隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷完善和發(fā)展,設施園藝得到了迅猛的發(fā)展。在設施園藝中,設施蔬菜占了很大的比重,而影響設施蔬菜整體效益的關鍵因素是種苗的生產(chǎn),種苗生產(chǎn)往往采用人工來完成,這導致了生產(chǎn)率低、作業(yè)質(zhì)量不穩(wěn)定、成本高等問題。雖然國外發(fā)達國家的種苗生產(chǎn)機器人比較發(fā)達,但其價格昂貴,不適合我國的生產(chǎn)需要。因此,研究研究符合我國國情的種苗生產(chǎn)機器人意義重大。在種苗生產(chǎn)機器人的研究中,末端執(zhí)行器的開發(fā)是核心內(nèi)容之一,種苗生產(chǎn)機器人末端執(zhí)行器又叫夾持手,目前夾持手大多采用尺寸定位方式,該方式難以適應秧苗個體差異的特性,易傷苗,夾持效果不穩(wěn)。日本也曾開發(fā)出了應變片和鈦鎳記憶合金柔性夾持機構(gòu),但該機構(gòu)比較復雜,成本很高,可靠性差。因此,開發(fā)一種穩(wěn)定可靠且不不傷苗的末端執(zhí)行器對種苗生產(chǎn)機器人的發(fā)展至關重要。為了解決這一問題,本研究采用負壓吸附技術,設計了負壓氣吸夾作為種苗生產(chǎn)機器人的末端執(zhí)行器,本文以西瓜為代表,通過對西瓜秧苗的外形特征的研究設計了負壓氣吸夾外形結(jié)構(gòu),并采用Fluent軟件對負壓氣吸夾氣室內(nèi)的流場進行了模擬分析,得到了不同條件下氣室的壓力云圖與速度云圖,為了對負壓氣吸夾的作業(yè)性能做進一步的研究,本文還進行了如下的試驗研究。 (1)對于研究負壓氣吸夾的吸附特性,本文以負壓氣吸夾吸附秧苗時在胚軸方向產(chǎn)生的最大拉力為評價指標,通過試驗得出了產(chǎn)生最大拉力的最優(yōu)組合為：負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,本文還對負壓氣吸夾吸附秧苗的適應做了相關試驗,試驗結(jié)果表明：吸孔直徑為1mm、夾口槽直徑為1.5mm的負壓氣吸夾,適應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的負壓氣吸夾,適應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的負壓氣吸夾,適應秧苗胚軸直徑的范圍為2.4mm-2.5mm. (2)關于負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,通過試驗分析得出了產(chǎn)生最大垂直吸附距離的最優(yōu)組合為：吸孔直徑為2mm,秧苗長度為20mm,氣室真空度為-80kPa。 (3)為了克服攏苗機構(gòu)的一些缺點,本文以反應時間作為正壓對位條件下負壓氣吸夾吸附特性的評價指標,反應時間是指從正壓開始對位到負壓氣吸夾成功吸附秧苗所用的時間。試驗結(jié)果表明：反應時間最短的組合為：氣流速度為中速,兩竹節(jié)管間夾角為30。,縱向偏移量為4mm。
【學位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：S223
【部分圖文】：

該嫁接機器人的夾持手采用雙夾夾持的方式來夾持秧苗。1994年洋馬公司也^u發(fā)出全自動前類嫁接機器人，其夾持手如圖1-1 (b)所示。2005年井關公司推出菊花扦插機產(chǎn)品，如圖1-2 (a),該扦插機夾持機構(gòu)采用一組固定夾和一組移動夾組合的形式來夾持菊花枝條，通過氣虹帶動移動夾可以實現(xiàn)對秧苗的夾持和打開，該機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90年代荷蘭對扦插機器人進行了開發(fā)研究，開發(fā)出了花舟b^插機，如圖1-2 (b)所^ ypi ：■ i(a) GR800嫁接機器人 (b)洋馬嫁接機器人圖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)日本扦插機夾持手 （b)荷蘭扦插機夾持手圖1-2扦插機夾持手Fig. 1-2 The holding hands of the cutting韓國在日本之后也開發(fā)出類似日本GR800型的半自動嫁接機器人2004年IdealSystem公司開發(fā)出全自動琉類嫁接機器人，其夾持手如圖1-3 (a),其原理也是通過兩組夾持手來實現(xiàn)夾持手作業(yè)，其中一組夾持手固定，另一■組可以自由打開或夾持，該機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公司研制出基于機器視覺跟蹤的全自動前果類嫁接機器人

