摘要：针对目前新疆地区穴盘苗移栽主要以人工取苗为主,机械栽植为辅,劳动强度大、移栽效率低等问题,设计了一种满足穴盘苗移栽农艺要求的4自由度取苗机械臂。采用D-H法建立了取苗机械臂的连杆坐标系和运动学方程,实现了机械臂运动学正解。运用ADAMS软件构建了取苗机械臂虚拟样机简化模型,并进行了虚拟样机仿真试验。试验结果表明:取苗机械臂运行平稳,动作灵活,机械臂系统具有较好的轨迹跟踪能力,取苗轨迹满足夹茎取苗作业要求。研究可为全自动移栽机取苗机械臂的设计提供参考。

摘要：针对目前中国蔬菜穴盘苗全自动移栽作业中取投苗装置复杂等问题,设计了一种穴盘苗夹茎式自动取投苗机构,并分析了该机构的工作原理,建立了运动学模型;以运动学模型为理论基础,利用MATLAB GUI模块开发了取投苗机构辅助优化软件,基于该软件通过人机交互分析了主要结构参数对苗夹尖点运动轨迹和运动特性的影响,得到了各结构参数优化方向;以穴盘苗取投苗轨迹要求为目标,采用人机交互的优化方法,通过该软件确定了一组较优结构参数,并以此参数在CREO软件中完成了三维建模并进行仿真分析,得出了仿真轨迹.搭建了自动取投苗试验平台,分别进行了轨迹验证试验和取投苗性能试验,验证了穴盘苗取投苗机构设计的正确性与可行性.多组取投苗试验结果显示,该装置取苗成功率最高可达92.44%,平均取苗成功率大于89%,投苗成功率最高可达98%,平均投苗成功率大于90%,伤苗率最低为1.4%,平均伤苗率低于3%,表明了该装置能够较好地完成取投苗作业,且取投苗频率可达80株/min,该研究可为蔬菜移栽机全自动化提供理论参考.

摘要：为帮助科研人员开阔移栽机械研发思路,系统了解温室穴盘苗移栽机的研究现状和存在问题,从而查漏补缺,着力提升我国温室钵苗机械化移栽水平。采用文献综述和归纳总结的方法,对国内外温室穴盘苗移栽现状和代表性装备进行对比,同时对穴盘苗移栽关键技术部件研究进展进行梳理。结果表明:当前我国穴盘苗移栽领域相关标准缺失引起的栽培模式、装备作业评价标准等因素的不确定性,导致移栽机研发难以为继;已有装备功能单调,智能化程度低,无法自动完成钵苗质量检测、分级、计数、补苗等一机多用功能;移栽机设计缺乏整体布局规划和移栽策略、工艺流程优化,致使机器体积庞大,适用性不强。针对上述问题提出以下建议:尽快制定温室穴盘苗移栽标准,规范行业发展;加速以机器视觉技术为代表的高新技术应用,提升机器功能和智能化程度;加强移栽机整体设计和作业流程优化。

摘要：针对全自动机械化苗移植易造成取投苗装置对基质构形的破坏和苗的损伤,设计了一种手动穴盘苗振动松脱装置,以满足特定幼苗移栽的农艺需求。解决了在缺乏动力的条件下,苗与穴苗盘间可靠松脱的问题,为后续的全自动机械化移栽提供了可靠保障;所研发的手动穴盘苗振动松脱装置包含振动松脱系统和冲击激励系统两大主要部分;根据系统的动态研究结果,针对不同的苗、基质、含水率、生长时间等,适当调节动态特定系统参数,可以实现多工况下的苗松脱。文中研究对于深入开展全自动机械化育苗移栽具有十分重要的理论价值和深远的现实意义。

摘要：针对现有钵苗自动移栽技术中,夹钵式取苗方式受钵体强度及盘根性差异影响易导致钵体破损,降低取苗成功率,夹茎式取苗方式受茎秆强度及钵体与穴盘之间黏附力影响易造成伤苗、钵体不能取出等问题,该研究提出了一种顶钵-夹茎组合取苗方式,并进行了结构设计、装置试制与试验优化。对辣椒穴盘苗茎秆和钵体力学特性进行了测试,得到茎秆拉伸和径向压缩力学特性,及钵体拉拔与压缩力学特性,并建立了顶钵-夹茎组合式取苗装置在顶与夹过程中钵体和茎秆的受力模型,对取苗装置关键参数进行了设计。搭建试验台架,以“中农绿亨线椒363”穴盘苗为对象,以钵体含水率、取苗频率和顶钵高度为影响因素开展正交试验,结果表明经顶钵-夹茎取苗后的穴盘苗生长状态良好,确定最优水平为含水率45%,取苗频率60株/min,顶钵高度10 mm,该条件下钵体破损率为1.98%,取苗成功率为98%。田间试验表明平均取苗成功率为93.05%,株距合格率为88.17%。研究可为辣椒、番茄等旱地作物穴盘苗移栽技术改进优化提供参考。

摘要：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%。

摘要：结合常规插拔式和夹取式末端执行器的优点,设计一种单气缸驱动的插拔夹取式末端执行器,在气缸的一个推程内连续完成插入并夹紧育苗基质.该末端执行器指针的插入深度和入土角度可调.基于Visual Basic编写可视化程序,以指针尖点的轨迹优劣作为评判标准,确定末端执行器的关键结构尺寸.绘制三维模型,并进行ADAMS2012环境下的运动学仿真,通过比较指针尖点的轨迹验证结构尺寸参数.设计三因素(育苗基质体积配比、育苗基质含水率和单孔基质量)三水平的全试验,测试末端执行器在不同育苗基质条件下的适应性.结果表明,所设计的末端执行器对共270株苗的移栽成功率达到100%,基质块的损伤率为17%;在其中8组育苗农艺因素水平组合下,基质块的损伤数为0.在移栽作业速率(平均2.8s/株)不减的情况下,所设计的末端执行器对移栽成功率和伤苗率都具有较大的改善.

