畢業(yè)計論文蔬菜自動嫁接機夾持機構(gòu)設(shè)計含全套CAD圖紙

1、全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計蔬菜自動嫁接機的夾持機構(gòu)設(shè)計DESIGN OF THE HOLDING MECHANISM OF VEGETABLE AUTOMATIC GRAFTING MACHINE由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，CAD圖紙等，聯(lián)系153893706學生姓名：學 號：年級專業(yè)及班級：2008級機制（5）班指導老師及職稱： 學 部：理工學部提交日期：2012年5月全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或

2、撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院、指導教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 畢業(yè)設(shè)計作者簽名：年 月 日目 錄摘要3關(guān)鍵詞31 前言32 蔬菜嫁接技術(shù)32.1 蔬菜嫁接方法32.2 蔬菜嫁接栽培技術(shù)現(xiàn)狀32.3 蔬菜嫁接研究必要性及適用類型32.3.1 機械嫁接的必要性32.3.2 嫁接機適用類型32.4 國內(nèi)外嫁接機的發(fā)展現(xiàn)狀32.4.1 國外（日本）嫁接機技術(shù)先進國家的發(fā)展現(xiàn)狀32.4.2 國外（韓國）嫁接機技術(shù)先進國家的發(fā)展現(xiàn)狀32.4.3 國內(nèi)嫁接機技術(shù)先進

3、國家的發(fā)展現(xiàn)狀32.5 蔬菜嫁接機的設(shè)計特點32.5.1 設(shè)計的特點32.5.2 蔬菜自動嫁接機設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖32.5.3 設(shè)計思路32.5.4 本蔬菜自動嫁接機設(shè)計方案：33 蔬菜嫁接機夾持機構(gòu)設(shè)計33.1 蔬菜嫁接機工作原理33.2 蔬菜嫁接機工作流程33.3 夾持機構(gòu)夾具設(shè)計33.3.1 夾具自由度計算33.3.2 夾具傷苗優(yōu)化33.3.3 夾具的捕捉范圍的確定33.3.4 夾具的高度的確定33.3.5 苗木特性分析33.3.6 夾具夾緊力的計算33.3.7 確定夾具的厚度及高度計算33.3.8 夾持機構(gòu)保持架設(shè)計33.3.9 夾具連桿長度計算33.3.10 夾具桿長度計算和確定33.4

4、 夾具運動結(jié)構(gòu)完善和優(yōu)化33.4.1 苗木夾具材料優(yōu)化33.4.2 苗木夾具結(jié)構(gòu)優(yōu)化33.5 原動件驅(qū)動方案設(shè)計33.6 氣動元件選擇33.6.1 氣缸33.6.2 電磁閥33.6.3 安裝33.7 傳感元件選擇33.7.1 激光器型號選擇33.7.2 光敏感元件型號選擇34 其它機構(gòu)34.1 夾持機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)部件設(shè)計34.2 切苗機構(gòu)34.3 包扎夾簡介34.4 控制電路簡介34.5 苗木傳送機構(gòu)機構(gòu)35 總結(jié)35.1 蔬菜嫁接機的總體結(jié)果35.2 蔬菜嫁接機存在的不足3參考文獻3致謝3附錄3蔬菜自動嫁接機的夾持機構(gòu)設(shè)計學 生：指導老師：摘 要：由于瓜類連作障礙問題越來越突出，蔬菜嫁接技術(shù)受到

5、人們的重視。育苗專業(yè)戶、育苗公司也應(yīng)運而生。對于育苗專業(yè)戶和育苗公司，如果靠人工嫁接，由于工作效率低和嫁接技術(shù)水平低，顯然易貽誤嫁接時機。因此采用嫁接機作業(yè)，小型和半自動式嫁接機，由于售價低廉，在市場上受到歡迎。本設(shè)計涉及一種能完成蔬菜嫁接中砧木、接穗的輸苗、切苗、接合、固定、排苗等嫁接過程的自動化作業(yè)機器。操作者只需把砧木和接穗放到相應(yīng)的供苗傳送帶上，其余嫁接作業(yè)均由機器自動完成。本文主要研究該蔬菜自動嫁接機的夾持機構(gòu)。關(guān)鍵詞：蔬菜；自動；嫁接機；夾持機構(gòu) Design of the Holding Mechanism of Vegetable Automatic Grafting Mach

