摘要：目前植物工厂岩棉块种苗移植装备自动化程度低,作业时大多依赖于人工,劳动强度大,效率低。基于植物工厂水培叶菜种苗移植现状设计了一种二级变间距的高速移植部件,并配备有一种拨指式定植杯分离辅助机构。对移植手取苗过程中岩棉块种苗进行受力分析,为移植手设计提供依据;开展拨指式定植杯分离辅助机构落杯试验,为后续植苗至栽培槽孔的定植杯中奠定基础。搭建移植机构试验平台,以取苗深度、岩棉块含水率、移植部件横移速度、移植手升降速度、移植手夹苗间距为试验因素进行五因素三水平正交试验,通过方差分析各因素对移植成功率的影响。试验结果表明:当取苗深度为24 mm、岩棉块含水率为90%、移植部件横移速度为0.8 m/s、移植手升降速度为0.24 m/s、移植手夹苗间距为14 mm时,机构移植成功率为97.9%,移植速度为3132株/h,能够满足高速、高效、稳定的植物工厂岩棉块叶菜种苗移植机械化作业的技术需求。

摘要：为了解决现有空间行星轮系式分插机构在再生稻宽窄行机械化种植取秧过程中出现侧向偏移量和侧向偏转角的技术难题,本文提出一种具有局部平面轨迹特性的空间轨迹不等速行星轮系机构,并开展基于取秧口和机构回转中心位置约束下的宽窄行分插机构综合研究。构建了基于关键位姿点(取秧起始点、取秧结束点、推秧点)的空间轮系机构运动综合模型,利用关键位姿点求解机构杆长参数与空间交错轴信息,并通过优选二杆相对角位移参数实现机构传动比分配。将不完全非圆齿轮副引入空间行星轮系机构,利用间歇机构锁止弧约束行星轴,实现机构取秧过程侧向零偏移量、侧向零偏转角的平面轨迹段。通过仿真分析与机构样机试验验证了机构实际作业性能与理论设计相一致,结果表明:分插机构取秧侧向零偏移量,取秧侧向零偏转角,推秧侧向总偏移量为50.24 mm、取秧角为5.18°、推秧角为71.56°、推秧侧向角为16.26°、插秧穴口宽度为22.43 mm、轨迹高度为289.76 mm,满足预期设计要求。最后通过田间试验验证,分插机构可实现等行距取秧口和既定机构回转中心下宽行(40 cm)与窄行(20 cm)间隔机插,满足再生稻宽窄行种植要求。

摘要：针对目前雾化喷嘴存在的雾化压力高、雾化范围小等问题,设计了一种雾化喷头,并分析了该喷头的雾化特性.利用激光粒度测试仪探究压力为0.15~0.30 MPa、出口直径为0.3~0.9 mm等条件下对喷头雾化锥角、速度场和液滴粒径的影响,获取了不同试验条件下流场流动特性的变化规律:在低压力下,雾化锥角受喷头出口直径的影响较大,出口收缩角越大则雾化特性越优良;出口直径为0.9 mm的喷头,喷腔长孔比为1、出口收缩角为75°时更能实现大范围的作业;随着喷雾压力增大,水滴速度最大值也显著增大,但压力对雾化流场整体速度分布趋势的影响不大.水滴直径也随着喷头出口直径增大而增大,且喷头出口直径对水滴直径影响显著,但水滴直径相同时,出口直径越大,水滴速度越小.该结果为雾化喷头在中低压范围内的应用提供了理论参考.

摘要：针对传统丘陵山地农业灌溉通常采用人工控制电磁阀进行灌溉所出现的水资源浪费、人工成本高等问题,设计了一套基于模糊控制和PID控制的丘陵山地农作物自动灌溉控制系统,将PID控制的稳定性和模糊控制的适应性相结合来控制灌溉时长。通过Simulink搭建的丘陵山地灌溉系统,分别用常规PID和模糊PID来控制该系统进行仿真实验。结果表明:模糊PID控制下的系统相比于常规PID控制,超调量和调节时间都明显降低,具有更高的稳定性、适应性和调节性能,可以用于丘陵山地农业自动灌溉系统中。

