年 月農(nóng)業(yè)機械學報第 卷第 期 茄果類種苗嫁接整盤預切割裝置設計與試驗 周海麗 熊 宵 陳佳峰 章飛杰 童俊華 李浩卿 浙江理工大學機械工程學院 杭州 浙江省農(nóng)業(yè)智能感知與機器人全省重點實驗室 杭州 杭州賽得林智能裝備有限公司 杭州 杭州市富陽區(qū)農(nóng)業(yè)技術推廣中心 杭州 摘要 針對茄果類種苗嫁接前通過人工預切割效率低的問題 提出采用整盤機械式預切割的方法 以利于后續(xù)盤上 嫁接作業(yè)空間增大和工作效率的提高 設計了一種高度可調(diào)節(jié)的種苗整盤預切割裝置 能夠適應不同砧 穗苗品 種 采用 建立基于顯微鏡成像的番茄種苗 辣椒種苗和茄子種苗組織結(jié)構模型和不同刃角切刀的模型 進 行不同刃角切刀切苗效果仿真 結(jié)果顯示采用 刃角切刀切割后苗截面最平整 以整盤番茄種苗 辣椒種苗和茄 子種苗為預切割對象 基于 開展四因素三水平響應面分析試驗 試驗結(jié)果表明 當傳送帶速度 切 割速率 電機轉(zhuǎn)速 氣吹角度 氣流壓強 時 預切割效果最佳 平均成功率 預切割效率為 盤 穴規(guī)格 關鍵詞 茄果類種苗 嫁接 預切割裝置 中圖分類號 文獻標識碼 文章編號 收稿日期 修回日期 基金項目 中央農(nóng)機研發(fā)制造推廣應用一體化試點項目和浙江理工大學科研業(yè)務費專項資金項目 作者簡介 周海麗 女 副教授 博士 主要從事農(nóng)業(yè)機器人技術研究 通信作者 童俊華 男 教授 博士 主要從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與數(shù)字農(nóng)業(yè)技術研究 引言 嫁接種苗預切割是提前去除砧木苗切割點上方 的莖葉部分和接穗苗切割點下方的根莖部分 為后 續(xù)的取苗 夾持和對接騰出更多操作空間 減少嫁接 過程中的物理干擾和操作難度 從而提升嫁接苗的 準確性和效率 目前人工嫁接過程中 手持刀片逐 株預切割 帶缽的砧木苗仍保留在穴盤中 接穗苗則 儲存在塑料袋中備用 若采用機器嫁接 預切割將降 低機械手在高密度穴盤夾取定位砧木和接穗的難 度 由于不同品種和不同培養(yǎng)周期的嫁接苗高 度不一 預切割的高度也需要做出相應調(diào)整 因而 高度可調(diào)節(jié)的種苗預切割裝置可提高后續(xù)人工或者 自動化嫁接作業(yè)的效率 國外對茄果類 瓜類等不同品種嫁接機研發(fā)較 早 并取得了一定進展 日本和韓國嫁接機如 采用視覺識別 能獲取種 苗切割位置和切面圖像 提升砧 穗苗對接精度 省 略了預切割步驟 提升了效率 然而 這些帶檢測反 饋技術的設備成本較高導致推廣應用受限 荷蘭在 年推出的 型自動嫁接機 可以對砧 木進行機器預切割處理 接穗則通過人工切割并放 入機器與砧木對接 西班牙推出的 型半 自動嫁接機同樣依賴人工預切割 嫁接成功率達到 單機生產(chǎn)效率為 株 與人工作業(yè) 效率相比不占優(yōu)勢 國外嫁接機研發(fā)起步早 品類 多 較多嫁接機采用預切割后的苗在機器上作業(yè) 達 到標準化嫁接的目的 國內(nèi)對嫁接技術的研究起步稍晚 華南農(nóng)業(yè)大 學辜松等 設計的 型和 型手動嫁 接切削器 以及馮捷等 開發(fā)的茄果類嫁接苗手動 切削器 使切削作業(yè)標準化 田素博等 樓建忠 等 等 開發(fā)了系列嫁接苗切削機構 但 研發(fā)的切削及嫁接作業(yè)主要以單株為作業(yè)單元 工 作效率受到制約 尚未實現(xiàn)規(guī)?