想导致钵苗栽植合格率低以及栽植器粘土堵塞导致漏苗率高的问题,优化设计了移栽复式作业机栽植机构。该机构由曲柄、平行摇杆、摆杆及夹指式栽植器构成,实现接苗、运苗、扶苗栽植和复位功能,使栽植轨迹和运动姿态满足栽植农艺要求。夹指式栽植器为敞开式结构,夹指在注水冲刷与闭合瞬间振动的作用下,解决了传统鸭嘴栽植器粘土堵塞的问题。建立栽植机构运动学模型,基于Visual Basic 6.0开发计算机辅助优化设计软件,多目标参数优化设计得出满足农艺要求的移栽运动轨迹和栽植机构参数;建立栽植机构三维模型,利用ADAMS运动学仿真分析,验证了栽植机构优化设计的合理性;样机田间试验表明,在钵苗高度约为15 cm、作业速度20 m/min工况下,钵苗栽植合格率达98.1%、漏苗率0.4%、株距变异系数4.3%、栽植深度合格率96.5%,满足旱地钵苗移栽要求。     

水稻钵苗移栽机试验研究

水稻钵苗移栽是一种利用钵盘育秧的水稻移栽技术,是水稻种植过程中的重要环节。由机械替代人工完成移栽是推广钵苗移栽技术的关键。为此,在以五杆双曲柄分插技术为核心的水稻钵苗移栽机上进行试验研究,结果表明:水稻单穴内秧苗拉拔力小于抗拉断力,取苗秧夹夹持秧苗茎秆的取苗方式可行;水稻钵苗移栽机栽深和株距可控,栽植翻倒率为16.7%,漏插率为14.7%,伤秧率为3.4%,栽后第2天长型根,基本无缓苗;由根系生长来看,钵体苗表现更为粗壮,抗倒伏能力强;产量较同期毯状苗机插每穗平均增加4.6%。同时,针对水稻钵苗移栽机试验中所产生的作业质量、效率等问题,分析了农机和配套农艺问题,旨在对后续机具的研发提供参考,为水稻高产稳产提供技术支撑。     

基于玉米植质钵育的供苗机构设计与研究

为克服黑龙江垦区积温不足、无霜期短等问题,设计了一种基于植物秸秆制作钵盘,采用钵育移栽模式种植玉米的供苗机构,并对横向供苗和纵向供苗机构进行了分析和设计。该供苗机构的研发成功从本质上改变了玉米的种植模式,为黑龙江垦区玉米种植提供了新的栽培装备和技术。      

旱地钵苗自动移栽技术现状与分析

随着我国移栽作物面积不断扩大,移栽作物种类也不断增多。为此,简要介绍了移栽机发展的不同阶段,详细阐述了国外自动移栽技术研究现状和发展水平;分析了国外典型自动移栽机结构以及原理;对比国内外自动移栽现状差别,对未来国内自动移栽机发展提出建议。     

茄果类钵苗自动移栽机设计与试验

针对国内现有移栽机自动化程度不足,国外自动化机具不适用于国内种植模式等问题,为满足新疆茄果类蔬菜钵苗移栽需求,设计一种茄果钵苗自动移栽机,阐明自动移栽机整体结构和工作原理,设计基于导轨和驱动辊实现取放苗爪自转和公转的取放苗机构和凸轮—活门的分苗机构,研究自动控制系统,实现自动移栽机自动取放苗、移苗及分苗、移栽功能.试制...     

钵苗移栽机取苗装置研究现状及展望

钵苗自动化移栽是提高作物单产、保障我国粮食供给安全的重要手段。为此,对国内外钵苗移栽机取苗装置的研究现状进行了阐述,按照取苗方式的不同将取苗装置分为气力辅助式、顶出式、夹取式、组合式和带式5类,指出了现有取苗装置存在的问题,提出了相应的建议,并对钵苗自动移栽机取苗装置的发展趋势进行了探讨。     

基于DSP和机器视觉的精准施药平台研究

介绍了机器视觉的工作原理,从总体方案、DSP选型、视频采集和图像处理等3部分对精准施药平台进行了设计。平台通过图像处理算法提取农作物行间轮廓位置,驱动精准施药控制器,实现对喷头的调整,达到精准施药目的。试验表明:平台误差在可控范围内,能够满足农业喷雾的要求。     

钵苗移栽机器人控制系统设计研究

钵苗移栽是温室穴盘育苗生产中的重要环节。为实现穴盘钵苗智能化移栽作业,设计了一种高速钵苗移栽机器人。该机器人主要由穴盘定位输送系统和平动二自由度钵苗移栽系统构成,基于准确定位抓取、快速移动栽植的作业要求和系统工作原理,以PLC为核心,结合传感器和伺服控制技术对移栽机器人运动控制系统进行了设计。控制系统首先基于穴盘钵苗位置坐标信息,规划出取苗爪移栽路径;然后根据并联机构运动学逆解模型,对并联机构两主动关节伺服驱动电机的转动规律进行控制,并通过系统间的运动协调,实现钵苗从高密度盘到低密度盘或营养钵的连续高速移栽作业。以育苗期28天、钵体含水率为60%左右的黄瓜苗为对象,在移栽动平台最大加速度为45m/s2、移栽频率为45次/min的条件下,进行128孔穴盘到50孔穴盘的连续钵苗移栽运行试验。试验表明,该钵苗移栽机器人控制系统设计合理,系统间运动协调可靠,移栽成功率平均达91.4%,单爪移栽速率可达2 700株/h,满足了自动化移栽作业要求。     