摘要：为探明茶树嫩梢芽叶形态分布及采摘部位受力形变规律,进行了嫩梢形态特征参数统计与力学特性试验。首先,以龙井43、中茶108、白叶1号等6类茶树品种为试验对象,分析适采期茶树嫩梢芽叶分布形态特征与采摘农艺要求;其次,对嫩梢进行了物理参数统计,包括各叶片生长基部到嫩梢顶端距离、茶梢茎秆径宽尺寸以及嫩梢含水率等;最后,开展了茶树嫩梢剪切与弯曲力学特性试验。结果表明,茶树嫩梢叶顶距与各茎秆段等效直径呈正态分布。六种茶树样本一、二、三叶位叶顶距分布范围依次为16~22、25~35、40~60 mm。茶梢的一、二、三茎秆段等效直径分别集中在1.2~1.4、1.4~1.6、1.6~2.0 mm范围内,含水率逐渐降低,大致保持在78%~86%。随着由上至下叶位的变化,茎秆的抗弯刚度和剪切应力逐渐增大,不同茶树品种之间存在差异,但变化趋势相似;茶梢茎秆在受压弯曲试验过程中存在压力突变区间,并以龙井43为研究对象,定量分析了嫩梢在下压过程中茎秆采摘部位的力学特征,该研究为进一步了解茶树嫩梢的物理特征和优化设计茶叶采摘装置提供了理论依据。

摘要：茶树的冠层信息是茶树田间管理的重要内容,也是茶叶机械化作业机具设计的重要依据。针对传统的作物冠层信息获取方法费时费力、主观性强且易造成损伤等问题,提出了一种茶树冠层高度和轮廓的获取与估计方法。首先,通过3D LiDAR从多个站点采集茶园的点云数据,对原始点云进行姿态矫正、ROI划分、配准、降噪以及高程归一化预处理,得到高程归一化的茶树点云。其次,通过反距离权重插值法、不规则三角网插值法在不同空间分辨率下生成茶树的冠层高度模型(Canopy height model,CHM),其中,空间分辨率0.05 m下不规则三角网插值生成的茶树CHM具有较好的插值精度,模型产生的凹坑也相对较少。最后,分别以90~100间的21个百分位数提取CHM的栅格值作为茶树冠层高度与实测值比较,结果表明,第98.5百分位数时估计值最为准确,与真值间的相关系数为0.88,平均绝对误差为3.17 cm,均方根误差为4.16 cm。此外,在高程归一化的茶树点云中提取20处冠层断面点云,分别采用椭圆模型、高斯模型和二次多项式模型拟合了冠层轮廓点云,其中,二次多项式模型能更好地反映茶树冠层轮廓特征,点云与拟合曲线间平均最小距离的均值为2.60 cm,方差为0.21 cm^(2)。研究可为茶园现代化管理和茶叶机械化作业机具的设计提供理论支持。

摘要：针对无纺布容器苗在换钵移盆过程中存在的基质填充不完善导致根系过浅裸露,移栽机自动化程度过低导致移栽效率过慢等现象,设计了一种基于无纺布容器苗的全自动二次移栽机。对柔性机械爪的关键部件进行参数设计以及受力分析,结合RecurDyn刚柔耦合仿真对移栽机械臂运动状态进行优化设计,通过运动学分析进行优化。综合考虑影响移栽成功率的关键因素,确定以二次填土作用力率、苗体基质含水率、夹取针间距为试验因素,以60穴香榧幼苗为试验对象,通过正交试验确定最佳工作参数。试验结果表明:当二次填土机构作用力率为83.51%、夹取针间距为19.66 mm、苗体基质含水率为33.45%时,移栽成功率为95.29%,与验证性试验的95.33%基本一致,满足高速、高效移栽要求,为林木无纺布容器苗二次移栽领域提供参考。

摘要：无纺布容器苗移栽至软塑营养钵后,出现幼苗根系裸露,过浅等现象,影响幼苗的后续成长,目前解决此问题的主要方法是通过人工填土掩埋根系。为实现机械化作业解决该问题,研究设计了一款二次填土装置,对设计的结构进行受力分析,并利用Matlab对其进行参数优化。以填土拨送成功率为评价指标,以偏心距、偏心轮半径以及偏心角作为试验因素,进行三因素两水平正交试验,通过试验得出最佳工作参数。试验结果表明在偏心轮半径为115.165mm、偏心角为43.1302°、偏心距为55.0248mm的组合下,填土拨送成功率为93.3107%,满足二次填土装置的设计需求。

摘要：针对香榧、山核桃等经济林工厂化自动化育苗生产的需求,研制了集基质解压、基质搅拌混合、无纺布苗袋制钵、填充、切断、冲穴、播种、浇水、二次基质覆盖于一体的经济林无纺布制钵育苗自动化生产线。生产线能很好地适应经济林大粒种子催芽后苗袋播种育苗的要求。无纺布苗袋制钵直径8厘米、冲穴直径4厘米;完成了冲孔成穴和气吸播种等关键模块的自动机构设计和设备研发与性能试验。试验结果表明,当输送带速度为5cm/s时,其生产效率约为2844株/时,每班则可播种22750株,总体作业效率至少是人工的八到十倍,能有效降低人工成本,提高生产效率。