自動前類嫁接機器人，其夾持手如圖1-1 (b)所示。2005年井關公司推出菊花扦插機產(chǎn)品，如圖1-2 (a),該扦插機夾持機構(gòu)采用一組固定夾和一組移動夾組合的形式來夾持菊花枝條，通過氣虹帶動移動夾可以實現(xiàn)對秧苗的夾持和打開，該機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90年代荷蘭對扦插機器人進行了開發(fā)研究，開發(fā)出了花舟b^插機，如圖1-2 (b)所^ ypi ：■ i(a) GR800嫁接機器人 (b)洋馬嫁接機器人圖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)日本扦插機夾持手 （b)荷蘭扦插機夾持手圖1-2扦插機夾持手Fig. 1-2 The holding hands of the cutting韓國在日本之后也開發(fā)出類似日本GR800型的半自動嫁接機器人2004年IdealSystem公司開發(fā)出全自動琉類嫁接機器人，其夾持手如圖1-3 (a),其原理也是通過兩組夾持手來實現(xiàn)夾持手作業(yè)，其中一組夾持手固定，另一■組可以自由打開或夾持，該機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公司研制出基于機器視覺跟蹤的全自動前果類嫁接機器人，該機采用單株苗作業(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)大學工學碩士學位論文理相同，都是采用雙夾來夾持秧苗，其夾持手如下圖1-3 (b)所示。(a)韓國番前嫁接夾持手 （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國內(nèi)上世紀90年代，臺灣開發(fā)出半自動百香果嫁接機器人，同期臺灣大學還進行了百合組培機器人的設計開發(fā)，2007年臺灣中興大學對糊蝶蘭組培機器人進行了研宄。1998年中國農(nóng)業(yè)大學張鐵中研制出半自動嫁接機器人；2002年又對組培機器人等進行了基礎研宄；2005年申請者研制出半自動插接式瓜類嫁接機丨25]，經(jīng)多輪改進2010年推出了 2JC-600B型半自動瓜類嫁接機夾持手形式如下（圖l-4a),隨后在2011年研制出高速前果類半自動嫁接機器人2rr-1600 (圖l-4b);另外，北京農(nóng)業(yè)信息技術研宄中心、浙江理工大學和浙江大學對嫁接機器人也進行了研究。(a) 2JC-600B 夾持手 （b) 2JT-1600 夾持手圖1-4國內(nèi)種苗生產(chǎn)機器人夾持手Fig. 1-4 The holding hands of the domestic seed production robot為了實現(xiàn)幼苗柔性夾持，東芝公司在研制組培機器人時，采用力定位方式開發(fā)了一種應變片柔性夾持機構(gòu)[27】（圖1-5)，該機構(gòu)采用伺服電機驅(qū)動，通過兩個繩輪和鋼絲將動力傳給一絲杠，絲杠的旋轉(zhuǎn)推動夾持手繞夾持軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)開閉。夾持手上應變片反饋夾持力的大小

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 鮑順淑;齊飛;魏曉明;丁小明;何芬;李中華;;中國設施園藝發(fā)展的意義和作用[J];北方園藝;2010年15期

2 設施園藝發(fā)展對策研究課題組;張真和;;我國設施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策研究[J];長江蔬菜;2010年03期

3 辜松;江林斌;;國內(nèi)外蔬菜嫁接機的發(fā)展現(xiàn)狀[J];東北農(nóng)業(yè)大學學報;2007年06期

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

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

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

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

8 初麒;姜凱;劉凱;辜松;;2JC-600型自動嫁接機的試驗研究[J];農(nóng)機化研究;2011年01期

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

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

相關博士學位論文 前1條

1 王學林;農(nóng)業(yè)機器人末端執(zhí)行器抓持力控制研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2009年

本文編號：2809548