作物种子取样自动化设备的设计与优化
发布时间：2020-04-29 23:24
【摘要】：传统的育种技术已很难在产量上完成突破,阻碍了我国农业的发展。高通量的育种自动化设备是育种技术中提高农作物品种选择效率、加快品种选育、缩短育种周期的关键设备之一,也是我国亟需研发的同国际种业公司相竞争的育种尖端自动化设备。本课题来源于中科院战略性科技先导专项的子课题“作物种子激光切削与DNA快速提取技术”,研制出了种子的取样自动化设备,在气吸式排种器吸附性能研究和吸附性能优化、整机框架的模态的分析和优化、整机框架取种精度分析等方面做了大量工作。主要工作如下：1、阐述了分子育种的基本原理,根据此原理设计了作物种子取样自动化设备的工作流程。根据设计的工作流程,完成了取样设备的机械结构的设计。使用SolidWorks软件建立了取样设备的总体三维模型和关键零部件的结构,制作完成了作物种子取样自动化设备的一代样机。2、利用ANSYS Workbench软件,以黄豆为研究对象对气吸式排种机构进行流场仿真试验,研究了种子所受吸附力的影响因素和出气口排布对吸附能力大小的影响,并进行样机实验。应用有限元分析软件对取样自动化设备的整机框架进行了模态分析,在分析结果的基础上改进和优化了整机框架的结构,改进效果比较理想。3、基于取样设备对取种精度的要求,使用多体系统仿真分析软件ADAMS对整机框架、抓取机构进行了多刚体模型动态仿真分析和刚柔耦合模型动态仿真分析,根据分析结果显示整机框架的X轴向运动和Y轴向运动都能满足工作要求。综上所述,本文研制的试验样机,对作物种子激光切削与DNA快速提取设备的后续研发具有重要意义。
【图文】：
微创取样是指在不破坏种子发芽活力的情况下对种子进行ＤＮＡ取样，将通常逡逑的大面积种植筛选改变为少量优质种子培育提供实验条件。逡逑黄豆种子的组成结构如图２．１所示，黄豆种子由胚芽、胜轴、胚根、子叶和种逡逑皮组成，其中胚芽、胚轴、脏根和子叶组成胚［ｉＤ］。胚将来发育成新的植物体，胚逡逑芽发育为植物的茎和叶，巧根发育成植物的根，植物的根、茎部分由胚轴发育而逡逑成，子叶为种子的发育提供营养。由生物学知识可知，保证胜的完整性是作物种逡逑子正常萌发的必要条件，所Ｗ要对种子进行微创取样必须保证胚的完整性，且子逡逑叶在种子中所占的体积较大便于切削，故微创取样的对象为种子的子叶部分。逡逑■ｆ）ｎ逡逑图２．１黄豆种子结构逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｓｏｙｂｅａｎ邋化ｅｄ逡逑１、种皮２、种孔３、种麻４、脏轴逡逑５、胚根６、种皮７、子叶８、胚芽逡逑２N２取样流程设计逡逑在实验室对种子进行微创取样时都是人工进行作物种子的切削、保存、检测逡逑等工作。根据项目要求，取样设备的技术指标需要法到日切削能力黄豆４０００粒，逡逑待检测作物种子数量巨大。故根据作物种子特点和微创取样需要，将种子取样自逡逑动化设备的工作流程分为排种、传输、抓取、取样等工序。逡逑流程第一步需要将大量的种子分炼为单粒、等间隔的形式
