【正文】 鋼線穿過兩擋板上的細(xì)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(cè)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(xì)長槽，鋼線可以在細(xì)長槽中進(jìn)行滑動，并且可以 隨 T 型長條擋板進(jìn)行上下移動。模擬剎車?yán)o機(jī)構(gòu)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(jī)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(nèi)的剎車線上。剪叉機(jī)構(gòu)收縮和伸浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 開極限位置的平面示意圖 如圖 46 和圖 47 所示。設(shè)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(jù)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(zhǔn)對位，需要對剪叉機(jī)構(gòu)伸開和縮回的極限程度進(jìn)行設(shè)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(jī)構(gòu)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(jī)的研制 30 圖 44 取苗爪三維模型 剪叉機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 剪叉機(jī)構(gòu)包括固定在兩側(cè)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(yīng)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(qū)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(jié)構(gòu)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(yīng)用于本論文設(shè)計的穴盤苗自動移栽機(jī)中。夾持住育苗杯之后，電機(jī)工作，皮帶輪逆浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 時針轉(zhuǎn)動，夾合托板間 距離變大，滑塊分別到達(dá)突出擋板處后停止移動，此時電機(jī)繼續(xù)工作，凸輪桿轉(zhuǎn)動，松開育苗杯。 該末端執(zhí)行器的工作原理是：開始時，電機(jī) 工作， 帶動 皮帶輪順時針轉(zhuǎn)動，使得 復(fù)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(dá)突出擋板處后停止移動。此機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)動力來源于電機(jī)，通過皮帶輪傳送。 單驅(qū)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(cè)滑塊的鋼繩、連接桿、 皮帶。 穴盤苗自動移栽機(jī)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(jī)構(gòu)的 等間距縮放；（ 3） 雙桿氣缸驅(qū)動鋼絲繩牽引夾合托板 ，實現(xiàn)夾持動作。當(dāng)末端執(zhí)行器被輸送至指定位置后 ，剪叉機(jī)構(gòu)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(yuǎn)離。 該末端執(zhí)行器的工作原理是：開始時，剪叉機(jī)構(gòu)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(nèi)的剎車線上。該氣缸通過連接件推動最外側(cè)的剪叉連桿運(yùn)動，從而使菱形變形，最終間距擴(kuò)大。 剪叉機(jī)構(gòu) 包括固定在兩側(cè)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 合，兩側(cè)的氣缸伸出 ，驅(qū)動連桿機(jī)構(gòu)變形實現(xiàn)間距擴(kuò) 大。育苗杯由手抓運(yùn)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(dǎo)軌上的滑塊向下移動，在短連桿的帶動下，下導(dǎo)軌的滑塊互相遠(yuǎn)離，從而使手抓之間的間距擴(kuò)大至設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。在短連桿的帶動下，下導(dǎo)軌的滑塊互相靠近，從而使同一導(dǎo)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(yīng) ， 組合成若干對用于夾持育苗杯的手抓。 末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)組成 通過查閱國內(nèi)外相關(guān)資料 [20]，對末端執(zhí)行器進(jìn)行研究，本論文共設(shè)計了三種不同結(jié)構(gòu)的末端執(zhí)行器，通過對其結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行分析比較，從中選取一種最適合于穴盤苗移栽的結(jié)構(gòu)。相對 而言，整排取苗的末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)相對簡單，它只需要穴盤 做一維的間歇運(yùn)動，即可 實現(xiàn)準(zhǔn)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(nóng)業(yè)對移栽設(shè)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?fù)恋馁|(zhì)量要求較高，需要嚴(yán)格控制缽?fù)恋暮?，而?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?fù)林?，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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 第四 章 末端執(zhí)行器的設(shè)計 末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)選擇 末端執(zhí)行器是穴盤苗移栽機(jī)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(nèi)外對此研究較多。隨后，絲桿在頂部控制電機(jī)的作用下旋轉(zhuǎn)，帶動整個水平框架向下移動，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的指定高度。 待一塊水浮穴盤中已經(jīng)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(jī)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(dǎo)軌上的滑塊向后移動一段距離，帶動移缽裝置向左運(yùn)動（ 圖 45 中為向左運(yùn)動）。 