蔬菜嫁接机器人切削装置设计与试验

根据“贴接法”的嫁接机理,采用旋转切削作业方式,设计了蔬菜嫁接机器人的切削装置,包括接穗切削装置和砧木切削装置,实现接穗苗茎部、砧木苗单子叶和生长点的快速切除.试验结果表明:当切削气缸转速ω=120r/min、输入空气压力P=490.3 kPa时,接穗和砧木的削成功率均值达93.2％,接穗和砧木的切口长度为5.8 ～7.3mm,切削效果满足嫁接要求.     

瓜科全自动嫁接机砧木苗夹持切削机构的设计与试验

传统蔬菜嫁接采用人工嫁接,生产率低、作业质量难以保证,为了解决此问题,设计了一次作业循环可同时嫁接5株秧苗的全自动嫁接机.该机的砧木夹持切削机构是直接接触秧苗的重要执行部件,其设计是研究的重点和难点.为此,介绍了砧木苗夹持切削机构的总体结构和工艺流程,以及关键部件的构成及工作原理,该机构可实现砧木苗夹持、两次断根处理的自动化作业.     

卧式蔬菜苗嫁接机设计与试验

为提高蔬菜嫁接作业效率、降低人工劳动强度和嫁接成本,对人工蔬菜苗嫁接过程中的关键动作及流程进行梳理,分析秧苗—机器互作机理,采用双向切割对接技术,设计一种卧式轻便型蔬菜苗半自动嫁接机。根据嫁接机实际使用要求,利用气动驱动方式实现蔬菜苗的自动夹持、切割和对接动作。基于传感器输入信号以及输出执行元件特点,选用欧姆龙PLC作为嫁接机控制器,并依据嫁接机作业流程编写控制程序。最后对该机器性能进行嫁接测试,结果表明,嫁接机平均作业效率为348株/h,平均嫁接成功率为93.3%,嫁接苗零损伤。该机机构设计合理,工作性能稳定可靠,与市场现有嫁接机相比成本显著降低,因此可为中小型育苗基地和农户嫁接苗生产提供技术支撑,同时可为农业机械化辅助装置的研发和应用提供参考。     

茄果类蔬菜嫁接装置设计与试验

为解决茄果类蔬菜手工嫁接工效低、成活率低及现有设备不适合我国育苗生产模式等问题,基于贴接法嫁接工艺,采用水平上苗固定夹持和水平对接方式,以及直线式滑切原理,开发茄果类蔬菜嫁接机,可实现单人快速作业。试验表明:秧苗切削角度为25°时,在滑切角度为40°、切削速度为0.14m/s、切刀厚度为0.20mm条件下,秧苗切削合格率为100%,满足嫁接技术要求。该机平均生产效率为512株/h,是手工作业的4.5倍;嫁接成功率为98.5%,嫁接苗成活率为99.5%,与手工相比分别提高了3%和8%。其嫁接质量和生产效率显著提高,能够满足工厂化嫁接育苗的生产需求。     

单人工上苗式半自动蔬菜嫁接机关键机构设计与试验

半自动嫁接机价格低、适用蔬菜种类广,但其生产能力相对低。为简化操作、提高嫁接效率,设计一种单人工补给砧木和接穗苗的贴接式半自动蔬菜嫁接机。嫁接机关键部件包括砧穗木夹持旋转机构、旋转持苗防回转机构、切削机构等;其中,旋转持苗防回转机构采用了双棘轮反向止动,实现单电机驱动双轴间歇反向旋转,保证上苗和夹持工序有序配合;确定了砧穗木上苗位、夹持、切削、嫁接工位的较优布局,可实现单人工同时上砧、穗木苗。对南瓜和丝瓜穴盘苗进行嫁接试验表明:嫁接成功率达到89%,与人工相近;嫁接效率达到846.3株/h,是人工嫁接效率的3.3倍,证明该单人工上苗操作的贴接式嫁接机满足工厂化嫁接作业要求。     

全自动整排蔬菜嫁接机嫁接夹输送机构设计与试验

为了提高蔬菜嫁接机的工作效率,对穴盘苗全自动整排嫁接机加以研究,基于嫁接夹固定嫁接苗的方法,设计了适用于整排苗同时嫁接的嫁接夹输送机构。该机构由嫁接夹自动排序供夹机构、嫁接夹输送台、直线运动机构3部分组成,可在一个工作循环中输送5个嫁接夹以及同时固定一排嫁接苗。整个机构通过振动盘完成嫁接夹的自动定向排序;由气缸驱动实现自动供夹;利用步进电动机驱动的直线机构完成嫁接夹的自动输送;应用气缸和气爪驱动控制嫁接夹的夹口状态,并完成5株嫁接苗的同步固定。对机构进行试验研究,确定了其性能参数,试验结果表明,嫁接夹输送机构一个工作循环用时约12.5 s,供夹成功率达到94.7%,嫁接苗切口固定成功率为92%,可以满足整排嫁接技术的需要。     

