【正文】 鋼線穿過兩擋板上的細長槽，通過拉線管套及連接桿與夾持爪下抓板相連。在雙桿氣缸的側面固定了一塊 L 型長條拉線擋板。在 T 型長條拉線擋板上開有寬度約 30mm的細長槽，鋼線可以在細長槽中進行滑動，并且可以 隨 T 型長條擋板進行上下移動。模擬剎車拉緊機構的動力由固定在末端執(zhí)行器上部的雙桿穴盤苗自動移栽機的研制 32 氣缸來提供。六根剎車線分別通過在外殼上端和氣缸上六個孔的長條，再分別固定在氣缸推桿的六個孔上，最后連在夾合托板上，短彈簧固定在夾合托板內的剎車線上。剪叉機構收縮和伸浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 31 開極限位置的平面示意圖 如圖 46 和圖 47 所示。設連桿交叉角度為 θ，連桿長度為 L1=160mm，水平間距為L2=100mm，則根據余弦公式 222 1 1 1 1L 2 = 2 c o s2 2 2 2L L L L ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?可得θ=176。為了實現(xiàn)取苗爪與穴盤中的缽苗的精準對位，需要對剪叉機構伸開和縮回的極限程度進行設計計算。剪叉連 桿的三維模 型如圖 55 所示 。在長條形區(qū)域的中間部位開有一直徑 8mm 的圓孔，在半圓形區(qū)域的圓心處開有直徑 10mm 的圓孔。剪叉連桿的形狀為中間長條形，兩頭半圓形。剪叉機構中總共具有 20 塊剪叉連桿，一組 4 塊，共有 5 組。 穴盤苗自動移栽機的研制 30 圖 44 取苗爪三維模型 剪叉機構結構設計 剪叉機構包括固定在兩側擋板上的針筒氣缸，對稱組合形成多個菱形形狀的剪叉連桿 。左右兩沿的長度為 30mm。此外，取苗爪夾合托板的左右兩沿的長度不宜過短，應能夠完全支撐育苗杯的邊沿。育苗杯口部直徑 30mm，底部直徑 20mm，邊沿直徑 40mm，邊沿厚度 4mm，高度 60mm。 圖 43 單驅動彈動限位式末端執(zhí)行器三維模型 通過分析比較， 可以看出剪叉式末端執(zhí)行器具有結構簡單，便于加工制造等優(yōu)點，故選擇剪叉式末端執(zhí)行器應用于本論文設計的穴盤苗自動移栽機中。夾持住育苗杯之后，電機工作，皮帶輪逆浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 29 時針轉動，夾合托板間 距離變大，滑塊分別到達突出擋板處后停止移動，此時電機繼續(xù)工作，凸輪桿轉動，松開育苗杯。 該末端執(zhí)行器的工作原理是：開始時，電機 工作， 帶動 皮帶輪順時針轉動，使得 復合鋼繩繞在皮帶輪上，又因為彈簧彈性系數(shù)各不相同，滑塊就有次序地開始移動，夾合托板兩兩間距變小，分別到達突出擋板處后停止移動。此機構包括兩根 連接桿，滑塊與連接桿相連，其間用彈性系數(shù)不同的彈 簧相連，保證滑塊移動的有序化，在總部件背面固定了突出擋板來精確地 確定滑塊的位置。彈簧限位機構動力來源于電機，通過皮帶輪傳送。 單驅動彈動限位式 末端執(zhí)行器連接部分 包括 ：皮帶輪與最外側滑塊的鋼繩、連接桿、 皮帶。 穴盤苗自動移栽機的研制 28 該末端執(zhí)行器的 特點 主要有以下幾點 ：（ 1） 通過兩個互不干擾的氣缸提供動力；（ 2） 針筒 氣缸實現(xiàn) 剪叉機構的 等間距縮放；（ 3） 雙桿氣缸驅動鋼絲繩牽引夾合托板 ，實現(xiàn)夾持動作。