油菜基质块苗移栽机双向递进式送苗装置设计与试验

针对油菜移栽机以半自动化为主,缺乏与基质块苗取苗机构相匹配送苗装置的问题,设计了一种油菜基质块苗移栽机双向递进式送苗装置.阐述了送苗装置工作过程,测定了油菜载苗基质块力学特性,确定了送苗过程中载苗基质块稳定输送的工作参数,构建了送苗过程中横向递进送苗阶段和纵向连续送苗阶段运动学模型.以苗框底高、上导杆高度、纵向送苗速度...     

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。     

穴盘苗移栽机取送苗装置设计与试验

育苗移栽是农作物增产增收的一项有效措施,为了提高穴盘苗移栽的可靠性和作业效率,对穴盘苗移栽机的取送苗装置进行优化设计和试验研究。对取苗机构和送苗机构进行力学分析与结构设计,确定其最优结构和参数。土槽试验结果表明:移栽机取苗速度为40株/min时,取苗成功率为97.21%,穴盘苗平均基质损失率为7.97%,栽植成功率为95.40%,作业可靠性达到92.74%。移栽机移栽作业各项指标满足农艺要求,可为小型移栽机的设计提供理论参考。     

蔬菜移栽机气动下压式高速取苗装置设计与试验

目前,蔬菜移栽机取苗机构单行取苗频率为40~90株/min,取苗频率低已成为蔬菜高速移栽（≥90株/min）技术及装备的发展瓶颈。为实现高速取苗作业,设计了一种气动下压式高速取苗装置及配套组合式穴盘,通过“有序供盘、连续送苗、气动下压取苗、自由投苗”等作业工序,可实现120株/min的高速取苗作业。建立了取苗过程钵苗力学模型,对气动取苗机构取苗单体布置形式、取苗气缸工作压力、顶苗器运动轨迹等进行分析和计算,优化顶苗器U型末端结构,设计并构建高速取苗时序控制系统。以60d苗龄辣椒苗为试验对象,在气缸工作压力为0.26MPa、取苗频率为120株/min条件下,以取苗成功率、基质破损率和茎叶损伤率为取苗效果评价指标进行了取苗试验。试验表明：取苗成功率平均值为100%,基质破碎率平均值为22.46%,茎叶损伤率平均值为3.54%,能够满足蔬菜高速移栽的取苗作业要求。     

蔬菜移栽机气吹振动复合式取苗机构设计与试验

针对我国全自动蔬菜移栽机取苗、投苗机构复杂等问题,设计了一种蔬菜移栽机气吹振动复合式取苗机构及其配套苗盘。设计的取苗机构主要由送苗装置、振动装置和气吹装置等组成,各部分配合完成自动取苗、投苗工作。构建了振动过程中苗盘与钵苗的动力学模型,通过分析钵苗取苗条件,求解出振动过程中影响取苗成功率的3个主要参数:振动频率、振幅以及钵苗基质含水率。综合考虑振动与气吹相结合的取苗方式,以取苗成功率、基质破损率作为取苗效果评价指标,选取钵苗基质含水率、振动器振动频率、吹气气压为试验因素,进行多目标正交试验。试验结果表明:在给定因素水平下,当钵苗含水率为55%、振动器振动频率为36 Hz、吹气气压为0. 45 MPa时,取苗效果最佳,此时取苗成功率为92%,基质破损率为3. 46%。     

玉米移栽机自动送苗装置的研究

当前国内大多数移栽机普遍是半自动化,即主要依靠人工取苗和喂苗,机械完成送苗、栽苗,整个栽植过程需要大量的劳动力。针对半自动化移栽机劳动强度大、人工喂苗效率低下等特点,研究设计了玉米移栽机自动送苗装置。该装置结构简单,设计新颖,成本低廉,具有极其广阔的市场应用前景。该装置真正实现了机械送苗,投苗效率高,稳定性好,为我国移栽机械从半自动向全自动发展奠定了一定的基础     

基质块苗蔬菜移栽机试验研究

针对当前我国蔬菜移栽机作业效率慢、省力不省工等问题,引进了一种基质块苗蔬菜移栽机,一次进地作业可完成畦面整平、开沟、移栽、覆土等功能。以旱地栽植机械行业标准JB/T 10291-2013为参考标准,对机器开展了试验研究,结果表明:栽植频率为57株/min·行-1,栽植合格率为95. 3%,栽植株距及栽植深度合格率均满足标准要求。该机器作为引进机型还需为适应我国蔬菜种植农艺要求做进一步优化改进,以达到农机与农艺相融合的目的。     

