【正文】 2 國內(nèi)移栽機(jī)發(fā)展概況 我國 的 旱 地栽 植 機(jī)械 的 研 究開 始 于 20世紀(jì) 60年 代，起 步 較早 ，但 農(nóng)機(jī)和 農(nóng) 藝 明顯 脫 節(jié)，忽 略了 綜 合經(jīng) 濟(jì) 效 益，更沒 有 科學(xué) 地 分 析育 苗 移 栽機(jī)械 化 過 程的 種 植技 術(shù) 難 題 ，從 而 使 這一 技 術(shù) 擱淺 。近 年 來 ，栽 植 機(jī) 械伴隨 著 旱 地育 苗 移栽 技 術(shù) 的研 究 和 推廣 而 發(fā)展 起 來 ，已 成 為 科研 和 生 產(chǎn)部門 關(guān) 注 的問 題 之一 ，又 有 多種 新 型 栽植 機(jī) 械 出現(xiàn) 。但 總 體來 講 ，目 前我國 研 制 使用 的 栽植 機(jī) 械 仍處 于 起 步階 段 ，以 半自 動(dòng) 為主 。目 前 ，國 內(nèi)正在加緊移栽機(jī) 的研 制 工 作， 主 要 有： 黑 龍江 省 白 樺耕 作 機(jī)廠 研 制 2YZ一 2， 2YZ一 4和 2YZ一 6移栽 機(jī) ；蘇 州 金 果實(shí) 農(nóng) 業(yè)技 術(shù) 裝 備有 限 公 司生 產(chǎn)的多 功 能 移栽 機(jī) 和 2ZM一 1型秧 苗 栽 植鋪 膜 機(jī) ；內(nèi) 蒙 古農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)機(jī) 械 廠 研制的 2ZT一 2型 甜 菜移 栽 機(jī)；北 京京 鵬 有 限公 司 生產(chǎn) 的 PCI0移 栽 機(jī)；遼 寧省鞍山市農(nóng)業(yè)機(jī) 械廠 與 中 國農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械化 科 學(xué)研 究 院 合作 進(jìn) 行研 制 的 國 4 家“九五”科技 攻關(guān) 項(xiàng) 目 一玉 米 、 蔬菜 移 栽機(jī) 等 ??3 。 （二） 自動(dòng)取苗裝置的發(fā)展現(xiàn)狀 目前 移 栽 機(jī)自 動(dòng) 取苗 裝 置 的研 究 還 較少 ，本 人通 過 大量 文 獻(xiàn) 收集 概括有 以 下 幾種 ，從 實(shí) 現(xiàn) 機(jī)構(gòu) 分 為機(jī) 械 式 和氣 吸 式，從取 苗 類 型分 為 機(jī) 械夾苗 取 苗 式、機(jī)械 夾 土 取苗 式 和氣 吸 氣 吹自 動(dòng) 排苗 式。下 面 從典 型 的 四桿機(jī) 構(gòu) 型 、機(jī) 械 臂型 、 移 栽抓 型 、 頂桿 式 和氣 吸 式 簡要 說 明各 自 特 點(diǎn) 。 1 四桿機(jī)構(gòu)型 采用平面四連桿 機(jī)構(gòu) 來 實(shí) 現(xiàn)取 苗 動(dòng) 作 ( 圖 ) , 其原理為 : 隨著曲柄 AB 繞 A 點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng) , 固定在四連桿機(jī) 構(gòu) 上 的苗 指 插 入苗 缽 中 將苗 取出 , 當(dāng) 苗 運(yùn) 到導(dǎo) 苗 管 口上 方 時(shí) , 由固 定 在 機(jī)組 上 的 排 苗桿 EF 將苗撥下 , 使苗 脫 離 苗指 , 進(jìn)入 導(dǎo) 苗 管 , 完 成 取苗 過 程 。