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全自动番茄移栽机移盘机构及取送苗机构的设计与试验

全自动番茄移栽机移盘机构及取送苗机构的设计与试验

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作者：宋超山东农业大学

学位级别：硕士

目前,国内移栽机主要以人工投苗的半自动移栽机为主,该移栽方式受人工投苗频率的限制,移栽效率的提升受到制约,且半自动移栽机存在需要人工多、劳动强度大、移栽成本高等问题,因此研发适合我国栽植现状的高效全自动番茄移栽机势在必行... 详细信息

目前,国内移栽机主要以人工投苗的半自动移栽机为主,该移栽方式受人工投苗频率的限制,移栽效率的提升受到制约,且半自动移栽机存在需要人工多、劳动强度大、移栽成本高等问题,因此研发适合我国栽植现状的高效全自动番茄移栽机势在必行。本文针对上述问题,在现有的半自动番茄移栽机的基础上,设计了全自动番茄移栽机关键机构中移盘机构与取送苗机构,并试制全自动移栽机,开展了移盘与取苗试验。主要内容如下:(1)进行番茄苗及基质的物理力学特性的统计与试验分析,为各机构机械结构与尺寸设计提供依据。分析不同苗龄番茄苗基质的生长情况,40天左右的苗基质生长情况适合机械移栽,并进行苗基质抗压性能试验与顶出力试验,结果表明:基质含水率21.3%时,抗压力最大为16.5N,此时压缩位移10.5mm;苗基质含水率13.4%时,顶出力最大为4.14N。最后对苗物理外形尺寸进行统计分析。(2)确定了移栽机的整体方案,并阐述各机构的结构组成与工作原理。全自动番茄移栽机采用模块化设计,应用六取苗器同步作业,通过取送苗机构与自动移盘机构、自动喂苗机构及栽植机构协同工作,完成番茄苗的移送、抓取、投放、分行逐一喂苗及栽植工作。(3)进行了全自动番茄移栽机关键部件——移盘机构和取送苗机构的设计与仿真。通过理论分析计算完成移盘机构传动系统的设计及关键配件的选型,设计辅助装置以减小移盘机构的摩檫力。建立符合取苗轨迹要求的几何分析模型及作用力平衡方程,并对苗针插入基质过程建立约束方程,在理论分析的基础上,提出了一组较优数据。基于ADAMS对取苗器进行了运动学仿真,得到取苗器的运动参数曲线,分析各阶段运动过程,验证机构是否符合设计要求。(4)进行样机加工及安装调试,并开展了移盘试验与取苗试验。移盘试验结果表明:移栽速度小于350mm/s时,移动一新苗盘到取苗位置时,定位精度平均值为99.62%;苗盘移动一列的距离时,定位精度平均值为98.53%,可满足移盘定位精度要求。取苗试验结果表明:当取苗爪与垂直方向的夹角?为8°时,取苗成功率最高为97.5%,取苗爪设计合理,且满足工作要求。

关键词：番茄全自动移栽机移盘机构取送苗机构

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穴盘苗移栽机取苗装置的设计与研究

穴盘苗移栽机取苗装置的设计与研究

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作者：杨先超新疆农业大学

学位级别：硕士

当前,我国蔬菜机械化移栽的主要模式是半自动机器移栽,而半自动移栽机工作时需要人工辅助穴盘苗的取出和投入,存在移栽质量难以保障、效率较低等问题。随着国内对农业机械研究的大力投入和相关产业的迅速发展,全自动化移栽的发展及应用... 详细信息

当前,我国蔬菜机械化移栽的主要模式是半自动机器移栽,而半自动移栽机工作时需要人工辅助穴盘苗的取出和投入,存在移栽质量难以保障、效率较低等问题。随着国内对农业机械研究的大力投入和相关产业的迅速发展,全自动化移栽的发展及应用是必然的。本文针对上述问题,结合国内外先进移栽技术及原理,从穴盘苗的力学和物理特性入手,开展取苗技术的研究,设计了一种顶出-插取式的取苗装置,主要内容如下:（1）穴盘苗力学特性和物理形态特性研究,并分析确定取苗方式。通过正交试验研究不同苗龄、基质配比以及含水率对顶苗力和基质完整度的影响,试验结果表明:在苗龄为45天、基质配比为草炭:蛭石:珍珠岩=3:1:1、含水率为60%的育苗参数下,穴盘苗的顶出性能和基质完整度较好,较适宜于机械移栽,此时顶出力在0.95～2.84 N之间,顶出位移在8.73～12.46 mm之间;对该育苗参数下的穴盘苗进行物理形态测量,得出穴盘苗株高、茎粗和叶展的尺寸;最后通过对比分析现有取苗方式,提出了顶出-插取式的取苗方式。（2）取苗装置的结构设计。提出了取苗装置的功能要求,拟定了移盘机构采用横纵向进给、取苗机构采用多气缸驱动的设计方案,并规划了各机构的动作流程,完成了对取苗装置的整体布局;对移盘机构和取苗机构分别进行了设计计算,确定了机械结构和相关配件参数;对末端执行器取苗过程及取苗爪受力进行了分析,确定了取苗机构的设计参数;最后通过ADAMS仿真得到取苗爪的运动位移、速度、加速度变化情况及取苗轨迹,验证了取苗机构设计的合理性。（3）取苗装置控制系统的设计。搭建了适用于本取苗装置的自动控制系统,结合取苗装置作业流程,分析计算并选取合适的硬件构建硬件部分,规划了逻辑控制时序和流程构建软件部分,完成基于Arduino的控制系统,实现了对穴盘苗输送、顶苗、取苗、投苗作业的协调及有效控制。（4）取苗装置性能试验研究。取苗装置安装完成并经调试后进行了性能试验,移盘性能试验表明:横向进给速度在120 mm/s以内,纵向进给速度在220 mm/s以内时,横纵向定位精度在98.6%以上,满足移盘定位精度要求;取苗性能试验表明:取苗频率低于60株/min时,取苗装置的工作性能较好,此时取投苗综合成功率不低于88%,且基质损失率不高于14%,满足取苗装置设计要求。

关键词：穴盘苗取苗装置移盘机构取苗机构控制

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