基于遗传算法的穴盘苗自动移钵路径优化

设施农业钵苗培育中,穴盘里不健康钵苗剔除后进行补种作业是一个重要环节.自动移钵路径是指末端执行器自原点出发,从移栽穴盘中逐一抓取健康钵苗补种到目的穴盘,直到完成回到出发点.该移钵路径问题与旅行商问题(TSP)具相似性,目标函数均为总路径长度,但其约束条件也具有特殊性.基于遗传算法提出了一套适合求解移钵路径优化问题的模型算法,并对算法的有效性进行了典型算例分析.模拟结果表明该算法得到的优化路径长度较常规采用的固定顺序路径长度要优,移栽完50株钵苗优化幅度8.5％以上,路径缩短3.7m以上,平均运算时间0.65 s.算法使得移钵路径得到了优化,且满足移钵机器人实时性要求,移栽效率进一步得到了提高.     

基于贪心遗传算法的穴盘苗补栽路径优化

温室育苗需要通过补苗移栽作业用健康钵苗替换穴盘内未发芽或劣质的钵苗,保证钵苗的质量。自动补苗移栽机可利用机器视觉获取穴盘苗健康信息,控制末端执行器抓取钵苗进行补苗作业,移栽效率高。穴盘内需补苗孔穴的位置具有随机性,对补栽路径进行规划,可进一步提高补栽效率。本文综合贪心算法和遗传算法的特性提出一种贪心遗传算法,在分段步长取8,优化代数取100时,可实现稀疏和密集穴盘的补栽路径优化,具有鲁棒性。贪心遗传算法所规划补苗路径长度与全遗传算法接近,均值差在443 mm以内;相比优化前的固定顺序法,贪心遗传算法路径长度可缩短33.8%~41.3%,缩短长度随空穴数量增加而加长;贪心遗传算法与全遗传算法规划补栽路径耗时分别为1.81 s和5.59 s。对比可知,贪心遗传算法更有利于自动移栽机输送单元和移栽单元间的动作衔接,可进一步提高自动移栽机效率。     

穴盘苗自动移栽机取苗装置研究现状及展望

对取苗装置的研究提高穴盘苗移栽的质量和效率.阐述国内外取苗装置的研究现状,根据取苗方式的不同,将取苗装置分为夹取式、插拔式、顶出式和顶夹结合,并结合穴盘苗自动移栽机取苗装置的发展和推广,分析其存在取苗效率与取苗成功率相矛盾,育苗穴盘不标准,效率低、苗体损伤大,农机与农艺脱节等问题,进而分析发现可以通过提高穴盘苗自动移栽...     

穴盘苗自动移栽机的发展现状与展望

针对目前新疆兵团大面积种植模式-穴盘苗向大田移栽存在:人工移栽成本高,移栽周期长,成熟期不一致,不利于机械采收、移栽期间气候恶劣等一系列的问题,对目前国内外主要的穴盘苗自动移栽机进行了研究,总结了国内外穴盘苗自动移栽机的发展现状,并对穴盘苗自动移栽机未来的发展趋势进行了展望,旨在对新疆番茄、辣椒和棉花等经济作物大面积移栽有良好的推动作用.     

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。      

温室穴盘苗并联移栽机器人不同路径下的移栽试验研究

根据确定的并联机器人机构设计了一款温室并联移栽机器人装置。以“门字型”移动规律分析移栽路径,通过仿真得到温室并联移栽机器人的工作空间。针对128孔黄瓜苗的移栽需求,利用温室并联移栽机器人样机进行移栽性能和效果测试。在不同移栽加速度和移栽路径条件下对比移栽合格率,研究发现,移栽加速度为30 mm/s2时,合格率下降达到临界值;加速度逐步增加时,移栽合格率逐步下降。     