6、ine Tutor: (Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: More and more prominent melon cropping obstacles, vegetable grafting technique attention has been paid. Nursery specialized households, breeding companies have emerged. The nursery specialized

7、 households and nursery company, by artificial graft, due to low efficiency and low level of grafting technique, obvious adversely affected by graft timing. They hope that the grafting machine operation, and the fact that small and semi-automatic grafting machines, due to the low price in the market

8、 to be welcomed.This design introduce an automatic machine which can anvil wood, spike to lose seedling, slice seedling, coalescence and fix, line up seedling's etc. workers only need to put the anvil wood and connect spike on the transmission belt and the rest of the work will be completed auto

9、matically by machine. This text mainly studies the structure of the automatically machine for vegetable grafting.Keyword: Vegetable, Automatic, the machine for Grafting1 前言科技推動農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，而農(nóng)業(yè)對直接產(chǎn)生勞動價值的勞動工具不斷提出更高的要求。蔬菜嫁接機的上市，雖然在很大程度上緩解了經(jīng)濟上出現(xiàn)的矛盾，但是其中有些機構(gòu)還是不能最大限度的發(fā)揮自己的能力，我們都知道蔬菜嫁接機中最關(guān)鍵的部位夾持機構(gòu)在嫁接生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要

10、的作用，它的性能好壞直接影響苗木嫁接的工作效率和成功率，最重要的是蔬菜嫁接的成活率。有時蔬菜嫁接機器在工作過程中，夾持機構(gòu)不能成功的完成夾持、切削工作，或是使苗木受損和推到，這就大大影響整個機器的工作效率。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，雖然農(nóng)業(yè)人口眾多，但隨著工業(yè)化生產(chǎn)的不斷加速，可以預(yù)計農(nóng)業(yè)勞動力將向社會其他產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。實際上，進入21世紀后，我國面臨著比世界上任何國家都嚴重的人口老齡化問題，農(nóng)業(yè)勞動力不足將會變成現(xiàn)實。另外，隨著我國社會的進步，生活節(jié)奏的加快，飲食結(jié)構(gòu)的變革和加入 WTO 后參與國際競爭，必然對進入市場的農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量提出更高的要求。在 21 世紀，提高農(nóng)業(yè)工程的自動化生產(chǎn)水平將成為我國

11、農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的研究熱點，用于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的各類機器人作為高級自動化設(shè)備，在我國將得到推廣應(yīng)用。在日本、美國等發(fā)達國家，農(nóng)業(yè)人口較少，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；⒍鄻踊?、精確化，勞動力不足的現(xiàn)象越來越明顯，許多作業(yè)項目，如蔬菜，水果的挑選與采摘，蔬菜的嫁接都是勞動密集型的工作，再加上時令的要求，勞動力問題更難解決，正是基于這種情況，農(nóng)林業(yè)機器應(yīng)運而生，以此來減輕勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率1。 由于嫁接苗的砧木直徑在 3-4mm 左右，穗木只有 1-2mm，加之幼苗幼嫩脆弱，嫁接起來十分費力。而且受人工所掌握的嫁接技術(shù)要領(lǐng)及熟練程度不同的影響，難以保證高質(zhì)量的作業(yè)效果。傳統(tǒng)的手工嫁接存在一定的局限性：1）勞

