發(fā)布時間：2020-11-16 05:16

　　 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是實現全自動移栽的關鍵,研發(fā)一種高效低損的自動取苗機構對降低勞動強度和解放生產力具有重要意義。本文設計了一種穴盤苗整排自動取苗機構,對其結構及控制系統(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的工作要求,提出穴盤苗移栽機整排式取苗機構的總體設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、供苗機構和分苗機構進行了設計。以MATLAB與人機交互優(yōu)化界面相結合的方式優(yōu)化取苗末端執(zhí)行器各桿件參數。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。以一階函數運動規(guī)律驅動取苗手升降運動,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計。取苗定位運動過程中累計誤差對機構定位精度影響較大。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)針對整排取苗機構水平運動定位控制提出了自適應的模糊PID控制方案。構建水平運動閉環(huán)控制系統(tǒng)數學模型,分析制定模糊控制規(guī)則,設計自適應模糊控制器。在MATLAB中調用simulink控制箱完成整排自動取苗機構水平定位控制系統(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控制輸出響應與自適應模糊PID控制輸出相應對比可得,自適應模糊PID控制模型使得整排自動取苗機構在水平定位控制中穩(wěn)定性更強,為該取苗機構適應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界面設計環(huán)境下對整排自動取苗機構控制系統(tǒng)的人機交互界面進行設計。整體系統(tǒng)設計可靠。搭建整排自動取苗機構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地塊相對較小的特點，以小方向，取苗機構相應多為單株取苗[18-20]；歐美農業(yè)模式以大地塊為型化聯合作業(yè)為主，取苗機構相應采用了多末端執(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]。調整，可同時對多盤缽苗進行移栽，其中美國 RAPID 公司生產的 最多可實現 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，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與栽植機構的速度匹配，分苗環(huán)節(jié)為一傳送帶，另一側將缽苗送入栽植機構[18-21]，如圖 1-4 所示。分苗植機構的匹配更加靈活，允許出現動作延遲。國外穴盤苗取美以大型化、自動化為發(fā)展方向，適合大農業(yè)模式，日韓則但由于其結構復雜，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