首先， 連接絲桿的控制電機(jī)開始工作，帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，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(jī)的控制下開始運(yùn)轉(zhuǎn)，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(jī)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(jī)的工作過程 本 論 文設(shè)計的穴盤苗移栽機(jī)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(yùn)動過程進(jìn)行浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 準(zhǔn)確設(shè)計，以使各裝置之間的運(yùn)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(jī)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(shè)置了一個電機(jī)平臺，用于安裝帶動滾筒工作的步進(jìn)電機(jī)。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。考慮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?fù)翞⒙涑鰜?，造成不便，故考慮設(shè)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(jī)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(shè)計了 一種穴盤入穴盤苗自動移栽機(jī)的研制 22 池裝置，以達(dá)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(yùn)動。絲桿滑臺主要包括一個步進(jìn)電機(jī)，一根絲桿，兩根光軸導(dǎo)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(jī)架上的光軸導(dǎo)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(yùn)轉(zhuǎn) 而移動。在機(jī)架的中部兩端安裝了兩個滾筒，其中主動滾筒由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，可以精確地控制輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn) 。機(jī)架上部有兩根光軸導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上安裝有導(dǎo)軌滑塊，滑塊下可以連接移缽裝置。機(jī)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(jī)開始工作，將水浮穴盤輸送到移栽裝置上。當(dāng)一對擋板組合運(yùn)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(jī)繼續(xù)工作，使擋板組合繼續(xù)向下運(yùn)動一小段距離，然后控制電機(jī)停止工作。通過控制電機(jī)的精確控制，使得兩條輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度相同，轉(zhuǎn)向相反，同時使傳送帶上的擋板一一對應(yīng)，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(jī)均安裝在機(jī)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 為 510mm 的輸送帶，由于整體結(jié)構(gòu)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(jī)架使用鋁型材進(jìn)行搭建，整體框架尺寸大約在 (長 寬 高 )左右 。通過搜集相關(guān)資料 [17]，本論文中設(shè)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(jī)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(jié)果 ： 表 21 72 孔穴盤苗重量數(shù)據(jù)表 盤數(shù) 質(zhì)量（ kg） 1 2 3 4 5 盤數(shù) 質(zhì)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 育苗時間為 50 天的辣椒缽苗進(jìn)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(zhì)轉(zhuǎn)干后再澆第二次水，定值前適當(dāng)降低室溫 3℃ ~5℃，維持 4~5 天左右，以進(jìn)行煉苗，增強(qiáng)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(nèi)的溫度，促進(jìn)種子盡快出齊苗。覆土厚度應(yīng) 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(xì)的木棒壓下 5~10mm 深的孔，然后把已經(jīng)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(jìn)行育苗。同時針對其他的各種類型的基質(zhì)的配比，各地研究人員也進(jìn)行了很多的研究。目前，穴盤育苗基質(zhì)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(diào)節(jié)土壤板結(jié)，防止農(nóng)作物倒伏，控制肥效和肥度。 育苗基質(zhì)成分 育苗 基質(zhì)是幼苗根系賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是培育壯苗的關(guān)鍵因素，其功能應(yīng)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(zhì)的好壞直接影響幼苗品質(zhì)。 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(biāo)準(zhǔn)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(jī)械自動取苗，故目前自動取苗領(lǐng)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(zhì)穴盤和可卷曲的軟 質(zhì) 穴盤，軟 質(zhì) 穴盤一般在日本的自動移栽機(jī)上使用，國內(nèi)一般使用硬質(zhì)穴盤，因為硬質(zhì)穴盤 使用成本較低 。穴盤育苗技術(shù)是 采用草炭、蛭石、珍珠巖等輕質(zhì)材料作 為 育苗基質(zhì)，使用輕質(zhì) 穴盤作為育苗容器，采用保護(hù)措施等措施，在人工控制的環(huán)境條件下，使 用播種機(jī)精量播種，一次性成苗、批量生產(chǎn)的一種快速、優(yōu)質(zhì)、高效、穩(wěn)定的育苗方式。 圖 26 用于移栽到農(nóng)田中的育苗穴盤 穴盤苗自動移栽機(jī)的研制 14 圖 27 連同基質(zhì)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