种子位姿调整统一后可进行切割微创取样，各个种子切割下的碎屑由收集皿逡逑统一收集，，切割后的种子也由手抓放置在托盘内，进入托盘库进行保存。逡逑Ｗ上的取样流程设计如图２．２所示。逡逑Ａ逦ＪＬ逡逑ｒｉＴ）y澹颍椋殄澹掊义襄危╁义希铃危辏菸蛔瞬问危荩坼义希皱巫ノ蛔隋义先⊙逡诲义贤迹玻踩⊙鞒躺杓棋义希疲椋珏澹玻插澹模澹螅椋纾铄澹铮驽澹簦瑁邋澹螅幔恚穑欤椋睿珏澹穑颍铮悖澹螅箦义希玻踩⊙璞傅慕峁股杓棋义细菖胖帧⒋洹⒆ト『腿⊙乃母龉ば颍裕谆贫刮韵蟮淖魑镏肿尤⊙义献远璞附薪峁股杓啤ｅ义希玻玻迸胖只沟纳杓棋义吓胖只剐枰瓿膳恐肿拥降チ５燃涓糁肿拥淖还ぷ鳌Ｔ谂┮底氨阜矫妫义弦丫写罅康难芯亢褪匝椋芏嘀掷嗟呐胖制髂芄唤虾玫耐瓿膳胖帧４庸ぷ髟礤义希稿义
本文编号：2645109
【图文】：
微创取样是指在不破坏种子发芽活力的情况下对种子进行ＤＮＡ取样，将通常逡逑的大面积种植筛选改变为少量优质种子培育提供实验条件。逡逑黄豆种子的组成结构如图２．１所示，黄豆种子由胚芽、胜轴、胚根、子叶和种逡逑皮组成，其中胚芽、胚轴、脏根和子叶组成胚［ｉＤ］。胚将来发育成新的植物体，胚逡逑芽发育为植物的茎和叶，巧根发育成植物的根，植物的根、茎部分由胚轴发育而逡逑成，子叶为种子的发育提供营养。由生物学知识可知，保证胜的完整性是作物种逡逑子正常萌发的必要条件，所Ｗ要对种子进行微创取样必须保证胚的完整性，且子逡逑叶在种子中所占的体积较大便于切削，故微创取样的对象为种子的子叶部分。逡逑■ｆ）ｎ逡逑图２．１黄豆种子结构逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｓｏｙｂｅａｎ邋化ｅｄ逡逑１、种皮２、种孔３、种麻４、脏轴逡逑５、胚根６、种皮７、子叶８、胚芽逡逑２N２取样流程设计逡逑在实验室对种子进行微创取样时都是人工进行作物种子的切削、保存、检测逡逑等工作。根据项目要求，取样设备的技术指标需要法到日切削能力黄豆４０００粒，逡逑待检测作物种子数量巨大。故根据作物种子特点和微创取样需要，将种子取样自逡逑动化设备的工作流程分为排种、传输、抓取、取样等工序。逡逑流程第一步需要将大量的种子分炼为单粒、等间隔的形式
种子位姿调整统一后可进行切割微创取样，各个种子切割下的碎屑由收集皿逡逑统一收集，，切割后的种子也由手抓放置在托盘内，进入托盘库进行保存。逡逑Ｗ上的取样流程设计如图２．２所示。逡逑Ａ逦ＪＬ逡逑ｒｉＴ）y澹颍椋殄澹掊义襄危╁义希铃危辏菸蛔瞬问危荩坼义希皱巫ノ蛔隋义先⊙逡诲义贤迹玻踩⊙鞒躺杓棋义希疲椋珏澹玻插澹模澹螅椋纾铄澹铮驽澹簦瑁邋澹螅幔恚穑欤椋睿珏澹穑颍铮悖澹螅箦义希玻踩⊙璞傅慕峁股杓棋义细菖胖帧⒋洹⒆ト『腿⊙乃母龉ば颍裕谆贫刮韵蟮淖魑镏肿尤⊙义献远璞附薪峁股杓啤ｅ义希玻玻迸胖只沟纳杓棋义吓胖只剐枰瓿膳恐肿拥降チ５燃涓糁肿拥淖还ぷ鳌Ｔ谂┮底氨阜矫妫义弦丫写罅康难芯亢褪匝椋芏嘀掷嗟呐胖制髂芄唤虾玫耐瓿膳胖帧４庸ぷ髟礤义希稿义
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