12、動強度大、作業(yè)效率低2）成活率受到極大影響3）操作工長時間工作對身體健康有危害。所以手工嫁接得不到普遍的應(yīng)用，為了克服這類矛盾，機器嫁接已成為一種趨勢，況且我國蔬菜瓜果的生產(chǎn)和設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)具備了大力發(fā)展自動嫁 接機器人的基礎(chǔ)和條件，因此，發(fā)展自動化嫁接技術(shù)，有利于高新技術(shù)迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，推動我國農(nóng)業(yè)的跨越式發(fā)展。由此可見，在我國發(fā)展機械化、自動化的嫁接技術(shù)勢在必行。本課題涉及的蔬菜嫁接機器夾持機構(gòu)在一定的程度上完善嫁接過程出現(xiàn)的不足。其優(yōu)點是完成砧木和穗木的一次切削，提高了作業(yè)效率。這樣既減少了作業(yè)成本的投入、節(jié)約能源，具有明顯的綜合經(jīng)濟效益2。2 蔬菜嫁接技術(shù)2.1 蔬菜嫁接方法圖

13、1 蔬菜嫁接方法Fig.1 Vegetable grafting methods2.2 蔬菜嫁接栽培技術(shù)現(xiàn)狀嫁接技術(shù)早就廣泛應(yīng)用于園藝植物的繁殖、育種和栽培，而以果樹和觀賞樹木等木本植物為主，在草本植物的蔬菜上則應(yīng)用較少。隨著嫁接技術(shù)的發(fā)展和完善，其應(yīng)用范圍不斷擴大，目前已發(fā)展成為番茄、茄子、黃瓜、苦瓜、西瓜等蔬菜抗病、早熟、豐產(chǎn)的一項重要技術(shù)措施。早在50年代，日本、荷蘭等將嫁接技術(shù)應(yīng)用到蔬菜生產(chǎn)上。據(jù)資料顯示3，1990年日本西瓜、黃瓜、甜瓜、番茄、和茄子栽培面積中有59%是嫁接栽培。我國在20世紀70年代首先在黃瓜生產(chǎn)中應(yīng)用嫁接技術(shù)，80年代嫁接栽培技術(shù)逐步完善與配套，已發(fā)展到西瓜、茄子

14、、番茄等蔬菜上，并且，嫁接栽培面積逐年擴大，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。2.3 蔬菜嫁接研究必要性及適用類型 機械嫁接的必要性 嫁接用的砧木苗直徑和接穗苗直徑都較小，僅幾毫米，并且幼苗脆嫩細弱，所以手工嫁接很耗費精力。而且，每個人所掌握的嫁接技術(shù)要領(lǐng)、手法及熟練程度不同，難以保證較高的嫁接質(zhì)量和較高的成活率。由于嫁接費工費時，有些地區(qū)出現(xiàn)了放棄嫁接栽培的現(xiàn)象，而靠大量施用農(nóng)藥防病治病。這樣，不但造成了資源和財物浪費，更嚴重的是污染了蔬菜，破壞了生態(tài)環(huán)境，對人類健康構(gòu)成威脅。蔬菜的手工嫁接技術(shù)，效率低、勞動強度大、嫁接苗成活率難以保證，因此已遠遠不能適應(yīng)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。在我國，發(fā)展機械化

15、、自動化的嫁接技術(shù)勢在必行4。 機械嫁接技術(shù)，是近年在國際上出現(xiàn)的一種集機械、自動控制與園藝技術(shù)于一體的高新技術(shù)。它可在極短的時間內(nèi)，把蔬菜苗莖稈直徑為幾毫米的砧木、接穗的切口嫁接為一體，使嫁接速度大幅度提高；同時由于砧、穗接合迅速，避免了切口長時間氧化和苗內(nèi)液體的流失，從而大大提高嫁接成活率。 嫁接機適用類型由于瓜類連作障礙問題越來越突出, 蔬菜嫁接技術(shù)受到人們的重視。但目前開發(fā)出的各蔬菜嫁接機所采用的嫁接方法各異，適應(yīng)的生產(chǎn)模式單一，適用蔬菜種類不廣，還很難做到通過價格和生產(chǎn)率及嫁接成功率進行經(jīng)濟性搭配的程度。目前蔬菜嫁接育苗生產(chǎn)沒有統(tǒng)一的標準模式，各種模式之間的育苗基質(zhì)、育秧缽或盤、播種