；鳂I(yè) 柏宗春 等 提出一種切削輸送裝置配合人工嫁接的新型 嫁接模式 通過往復式切削刀具快速切斷蔬菜苗 并 利用撥苗片將切斷的接穗輸送至接穗收集裝置 切 削效率達到 株 但水平傳送帶在收集上苗 莖較軟的種苗時 容易產(chǎn)生漏切 成功率為 山東安信 和合肥佳富特 等企業(yè)也對預切割設 備進行了研發(fā) 目前還處于內(nèi)測階段 總體而言 自 動預切割的研究落后于自動嫁接裝置的研究 二者 不匹配 未能形成高效嫁接的模式 針對種苗預切割依賴人工 自動化程度低的問 題 本文設計一種穴盤傳送帶斜置 高度可調(diào)的茄果 類種苗預切割裝置 采用 建立基于顯微鏡 成像的番茄苗 辣椒苗和茄子苗組織結(jié)構模型 并對 不同刃角切刀切苗效果進行仿真 以驗證預切割裝 置可靠性和切割性能 利用 軟件開展 四因素三水平響應面試驗 對影響預切割效果的主 要因素進行優(yōu)化 確定預切割的最佳作業(yè)參數(shù)組合 提升嫁接效率 機器自動化程度和節(jié)省人力成本 整機結(jié)構與原理 高度可調(diào)式預切機構原理 針對現(xiàn)有半自動和全自動茄果類嫁接機預切割 需求和人工預切割的特點 本文設計可調(diào)式預切割 裝置如圖 所示 主要由傳送帶 氣吹機構 可調(diào)式 切割機構 可調(diào)式收集機構組成 作業(yè)流程為 以 愛好砧木 預切割為例 機器啟動前 轉(zhuǎn) 動收集槽高度調(diào)節(jié)滑塊的旋鈕和手動微調(diào)螺桿的調(diào) 節(jié)旋鈕 如圖 所示 將收集槽和切刀調(diào)節(jié)至垂直距 離傳送帶 處 啟動預切割裝置 并調(diào)節(jié)傳送 帶和切刀電機調(diào)速器至最佳轉(zhuǎn)速 圖 可調(diào)式預切割裝置作業(yè)流程圖 傳送帶 氣吹機構 可調(diào)式切割機構 可調(diào)式收集 機構 圖 高度調(diào)節(jié)機構 收集槽高度調(diào)節(jié)滑塊 兩側(cè)各 個 收集槽 手動微調(diào) 螺桿 兩側(cè)各 個 切刀 氣流旋轉(zhuǎn)板與固定板兩端用阻尼合頁連 接 如圖 所示 轉(zhuǎn)動氣流旋轉(zhuǎn)板到合適位置 打開 氣泵并調(diào)節(jié)空氣開關達到合適氣壓 氣流旋轉(zhuǎn)板與 固定板之間的角度范圍為 操作人員將一盤砧木放在傳送帶起始位 置 氣流使苗株沿傳送帶前進方向倒伏 當穴盤到達 可調(diào)式切割機構時 切刀快速往復運動將苗株切斷 切斷后基質(zhì)和莖稈部分保留在原穴盤中 其余莖葉 部分在重力和氣流的作用下進入收集槽內(nèi) 直至整 農(nóng) 業(yè) 機 械 學 報 年 圖 氣吹機構 氣流旋轉(zhuǎn)板 氣管 分流器 阻尼合頁 兩側(cè)各 個 固定板 盤苗全部切割和收集完畢 此時操作人員放置第 盤待切割苗 并將第 盤預切割好的苗取走待嫁接 預切割其他品種苗株前 將收集槽和切刀 調(diào)節(jié)至指定高度后重復上述操作 種苗物理力學特性 在種苗生長發(fā)育過程中 不同品種間常出現(xiàn)長 勢不均的現(xiàn)象 本試驗選用室內(nèi) 孔穴盤育苗 試驗品種如圖 所示 育苗期 間為種苗提供均勻的生長環(huán)境以減少差異 每日光 照 防止徒長 白天溫度 夜間稍 低 以增強苗木莖干硬度 定期澆水保持適度濕潤 施用平衡的氮磷鉀肥避免過量 每個品種選 盤 株 