探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构优化设计与试验

针对回转式蔬菜钵苗扎穴移栽机构破坏钵体完整性、穴口不对称造成栽植直立度差、打孔和栽植过程同时进行影响栽植质量等问题,提出了一种探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构。该机构可交替实现打孔和栽植过程,移栽臂栽植时,打孔器在前一株钵苗栽植位置完成打孔,保证了栽植时序且穴口对称,土壤回流均匀,有利于保证栽植直立性。在取苗位置执行探出式夹取苗钵动作,以保护苗钵基质的完整性。基于探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构的运动学机理分析开发了优化设计软件,并完成了优化设计。开展了移栽机构的虚拟仿真试验和系列台架试验,分析了在取苗、打孔和栽植等关键位置的位姿。轨迹与位姿验证试验表明,该机构形成的特定轨迹和位姿可依次完成取苗、输送、打孔和栽植等动作。取苗试验表明,该机构可实现探出式取苗,有效保证了蔬菜钵苗基质的完整性。     

蔬菜移栽夹茎式取苗装置设计与试验

针对半自动移栽机作业效率低、作业质量差的问题，设计了一种面向蔬菜移栽机器人的夹茎式自动取苗装置。取苗装置经过整排取苗、等距分苗、精准投苗，可实现高效、高质自动化取投苗作业。建立多级剪叉分苗机构与夹苗装置的运动力学模型，对钵苗下落运动、气动系统进行模型设计及分析计算，搭建取苗试验装置。试验选取穴盘辣椒苗作为研究对象，以钵苗苗龄、基质含水率、取苗频率为试验因素，设计以取苗成功率、基质破碎率为评价指标的单因素试验。根据试验结果，采用Box-Behnken响应曲面分析法设计正交试验，探究了苗龄与基质含水率、苗龄与取苗频率及基质含水率与取苗频率之间的交互作用对取苗效果的影响，优化取苗参数。试验结果表明，当苗龄33 d、钵苗基质含水率46%、取苗频率75株/min时，取苗成功率为97.36%,基质破碎5.07%,可满足大田自动化移栽的取苗及投苗要求。     

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。     

蔬菜移栽机曲柄摇杆-导轨组合式取投苗装置研究

为了实现蔬菜移栽机取投苗的稳定性和高效性,针对夹钵取投苗方式,设计了一种全自动曲柄摇杆-导轨组合式取投苗装置。取投苗装置与送盘装置、导苗装置及分苗装置配合完成自主送盘、取苗、投苗与分苗。用解析法对取投苗装置中的摆杆-导轨及曲柄摇杆进行了结构参数设计,用矢量方程法和ADAMS仿真对取投苗装置的运动过程进行计算分析,并利用高速摄像机拍摄取投苗装置的实际运动轨迹,与仿真结果进行对比,验证了设计的正确性和可行性。以辣椒钵苗为试验对象,选取取投苗速度、苗株高度及基质含水率为试验因素,以取苗成功率、伤苗率、投苗成功率及取栽成功率为评价指标进行正交试验。试验结果表明：在给定因素水平下,整机单行取投苗速度90株/min、苗株高度110mm、基质含水率50%时,取投苗效果最佳,取苗成功率为95.14%,伤苗率为1.39%,投苗成功率93.05%,取栽成功率91.67%。     

自动顶-夹式蔬菜穴盘苗取苗装置设计与试验

为了提高蔬菜穴盘苗移栽机的作业效率,设计了一种钵苗体底部先顶出后夹取式自动取苗装置。根据该装置工作特点及取苗农艺要求,对其关键部件进行设计分析,并建立了运动学模型。以理论模型为基础,采用Visual Studio软件开发了取苗装置动作时序分析程序,完成了参数优化。室内试验表明:针对3种不同基质含水率的番茄穴盘苗,该装置能够实现140株/min的取苗速度,成功率超过95%;基质含水率在32.79%时,取苗成功率较高。     

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。试制物理样机,以漏取率、漏分率、栽植合格率、栽植距离为试验指标开展试验,测定漏取率为0.69%,伤苗率为1.67%,漏分率为0.70%,栽植合格率为97.50%,栽植株距合格率为97.5%,栽植效率为150株/(min·行),试验表明茄果钵苗自动移栽机可以满足辣椒钵苗移栽要求,验证设计的合理性。     

油菜基质块苗移栽机取苗装置设计与试验

针对现有油菜基质块苗取苗装置在取苗过程易脱苗和基质损失率高等问题,设计了一种往复夹取式取苗装置。根据垂直苗盘取苗、平行铅垂线投苗的取苗臂位置要求,确定了取苗装置各构件尺寸关系,构建了取苗臂的运动学模型,得出其位移方程及相对运动轨迹。以减小取苗轨迹水平间距及取苗轨迹高度为优化目标,基于Matlab软件优化取苗装置各构件参数为：主动杆长度75.10mm,取苗臂长度335.26mm,从动杆长度100.42mm,机架长度171.32mm,该参数组合下,取苗轨迹水平间距为173.20mm,取苗轨迹高度为29.56mm。构建了取苗回程苗块的动力学模型,分析了苗块临界脱苗方程,结合苗块力学特性参数测定试验,得出最小取苗夹持力为7.07N,确定了末端执行器气缸缸径为20mm。应用ADAMS软件获得仿真取苗轨迹,运用高速摄影技术测定实际取苗轨迹高度和取苗轨迹水平间距,经对比分析,实际值与理论值、仿真值的相对误差均小于3%,验证了取苗装置设计的合理性。台架试验表明,取苗成功率为93.33%,脱苗率为2.86%,基质损失率为3.75%,满足油菜基质块苗移栽要求。     