16、方法、催芽設(shè)施、育秧設(shè)施和嫁接苗愈合設(shè)施等都不相同，各類嫁接機獨特的生產(chǎn)要求很難與不同的模式相吻合，并且，嫁接機的自動化程度越高問題越嚴重。因此，蔬菜育苗生產(chǎn)模式的不同制約了嫁接機的推廣使用。通過以上分析，認為根據(jù)我國農(nóng)村勞動力豐富、農(nóng)民整體技術(shù)水平不高、育苗機械化程度低和經(jīng)濟水平不高的實際國情，我國在研制全自動嫁接機提高嫁接育苗生產(chǎn)率的同時，應(yīng)大力開發(fā)價格低廉、操作簡單可靠的小型半自動嫁接機，降低嫁接作業(yè)的難度，擴大嫁接育苗技術(shù)的推廣使用，以適應(yīng)我國當前蔬菜生產(chǎn)機械化進程的需要。2.4 國內(nèi)外嫁接機的發(fā)展現(xiàn)狀 國外（日本）嫁接機技術(shù)先進國家的發(fā)展現(xiàn)狀 1986年日本農(nóng)林水產(chǎn)省生物系特定產(chǎn)業(yè)技

17、術(shù)研究推進機構(gòu)組織多家公司參與,率先開始研制嫁接機。1987年研制出半自動形式1號試驗樣機G871。該機采用貼接嫁接法，適用于瓜科蔬菜的嫁接作業(yè),其嫁接成功率為78%85%。 1989年在1號機的基礎(chǔ)上又研制出半自動形式2號試驗樣機G892。其嫁接成功率達到了90%98%。 1991年又研制出全自動式3號試驗樣機G913。該機的嫁接成功率達90%以上。 1994 年日本井關(guān)公司同日本生研機構(gòu)協(xié)作推出了商品化GR800B型半自動瓜科嫁接機以及GR800T型半自動茄科嫁接機（見圖2A）。嫁接成功率為95%。另外日本村田種苗公司也根據(jù)自身育苗生產(chǎn)需要，開發(fā)研制出采用專用嫁接夾的半自動嫁接機，該機同井

18、關(guān)公司嫁接機的工作原理類似（見圖2B），可進行黃瓜和番茄的嫁接作業(yè)，生產(chǎn)率為600700 株·h-1。 三菱公司根據(jù)日本全國農(nóng)業(yè)協(xié)同組合聯(lián)合會的嫁接苗生產(chǎn)模式開發(fā)MGM600 型全自動嫁接機（見圖2C）。該嫁接機采用套管法，砧木和接穗以單列形式送入嫁接機，切削后的砧木和接穗壓合在一起后，使用專用彈性透明套管固定，嫁接苗成活后套管自動脫落。該機適用于茄科蔬菜，生產(chǎn)率可達600 株·h- 1。1990年日本TGR 研究所以大規(guī)模育苗生產(chǎn)系統(tǒng)為目標研制全自動嫁接機，1993年開發(fā)出商品化茄科用KGM0128 型嫁接機（見圖2D），1995年用于瓜科嫁接作業(yè)的嫁接機問世，目前小松公

19、司負責經(jīng)營銷售。該機采用平接法，生產(chǎn)率為1000 株·h-1，嫁接成功率達97%。日本洋馬公司同生研機構(gòu)協(xié)作，1993年開始研制全自動式嫁接機,1994年末AG1000 型全自動嫁接機開始上市銷售（見圖2E）。嫁接成功率到達97%，但該機只適合于茄科蔬菜嫁接作業(yè)，生產(chǎn)率為1000 株·h-1。 為降低大型嫁接機的造價，洋馬公司于2003年推出了體積較小，操作方便的T600 型半自動化瓜科嫁接機（見圖2F）。該機生產(chǎn)率可達600 株·h- 1，嫁接成功率為98%。圖2 日本幾種蔬菜嫁接機Fig.2 Japan several vegetable grafting m