符合嫁接要求的苗株進行測量 剔除未發(fā) 芽 漏播等穴孔 苗齡及物理參數(shù)如表 所示 種苗 預切割的高度根據(jù)嫁接農(nóng)藝要求 取值為真葉和子 葉的中間高度 圖 茄果類種苗試驗品種 表 苗齡及物理參數(shù) 種苗品種苗齡 株高 預切割高度 蓬面寬度 莖粗 番茄苗 愛好砧木 砧木 安納西 接穗 辣椒苗 紅火二號 砧木 蕭新 接穗 茄子苗 博喜 砧木 良峰四號 接穗 圖 剪切力學特性測試結(jié)果 番茄苗通常直徑較粗 但莖稈質(zhì)地較軟 因此容 易切斷 相比之下 辣椒苗莖稈直徑較小 但質(zhì)地 較硬 需要的剪切力較大 茄子苗硬度介于番茄 苗與辣椒苗之間 本文使用萬能試驗機分別對 株番茄苗 株辣椒苗和 株茄子苗進行剪切力 測試 試驗結(jié)果如圖 所示 由圖可知 番茄 辣椒 和茄子的剪切力與莖粗無顯著關聯(lián) 番茄苗剪切力 集中在 辣椒苗集中在 茄子 苗集中在 關鍵部件分析與優(yōu)化 往復式切刀分析與計算 目前半自動和全自動嫁接機常采用 一刀一 株 和 一刀多株 的切割方式 然而預切割裝 第 期 周海麗等 茄果類種苗嫁接整盤預切割裝置設計與試驗 置切割空間有限且對效率要求較高 這兩種方式難 以滿足預切割裝置設計需求 因此采用往復切割的 形式 在種苗持續(xù)輸送時 切刀高速往復剪切 實現(xiàn) 整盤苗的快速預切割 如圖 所示 刀片齒數(shù) 刀 柄長 切割覆蓋寬 的整排苗 圖 切刀結(jié)構圖 往復式切刀動力機構包括小齒輪 旋轉(zhuǎn)片 軸 承 特制大齒輪和滑塊 圖 通過雙曲柄滑塊機構 實現(xiàn)上下刀片往復剪切 大齒輪上下各有一個偏心 凸臺 偏心凸臺的偏心點與大齒輪中心點重合 上凸 臺圓心 下凸臺圓心與大齒輪中心在同一直線 偏心 距離為曲柄長度 軸承內(nèi)圈與凸臺固定 外圈安裝 水滴形 旋轉(zhuǎn)片 旋轉(zhuǎn)片另一端與滑塊連接 滑塊 帶動刀片沿直線運動 動力系統(tǒng)采用齒輪傳動 小 齒輪與電機轉(zhuǎn)軸連接 齒數(shù)為 大齒輪齒數(shù) 電 機額定電壓 額定轉(zhuǎn)速 額定功率 圖 切刀刀頭構成圖 小齒輪 旋轉(zhuǎn)片 軸承 上凸臺 中心軸 特制 大齒輪 滑塊 往復式切刀速度過慢會導致苗未切斷前被傳送 帶輸送走或者苗株卡在刀齒間被傳送帶拖拽離開穴 孔 上述情況均會影響后續(xù)切割 因此需要計算不 同電機轉(zhuǎn)速下的切割速率 并通過試驗獲得滿足成 功率需求的最佳切割速率 繪制可調(diào)式切割機構中 曲柄滑塊機構簡圖 以大齒輪圓心 為原點 如圖 所示 圖 曲柄滑塊機構簡圖 在 擋位調(diào)節(jié)電機調(diào)速器 通過 計 算對應平均速率為 為了保證整盤苗都順利切割 每當一穴盤格經(jīng) 過切割點時 切刀應至少完成 次往復運動 因此 傳送帶速度與切割速率間的關系應該滿足 式中 一穴盤格通過切割點所需時間 一穴盤格長度 傳送帶速度 切割速率 切刀往復運動距離 通過式 可知傳送帶速度與切割速率之間的 關系式為 不同刃角切刀切割效果仿真 根據(jù)前期試驗和文獻 選取刃角 和 作為切刀模擬參數(shù) 如圖 所示 這 種角 度能夠覆蓋常用切割角度范圍 且在苗莖剪切中表 現(xiàn)出較大差異 為了對種苗精準建模 使用共聚焦 顯微鏡和掃描電子顯微鏡 觀察番茄苗 辣椒 苗和茄子苗莖稈切斷后的橫截面 圖 不同刃角切刀示意圖 圖 展示了番茄苗莖稈截面組織結(jié)構 其莖 稈結(jié)構從內(nèi)到外依次為苗芯 