全自动番茄移栽机取苗机构的设计与试验

作     者：钟蕾 

作者单位：四川农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈霖;邹波

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 

主      题：移栽 番茄钵苗 苗垛 取苗机构 

摘      要：鉴于现有移栽机取苗机构存在针对性不强,取苗效果不好,苗垛损伤大等问题,本文研制了全自动番茄移栽机取苗机构,该装置整体包括曲柄、连杆、滑轨杆,取苗爪等部分,模仿人工取苗轨迹,可实现垂直取苗,竖直投苗。主要研究内容如下:(1)番茄钵苗的物理特性研究。以“土豪番茄品种作为研究对象,采用PVC材质72孔穴盘对其进行培育,在苗期40天时,展开钵苗形态(叶片数、苗高、宽)、钵体苗垛抗压力学特性、基质散落试验研究。试验结果表明:番茄钵苗到适栽期时苗高137.55mm,5～6片番茄叶、叶面幅宽109.9mm;番茄苗垛的最大抗压力5.302N,取苗针对苗垛的压缩位移小于11.936mm;苗垛从550mm掉落过程中平均基质破损率为2.17%。(2)取苗机构设计。以取苗机构能实现精准取投动作与苗垛在取苗时达到无损为目标,采用曲柄摇杆与滑轨组合使苗爪插拔作业,取苗爪的苗杆总长165mm,苗针50mm,CDJ2B16微型气缸控制取苗针伸缩,建立机构数学模型和运动方程,利用Matlab软件完成取苗机构各杆件参数的优化设计。(3)取苗机构三维设计与仿真分析。基于Solidworks软件对各机构建模与装配,检验该机构无干涉碰撞,摇杆与滑轨杆的最大变形值是0.199mm,取苗爪最大变形值是0.006036mm;利用Recur Dyn软件对取苗机构进行运动轨迹仿真,检验取苗机构的合理与正确性;再用EDEM模拟番茄苗钵体-取苗爪进行有限元仿真后得知苗针最优插入角度为38°,插入深度在23mm-33mm取苗效果好。(4)取苗机构进行番茄苗移栽的验证试验研究。采用高速摄像试验、苗针不同插入深度以及投苗姿态试验作为取苗机构的验证研究。试验结果表明:实际轨迹与仿真运动轨迹虽存在误差,但不显著;当取苗针插入深度在23mm-33mm时,取苗成功率最高可达92.86%,基质合格率均在85%以上,投苗姿态均为竖直状态,能满足竖直投入栽植鸭嘴机构中的要求。