在 自 動(dòng)取 苗 機(jī) 構(gòu)中 , 苗指端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 取決 于 四 連桿 機(jī) 構(gòu) 中 4 個(gè)連桿的長度及 其 連接 點(diǎn) 的 位置 [ 2] , 它們的組合有無 窮 多種 。 在 進(jìn)行 多 次試 驗(yàn) 后 , 選取合適的連桿長 度 和 連接 點(diǎn) 的位 置 , 可得 到 苗 指端 點(diǎn) 的運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 , 如圖 所示。這種曲線的特點(diǎn) 是 : 形狀狹長 , 一邊近似為直線 ,另 一 邊為 曲 率 半徑 較大的圓弧 , 苗指的這種運(yùn)動(dòng)軌跡有利于平穩(wěn)取苗 ??4 。 圖 四連桿自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu) 圖 苗指端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 軌 跡 5 2 機(jī)械臂型 隨著工業(yè)機(jī)器人 技術(shù) 的 日 益成 熟 和 廣泛 應(yīng) 用 ,該技 術(shù) 在 農(nóng)業(yè) 中 的 應(yīng)用越 來 越 廣泛 , 它的 應(yīng) 用 將極 大 提 高農(nóng) 業(yè) 生產(chǎn) 率 和 自動(dòng) 化 程度 。為 了 實(shí)現(xiàn)取苗自動(dòng)化 , 提出用取苗機(jī)械 臂 代替 人 工取 苗 放 苗 , 達(dá)到提高移栽工作效率的目的 , 實(shí)現(xiàn)缽苗移栽自動(dòng)化。 取苗 機(jī) 械臂完成將缽苗從 穴盤 中 取出 , 然 后放 入 到 栽 植 器 中 , 根據(jù)取苗點(diǎn)與放 苗點(diǎn) 的 位置空間 ,構(gòu)建的取 苗 機(jī) 械臂如圖 ??5 。 3 移 栽抓型 3． 1 移栽爪結(jié)構(gòu) 移栽 爪 (圖 ) 主要 由 驅(qū) 動(dòng)氣 缸 (1)、指針 安 裝 定位 塊 (2)、移栽 爪安裝 定 位 塊 (3)、彈 簧套 (4)、指筒 (5)和夾持指針 (6)組 成 。 氣缸 缸 體固 接指針安裝定位塊 ，氣 缸 活 塞桿 固 接 移栽 爪安裝定位塊，移 栽爪 安 裝 定位 塊 上 通過 銷軸連 接 4個(gè) 指 筒，指 針穿 過 指筒 同 接 在指 針安裝 定 位 塊上 ，彈簧 套 卡在 4個(gè) 指 筒 上端 的凹槽中，在機(jī)械 爪安 裝 定 位塊 上 設(shè) 置帶 螺孔 的側(cè)板。 3． 2 移栽爪工作過程 6 移栽爪工作時(shí)安 裝在 機(jī) 械 臂 (圖 )的 滑塊 上 。初 始 狀 態(tài)， 移 栽 爪位于單個(gè)穴苗的 正上 方 ， 指針 伸 出 指筒 5mm； 移栽 爪 整 體下 降 至 指定 點(diǎn)后 ，氣 缸 驅(qū) 動(dòng)指 針 沿指 筒 向 下運(yùn) 動(dòng) ，插 入苗 坨 中 ，當(dāng) 氣 缸 即將 滿 行程 時(shí) ，指針 向 里 回收 23mmt31，夾 緊苗 坨 ；移 栽爪 上 移 ，將 穴 苗 從穴 盤 中取 出 。水平移動(dòng)到生長 盤的 正 上 方； 移 栽 爪下 降 ，氣缸反行程運(yùn)動(dòng)， 指針 張 開 、收 回 。 穴苗 被 植入生長 盤 中 ；移栽 爪 整 體上 升 ，回 到初 始 位置 。