韌皮層和表皮層 直徑 分別為 外表皮較薄 約 內(nèi)部細胞排列稀疏 間隙大 維管束分布松散 由于 高水分含量 約占莖稈質(zhì)量 以上 番茄苗莖稈 較為柔軟 易受外力影響發(fā)生彎曲 圖 展示了辣椒苗莖稈的橫截面組織結(jié)構 辣椒苗的莖稈從內(nèi)到外也分為苗芯 韌皮層和表皮 層 直徑分別為 維管束的密度較 高 細胞排列緊密 內(nèi)部含水率適中 約為 這種結(jié)構特性使其莖稈具有較高的結(jié)構強度和支撐 力 在外力作用下不易變形或斷裂 相比番茄苗 辣 椒苗的莖稈在切割過程中需要施加更多的力 圖 展示了茄子苗莖稈的橫截面組織結(jié)構 茄子苗的莖稈由 層組成 分別為苗芯 中間層 韌 皮層和表皮層 直徑分別為 農(nóng) 業(yè) 機 械 學 報 年 圖 種苗莖稈截面組織結(jié)構圖 茄子苗表皮細胞排列緊密 內(nèi)部維管束的密度較高 提供了良好的結(jié)構支撐 但莖稈含水率相對較低 約為 細胞間隙介于番茄苗和辣椒苗之間 剛性較強 這使得茄子苗在切割難度介于番茄苗和 辣椒苗之間 基于上述 分析結(jié)果 采用復合材料建模方 法 建立苗和切刀數(shù)值模型 圖 切刀材質(zhì)選用 采用 型電子式萬能試驗機進行 苗莖物理屬性測試 試驗機最大拉力 精度 壓縮 拉伸 彎曲試驗標準分別采用 結(jié)果如表 所示 切刀材料屬性如表 所示 圖 切苗仿真模型 表 種苗材料屬性參數(shù) 參數(shù)表皮層韌皮層中間層苗芯 密度 楊氏模量 泊松比 屈服強度 切線模量 失效應變 表 切刀材料屬性參數(shù) 參數(shù)數(shù)值 密度 楊氏模量 泊松比 屈服強度 切線模量 使用 軟件進行不同刃角切刀切苗效果 仿真 設定苗的行進速度為 切刀頻率為 行程為 切割速度呈正弦曲線變化 為確保模擬準確性 在總體模擬前進行網(wǎng)格無關性 驗證 選擇 種網(wǎng)格尺寸 結(jié)果如 圖 所示 種網(wǎng)格均能較好模擬苗莖切斷后的斷 面形態(tài) 且隨網(wǎng)格密度增加 斷面細節(jié)更清晰 綜合 考慮計算效率和結(jié)果準確性 選擇網(wǎng)格尺寸 進行后續(xù)模擬 圖 不同尺寸網(wǎng)格模型 種苗切割后傷口平整度直接影響嫁接成活率 仿真結(jié)果表明 不同刃角切刀切苗效果差異顯著 圖 顯示 刃角切刀切割后組織凸起少 傷口平 整度最高 相比之下 和 刃角切刀切割后存 在表皮粘連及不規(guī)則凸起 此外 切割過程中刃角 切刀應力最大 隨著刃角增大 應 力逐漸減小 圖 對 材質(zhì)的切刀而 言 該應力不會造成磨損 整機試驗 試驗設備與材料 試驗設備為高度可調(diào)式預切割裝置樣機 圖 采用光電式高精度測速計測量不同傳送帶 電機轉(zhuǎn)速下傳送帶的速度 試驗對象為愛好砧木 安納西 紅火二號 蕭新 博喜和良峰四號 試驗評價指標 以預切割后嫁接種苗在切割點位置被切斷 苗 株未脫離穴孔 被切割掉的部分全部儲存在收集槽 中為試驗成功 預切割成功率 計算公式為 第 期 周海麗等 茄果類種苗嫁接整盤預切割裝置設計與試驗 圖 模型計算結(jié)果 圖 試驗樣機 式中 被切割種苗總數(shù)量 株 未被切斷種苗數(shù)量 株 切割過程中被拖離穴孔種苗數(shù)量 株 被損壞苗株數(shù)量 株 切割后真葉未進入收集槽苗株數(shù)量 株 為了驗證樣機適用性能 將預切割效率與人 工預切割效率進行對比 預切割效率計算公式為 式中 切割效率 株 