蔬菜移栽穴盘苗自动输送装置设计与试验

针对目前穴盘蔬菜自动移栽中钵苗离盘转运至导苗筒过程钵体损伤大、机构轨迹复杂及机电气控制成本高等问题,设计了一种由纵向移盘机构、顶苗机构、横向移盘机构、导苗筒、夹苗机构等组成的纯机械传动式蔬菜移栽穴盘苗自动输送装置。利用功能-动作过程-动作法(F-P-A法)对穴盘苗自动输送过程进行动作分解,确定了符合各环节动作要求的机构形式;运用运动建模、仿真和精度综合分析等方法,并结合农艺与动力学要求,得出横向移盘机构圆柱凸轮最大压力角α_(max)=29.32°,夹苗机构的苗爪翻转凸轮行程hp=29 mm等关键部件参数;基于建立的时序分析模型,利用Visual Studio编写了可视化的蔬菜移栽穴盘苗自动输送装置时序分析程序,通过对各机构动作进行匹配,优选出一组最佳参数:纵移机构初始相位角φ_z=185°,顶苗机构初始相位角φ_d=108°,曲柄长度a=78mm,连杆长度b=112 mm,偏距e=20 mm,苗爪翻转机构初始相位角φ_f=15°,苗爪开合机构初始相位角φ_k=135°。以苗龄期45 d、3种不同含水率的番茄穴盘苗为试验对象,进行自动输送试验。结果表明:穴盘苗基质含水率和取苗速度对装置取苗成功率均有影响,呈负相关,基质损失率则与取苗速度关系不大;该装置能够实现140株/min的取苗速度(取苗成功率超过95%),当基质含水率为符合育苗规范的32.79%时,取苗成功率98.44%、基质损失率36.67%,满足移栽农艺要求且远超人工移栽效率。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

蔬菜穴盘苗移栽机发展现状分析

近年来,我国的栽植机械伴随着旱地育苗移栽技术的研究和推广而发展起来,本文阐述了国内外穴盘苗移栽机的发展成果,并进行归类和分析研究,指出了国内移栽机研究的最新进展。     

穴盘苗移栽机自动取苗技术研究现状与展望

全自动移栽机可以提高移栽作业的工作效率,降低劳动强度;自动取苗技术作为全自动移栽机研发的关键环节,在促进我国移栽机械的发展方面起着积极的推动作用.通过对比国内外穴盘苗自动取苗技术研究与应用现状,对主要自动取苗技术进行分析归类,总结为移盘固手型、固盘移手型、移盘移手型、移盘顶苗型、移盘吹苗型五种类型,对五种自动取苗技术工...     

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.     

番茄穴盘苗移栽机自动取苗机构的研制

为解决新疆穴盘苗移栽机的取苗机构自动化程度不高的问题,建立穴盘苗移栽机取苗机构的虚拟样机,并使用ADAMS对其进行运动仿真分析。同时,以取苗成功率为性能指标,以基质含水率、抗压力、摩擦角和翻转比为影响因素,进行正交试验。经过仿真分析,设定顶杆的顶出速度范围为1.5~2.3m/s,取苗效果理想。最终确定基质含水率为35,%的穴盘苗,基质抗压力为6N、摩擦角为35°时取苗成功率最高。该研究旨在为自动取苗机构的进一步设计、优化和研制提供理论依据。     

辣椒穴盘苗机械化移栽研究进展

辣椒是我国种植规模较大的蔬菜,辣椒移栽环节的劳动力负担重,人工成本高.为提升我国辣椒移栽效率和减轻辣椒移栽作业负担,需要研制出适合我国生产使用的轻简式全自动穴盘苗移栽机.点明辣椒机械化移栽的三大重要环节,论述国内外辣椒移栽机械的研究现状,介绍移栽机械的主要类型和优缺点,总结国内对辣椒全自动移栽机械中取苗部件及理论研究的...     

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。     

穴盘苗自动移栽机送盘装置现状与展望

送盘装置是全自动移栽机的重要组成部分,苗盘输送的精准定位是整机精准作业的保障。对送盘装置的研究有利于更好地改进移栽机的整机性能。介绍了穴盘苗移栽机送盘装置的主要类型、工作原理及存在的问题,探讨了送盘装置的发展趋势,为穴盘苗移栽机送盘装置的进一步研究提供了参考。      

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%。