瓜科全自动嫁接机设计与试验

针对目前瓜科作物手工嫁接与单株机械嫁接的自动化程度和作业生产率不高的问题,设计开发了以穴盘上下苗方式作业的瓜科作物全自动嫁接机.该机主要由穴盘输送带、秧苗搬运机构、砧木苗处理系统、接穗苗处理系统、回栽处理系统和嫁接机构组成,一次可完成5株嫁接苗.样机试验结果表明:穴盘输送带和秧苗搬运机构的重复定位精度为±0.023mm和±0.013mm,满足机械嫁接精度±0.1mm的要求.     

双臂蔬菜嫁接机设计与试

为提高2JSZ600型单臂蔬菜嫁接机的嫁接速度和嫁接苗的成活率,在其基本结构基础上通过增加一组砧、穗木搬运机械手和优化切削机构几何参数,设计出一种双臂蔬菜嫁接机.通过机构分析和试验,确定了关键部件的结构参数.研究发现当切刀的旋转速度为210r/min时,砧、穗木的切削效果均能满足要求.试验结果表明,与单臂嫁接机相比,该机在保持相同嫁接成功率和嫁接苗个体差异适应性水平条件下,嫁接速度达到854株/h、嫁接苗成活率为93.3%,分别提高了42.3%和3.3%.     

自动化嫁接技术与蔬菜嫁接机

嫁接是设施农业及蔬菜反季节栽培中常用的农业生产技术。蔬菜实施嫁接好处有三点:一是有效克服部分蔬菜因连作重茬导致的生产障碍,增强抗病性,降低农药用量;减少农业公害;二是利用嫁接砧木根系耐寒的特点,提高反季节蔬菜的抗寒     

嫁接机作业质量监测试验研究

嫁接作业质量监测是提高茄果类嫁接机作业成功率的重要技术手段。为此,采用机器视觉的方法对嫁接过程中番茄嫁接苗的倾斜角度、弯曲角度、有无接穗等信息进行检测,以此为基础来判断嫁接苗的作业质量,进而为嫁接机嫁接作业和生产质量管理提供信息。试验结果表明：针对嫁接苗倾斜角度、弯曲角度,机器视觉测量相对人工测量的最大角度误差不超过2.15°;针对试验所选180株嫁接苗判断合格与否,与人工判断对比,视觉判断成功率为92.2%,故提出的方法可以对番茄嫁接苗的特征信息进行有效识别。此检测方法还可以调整相关参数,用于其他贴接类嫁接苗的作业质量特征识别应用。     

瓜类嫁接机上苗定位夹持装置的设计

设计了一种新型嫁接机上苗定位夹持装置,可实现嫁接苗的定位、断根和夹取功能。新型上苗定位装置由滑块摇杆收拢机构和夹取断根机构两个部分构成,针对幼苗定位连杆末端需形成包络轨迹将嫁接苗包住的农艺要求,进行机构的数学建模和仿真优化,得到了最佳的结构参数。以“拿铁砧”葫芦苗为对象取苗进行试验,其定位夹持的成功率达93%以上,符合自动嫁接需求。     

蔬菜嫁接机盘状复合凸轮机构设计研究

蔬菜嫁接繁殖既能保持接穗品种的特性,又可利用砧木的有利特性,达到提早开花结果、增强适应性和抗性的目的,是园艺植物的主要无性繁殖方法。为了减轻蔬菜嫁接的劳动强度,设计了一种结构简单、适合我国国情的蔬菜嫁接机。对贴接法蔬菜嫁接机的关键部件—盘状复合凸轮进行了研究,通过计算机辅助分析与模拟,给出了复合凸轮机构的轮郭曲线。     

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。     

茄科蔬菜多株同步自动嫁接机设计与试验

以茄科蔬菜穴盘苗为作业对象,开展了多株蔬菜同步自动嫁接技术及关键机构研究。提出了基于劈接法的茄科蔬菜六株同步自动嫁接机的整机结构方案,该机可连续实现穴盘苗自动进给、砧穗木的切削与插接、嫁接夹的定向排序与持送上夹等功能。重点设计了嫁接机的砧木平切机构、砧木劈切机构、穗木推切机构、砧木与穗木插接机构、振动排序供夹装置及持送上夹机构等关键机构,确定了各机构的主要结构参数。以辣椒苗为嫁接对象,开展了六株同步嫁接机切削质量正交试验,试验结果表明,提高对苗株的夹持精度和切削速度及较小的茎秆纤维硬度有利于提高切削质量。当切削速度为1.5 m/s时,嫁接期辣椒苗样机性能验证试验结果表明,砧穗木切削合格率98.6%、嫁接合格率97.1%、嫁接成活率96.2%、嫁接效率720株/h,达到了设计要求。     

