秧苗移栽机的伺服传动系统设计研究

为了实现秧苗移栽自动化,设计了秧苗移栽机伺服传统系统,包括送苗机构、取苗机构、投苗机构和栽种机构。其中,送苗机构实现育苗盘定位与转移,取苗机构机械手实现钵苗与转运,是整个伺服传动系统核心。对机械手钵苗角度进行钵苗成功率测试,结果表明:钵苗针角度为8.5°时,效果最优。采用双闭环增量控制系统,控制伺服电机,相应时间为0.2s,并采用S型函数控制伺服电机调速,避免冲击的发生。对送苗机构和取苗机构进行测试,结果表明:送苗机构最大误差为3.12mm,取苗机构最大误差为1.5mm,满足精度需求。     

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。     

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。     

基于PLC的移栽机整排取送苗控制系统的设计

针对目前自动移栽机单个机械手取送苗工作效率低的问题,提出了一种整排取苗式穴盘苗移栽机取送苗方案,旨在提高穴盘苗移栽机的取送苗速度,提高移栽机整体的工作效率。该系统使用FX3U三菱PLC作为核心控制器,通过控制各步进电机和气缸协同工作来完成整排穴盘苗的进给、取苗和送苗。使用SolidWorks三维软件建立整排取送苗机构模型,并使用GX-Works2软件编写程序。该控制系统实现了整排穴盘苗的取送,促进了新疆生产建设兵团穴盘育苗移栽技术的发展,对新疆特色农作物产业的发展具有重大意义。     

穴盘苗全自动移栽机运动协调控制系统设计与移栽试验

为实现穴盘苗全自动移栽机取苗、移盘和植苗动作驱动系统的分离,简化移栽机机械传动系统结构,以提高其可靠性和作业质量,基于PLC设计了一套穴盘苗全自动移栽机运动协调控制系统,并进行了实际移栽试验。试验结果表明:在运动协调控制系统的控制下,实现了步进电动机驱动苗盘横向进给运动、伺服电动机驱动取苗机械手纵向往复运动、取苗机械手气动垂直取/放苗动作和气动喂苗动作的控制及其与机械驱动植苗动作的同步配合,穴盘苗全自动移栽机可以实现40株/(min·行)的取/放苗速度,在整机单行移栽39.9株/min的平均移栽速度下,样机完成取/放苗过程并最终将钵苗成功喂入栽植器的喂苗成功率达到96.9%。     

基于舵机的穴盘苗移栽机取苗机械手的设计与试验

对采用舵机为运动构件的穴盘苗自动移栽取苗机械手的结构、原理及运动姿态进行了理论分析与试验验证。根据移栽机械手的具体要求,运用SolidWorks软件对取苗机械手进行简化建模,确定穴盘取苗机械手的运动轨迹,求得机械手4个舵机的相关工作参数,并运用MatLab软件求得移栽取苗机械手的运动轨迹方程。同时,通过对比辣椒苗的取苗试验参数与SolidWorks软件得到的仿真运动轨迹,验证得出：穴盘辣椒苗实际取苗过程值与理论计算值相接近,实际值偏大于理论值1%,试验取苗的成功率为98%,满足实际的移栽要求。研究结果确定了采用单片机作为控制系统、控制舵机作为取苗机械手运动部件的可行性,为穴盘苗自动移栽机的研发提供了新的理论和试验依据。     

棉花育苗移栽机械的研究与探讨

分析了棉花育苗移栽技术的最新研究进展与技术特点。穴盘育苗和无土育苗的育苗成本低、占用空间小、便于机械手夹持,适用于棉花育苗移栽,因此研究穴盘育苗移栽机及无土育苗裸苗移栽机是棉花移栽机发展的趋势。根据目前生产实际和经济条件,研究开发半自动移栽机更切合实际,也有利于推广应用。     

一种种苗移栽机自动取苗送苗装置

在了解国内外旱地栽植技术和移栽机的发展现状及存在问题的基础上,研制了一套种苗自动取苗送苗机构。该装置采用PLC程序进行控制,使分苗系统和送苗系统按照各自的要求实现其动作,完成所需要的功能。该机构是一种集自动取苗、送苗、放苗于一体的多功能机电气一体化装置,可在种苗移栽的过程中代替人力来实现取苗、送苗的操作,且可应用于棉花、番茄、玉米等作物穴盘育苗的种苗移栽。     

取苗机械手双气缸三位置的驱动及优化

自动移栽机取苗机械手是实现自动移栽机的关键,而取苗机械手的驱动是实现自动移栽的前提。为实现平行夹式取苗机械手的自动驱动,参考穴盘苗茎秆所能承受的夹持力,设计了基于双气缸驱动的摆臂3位置控制结构,使摆臂能在居中位置准确停止进行对穴取苗和放苗,在夹苗行程开始时运动迅速,还能在摆臂摆动到夹苗位时以适当的夹持力分别夹持对应位置的穴盘苗。通过计算分析,确定了l为130mm、h为130mm与长度为60mm的摆臂形成的Y字型结构,使平行夹在夹苗时具有不大于23N的夹持力,保障能够夹持取苗且不伤苗。     