20、achine上世紀90 年代末，日本大阪府立大學開發(fā)研究了“plug- in”嫁接裝置。 1999年大阪府立農(nóng)林技術(shù)中心開發(fā)出純手工作業(yè)的簡易嫁接器具TK-WH（TK-WD），由日本MARK 公司經(jīng)銷，該器具采用劈接法，適用于茄子、番茄等蔬菜的嫁接作業(yè)，由砧木切削器和接穗切削器兩個獨立部分構(gòu)成（見圖3），完成切削的砧木和接穗用嫁接夾固定在一起5。圖3 簡易嫁接器Fig.3 Simple grafting 國外（韓國）嫁接機技術(shù)先進國家的發(fā)展現(xiàn)狀上世紀90 年代初，韓國也開始研究嫁接機，開發(fā)出采用靠接法的小型半自動式嫁接機（見圖4）。該機采用凸輪傳遞動力，分別完成砧木夾持、接穗夾持、砧木和接穗切

21、削和對插4 個動作，最高生產(chǎn)率為310 株·h-1，嫁接成功率為90%。由于結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低廉，在韓國、日本和我國有一定銷量，但是由于采用靠接法嫁接，推廣使用受到限制。圖4 韓國半自動嫁接機Fig.4 Korean semi-automatic grafting machines繼半自動式嫁接機之后，韓國Idealsystem公司開發(fā)出針式全自動嫁接機，該機采用防回轉(zhuǎn)五角形陶瓷針作為砧木和接穗的固定物，利用穴盤整盤上砧木和接穗苗，操作方便，作業(yè)速度快，生產(chǎn)韓國半自動嫁接機率可達1 200 株·h-1，適合茄科蔬菜的嫁接作業(yè)。 國內(nèi)嫁接機技術(shù)先進國家的發(fā)展現(xiàn)狀（1）

22、2JSZ- 600 型蔬菜自動嫁接機。中國農(nóng)業(yè)大學張鐵中教授率先在國內(nèi)開展蔬菜嫁接機的研究，1998 年成功研究制出2JSZ- 600 型蔬菜自動嫁接機（見圖5）。該嫁接機采用單子葉貼接法，實現(xiàn)了砧木和接穗的取苗、切削、接合、嫁接夾固定、排苗作業(yè)的自動化。該機嫁接作業(yè)時砧木可直接帶土團進行嫁接，生產(chǎn)率為600 株·h- 1，嫁接成功率高達95%，可進行黃瓜、西瓜、甜瓜等瓜菜苗的自動化嫁接作業(yè)。圖5 中國農(nóng)業(yè)大學開發(fā)的嫁接機Fig.5 China Agricultural University, grafting machine（2）2JC-350 型插接式自動嫁接機。2005 年東北

23、農(nóng)業(yè)大學研制出2JC- 350 型插接式自動嫁接機（見圖6）。該嫁接機采用人工上砧木和接穗苗，通過機械式凸輪傳遞動力，可完成砧木夾持、砧木生長點切除、砧木打孔、接穗夾持、接穗切削以及接穗和砧木對接動作。該機結(jié)構(gòu)簡單、成本低，操作方便，生產(chǎn)率為350 株·h- 1。經(jīng)改進目前生產(chǎn)率已達500 株·h- 1。由于采用插接法進行機械嫁接，不需嫁接夾等夾持物。適用黃瓜、甜瓜和西瓜的嫁接作業(yè)，嫁接成功率達93%。圖6 東北大學開發(fā)的嫁接機Fig.6 Northeastern University grafting machine2.5 蔬菜嫁接機的設(shè)計特點 設(shè)計的特點為了克服現(xiàn)有的機