當末端執(zhí)行器被輸送至指定位置后 ，剪叉機構上的針筒氣缸的長桿回程，夾合托 板 之間的 夾角變大，從而 使 夾合托板互相遠離。 該末端執(zhí)行器的工作原理是：開始時，剪叉機構上的針筒氣缸的長桿伸出，使得夾合托板之間的 夾角變小，從而夾 使 合托板互相靠近。六根剎車線分別通過在外殼上端和氣缸上六個孔的長條，再分別固定在氣缸推桿的六個孔上，最后連在夾合托板 上 ，短彈簧固定在夾合托板內的剎車線上。該氣缸通過連接件推動最外側的剪叉連桿運動，從而使菱形變形，最終間距擴大。 剪叉機構 包括固定在兩側擋板上的針筒氣缸，對稱組合形成多個菱形形狀的剪叉連桿 。 該末端執(zhí)行器的特點主要有以下幾點： (1)用三個氣缸提供動力； (2)兩排滑塊的平行移動使夾持裝置等變距縮放； (3)頂部氣缸伸出使得對稱的夾片相互閉浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 27 合，兩側的氣缸伸出 ，驅動連桿機構變形實現(xiàn)間距擴 大。育苗杯由手抓運送至指定位置后，兩個安裝面板上的雙桿氣缸同時伸出，拉動上導軌上的滑塊向下移動，在短連桿的帶動下，下導軌的滑塊互相遠離，從而使手抓之間的間距擴大至設定標準。在短連桿的帶動下，下導軌的滑塊互相靠近，從而使同一導軌上的托盤互 相靠近。 托盤由相隔一定間距且平行布置的兩個半圓環(huán)組成。 曲柄連桿包括鉸接在固定座上的兩個曲柄連桿，兩個曲柄連桿的一端通過一鉸接軸與推桿的一端鉸接，另一端共同與安裝板相連接。 每個安裝面板上的若干個托盤，還分別與另一安裝面板上的若干個托盤一一相互對應 ， 組合成若干對用于夾持育苗杯的手抓。 末端執(zhí)行器結構組成 通過查閱國內外相關資料 [20]，對末端執(zhí)行器進行研究，本論文共設計了三種不同結構的末端執(zhí)行器，通過對其結構特點進行分析比較，從中選取一種最適合于穴盤苗移栽的結構。相對 而言，整排取苗的末端執(zhí)行器結構相對簡單，它只需要穴盤 做一維的間歇運動，即可 實現(xiàn)準確的取 苗 ，故可靠性更能得以保證，而且整排取苗方式一次可夾取多株穴盤 苗，取苗效率很高，其能更好的滿足現(xiàn)代農業(yè)對移栽設備的高效要求 [19]。實踐證明，秧針式末端執(zhí)行器在工作過程中對缽土的質量要求較高，需要嚴格控制缽土的含水率，而且 穴盤苗需具有很好的盤根性能 ，而手抓式末端執(zhí)行器則無這些條件要求，因此選擇末端執(zhí)行器的夾持部位為手抓式。秧針式末端執(zhí)行器主要是通過把秧針插入育苗杯的缽土中，將缽苗和育苗杯分離，然后再將缽苗移栽至其他育苗處。 浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 25 第四 章 末端執(zhí)行器的設計 末端執(zhí)行器結構選擇 末端執(zhí)行器是穴盤苗移栽機的重要組成部分，其重要功能是實現(xiàn)對穴盤 苗 育苗杯 的夾取與釋放，國內外對此研究較多。隨后，絲桿在頂部控制電機的作用下旋轉，帶動整個水平框架向下移動，達到預先設定的指定高度。 待一塊水浮穴盤中已經裝滿了缽苗后，移栽 裝置中的水平輸送帶繼續(xù)傳動，將水浮穴盤向穴盤中入池裝置傳輸。 最后 ，下部的傳送帶做單步傳動，使水浮穴盤向左移動一排 ， 完成一排穴盤苗的移栽作業(yè) 。之后，絲桿滑臺在控制電機的控制下，使末端執(zhí)行器整體向下移動一段距離，將缽苗壓入水浮穴盤的穴孔中。