指 針 入土 過 程 (圖 )為：夾苗 時(shí) ，指 針連 接 板 在缸 體 的驅(qū) 動(dòng) 下 向下 運(yùn) 動(dòng) 。到達(dá) 一 定 位置 后 ，連 接板圓 柱 倒 角面 推 動(dòng)指 筒 繞 銷軸 旋 轉(zhuǎn) 角度 0(圖 )，指 筒 施力 于 指針 ，使指針 變 形 ，向 里 夾緊 苗 坨 。放 苗 時(shí) ，氣 缸 反行 程 作 業(yè)， 缸 體向 上 運(yùn) 動(dòng) 。指筒在彈簧套的 作用 下 向 內(nèi)旋 轉(zhuǎn) 角 度 8，指 針 恢復(fù) 變 形 ，松 開 苗 坨 ??6 。 圖 移栽機(jī)械 臂 圖 指針入 土過 程 簡圖 圖 夾緊過 程圖 4 頂桿式 下面 以 差 速杠 桿 式缽 苗 移 栽機(jī) 構(gòu) 的 工作 原 理說 明 頂 桿式 取 苗原 理 。其工 作 原 理圖 如 圖 .該 機(jī) 構(gòu) 的工 作 原理 ：動(dòng) 力通 過 主 軸一 端 的 鏈輪輸 入，經(jīng) 過 以主 軸 作 為輸 入 軸的 一 個(gè) 差速 齒 輪箱 ，同 時(shí) 分 別被 傳 遞 給凸輪 和 轉(zhuǎn) 籠，使它 們 按 一定 速 比同 向 差 速轉(zhuǎn) 動(dòng)。 穴盤 從 輸 送 臺喂 入 到 轉(zhuǎn)籠上 ，隨 轉(zhuǎn) 籠一 起 轉(zhuǎn) 動(dòng)送 進(jìn) 。同時(shí) ，主 軸 帶動(dòng) 凸 輪轉(zhuǎn) 動(dòng) ，凸 輪在 轉(zhuǎn) 動(dòng) 過程中 接 觸 到杠 桿 輸入 端 ，推 動(dòng) 杠 桿 繞 杠 桿支 撐 軸擺 動(dòng)，杠 桿 輸出 端 克 服彈簧 阻 力 推動(dòng) 頂 桿作 加 速 直線 運(yùn) 動(dòng) ，項(xiàng) 桿 快 速將 轉(zhuǎn) 動(dòng)至 頂 出 位置 的 穴盤 7 內(nèi)的 缽 苗 項(xiàng)出 ，缽 苗 脫 盤后 依 靠自 身 重 力經(jīng) 導(dǎo) 苗管 落 入 田中 。凸 輪 與 杠桿輸 入 端 脫離 接 觸后 ，凸輪 繼 續(xù)轉(zhuǎn) 動(dòng)，而 頂 桿在 復(fù) 位彈 簧 作 用下 回 到 處初始 位 置，等 待 下一 個(gè) 頂出 動(dòng) 作，至 此 一個(gè) 缽 苗的 頂 出 過程 全 部完 成 ??7 。 圖 缽 苗 移栽 機(jī) 構(gòu)的 工 作 原理 圖 5 氣吸式 下面以 氣吸式有 序移 栽 機(jī) 整機(jī) 氣 吸 式投 苗 裝置 結(jié) 構(gòu) 和工 作 原理 說明氣吸式取苗原理 。 投苗裝置是有序 移栽 機(jī) 的 關(guān)鍵 部 件 之一 ， 它直 接 決 定 投 苗 的可 靠 性和投 苗 頻 次 。 研 制 的 氣吸 式 投苗 裝 置 由吸 苗 管 、 空氣室 、 導(dǎo)苗 管 、 投苗活門 、 吸氣管 、 吸氣 活 門 等組 成 。 如圖 示。 工作原理 ： 缽苗 在吸 氣口上方 ， 投苗活 門和 吸 氣 活門關(guān)閉 ， 形成封 閉空 間 。 打開吸氣活門進(jìn)行 吸氣 ， 缽苗在負(fù)壓作用下脫 盤被 加 速 ，當(dāng)達(dá)到空氣室時(shí) ， 關(guān)閉吸氣 8 活門 ， 打 開 落苗 活 門 ， 缽苗 經(jīng) 過 空氣 室 及自 由 下 落段 落 入 水田 ， 完成移栽 。 然后 移 動(dòng)缽 盤 ， 下 一個(gè) 缽 苗 又被 移 到吸 氣 口 上方 ， 開 始 下一 個(gè) 循 環(huán)??8 。 