從放置整盤苗到輸送至切割點所耗 時間 切割整盤苗所需時間 切完后輸送至底部被人工取走所需 時間 一盤苗總苗株數(shù)量 株 單因素試驗設計與結(jié)果 通過多次試驗發(fā)現(xiàn) 傳送帶速度和切割速率的 改變 直接影響種苗能否被成功切割 氣吹角度和氣 流壓強決定切割后莖葉能否順利進入收集槽 這些 因素對預切割成功率至關重要 需分別分析參數(shù)范 圍以篩選最優(yōu)值 首先 使用高精度測速計測量傳送帶速度 初步 選取傳送帶速度為 根據(jù) 節(jié)中不同電機轉(zhuǎn)速下的切割速 率計算結(jié)果 初步選取切割速率為 結(jié)合設計和 實際需求 初步選取氣吹角度為 氣流壓強為 先選取切 割速率為 氣吹角度為 氣流壓強為 比較傳送帶速度對預切割成功率的影響 保持傳送帶速度為 氣吹角度為 氣 流壓強為 比較切割速率對預切割成功率 的影響 將傳送帶速度固定為 切割速率為 氣流壓強為 比較氣吹角度對預 切割成功率的影響 保持傳送帶速度 切割速率 氣 吹角度不變 比較氣流壓強對預切割成功率的影響 單因素試驗結(jié)果如圖 所示 從圖中可以看 出 傳送帶速度對預切割成功率的影響較大 通過試 驗觀察 當傳送帶速度接近 時 機器預切割 的成功率最高 且設備運行穩(wěn)定 當傳送帶速度超 過 時 種苗在切割點停留時間不足影響預 切割質(zhì)量 當傳送帶速度低于 時 雖然成功 率仍較高 但預切割效率明顯下降 因此優(yōu)選傳送 帶速度為 當切割速率低于 即電機轉(zhuǎn)速為 時 切刀的往復運動頻率較低 導致切 割失敗 隨著切割速率的提升 預切割成功率逐步 提升 并在切割速率為 即電機轉(zhuǎn)速為 時成功率達到峰值 因此 將切割速率 的優(yōu)選值初步確定為 對應電機轉(zhuǎn)速 氣吹角度和氣流壓強對預切割成功率影響相對 較小 氣吹角度在 范圍內(nèi) 比在 范圍內(nèi)的變化趨勢緩慢 因此初步選取氣吹角 度為 當氣流壓強為 時 預切割成功率 最高 因此將其作為優(yōu)選值進行進一步分析 農(nóng) 業(yè) 機 械 學 報 年 圖 單因素試驗結(jié)果 多因素響應面試驗設計 單因素試驗篩選出了傳送帶速度 切割速率 氣 吹角度和氣流壓強的大致優(yōu)選范圍 但無法確定最 佳組合 故而需要進行響應面分析試驗 根據(jù)單因 素試驗的初選值范圍設計響應面分析 統(tǒng)計預切割 成功率最高條件下的參數(shù)組合 并綜合考慮成功率 和效率 優(yōu)化得到最佳參數(shù)組合 為提高試驗效率并保證結(jié)果的科學性 先選用 番茄種苗 愛好砧木和安納西 進行試驗 以獲得適 用于番茄的最佳參數(shù)組合 選擇番茄作為試驗的初 始種類原因為 番茄苗莖稈較為柔軟 在氣流 切 割力等因素作用下更易受力變形 優(yōu)先對番茄種苗 進行試驗 可以更準確地評估參數(shù)組合在柔軟種苗 上的適用性 確保預切割效果的穩(wěn)定性 適用于番 茄的參數(shù)組合更易滿足辣椒和茄子等結(jié)構堅韌種苗 的需求 因此 柔軟度較高的番茄種苗能夠作為 嚴 苛條件 的測試基準 番茄種苗對氣流更敏感 優(yōu)先試驗有助于優(yōu)化氣流參數(shù) 減少莖稈彎曲導致 的切割高度不整齊問題 確定番茄的最佳氣流參數(shù) 后 可直接適用于其他種苗 從而減少額外的試驗調(diào) 整需求 根據(jù) 節(jié)仿真結(jié)果 番茄莖稈在 刀齒切割下應力較小 能夠滿足預切割要 求 