摘要：针对叶片遮挡穴盘苗空穴机械补苗作业时存在损伤待补空穴周围穴盘苗叶片的问题,该研究提出一种使用射流气管吹开遮挡叶片进行机械补苗的吹叶补苗方法。作业时,射流气管内通高压气流,由待补空穴底端渗水孔向上移动,吹开遮挡叶片,到达穴盘苗叶片顶部后,补苗机械手夹持待补苗使基质块底部靠近射流气管顶端,并与射流气管同步下移完成补苗作业。吹叶机构射流气管内径5 mm,顶端封闭,靠近顶端的水平截面均布开设8个直径1.2 mm的射流孔。搭建由吹叶机构与挂接于Denso机械手臂的补苗机械手组成的试验装置,对72穴穴盘培育的红掌、白掌、芥蓝、菜心、白菜和生菜6种不同叶片遮挡程度的穴盘苗进行单穴吹叶补苗性能试验。结果表明,吹叶机构与补苗机械手协同作业的补苗成功率与穴盘苗初始叶片遮挡率(穴盘待补空穴被相邻穴盘苗叶片遮挡的面积与穴孔面积的比值)、遮挡叶片倾角和射流气管压力有关。在射流气管射流孔数为8,射流孔直径1.2 mm条件下,射流气管压力为0.28 MPa时,初始叶片遮挡率59.4%的红掌穴盘苗的补苗成功率可达92%;射流气管压力为0.22 MPa时,初始叶片遮挡率56.2%的白掌穴盘苗的补苗成功率可达94%;射流气管压力为0.22~0.31 MPa时,初始叶片遮挡率35.4%的芥蓝穴盘苗的补苗成功率均可达90%;射流气管压力为0.16~0.31 MPa时,初始叶片遮挡率29.7%~35.8%的菜心、白菜和生菜穴盘苗的补苗成功率均可达90%。研究结果可为叶片遮挡穴盘苗空穴的机械补苗设备开发提供技术参考。

摘要：分析现有穴盘苗取苗机构的发展现状,提出一种新型的旋转式穴盘苗取苗机构。依据旋转式穴盘苗取苗机构的结构特点及工作原理,选取三段合适的传动比函数,构建一种新型非圆齿轮的节曲线方程,建立该穴盘苗自动取苗机构的运动学模型。开发该取苗机构的计算机辅助分析软件,通过人机交互方式得出一组满足旋转式穴盘苗取苗机构工作要求的结构参数。基于参数对该取苗机构进行了设计,提出一种能够实现变化范围较大变速传动的新型非圆齿轮。对新型非圆齿轮完成结构设计及试验,验证了新型非圆齿轮的可行性。通过分析虚拟仿真得到的工作轨迹及取苗爪尖点的速度曲线,验证该取苗机构的可行性及工作的平稳性。

摘要：穴盘苗钵体的力学特性,是穴盘苗自动移栽机取苗机构设计的重要依据。以黄瓜为育苗对象,选用镇江培蕾育苗有机土,使用128孔正方形锥体穴盘,在Venlo型玻璃温室培育穴盘苗。试验时,穴盘苗苗龄28d,长出两片子叶和第一片心叶,钵体含水率范围为54.21%～60.47%。对穴盘苗钵体进行了平板压缩、加卸载循环和蠕变试验,试验仪器为TA-XT2i型质地分析仪,测前、测试、测后速度均为1mm/s。钵体压缩试验测试10mm压缩量下的抗压特性,试验重复20次,钵体加卸载循环试验测试2、4、6、8mm压缩量下的加卸载特性,每个压缩量重复10次,钵体蠕变试验试验测试2、4、6、8N不同加载力下的蠕变特性,保持时间为120s,每个测试力重复10次。试验表明穴盘苗钵体的抗压力与变形呈非线性变化,抗压力随着变形的增大先缓慢增大再显著增大。在平板压缩过程中,钵体无明显的屈服破坏点。穴盘苗钵体的压缩破坏是从钵体盘根较少的区域开始,逐渐扩大破碎度。在弹塑性方面,随着压缩量的增大,滞后损失、抗压峰值力均增大,弹性度减小,并且穴盘苗钵体压缩变形越大,其塑变能力越强,具有一定的可塑性,可以从两侧或四周夹紧钵体而不破坏其整体性。利用Burgers模型能有效表征穴盘苗钵体的压缩蠕变特性,获得了对应的黏弹性参数。通过钵体不同压力下的蠕变试验,得到随着加载力的增大,瞬时弹性系数、延迟时间均减小,在1s内,加载力为2、4、6、8N时,钵体平均蠕变量分别为0.0244、0.0308、0.0446、0.0549mm,表明其蠕变量比较小,这对快速夹取穴盘钵体的夹紧松弛特性影响不大,即钵体一旦夹紧不会松弛掉落。