面向高架栽培的草莓穴盘苗自动移栽系统开发

发布时间：2020-06-23 11:34

【摘要】：高架栽培作为一种省力化栽培模式从20世纪80年代开始从日本迅速推广开来,近年来在我国亦得到了大量推广。草莓穴盘苗属于大型苗类,有弓背朝向要求,相比小型穴盘苗移栽,其对末端执行器有更多要求;现在已开发的移栽机或移栽机器人有面向大田、穴盘、花盆、植物工厂、螺旋立柱等对象,而高架设施与以上应用环境有显著的区别,现有的移栽装备无法推广到高架设施移栽上;目前还没有草莓穴盘苗和面向高架的自动移栽方面的公开研究,所以开发面向高架设施的草莓穴盘苗移栽系统十分必要。本文开展的研究工作和得到的结论如下:(1)对高架设施的环境参数和草莓穴盘苗的形态参数进行了测量并统计,得到测量数据及其误差范围。据此提出了小车架间行进的双侧同步作业——穴盘整排同取与双侧换向同栽——同步打孔栽苗的系统方案。(2)基于草莓穴盘苗坨的力学特性试验,设计了由两个定角斜插式双指四针取苗爪和变距换向机构组成的双爪旋转式末端执行器。以缩减取苗爪整体宽度和摆动传动角的双重目标进行取苗爪参数规划,确认机构参数。针对样机运动过程中手指杆在直线轴承座中滑动时的卡顿现象,进行了ADAMS仿真,找出规律并进行了机构的改进。(3)为验证研究栽培槽的承载能力和基质穴孔成型特性进行打孔试验。试验表明高架栽培槽有能力承受静态或动态速度下的打孔载荷,且有良好的成穴特性。对移栽系统的各部分等进行了机构设计和相关元件参数计算和选型。(4)为验证双爪旋转式末端执行器的作业效果,进行了移栽试验。用单取苗爪进行基于正交试验设计的取苗试验,试验表明因素对取苗成功率影响从大到小排列为取苗角度、拔苗加速度、手指宽度,试验证明平均取苗成功率为90.62%,相对误差为5.40%。栽苗试验中栽苗平均高度差和平均直立度随着栽苗中心偏差和栽苗高度的增大而相应的增大和减小。双爪旋转式草莓穴盘苗末端执行器移栽试验表明能够完成取苗、变距换向、栽苗作业。本文设计并开展了草莓穴盘苗的夹茎拔苗试验和有约束拔苗破坏的力学特性试验,体现所需拔苗力与苗坨强度、手指形态之间的关系,提供判别穴盘苗取苗条件的试验方法;针对草莓穴盘苗大苗、弓背朝向的特点所设计的双爪旋转式末端执行器为具有类似特征的穴盘苗移栽提供了方案参考;同时该门式自动移栽系统为面向高架设施的其他作物移栽提供了装备基础。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S223.9

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