隨著新疆地區(qū)番茄、辣椒種植面積的不斷增大,對穴盤苗自動移栽機的需求日益增大。穴盤苗自動取苗技術(shù)是實現(xiàn)全自動移栽的關(guān)鍵,研發(fā)一種高效低損的自動取苗機構(gòu)對降低勞動強度和解放生產(chǎn)力具有重要意義。本文設(shè)計了一種穴盤苗整排自動取苗機構(gòu),對其結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)進行研究。主要包括以下幾個部分:(1)針對整排自動取苗機構(gòu)的工作要求,提出穴盤苗移栽機整排式取苗機構(gòu)的總體設(shè)計方案并闡述工作原理。分別對整排式取苗手、取苗定位機構(gòu)、供苗機構(gòu)和分苗機構(gòu)進行了設(shè)計。以MATLAB與人機交互優(yōu)化界面相結(jié)合的方式優(yōu)化取苗末端執(zhí)行器各桿件參數(shù)。建立三維模型,導入ADAMS驗證其夾苗軌跡,運動符合預期,仿真分析與理論分析基本一致。以一階函數(shù)運動規(guī)律驅(qū)動取苗手升降運動,在人機交互優(yōu)化界面下分析取苗軌跡。(2)對取苗定位運動與整排式取苗手夾苗運動進行控制需求分析,并分別進行控制方案設(shè)計。取苗定位運動過程中累計誤差對機構(gòu)定位精度影響較大。其中升降運動控制采用開環(huán)控制下的外部定位控制方案,水平運動控制采用帶有位置標定的閉環(huán)控制方案。水平定位控制與升降定位控制同時選擇了增加外部定位環(huán)節(jié)的方式,對往復運動過程進行多次標定,降低了累計誤差的影響。(3)針對整排取苗機構(gòu)水平運動定位控制提出了自適應(yīng)的模糊PID控制方案。構(gòu)建水平運動閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學模型,分析制定模糊控制規(guī)則,設(shè)計自適應(yīng)模糊控制器。在MATLAB中調(diào)用simulink控制箱完成整排自動取苗機構(gòu)水平定位控制系統(tǒng)的PID控制模型與模糊PID控制模型,以標準階躍信號下的PID控制輸出響應(yīng)與自適應(yīng)模糊PID控制輸出相應(yīng)對比可得,自適應(yīng)模糊PID控制模型使得整排自動取苗機構(gòu)在水平定位控制中穩(wěn)定性更強,為該取苗機構(gòu)適應(yīng)于復雜多變的大田移栽作業(yè)環(huán)境進行高效作業(yè)提供了理論指導。(4)以PLC作為控制器,進行了各部分器件選型、PLC引腳分配,硬件連線。在GXworks2集成開發(fā)環(huán)境下,采用順序功能圖編寫各程序塊梯形圖。在GTworks3界面設(shè)計環(huán)境下對整排自動取苗機構(gòu)控制系統(tǒng)的人機交互界面進行設(shè)計。整體系統(tǒng)設(shè)計可靠。搭建整排自動取苗機構(gòu)試驗臺并進行臺架試驗,整排式取苗機械手能夠按照預定流程完成取苗動作,定位較為準確,提高了取苗效率,機構(gòu)整體運行穩(wěn)定。
【學位單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S223
【部分圖文】：

自動取苗機構(gòu)多為工業(yè)機器人改造，夾持器采用夾片人為本體改造的自動移栽機取苗效率不高，造價過于昂貴，隨著自迅速被機電系統(tǒng)所取代。在實際應(yīng)用中，由于作業(yè)模式的不同，歐同的研發(fā)方向，日韓等國針對各自國內(nèi)地塊相對較小的特點，以小方向，取苗機構(gòu)相應(yīng)多為單株取苗[18-20]；歐美農(nóng)業(yè)模式以大地塊為型化聯(lián)合作業(yè)為主，取苗機構(gòu)相應(yīng)采用了多末端執(zhí)行器的方式。 Ferrari 公司的 Futura 系列全自動移栽機、美國 FMC 全自動移on 全自動移栽機以及澳大利亞 Williames 全自動移栽機等，主要通定位系統(tǒng)控制苗盤位置，采用推桿將硬質(zhì)穴盤中的秧苗成排頂出，械手將秧苗從穴盤中成排取出，實現(xiàn)精準取苗與投苗，取苗效株/h[16-17,22-24]。室移栽，荷蘭、美國研制了一系列的多末端執(zhí)行器取苗裝置[16-17]。調(diào)整，可同時對多盤缽苗進行移栽，其中美國 RAPID 公司生產(chǎn)的 最多可實現(xiàn) 4 盤缽苗同時移栽，如圖 1-1 所示。澳大利亞 XT616[7]栽機則配備有多種型號的末端執(zhí)行器，末端執(zhí)行器采用四針氣缸驅(qū)，允許更改程序，大大提高了移栽機的靈活性和通用性，如圖 1-2

XT616型移栽機Fig.1-2XT616transplanter

3圖 1-3 意大利旱地整排取苗自動移栽機Fig.1-3 Full-row automatic transplanter for dry farmland of Italian栽，法國 Pearson 公司的旱田全自動移栽機，取苗方式同樣方便取苗機構(gòu)與栽植機構(gòu)的速度匹配，分苗環(huán)節(jié)為一傳送帶，另一側(cè)將缽苗送入栽植機構(gòu)[18-21]，如圖 1-4 所示。分苗植機構(gòu)的匹配更加靈活，允許出現(xiàn)動作延遲。國外穴盤苗取美以大型化、自動化為發(fā)展方向，適合大農(nóng)業(yè)模式，日韓則但由于其結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，難以滿足新疆旱地移栽作
【參考文獻】

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本文編號：2885663