隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷完善和發(fā)展,設(shè)施園藝得到了迅猛的發(fā)展。在設(shè)施園藝中,設(shè)施蔬菜占了很大的比重,而影響設(shè)施蔬菜整體效益的關(guān)鍵因素是種苗的生產(chǎn),種苗生產(chǎn)往往采用人工來(lái)完成,這導(dǎo)致了生產(chǎn)率低、作業(yè)質(zhì)量不穩(wěn)定、成本高等問(wèn)題。雖然國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的種苗生產(chǎn)機(jī)器人比較發(fā)達(dá),但其價(jià)格昂貴,不適合我國(guó)的生產(chǎn)需要。因此,研究研究符合我國(guó)國(guó)情的種苗生產(chǎn)機(jī)器人意義重大。在種苗生產(chǎn)機(jī)器人的研究中,末端執(zhí)行器的開(kāi)發(fā)是核心內(nèi)容之一,種苗生產(chǎn)機(jī)器人末端執(zhí)行器又叫夾持手,目前夾持手大多采用尺寸定位方式,該方式難以適應(yīng)秧苗個(gè)體差異的特性,易傷苗,夾持效果不穩(wěn)。日本也曾開(kāi)發(fā)出了應(yīng)變片和鈦鎳記憶合金柔性?shī)A持機(jī)構(gòu),但該機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜,成本很高,可靠性差。因此,開(kāi)發(fā)一種穩(wěn)定可靠且不不傷苗的末端執(zhí)行器對(duì)種苗生產(chǎn)機(jī)器人的發(fā)展至關(guān)重要。為了解決這一問(wèn)題,本研究采用負(fù)壓吸附技術(shù),設(shè)計(jì)了負(fù)壓氣吸夾作為種苗生產(chǎn)機(jī)器人的末端執(zhí)行器,本文以西瓜為代表,通過(guò)對(duì)西瓜秧苗的外形特征的研究設(shè)計(jì)了負(fù)壓氣吸夾外形結(jié)構(gòu),并采用Fluent軟件對(duì)負(fù)壓氣吸夾氣室內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析,得到了不同條件下氣室的壓力云圖與速度云圖,為了對(duì)負(fù)壓氣吸夾的作業(yè)性能做進(jìn)一步的研究,本文還進(jìn)行了如下的試驗(yàn)研究。 (1)對(duì)于研究負(fù)壓氣吸夾的吸附特性,本文以負(fù)壓氣吸夾吸附秧苗時(shí)在胚軸方向產(chǎn)生的最大拉力為評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)試驗(yàn)得出了產(chǎn)生最大拉力的最優(yōu)組合為：負(fù)壓氣吸夾材料選擇聚氨酯,吸孔直徑為1.9mm,氣室真空度為-80kPa,本文還對(duì)負(fù)壓氣吸夾吸附秧苗的適應(yīng)做了相關(guān)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明：吸孔直徑為1mm、夾口槽直徑為1.5mm的負(fù)壓氣吸夾,適應(yīng)秧苗胚軸直徑的范圍為1.3mm-1.5mm;吸孔直徑為1.5mm,夾口槽直徑為2.0mm的負(fù)壓氣吸夾,適應(yīng)秧苗胚軸直徑的范圍為1.8mm-2.mm;吸孔直徑為2mm、夾口槽直徑為2.5mm的負(fù)壓氣吸夾,適應(yīng)秧苗胚軸直徑的范圍為2.4mm-2.5mm. (2)關(guān)于負(fù)壓氣吸夾垂直吸附秧苗的特性研究,本文先從理論上得出了垂直吸附距離公式,通過(guò)試驗(yàn)分析得出了產(chǎn)生最大垂直吸附距離的最優(yōu)組合為：吸孔直徑為2mm,秧苗長(zhǎng)度為20mm,氣室真空度為-80kPa。 (3)為了克服攏苗機(jī)構(gòu)的一些缺點(diǎn),本文以反應(yīng)時(shí)間作為正壓對(duì)位條件下負(fù)壓氣吸夾吸附特性的評(píng)價(jià)指標(biāo),反應(yīng)時(shí)間是指從正壓開(kāi)始對(duì)位到負(fù)壓氣吸夾成功吸附秧苗所用的時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果表明：反應(yīng)時(shí)間最短的組合為：氣流速度為中速,兩竹節(jié)管間夾角為30。,縱向偏移量為4mm。
【學(xué)位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：S223
【部分圖文】：

