溫室穴盤苗移栽機(jī)的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究.pdf

1、移栽具有對(duì)氣候的補(bǔ)償作用和使作物生育提早的綜合效益，可充分利用光熱資源，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均十分可觀。但是，由于移栽的作業(yè)環(huán)節(jié)多，技術(shù)要求高，用工量為直播的5～8倍，在溫室生產(chǎn)勞動(dòng)力短缺的情況下，加之傳統(tǒng)的人工移栽后作物的成活率和生長(zhǎng)狀況等沒有保證，因而限制了其大面積應(yīng)用。移栽機(jī)械自動(dòng)化的目的不僅在于減少勞動(dòng)力，更重要的是降低操作難度和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，保證作業(yè)質(zhì)量。
　　 本文設(shè)計(jì)了一種適用于穴盤苗移栽的移栽機(jī)及其控制系統(tǒng)，并對(duì)

2、移栽機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真分析和試驗(yàn)研究，研究結(jié)果將為溫室穴盤苗移栽機(jī)的進(jìn)一步性能優(yōu)化提供依據(jù)。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容及相關(guān)結(jié)論如下：
　　 (1)根據(jù)本研究的實(shí)際要求，選取結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的直角坐標(biāo)機(jī)器人作為移栽機(jī)設(shè)計(jì)的原型。機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要包括：橫向軸，縱向軸，移栽機(jī)械手，穴盤輸送系統(tǒng)等部分。整機(jī)有4個(gè)自由度，其中機(jī)械手有水平、垂直、抓緊和放松3個(gè)自由度，還有1個(gè)自由度由穴盤輸送系統(tǒng)的進(jìn)給實(shí)現(xiàn)。移栽機(jī)的傳動(dòng)方式采用絲杠傳

3、動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)方式采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
　　 (2)機(jī)械手的末端執(zhí)行器最初采用了結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的滑槽凸輪式夾持機(jī)構(gòu)和斜楔杠桿式夾持機(jī)構(gòu)。前者手指末端之間的距離范圍為36～72mm，通過試驗(yàn)得出該方案的移栽成功率低于10％;而采用斜楔杠桿式夾持機(jī)構(gòu)作為末端執(zhí)行器的最終方案，其夾持機(jī)構(gòu)手指末端之間的距離范圍為12～30mm，移栽平均成功率達(dá)到76.11％。
　　 (3)采用平面內(nèi)規(guī)劃?rùn)C(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，并利用ADAMS軟件來完

4、成移栽機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。利用ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真試驗(yàn)，能夠減少反復(fù)試驗(yàn)調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制參數(shù)的時(shí)間。從仿真實(shí)時(shí)得到的各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)性能曲線中可以看出移栽機(jī)械手能夠按照規(guī)劃的路徑到達(dá)規(guī)劃點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)過程平穩(wěn)。采用規(guī)劃的運(yùn)行方式，機(jī)械手運(yùn)行所用的時(shí)間比傳統(tǒng)方式所用時(shí)間縮短了0.362s，工作效率提高了15.33％左右。
　　 (4)基于軌跡規(guī)劃的方案，結(jié)合實(shí)際硬件的情況，進(jìn)行基于PLC的溫室穴盤苗移栽機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以期達(dá)到軟硬件的最

5、佳匹配，提高移栽機(jī)的工作效率。利用HOLLYSYS公司PLC（型號(hào)：LM3108）設(shè)計(jì)了移栽機(jī)的控制系統(tǒng)，通過試驗(yàn)證明控制方案是正確可行的。
　　 (5)進(jìn)行整機(jī)裝配調(diào)試，通過試驗(yàn)驗(yàn)證整個(gè)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理。通過正交試驗(yàn)分析得出移栽機(jī)最佳工作條件為秧苗高度40mm;抓取深度50mm;手指間末端垂直距離為20mm，即夾緊力為3.877N左右。試驗(yàn)證明，夾緊力對(duì)移栽成功率造成的影響最大，其次為抓取深度，秧苗高度對(duì)移栽成功率造成的