24、器自動化水平較低，速度慢，而且對砧木、接穗苗的粗細程度有較嚴格的要求或體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴等方面的不足, 本設(shè)計的創(chuàng)新點在于：1）直接在營養(yǎng)缽上嫁接，從而避免將幼苗從土壤基質(zhì)中拔出。即避免了嫁接損傷，又縮短了嫁接消耗的時間和人力資源，提高了產(chǎn)量，節(jié)約了勞動成本。2）利用光電檢測裝置，反應(yīng)靈敏，目標捕捉準確。3）利用單片機控制整個過程，性能穩(wěn)定，成本低，兼容性好，便于升級。4）控制部分采用標準化，模塊化設(shè)計，便于維修。5）采用氣動裝置夾持。由于氣動元件的優(yōu)點在于能夠?qū)崿F(xiàn)對壓力的任意調(diào)節(jié)，所以在嫁接中有著非常重要的作用。通過調(diào)節(jié)氣閥實現(xiàn)對夾持力的調(diào)整。6）由于嫁接機的夾持臂旋轉(zhuǎn)角度一定，為

25、了精確實現(xiàn)對接，通過電磁鐵的吸合，使嫁接機的兩臂位置固定，從而使接穗與砧木重合。7)采用汽缸伸縮推動旋轉(zhuǎn)刀片切割蔬菜幼苗，便于實現(xiàn)對切割角度的控制。8) 采用高速電機帶動刀片旋轉(zhuǎn)切削蔬菜幼苗，所以砧木上部分可以省略夾持機構(gòu)。9) 包扎機構(gòu)采用特殊的魔術(shù)貼包扎，所以能夠?qū)崿F(xiàn)快速準確包扎的作用。并且可以在魔術(shù)貼上添加愈合激素，實現(xiàn)提高成活率的目的。10) 蔬菜幼苗由皮帶送入，直接在營養(yǎng)缽上嫁接，便于實現(xiàn)流水線生產(chǎn)。11)采用步進電機，靈敏、精確，容易實現(xiàn)編程控制。12)便攜性好，可用于野外作業(yè)。 蔬菜自動嫁接機設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖 圖7 俯視圖Fig.7 Top view圖8 正面視圖Fig.8 The

26、 of view frontage 設(shè)計思路本設(shè)計思路來源于高英武教授給我們展示的由春裕豐自動化技術(shù)有限公司、中國農(nóng)業(yè)大學采用日本和韓國專利技術(shù)研制開發(fā)的“蔬菜半自動嫁接機”。如下圖所示：圖9 蔬菜半自動嫁接機外觀圖Fig.9 The view of Vegetable Grafting Mechanism由于該機器自動化程度不高，只能起到切苗的作用，其它工作由人工完成，不能實現(xiàn)自動嫁接，效果不是很理想。于是就決定自行設(shè)計一個功能更強的，能夠?qū)崿F(xiàn)自動嫁接全過程的嫁接機。 本蔬菜自動嫁接機設(shè)計方案：本作品設(shè)計在嫁接過程中砧木和接穗都采用營養(yǎng)缽培養(yǎng)。蔬菜幼苗營養(yǎng)缽由皮帶輸入，直接在營養(yǎng)缽上嫁接，從

27、而避免將幼苗從土壤基質(zhì)中拔出。這種嫁接方法即避免了嫁接損傷，又縮短了嫁接消耗的時間，節(jié)約了勞動成本。蔬菜營養(yǎng)缽在皮帶的傳送下向前運動，當?shù)竭_光電檢測裝置時，蔬菜苗隔斷光線傳播，光電檢測裝置得到信號送入單片機，單片機驅(qū)動氣缸，使夾持機構(gòu)工作，當夾持動作完成，單片機命令切削汽缸頂端的電機，電機軸段裝有刀片，快速切斷接穗，同理，砧木也采用相同機構(gòu)夾持。然后驅(qū)動轉(zhuǎn)向電機旋轉(zhuǎn)167.8度，由于切削機構(gòu)與接穗夾一同旋轉(zhuǎn)，所以砧木也被快速切除。通過電磁鐵的吸合，使接穗與砧木重合。完成對接后，通過包扎機構(gòu)實現(xiàn)包扎，由于包扎機構(gòu)采用特殊的魔術(shù)貼包扎，所以能夠?qū)崿F(xiàn)快速準確包扎的作用。并且可以在魔術(shù)貼上添加愈合激素