轻便型温室换盘移栽机设计与试验

针对国内中小型温室的实际生产需要,设计了一种轻便型温室换盘移栽机,提出了多爪间隔定距取放苗方案,从而大大简化了传统含爪距扩展的多爪取放、输送系统。同时,提出了源盘与目标盘的长距链传动推杆输送结构,取代了传统三伺服的喂盘取盘短距链传动与长距带组合结构,在实现结构轻量化的同时,有效提高了穴盘输送的定位精度。整机控制系统实现高度集成化,使用了模块化的软件设计,减少了被控对象和控制流程,并降低了整机功耗。试验结果表明:源穴盘换行作业平均误差0.25mm,换盘作业平均误差0.89mm;目标穴盘换行作业平均误差0.31mm,换盘作业平均误差1.09mm;多爪取放苗机构可高效完成取苗栽苗作业,水平输送机构以1.5m/s驱动多爪取放苗机构高速稳定的往复运动。该机的研制为各类温室育苗的移栽作业提供了装备支撑。     

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。     

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。     

气动下压式高速移栽机自动控制系统设计与试验

针对气动下压式高速移栽机有序供盘和高速取苗作业自动控制需求,本文基于Arduino微控制器设计移栽机自动控制系统.该系统包括苗盘位移监测、有序供盘、高速取苗等任务模块,以苗盘位置和苗盘位移为主要控制条件,根据供盘速度-送盘速度、高速取苗间隔-苗盘位移等参数匹配要求确定供盘速度和取苗间隔控制方法,建立有序供盘、高速取苗两...     

移栽机自动化送盘装置的关键部件及送盘方法的设计分析

鉴于我国新疆地区大面积的种植模式,人工移栽穴盘苗劳动强度大、成本高、移栽周期长及移栽效率低等问题,设计了一种穴盘苗移栽机自动化送盘装置,并对关键部件和送盘方法进行设计分析。该装置由机架装置和传送带装置组成,伺服电机驱动传动链转动,穴盘层被带动向下移动,通过止动摇杆机构的配合工作,使穴盘自动下滑到传送带上;通过穴盘的自重和传送带的共同作用使穴盘到取苗输送装置入口处,实现穴盘自动化送入取苗输送装置。该装置结构简单、成本低,对增加农民的经济收入,解决育苗移栽技术大面积推广具有重要意义。     

育苗移栽机械输送系统结构设计

本论文通过对育苗移栽机械输送系统结构的初步研究分析设计,确定了由输送花盆的输送系统和自动送苗系统两部分组成的输送系统,为穴盘苗移栽机械手的总体结构设计、机械手的进一步研制和开发提供理论依据。     

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。     

夹取振动复合式取苗机构的结构设计

在不改变现市场上通用的育苗盘的基础上,设计了一种蔬菜移栽机夹取振动复合式取苗机构.所设计的取苗机构主要由夹取苗机构、振动装置等组成.其工作原理过程为通过振动装置将钵苗振动松脱,再用夹取苗装置将钵苗取出,减轻原始取苗过程中的人力资源.建立了苗盘単振动周期动力学分析模型和多自由度系统微分方程,求出振动电机的频率和振幅以及钵...     

基于PLC的穴盘苗移栽自动控制系统设计

移栽技术可以促使蔬菜再生新根,提高产量和品质及土地利用率,在清除杂草、苗期浇水施肥和病虫防治方面也有着重要的作用。育苗移栽工作量大,效率低,增加了种植户的成本,也影响植株的生长发育,在移栽育苗中引入采用PLC系统的自动穴盘苗移栽技术,则可以克服这些缺点。为此,基于PLC技术设计了穴盘移栽控制系统。移栽试验发现:该系统协调性好,可以进行自动取苗和送苗,取苗成功率98.2%,植苗成功率98.8%,移栽时间短,能够达到育苗移栽的标准。     

基于LabVIEW的自动移栽机整排取投苗控制系统设计

针对目前半自动移栽机作业效率低、控制系统性能不稳定等问题,提出一种整排取苗、双接苗带投苗的取投方案,并设计开发了控制系统。工作时,双苗盘每次进给一排,使钵苗到达取苗位,取苗机械手整排取苗后输送到放苗位;机械手放苗,钵苗进入接苗带栅格中,接苗带转动投苗。系统采用PC机作为上位机,由LabVIEW构建控制系统操作界面;PLC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,通过控制步进电机和气缸协同工作来完成整排穴盘苗的取投。试验表明:实时操作上位机可以控制系统的运行,监测机械手运动位置和取投苗过程,实现了整排穴盘苗取投过程的监视与控制。     

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。