四、國內(nèi)移栽機(jī)械化發(fā)展存在的主要問題及解決方法 目前 國 內(nèi) 外移 栽 機(jī)大 都 為 半 自 動(dòng) 化 移栽 機(jī) ，制約 移 栽機(jī) 向 全 自動(dòng) 化發(fā)展 的 一 個(gè)重 要 方面 就 是 取苗 裝 置 的研 究 與改 進(jìn) 。國內(nèi) 對 移 栽機(jī) 自 動(dòng) 取苗裝 置 研 究相 對 較少 ，國 外 自動(dòng) 移 栽機(jī) 成 本 較高 并 且與 本 土 需求 有 一 定的差 距。本 課 題通 過 對 大量 文 獻(xiàn)的 閱 讀，對 現(xiàn)有 研 究成 果 歸 納出 各 個(gè) 移栽機(jī) 自 動(dòng) 取苗 裝 置的 優(yōu) 缺 點(diǎn) ，并 結(jié) 合新 疆 氣 候情 況 與新 疆 番 茄產(chǎn) 業(yè) 狀 況研究出適合新疆 本土 番 茄 移栽 機(jī) 的 自動(dòng) 取 苗裝 置 。 五、本課題研究內(nèi)容 1 在 查 閱、 分 析 、研 究 相關(guān) 文 獻(xiàn) 的基 礎(chǔ) 上 ，完 成 開題 報(bào) 告 和文 獻(xiàn) 綜述 ； 2 廣泛查閱資料 ，通 過 各種 渠 道 了解 移 栽 機(jī)自 動(dòng) 取苗 裝 置 ； 3 以 現(xiàn) 有 的 一 些 移 栽 機(jī) 設(shè) 計(jì) 為 參 考 ， 深 入 研 究 番 茄 移 栽 機(jī) 自 動(dòng) 取 苗 裝置； 4 運(yùn)用機(jī)械設(shè) 計(jì)及機(jī)械原 理等專業(yè) 知識對該課 題做 機(jī)構(gòu) 及 機(jī)械傳動(dòng) 方面的相 關(guān)參數(shù) 設(shè)計(jì)，并進(jìn)行一些 實(shí)體建模 設(shè)計(jì)。 9 六、技術(shù)路線 10 第二章 移栽機(jī)自動(dòng)取苗裝置的設(shè)計(jì) 一、自動(dòng)取苗裝置系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) （一）穴盤的大小和形狀 目前我國番茄育 苗均 采 用 128 穴 穴 盤育 苗 ，基 本 尺 寸如 圖 所示。 圖 （二） 頂桿頂出式 自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 自動(dòng)取苗 機(jī)構(gòu)的 功能 是 使 缽苗 離 開 穴 盤 、 有序 地 進(jìn) 入到 下 一環(huán) 節(jié)中 。因此 ，該 機(jī) 構(gòu)一 般 包括 分 苗 機(jī)構(gòu) 和 穴盤 輸 送 機(jī)構(gòu) 兩 部 分 。該 機(jī) 構(gòu) 采用脫 盤 式 分苗 。脫 盤 式分 苗 機(jī)構(gòu) 有 夾 苗式 、氣 吸 式 、氣 吹 式 和頂 出 式 等多種 方 式，而 頂桿 頂 出 式是 一 種比 較 可 靠的 分 苗分 式。 穴盤 的輸 送 有 直線運(yùn) 動(dòng) 輸 送和 轉(zhuǎn) 動(dòng)輸 送 兩 種方 式 ，而轉(zhuǎn) 動(dòng) 輸 送方 式 又有 連 續(xù) 轉(zhuǎn)動(dòng) 和 間 歇式轉(zhuǎn) 動(dòng) 兩 種方 式 。連 續(xù)轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 實(shí)現(xiàn) 方 法比