28、，實現(xiàn)提高成活率的目的。包扎完畢，傳送帶將嫁接好的苗木繼續(xù)向后傳送。嫁接機構(gòu)開始下一輪嫁接。由于整個過程由程序控制，機械操作，一個嫁接周期只需6秒鐘，即每小時可嫁接600株。本蔬菜嫁接機機械結(jié)構(gòu)分為夾持機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、包扎夾、切苗機構(gòu)、苗木傳送機構(gòu)、底盤等六個部分本文主要進行夾持機構(gòu)設(shè)計3 蔬菜嫁接機夾持機構(gòu)設(shè)計3.1 蔬菜嫁接機工作原理本蔬菜自動嫁接嫁接機嫁接原理：嫁接過程中，蔬菜砧木苗和接穗苗分別置于蔬菜嫁接機的兩個傳動帶上，傳送帶在步進電機的驅(qū)動下將蔬菜苗向嫁接夾內(nèi)運送。設(shè)嫁接夾閉合的夾口中心為三維坐標系的原點，設(shè)步進電機驅(qū)動的皮帶運動方向為X軸，激光發(fā)射方向垂直于皮帶運動方向，相當于坐

29、標系的Y軸。當蔬菜苗到達光電感應(yīng)裝置區(qū)域后，苗的莖桿將激光的光線擋住，接收光的感應(yīng)電路得到觸發(fā)信號，傳送給單片機，單片機控制步進電機停止轉(zhuǎn)動，因此蔬菜苗的莖桿鎖定在激光發(fā)出的這條直線上，相當于坐標系中的X軸為0。而蔬菜苗夾進給方向與X軸垂直，與激光束方向平行，即坐標系中的Y軸。當蔬菜苗莖桿擋住激光，與此同時單片機控制夾緊氣缸伸長，使嫁接夾開始左右同步向中心夾緊，即向X,Y軸平面原點夾緊，落入夾緊區(qū)域任何一點的苗的位置趨于唯一點，即原點。由于氣缸的夾緊力和速度是可調(diào)的，所以不會對苗造成傷害。當苗木夾緊后切割刀片在切割氣缸的推動下快速進給，呈30度夾角斜刺向苗木，通過電機帶動刀片實現(xiàn)高速切削。并且

30、速度、刀片的角度可調(diào)。同理，砧木嫁接夾也采用相同機構(gòu)實現(xiàn)定位、切削。由于接穗嫁接夾與砧木嫁接夾臂長可調(diào)，只要嫁接夾臂長相等，中心重合，那么旋轉(zhuǎn)一定的弧度就可以實現(xiàn)砧木與接穗自動對齊。即砧木嫁接夾的X、Y軸原點與接穗嫁接夾X、Y軸原點對齊。并且通過電磁鐵輔助定位，實現(xiàn)精確對接。蔬菜自動嫁接機夾持機構(gòu)是實現(xiàn)嫁接任務(wù)過程中最關(guān)鍵的機構(gòu)之一。由設(shè)計方案可知砧木夾持機構(gòu)與接穗夾持機構(gòu)完全一樣，不同的是砧木嫁接夾沒有單獨配備切削機構(gòu)，因為增加切削機構(gòu)，刀片的切削角度容易產(chǎn)生誤差及增加系統(tǒng)控制復(fù)雜程度，所以采用同一切削機構(gòu)。實現(xiàn)切削的方法是：當固定在穗木嫁接夾上的切削機構(gòu)切完穗木后旋轉(zhuǎn)一定角度運轉(zhuǎn)到砧木夾上