然后，頂部的同步帶反向傳動，從而使光軸導軌上的滑塊向后移動一段距離，帶動移缽裝置向左運動（ 圖 45 中為向左運動）。 首先， 連接絲桿的控制電機開始工作，帶動絲桿旋轉，從而 末端執(zhí)行器通過絲桿 滑臺上升至上極限位置，并且此時取苗爪呈張開狀（雙桿氣缸未伸出）。這時，移栽裝置中的水平輸送帶在控制電機的控制下開始運轉，將由盤庫裝置輸送而來的水浮穴盤輸送至指定的理想位置，然后水平輸送帶的控制電機停止工作。水浮穴盤由于受到底部 水平 傳 輸 送帶的支 撐，與寬輸送帶擋板完全脫離。 最先工作的是盤庫裝置。 圖 36 升降工作臺三維模型 移栽機的工作過程 本 論 文設計的穴盤苗移栽機主要包括盤庫裝置、移栽裝置和穴盤入池裝置三大組成部分， 為了順利地完成移栽作業(yè)，需要對各裝置的運動過程進行浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 準確設計，以使各裝置之間的運動流程銜接正常。傾斜滑梯輸送裝置由具有較小傾角的傾斜支架、滾筒、輸送帶和控制電機等部件組成，用于將由升降工作臺的水平輸送帶 輸送而來的穴盤傳輸至水池中。同時在水平框架靠近主動滾筒的一端設置了一個電機平臺，用于安裝帶動滾筒工作的步進電機。滾筒 安裝在水平框架的前后兩端，滾筒上安裝了兩條輸送帶，用于水平輸送穴盤?？紤]到輸送裝置中傳送帶距地面的距離僅有 米之多，如果直接采用傾斜滑梯裝置將輸送裝置中傳送帶上的穴盤送入水池，會使穴盤在輸送過程中傾角過大，有可能會使育苗杯中的缽土灑落出來，造成不便，故考慮設置升降工作臺。 圖 35 移栽裝置三維模型 穴盤入池裝置 以往移栽機移栽完成之后大多由人工將裝滿缽苗的穴盤放入水池中，但實踐證明人工操作效率不高，而且易損傷缽苗，故本論文設計了 一種穴盤入穴盤苗自動移栽機的研制 22 池裝置，以達到將穴盤自動輸送入水池的目的 。而末端執(zhí)行器通過連接板連接在左右兩塊光軸滑塊之上，以此來實現(xiàn)手 爪的上下平移運動。絲桿滑臺主要包括一個步進電機，一根絲桿，兩根光軸導軌和兩個光軸滑 塊。絲桿滑臺上部安裝有一塊支撐平板，平板上安裝了 4 個光軸滑塊以及 3 個齒形帶輪 ，以此來連接在機架上的光軸導軌之上 。 而育苗穴盤的放置位置則較高，放在輸送帶之上的一個平臺上，位置則固定不動 。水浮穴盤放在輸送帶之上且限制在前后兩塊擋板之間，隨著輸送帶的運轉 而移動。在機架的中部兩端安裝了兩個滾筒，其中主動滾筒由步進電機驅動，可以精確地控制輸送帶的運轉 。機架上部有兩根光軸導軌，導軌上安裝有導軌滑塊，滑塊下可以連接移缽裝置。機架和輸送 裝置是 移栽裝置的主體部分，實現(xiàn)對 水浮穴盤的 輸送和定位以及移缽裝置的前后移動。這時，水平輸送帶的控制電機開始工作，將水浮穴盤輸送到移栽裝置上。當一對擋板組合運動至使其上放置的水浮穴盤底部接觸到水平輸送帶的上表面時，控制電機繼續(xù)工作，使擋板組合繼續(xù)向下運動一小段距離，然后控制電機停止工作。通過控制電機的精確控制，使得兩條輸送帶運轉速度相同，轉向相反，同時使傳送帶上的擋板一一對應，可以形成多對擋板組合，每對擋板組合之間均可放置一個空的水浮穴盤。三對滾筒的控制電機均安裝在機架底 部的支承平板上，通過帶輪連接皮帶來帶動滾筒工作。滾筒上安裝了一條寬度浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 19 為 510mm 的輸送帶，由于整體結構限制，寬度比水浮穴盤的寬度略窄。豎直輸送帶上間隔大約 80mm安裝一塊長條擋板，用于支承水浮穴盤。