在確定番茄種苗預切割的最佳參數(shù)后 將其應 用于辣椒 紅火二號 蕭新 和茄子 博喜 良峰 四號 種苗的試驗中 以評估該參數(shù)組合的普適性 和成功率 如果該參數(shù)組合在辣椒和茄子種苗上也 能達到預期效果 則表明優(yōu)化結(jié)果具有較好的適 用性 以傳送帶速度 切割速率 氣吹角度及氣流壓強 為自變量 基于單因素試驗初步篩選出的各變量優(yōu) 選值 根據(jù) 中心組合試驗設計原理 進行四因素三水平響應面分析試驗 對預切割性能 進行分析 各因素編碼如表 所示 多因素響應面試驗結(jié)果與分析 每組試驗選取愛好砧木和安納西各 盤 株 得出相關響應面試驗結(jié)果如表 所示 為因素編碼值 根據(jù)表 中試驗結(jié)果 對 預切割成功率進行方差分析 結(jié)果如表 所示 表 試驗因素編碼 編碼 因素 傳送帶速度 切割速率 氣吹角度 氣流壓強 注 切割速率為 時對應的電機轉(zhuǎn)速分 別為 表 響應面試驗結(jié)果 序號因素 第 期 周海麗等 茄果類種苗嫁接整盤預切割裝置設計與試驗 表 方差分析 方差來源平方和自由度均方 模型 殘差 失擬 誤差 總和 注 表示極顯著 回歸模型 值為 證明回歸方程擬合程 度較好 說明試驗可信度和準確度很高 失擬項不顯 著 說明試驗可靠 對模型進行進一 步分析可知 對種苗預切割成功率影響極顯著 的是 對預切割成功率分 析結(jié)果進行 檢驗 得到二次回歸方程為 圖 切割速率和傳送帶速度交互作用響應曲面 當氣吹角度為 氣流壓強為 時 繪 制傳送帶速度和切割速率交互作用對種苗預切割成 功率影響的響應曲面 從圖 中可以看出 當傳送 帶速度較快 切割速率較低時 預切割成功率較低 隨 著傳送帶速度的降低和切割速率的增加 預切割成功 率逐漸提升 這表明成功率的提升是兩者共同作用 的結(jié)果 在中等傳送帶速度下 提高切割速率可以顯 著提升成功率 部分彌補傳送帶速度的影響 同時 平滑的過渡曲面顯示 傳送帶速度和切割速率在一定 范圍內(nèi)的微小變化不會顯著影響成功率 通過 軟件分析得出 最佳 參數(shù)組合為 傳送帶速度 切割速率 氣吹角度 氣流壓強 為滿足電機調(diào)速比例和實際設計需 求 將參數(shù)取整并規(guī)范為 傳送帶速度 切割 速率 氣吹角度 氣流 壓強 建立參數(shù)組合優(yōu)化模型 在最佳參數(shù)組合下 分別對紅火二號 蕭新 博喜和良峰四號進行預切割試驗 樣本數(shù)量均 為 盤 株 成功率見表 表 最優(yōu)參數(shù)下其余品種預切割試驗成功率 品種次序成功率 品種次序成功率 紅火二號 博喜 蕭新 良峰四號 試驗結(jié)果表明 紅火二號 蕭新 博喜和良 峰四號 個品種在 組試驗中均達到接近 的 高成功率 驗證了該參數(shù)組合在不同品種中的良好 適用性 部分試驗中出現(xiàn) 和 的略低 成功率 這是因為辣椒 茄子莖稈相對較硬 切割時 對氣流壓強需求更大 整體上試驗的適用性較強 說明番茄種苗所得到的最佳參數(shù)組合能夠在較嚴苛 的切割條件下適用 因此 該參數(shù)組合可以作為不 同茄果類作物切割試驗的通用最佳參數(shù) 有助于提 高實際應用中的操作效率和質(zhì)量控制 優(yōu)化參數(shù)試驗驗證 將單因素試驗初步篩選的傳送帶速度 切割速率 氣吹角度 及氣流壓強 作為優(yōu)化前參數(shù) 選用具有代表性的番茄 農(nóng) 業(yè) 機 械 學 報 年 苗進行試驗 每組試驗樣本數(shù)量為一盤愛好砧木和 