該嫁接機(jī)器人的夾持手采用雙夾夾持的方式來(lái)夾持秧苗。1994年洋馬公司也^u發(fā)出全自動(dòng)前類嫁接機(jī)器人，其夾持手如圖1-1 (b)所示。2005年井關(guān)公司推出菊花扦插機(jī)產(chǎn)品，如圖1-2 (a),該扦插機(jī)夾持機(jī)構(gòu)采用一組固定夾和一組移動(dòng)夾組合的形式來(lái)夾持菊花枝條，通過(guò)氣虹帶動(dòng)移動(dòng)夾可以實(shí)現(xiàn)對(duì)秧苗的夾持和打開(kāi)，該機(jī)主要用于穴盤中扦插作業(yè)，每次能夠夾持一排，一次性完成一排秧苗的扦插作業(yè)。上世紀(jì)90年代荷蘭對(duì)扦插機(jī)器人進(jìn)行了開(kāi)發(fā)研究，開(kāi)發(fā)出了花舟b^插機(jī)，如圖1-2 (b)所^ ypi ：■ i(a) GR800嫁接機(jī)器人 (b)洋馬嫁接機(jī)器人圖1-1瓜類和琉果類秩苗夾持手Fig.1-1 The holding hands of the solanum vegetable and gourd vegetables~杙i(a)日本扦插機(jī)夾持手 （b)荷蘭扦插機(jī)夾持手圖1-2扦插機(jī)夾持手Fig. 1-2 The holding hands of the cutting韓國(guó)在日本之后也開(kāi)發(fā)出類似日本GR800型的半自動(dòng)嫁接機(jī)器人2004年IdealSystem公司開(kāi)發(fā)出全自動(dòng)琉類嫁接機(jī)器人，其夾持手如圖1-3 (a),其原理也是通過(guò)兩組夾持手來(lái)實(shí)現(xiàn)夾持手作業(yè)，其中一組夾持手固定，另一■組可以自由打開(kāi)或夾持，該機(jī)的姑木夾持手和接穗夾持手的原理和形式相同。2010年荷蘭丨SO公司研制出基于機(jī)器視覺(jué)跟蹤的全自動(dòng)前果類嫁接機(jī)器人

自動(dòng)前類嫁接機(jī)器人，其夾持手如圖1-1 (b)所示。2005年井關(guān)公司推出菊花扦插機(jī)產(chǎn)品，如圖1-2 (a),該扦插機(jī)夾持機(jī)構(gòu)采用一組固定夾和一組移動(dòng)夾組合的形式來(lái)夾持菊花枝條，通過(guò)氣虹帶動(dòng)移動(dòng)夾可以實(shí)現(xiàn)對(duì)秧苗的夾持和打開(kāi)，該機(jī)主要用于穴盤中扦插作業(yè)，每次能夠夾持一排，一次性完成一排秧苗的扦插作業(yè)。上世紀(jì)90年代荷蘭對(duì)扦插機(jī)器人進(jìn)行了開(kāi)發(fā)研究，開(kāi)發(fā)出了花舟b^插機(jī)，如圖1-2 (b)所^ ypi ：■ i(a) GR800嫁接機(jī)器人 (b)洋馬嫁接機(jī)器人圖1-1瓜類和琉果類秩苗夾持手Fig.1-1 The holding hands of the solanum vegetable and gourd vegetables~杙i(a)日本扦插機(jī)夾持手 （b)荷蘭扦插機(jī)夾持手圖1-2扦插機(jī)夾持手Fig. 1-2 The holding hands of the cutting韓國(guó)在日本之后也開(kāi)發(fā)出類似日本GR800型的半自動(dòng)嫁接機(jī)器人2004年IdealSystem公司開(kāi)發(fā)出全自動(dòng)琉類嫁接機(jī)器人，其夾持手如圖1-3 (a),其原理也是通過(guò)兩組夾持手來(lái)實(shí)現(xiàn)夾持手作業(yè)，其中一組夾持手固定，另一■組可以自由打開(kāi)或夾持，該機(jī)的姑木夾持手和接穗夾持手的原理和形式相同。2010年荷蘭丨SO公司研制出基于機(jī)器視覺(jué)跟蹤的全自動(dòng)前果類嫁接機(jī)器人，該機(jī)采用單株苗作業(yè)形式，夾持手的原理與圖]-](a)中的夾持手原3