2JC-500型自动嫁接机砧木夹持机构

通过对嫁接用砧木苗尺寸参数和力学特性的测定,得出砧木苗压缩形变量的安全范围不超过30%的结论.根据砧木苗的物理参数,使用计算机仿真技术(CATIA P3V5R14软件)对2JC-500型自动嫁接机的砧木夹持和压苗片机构进行设计.夹持方式采用弹性夹持,夹口采用仿形设计、刚性加紧及可更换式,适用于不同砧木的嫁接,提高了砧木的利用率.压苗片机构与砧木夹持机构联动,张角可达40°,便于嫁接操作,压苗效果明显,使砧木苗两子叶保持平整,提高了砧木苗的打孔精度和嫁接成功率.     

营养钵茄苗嫁接机器人控制系统设计

根据研制的营养钵茄苗嫁接机器人的机构及嫁接工作流程,设计了嫁接机器人的单片机控制系统。采用2个单片机分别控制砧木处理机构和穗木处理机构,开发了相应的硬件系统和软件系统,实现了砧木处理和穗木处理流程的并行操作。2个单片机之间利用通信方式完成嫁接作业,并且进行了整机调试实验。实验表明,设计的控制系统稳定可靠、成本低,提高了嫁接的速度和效率。     

营养钵茄苗嫁接机器人机械系统设计与实验

根据营养钵茄苗“劈接法”的嫁接作业方式,设计了嫁接机器人的机械系统.机械系统包括砧木处理、穗木处理和公共处理3部分,对砧木处理、穗木处理机构进行了设计,并通过模拟切削实验进行了验证.实验表明,研制的机械系统满足嫁接要求,实现了嫁接的自动化作业.     

双断根嫁接机自动搬运与回栽装置设计与试验

为提高嫁接流程的自动化程度,设计了一种适用于双断根嫁接机的自动搬运及回栽装置,以解决嫁接后嫁接苗依靠人工搬运、回栽作业的问题。阐述了搬运及回栽装置工作原理,并对关键机构进行了仿真和运动学分析。通过嫁接苗贴接夹紧区域统计和嫁接苗搬运试验,确定搬运机构对嫁接苗的最佳夹持位置;当机构夹持嫁接苗夹子下端搬运,搬运成功率可达94%,平均耗时为2.5 s/株。通过镇压三因素三水平正交试验,确定嫁接苗镇压效果最优条件;当打孔孔径10 mm、打孔深度15 mm、镇压块形状为对分锥面镇压时,嫁接苗回栽试验成功率可达92%,平均耗时为4 s/株,满足目前全自动嫁接机的嫁接速度要求。试验表明,设计的嫁接苗自动搬运及回栽装置与嫁接机配套使用,可提高嫁接流程的自动化程度。     

基于PLC自动嫁接机控制系统设计

为提高蔬菜嫁接作业效率、降低人工劳动强度,研究瓜茄科贴接式自动嫁接机控制系统。根据嫁接机实际使用要求,结合限位传感器输入信号以及输出执行元件特点,采用三菱FX1N系列PLC作为嫁接机控制器;依据嫁接机作业流程以及使用调试要求,采用SFC编程语言编写控制程序,提供单步运行和连续运行两种工作模式选择。测试试验表明,嫁接机作业效率可达653株/h。     

蔬菜钵苗密植移栽机多行取苗机构设计与试验

为实现蔬菜钵苗密植自动移栽,提出一种能够降低因齿轮间的齿侧间隙引起的传动误差进而提高运动准确性的大重合度非圆齿轮传动机构,根据小青菜钵苗密植移栽农艺要求,设计了密植移栽取苗轨迹和一种基于该传动机构的非圆齿轮行星轮系八行同步取苗机构。开展了取苗机构的逆向设计,并对其进行了运动学分析,自主开发了密植移栽取苗机构反求设计软件。为降低传动误差,该行星轮系取苗机构一级齿轮传动采用大重合度非圆齿轮传动,二级齿轮传动采用斜齿轮传动,每级齿轮传动的重合度均接近2。基于虚拟样机技术和高速摄像技术对取苗机构进行轨迹测试试验,得到试验和仿真取苗轨迹,并对比理论计算轨迹,三者轨迹基本一致,验证了密植移栽取苗机构设计的可行性。对密植移栽取苗机构进行取苗试验,取苗机构的取苗成功率为95%左右,检验了机构样机性能。