一盤安納西 優(yōu)化前后預切割成功率如表 所示 優(yōu)化后預切割成功率顯著提升 平均達到 優(yōu)化效果平均提高 個百分點 傳送帶長度為 輸送預切割完整盤苗的時間約為 裝置的 切割速率達 盤 預切割仍存在失敗率是因為 部分穴盤外側(cè)存在長勢極為彎曲的種苗 影響切割 且莖葉部分掉落在傳送帶上 試驗過程如圖 所 示 將傳送帶速度和切割速率數(shù)值代入公式 進 行驗證 切割速率與傳送帶速度比值為 符合 切割要求 表 優(yōu)化參數(shù)驗證試驗結(jié)果 試驗序號成功率優(yōu)化前優(yōu)化后 結(jié)論 設計了一種往復式自動切刀 對不同刃角 圖 樣機試驗 切刀進行切苗效果仿真和切割機構動力學分析 仿 真表明切刀刃角為 時 切割效果最佳 切刀在傳 送帶勻速輸送條件下能高效切斷整盤不同品種的 種苗 選用番茄苗進行響應面分析試驗 得出最 佳預切割參數(shù)組合 在該組合下進行辣椒苗和茄子 苗預切割試驗 驗證平均成功率均大于 滿 足預期要求 對預切割裝置進行參數(shù)優(yōu)化得出最佳組合 為 傳送帶速度 切割速率 電機 轉(zhuǎn)速 氣吹角度 氣流壓強 在該參數(shù)組合下 預切割平均成功率達 預切割效率達 盤 穴規(guī)格 實現(xiàn) 了對茄果類種苗高效預切割操作 參考文獻 李軍 張鐵中 褚佳 等 全自動整排蔬菜嫁接機嫁接夾輸送機構設計與試驗 農(nóng)業(yè)機械學報 童俊華 喻擎蒼 泮金輝 等 雙斷根嫁接機自動搬運與回栽裝置設計與試驗 農(nóng)業(yè)機械學報 李興 針接式蔬菜嫁接機的研究 杭州 浙江大學 姜凱 馮青春 王秀 等 國外蔬菜嫁接機器人研究動態(tài) 農(nóng)業(yè)工程技術 辜松 李愷 初麒 等 系列蔬菜嫁接切削器作業(yè)試驗 農(nóng)業(yè)工程學報 馮捷 李愷 楊艷麗 等 型茄果類蔬菜嫁接切削器的研制 農(nóng)機化研究 第 期 周海麗等 茄果類種苗嫁接整盤預切割裝置設計與試驗 田素博 宋傳程 董嵩 等 甜瓜貼接嫁接機切削裝置工作參數(shù)優(yōu)化與試驗 農(nóng)業(yè)工程學報 樓建忠 李建平 朱盤安 瓜類蔬菜嫁接砧木生長點去除機構設計與試驗 農(nóng)業(yè)工程學報 柏宗春 呂曉蘭 夏禮如 蔬菜嫁接苗高速切削裝置設計 農(nóng)業(yè)工程學報 韓吉書 宋甲斌 高中強 等 山東安信種苗針對蔬菜種苗機械化嫁接育苗關鍵技術的開發(fā)與應用 農(nóng)業(yè)工程技術 合肥佳富特機器人科技有限責任公司 姜凱 陳立平 張騫 等 蔬菜嫁接機器人柔性夾持搬運機構設計與試驗 農(nóng)業(yè)機械學報 胡雙燕 胡敏娟 張文毅 等 辣椒穴盤苗莖稈力學特性試驗與仿真研究 中國農(nóng)機化學報 陳建能 李杭 劉林敏 等 分體刀具式名優(yōu)茶采摘末端執(zhí)行器設計與試驗優(yōu)化 農(nóng)業(yè)機械學報 張議囡 于曉琳 黃樹濤 等 刀具幾何參數(shù)對 復合材料切削力的影響仿真研究 工具技術 上接第 頁 史乃煜 陳海濤 葉俊宏 等 華東稻麥輪作區(qū)立旋自走電驅(qū)動式定角度清秸機設計與試驗 農(nóng)業(yè)機械學報 侯守印 紀張馳 薛東輝 等 適配免耕播種單體的清秸裝置改進設計與試驗 農(nóng)業(yè)機械學報 侯守印 陳海濤 鄒震 等 原茬地種床整備側(cè)向滑切清秸刀齒設計與試驗 農(nóng)業(yè)機械學報 農(nóng) 業(yè) 機 械 學 報 年