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文理相同，都是采用雙夾來(lái)夾持秧苗，其夾持手如下圖1-3 (b)所示。(a)韓國(guó)番前嫁接夾持手 （b)荷蘭番前嫁接夾持手圖1-3嫁接夾持手Fig. 1-3 The holding hands of the grafting國(guó)內(nèi)上世紀(jì)90年代，臺(tái)灣開(kāi)發(fā)出半自動(dòng)百香果嫁接機(jī)器人，同期臺(tái)灣大學(xué)還進(jìn)行了百合組培機(jī)器人的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，2007年臺(tái)灣中興大學(xué)對(duì)糊蝶蘭組培機(jī)器人進(jìn)行了研宄。1998年中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張鐵中研制出半自動(dòng)嫁接機(jī)器人；2002年又對(duì)組培機(jī)器人等進(jìn)行了基礎(chǔ)研宄；2005年申請(qǐng)者研制出半自動(dòng)插接式瓜類嫁接機(jī)丨25]，經(jīng)多輪改進(jìn)2010年推出了 2JC-600B型半自動(dòng)瓜類嫁接機(jī)夾持手形式如下（圖l-4a),隨后在2011年研制出高速前果類半自動(dòng)嫁接機(jī)器人2rr-1600 (圖l-4b);另外，北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研宄中心、浙江理工大學(xué)和浙江大學(xué)對(duì)嫁接機(jī)器人也進(jìn)行了研究。(a) 2JC-600B 夾持手 （b) 2JT-1600 夾持手圖1-4國(guó)內(nèi)種苗生產(chǎn)機(jī)器人夾持手Fig. 1-4 The holding hands of the domestic seed production robot為了實(shí)現(xiàn)幼苗柔性?shī)A持，東芝公司在研制組培機(jī)器人時(shí)，采用力定位方式開(kāi)發(fā)了一種應(yīng)變片柔性?shī)A持機(jī)構(gòu)[27】（圖1-5)，該機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)兩個(gè)繩輪和鋼絲將動(dòng)力傳給一絲杠，絲杠的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)夾持手繞夾持軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉。夾持手上應(yīng)變片反饋夾持力的大小

【參考文獻(xiàn)】

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3 辜松;江林斌;;國(guó)內(nèi)外蔬菜嫁接機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2007年06期

4 劉峰梅,孫守民,閻林平;SJZ-1型蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的研制[J];糧油加工與食品機(jī)械;1997年06期

5 邢如義,劉長(zhǎng)江,劉洪家;寒區(qū)外向型設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)化模式的研究與探討[J];農(nóng)機(jī)化研究;2002年04期

6 江林斌;辜松;;蔬菜機(jī)械嫁接用接穗與砧木力學(xué)特性研究[J];農(nóng)機(jī)化研究;2007年03期

7 魏曉明;齊飛;丁小明;鮑順淑;李中華;何芬;;我國(guó)設(shè)施園藝取得的主要成就[J];農(nóng)機(jī)化研究;2010年12期

8 初麒;姜?jiǎng)P;劉凱;辜松;;2JC-600型自動(dòng)嫁接機(jī)的試驗(yàn)研究[J];農(nóng)機(jī)化研究;2011年01期

9 馬洪順,張忠君,曹龍奎;薇菜類蔬菜生物力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2004年05期

10 辜松;;2JC-350型蔬菜插接式自動(dòng)嫁接機(jī)的研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2006年12期

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本文編號(hào)：2809548