自动移栽机整排取苗间隔投苗控制系统设计与试验

针对自动移栽机取苗控制精度、协调配合等问题,结合自主设计的自动移栽机取苗、投苗及分苗系统结构及其工作原理,基于可编程控制器PLC设计了一种整排取苗间隔投苗控制系统。该控制系统采用3个行程开关I1、I2、I3检测翻转取苗状态,实现取苗爪针在插入苗钵过程中逐渐收缩的过程,减少了对钵体内部的损伤;运用光电传感器感应分苗杯位置和数量,以增量式编码器获取分苗杯运动位移,通过两者配合完成苗钵在最佳投苗点投苗;选用72孔和128孔穴盘、20 d苗龄的黄瓜苗进行取苗、投苗栽植试验,检测控制系统性能。试验结果表明:在栽植频率40~70株/min范围内,两种穴盘苗的取苗投苗综合成功率均高于95%,平均值为97.98%,随着栽植频率的增加,取苗投苗综合成功率有所下降,但变化不大,证明设计的控制系统能适用不同规格苗盘、不同栽植频率下的自动移栽,达到高效自动移栽目的。     

自动化玉米移栽机送苗装置的运作试验研究

为进一步提升玉米移栽机的移栽效率与自动化水平,结合当前国内外玉米移栽机的研究现状,在玉米移栽机的工作原理与送苗装置的结构组成的基础上,对其展开优化研究。依据横纵向送苗机构的运动协调控制与结构参数设计,加入智能自调节控制程序、相应传感器装置及自动检测系统,实现设计目标并通过给定前置条件进行运作试验。试验表明:X、Y轴送苗方向上的参数均得到理想优化效果,最大提升值分别可达7%、15%左右;优化送苗装置作用下,整体移栽伤苗率小于8%,漏栽率控制在5%之内,成功取苗率达93%以上,符合送苗装置及关键机构的设计优化初衷,试验可靠有效,对玉米移栽机的进一步改进和类似作物移栽机械开发有一定的参考价值。     

基于预处理苗带甘薯裸苗自动移栽机设计与试验

甘薯种植多以裸苗移栽为主,对机械化移栽要求较高。针对国内甘薯移栽设备自动化程度低,作业时需要人工喂苗导致劳动强度大、机械化栽插质量不高的问题,结合甘薯裸苗栽植农艺要求,基于预处理苗带喂苗装置和挠性圆盘栽植装置设计了一种甘薯裸苗自动移栽机,结合甘薯裸苗移栽机喂苗装置、挠性圆盘栽植装置和浇水装置自动作业控制需要,设计了基于CAN总线的甘薯裸苗自动移栽机控制系统,能够一次性完成旋耕、起垄、开沟、自动有序喂苗、定株距栽插、镇压覆土、自动浇水、修垄等作业。田间试验表明,机具在目标株距25cm以及作业速度0.25、0.35、0.45m/s的情况下,栽植株距变异系数和栽植深度合格率均达到了标准要求,栽植株距变异系数和栽植姿态合格率受作业速度影响较大,栽植深度受作业速度变化影响较小,在作业速度为0.25m/s时,栽植株距变异系数平均值为10.16%,栽植深度合格率平均值为95.56%,作业性能优于0.35m/s和0.45m/s,栽植姿态合格率平均值为90%。本研究为甘薯裸苗机械化、自动化移栽机械的理论研究和设计提供了新的参考。     

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。     

顶夹式气动取苗装置设计与试验

针对半自动移栽机采用人工取喂苗、劳动强度大和效率低的问题,设计一种适用于叶菜、茄果类蔬菜的顶出夹取结合的自动取苗装置。该装置的顶苗、取苗、摆动和苗盘横移等动作采用气缸驱动;苗盘纵向输送通过电机驱动,结合激光传感器逐行扫描,消除累计误差,实现精准定位。通过FPGA控制器控制各气缸、电机有序动作,完成取苗过程。选取128穴与200穴苗盘分别进行输送定位、自动取苗试验,得出苗盘输送平均定位误差分别为0.509、0.564 mm,变异系数分别为4.08%、5.20%,满足苗盘输送定位要求;取苗频率可达120株/min以上,达到效率目标。     

穴盘苗移栽分段式不间断取放苗装置设计

为提高全自动移栽取放苗装置效率，减少取放苗动作，设计了一种自动化程度高的新型取放苗装置，并提出了取苗苗夹与运苗、放苗装置合一的方案，简化了移栽机取放、输送系统。同时，提出了使用无线控制方案，减少了运动部件间的有线连接，在实现控制结构轻量化的同时提升系统硬件稳定性。装置控制使用模块化设计，系统实现自动化与集成化，减化了被控对象和控制流程。试验结果表明：装置控制系统稳定，可以实现不间断取苗、投苗，选取移栽苗为辣椒苗，取放苗成功率90.6%。研究结果可为穴盘苗全自动移栽机设计提供参考。