变行距水稻钵苗移栽机移栽装置设计与试验

针对现有水稻钵苗移栽机移栽行距固定、不能适应南方双季稻区不同行距移栽农艺要求的问题,在歩距式水稻插秧机基础上,设计了一种取苗轨迹简单、实用及性能可靠的变行距钵苗移栽装置。根据钵苗最佳拔取角度与取、投苗位置要求,确定取苗运动轨迹,设计取苗连杆机构,建立运动学模型,并应用Matlab对机构模型进行优化设计;根据取苗连杆机构运动参数与钵苗下落姿态的要求,设计苗夹开合与旋转运动控制凸轮,并进行取苗连杆机构与苗夹机构之间运动同步性的运动仿真分析;为满足钵苗经过输苗筒后下落至水田时刻的一致,以保证移栽时钵苗株距均匀性,对输苗筒的关键结构进行了理论分析及设计;进行不同取苗速度、不同行距的移栽试验,平均取苗成功率达到89.96%,平均倒苗率3.45%,表明该装置具有较好的移栽效果,可应用于水稻钵苗变行距移栽作业。     

钵苗移栽机电动底盘及驱动系统设计研究

育苗移栽在农作物生产过程中起着关键作用,而传统的育苗移栽以人工移栽为主,导致作业人员劳动强度大、移栽效率低、移栽成本高,致使移栽效果差、农作物产量不足。为此,应用电动汽车技术,在传统钵苗移栽机的基础上,通过分析移栽机电动底盘的功能需求,对移栽机底盘进行优化和改进,完成了移栽机电动底盘的结构设计,并对移栽机驱动系统的步进电机、伺服电机及电源模块进行硬件及软件流程设计。结果表明:优化后的钵苗移栽机电动底盘具有较长的续航能力,驱动系统稳定,移栽作业效率高,大大提高了劳动生产效率,降低了农民的劳动生产强度,对实现农业生产现代化具有重要的现实意义。     

我国机械化移栽自动分苗取苗技术研究现状

由于自动分苗取苗技术的限制,全自动移栽机发展缓慢,现有机具造价高、通用性差,无法满足我国的实际需求,难以大规模推广应用.为此,首先,介绍了目前国内钵苗与裸苗自动分苗取苗技术发展状况,按照分苗取苗方式的不同,将钵苗自动取苗装置分为顶杆式、夹取式、气力式、组合式和链带式等,将裸苗自动分苗取苗装置分为链带式、外槽轮式、气力式...     

基于机器视觉的嫁接用苗外观特征自动检测

提出了基于数学模型的幼苗外观特征自动检测方法,检测项目包括生长状态、子叶参数和胚轴参数。首先经过图像预处理提取幼苗二值图,利用行像素统计图确定特征参数基准点位置。然后以标定胚轴最小矩形倾斜度和宽度判定弯曲状态;子叶跨度通过两子叶端点距离确定,子叶展开角通过两子叶底端平展位置拟合线夹角判定;胚轴弯曲度通过胚轴中心线上曲率最大的位置为分界点分别判断两段斜度而求得,胚轴长、轴径结合斜度补偿求得。与手工测量数据对比,轴长、轴径和子叶跨度的相关系数分别为0.935 1、0.899 9和0.903 4,相对误差分别小于7%、5%和7%,绝对误差分别小于4 mm、0.2 mm和6 mm。     

水稻钵体育苗机械移栽技术试验分析

着重论述了水稻钵体育苗机械移栽技术方式方法、主要技术措施、创新点,对投入产出及效益进行了全面分析,阐述了社会效益和生态效益。     

玉米移栽机分苗机构的结构设计与参数分析

为了实现玉米钵苗的大田高效移栽,避免传统苗钵分离方式造成的秧苗损伤,设计了一种以锯齿刃圆盘切割刀为主体的分苗机构,并重点研究了圆盘切割刀的结构形式。利用UG进行建模和仿真分析,搭建试验台进行分苗试验,结果表明:该机构能顺利将单排纸钵苗切割分离成单个玉米钵苗并送入导苗管中,为全自动玉米移栽机的研制奠定了基础。     

玉米钵育移栽机自动供苗装置设计及运动仿真

随着大农业的发展,依靠建设高标准田和使用大型农机具使玉米产量和质量都有所提高,但产能空间有限。玉米钵育移栽是提高产量的重要措施之一。针对国内半自动移栽机移栽速度慢、移栽质量差、需要大量人工,国外移栽机结构复杂、成本高的问题,设计了一种由曲柄棘轮机构带动同步带实现送苗和行星齿轮系构成的切苗机构,并建立了机构的运动学模型和优化数学模型。同时,利用MatMLab进行优化求解,当连杆长度为254.88mm、摇杆长度为165.01mm时,传动效果最好,并利用SolidWorks软件进行了仿真分析。结果表明:在电机转速为90r/min时,供苗效果最好,完整度好,切割速度快,合格率高,能够满足移栽要求。该机构稳定性好、工作可靠,为全自动玉米钵育移栽机的研制开发提供了依据。