機架使用鋁型材進行搭建，整體框架尺寸大約在 (長 寬 高 )左右 。通過搜集相關資料 [17]，本論文中設計了一種簡易盤庫裝置，用于實現(xiàn)水浮穴盤的存放及輸送。 圖 31 穴盤苗移栽機三維模型 盤庫裝置 盤庫裝置主要用于空的水浮穴盤的存放，以及向移栽裝置輸送水浮穴盤。 5 試驗結果 ： 表 21 72 孔穴盤苗重量數(shù)據表 盤數(shù) 質量（ kg） 1 2 3 4 5 盤數(shù) 質量（ kg） 6 7 8 9 10 得出穴盤苗重量的平均值為 。 4 試驗步驟： （ 1） 插上電源，將電子計價秤清零。 2 實驗儀器：選用型號為 ACS— 30，最大稱量 30kg，最小稱量 20kg，分度值 10g 的電子計價秤 。選取含水率 60%，浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文） 17 育苗時間為 50 天的辣椒缽苗進行測量。苗齡 50 天的 72 孔辣椒穴盤苗 如圖 28 所示。這期間對幼苗真葉生長最重要的因素就是水分，澆水時要遵循“干濕交替”的原則，即一次澆透，待基質轉干后再澆第二次水，定值前適當降低室溫 3℃ ~5℃，維持 4~5 天左右，以進行煉苗，增強幼苗抗逆性，提高定植后的成活率。 3 苗期管理 在出苗前，封閉溫室以提高室內的溫度，促進種子盡快出齊苗。覆土厚度應 以與穴孔口相齊為佳。 2 播種 播種前，在每個穴孔的中央用筷子粗細的木棒壓下 5~10mm 深的孔，然后把已經催芽的種子芽根向下放到孔中，每穴播一粒。 穴盤育苗方法 本 論 文選用“ 騰飛金椒 ”辣椒種子進行育苗。同時針對其他的各種類型的基質的配比，各地研究人員也進行了很多的研究。目前，穴盤育苗基質的主要材料是草炭，多數(shù)是草炭和蛭石或珍珠巖的混合物，蛭石可以透氣吸水，珍珠巖可以改造土壤，調節(jié)土壤板結，防止農作物倒伏，控制肥效和肥度。 育苗基質成分 育苗 基質是幼苗根系賴以生存的物質基礎，是培育壯苗的關鍵因素，其功能應與土壤相似，并可以滿足幼苗快速生長發(fā)育 所需的最佳環(huán)境條件，基質的好壞直接影響幼苗品質。 18mm， 孔穴深為 40mm，相鄰孔穴中心距為 。 72 孔 穴盤 的 具體規(guī)格為：其上口和下口均 為正方形，上口孔徑 為 38mm179。 30mm， 下 口孔徑 為 15mm179。 6）標準塑料穴盤?？籽ǘ?、容積小的穴盤單盤育苗數(shù)量多，但苗葉易出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象，不利于機械自動取苗，故目前自動取苗領域的研究多采用 128 孔（ 16179。 280mm， 按穴孔數(shù)一般可分為 36 穴、 50 穴、 72 穴、 128 穴、 200 穴等幾種。穴盤 類型主要 包括硬質穴盤和可卷曲的軟 質 穴盤，軟 質 穴盤一般在日本的自動移栽機上使用，國內一般使用硬質穴盤，因為硬質穴盤 使用成本較低 。穴盤育苗技術是 采用草炭、蛭石、珍珠巖等輕質材料作 為 育苗基質，使用輕質 穴盤作為育苗容器，采用保護措施等措施，在人工控制的環(huán)境條件下，使 用播種機精量播種，一次性成苗、批量生產的一種快速、優(yōu)質、高效、穩(wěn)定的育苗方式。 圖 26 用于移栽到農田中的育苗穴盤 穴盤苗自動移栽機的研制 14 圖 27 連同基質一起 提出 的待移栽幼苗 移栽方案選擇 本論文主要針對 研究較少