31、方，使砧木嫁接夾的X、Y軸原點與接穗嫁接夾X、Y軸原點對齊。切割氣缸快速進給，呈25-30度夾角斜刺向苗木，通過電機帶動刀片實現(xiàn)高速切除砧木。由于本設(shè)計主要研究的對象是蔬菜自動嫁接機的夾持機構(gòu)，所以只對切削機構(gòu)單獨作簡單介紹。3.2 蔬菜嫁接機工作流程 本設(shè)計蔬菜嫁接機的工作大致可分為27步一個循環(huán)，詳見附錄1 工作流程圖。3.3 夾持機構(gòu)夾具設(shè)計 夾具自由度計算要設(shè)計一個能夠夾持直徑約1-3mm大小的蔬菜苗機構(gòu)，那么我們首先要考慮的是怎樣設(shè)計出能夠?qū)⒁欢▍^(qū)域內(nèi)的目標捕捉到我們希望的唯一點機構(gòu)，只有滿足這樣的條件才能夠?qū)崿F(xiàn)精確對接。如圖11所示，采用連桿機構(gòu)同步進給，能夠在一定捕捉區(qū)域內(nèi)嚴格保

32、證夾具的中心點唯一。夾具有運動機構(gòu)5個,其中有運動低副7個,高副0個,所以自由度為: F=3x5-2x7=1 （1）機構(gòu)構(gòu)成確定的運動。1.夾持架2.扁連桿3.光敏接收頭4.夾苗夾具5.激光頭圖10 夾持機構(gòu)方案Fig.10 Holding mechanism scheme圖11 夾持機構(gòu)方案原理圖Fig.11 Holding mechanism principle picture 夾具傷苗優(yōu)化為保證達到夾持而又不傷害蔬菜幼苗的功能，我們需要考慮的是夾具在蔬菜莖桿上作用力的分布。由于蔬菜苗的莖桿相當脆弱，所以我們只有考慮增加夾具與蔬菜苗莖的接觸面積以保證達到夾持而不傷害幼苗的目的。如圖所示結(jié)構(gòu)

33、12，通過改進采用交差夾合的辦法來增加接觸面積。1 橡膠夾頭， 2 粘貼板， 3 夾具桿 圖12 夾持機構(gòu)夾具示意圖Fig.12 Holding mechanism fixture signal picture 夾具的捕捉范圍的確定此處已刪除4.4 控制電路簡介 在蔬菜嫁接機工作的整個過程中，傳送帶步進電機的運行，氣缸，電磁鐵電路控制，顯示等都由單片機控制完成21。由于本設(shè)計只要設(shè)計夾持機構(gòu)以及時間等因素原因，故不做詳細的介紹。4.5 苗木傳送機構(gòu)機構(gòu)圖28 苗木傳送機構(gòu)Fig.29 Seeding transmit mechanism Brief introduction schematic

34、 diagram苗木傳送機構(gòu)在嫁接過程總起著至關(guān)重要的作用。苗木傳送機構(gòu)采用步進電機驅(qū)動，他能夠通過單片機實現(xiàn)對傳動帶運動的精確控制。當步進電機驅(qū)動傳動帶載著營養(yǎng)缽運動到達光電感應(yīng)裝置區(qū)域后，苗的莖桿將激光的光線擋住，接收光的感應(yīng)電路得到觸發(fā)信號，傳送給單片機，單片機控制步進電機停止轉(zhuǎn)動，因此蔬菜苗的莖桿精確地鎖定在激光發(fā)出的這條直線上22。當嫁接完畢，單片機控制步進電機使苗木傳送機構(gòu)開始下一輪嫁接。5 總結(jié)5.1 蔬菜嫁接機的總體結(jié)果本設(shè)計是在電腦上通過軟件虛擬造型的理想機器。由于軟件設(shè)計建立在理想條件下，所以只能根據(jù)理論設(shè)計推斷，很多的地方?jīng)]有考慮到具體情況。理論上的虛擬設(shè)計與現(xiàn)實存在一定

35、的差距，但是理論是指導實踐的星星，總有一天能夠?qū)⑺兂涩F(xiàn)實。5.2 蔬菜嫁接機存在的不足本設(shè)計中主要對蔬菜嫁接機的夾持機構(gòu)進行了大幅度的改進，其它機構(gòu)仍然存在很多的不足。（1）蔬菜嫁接機的包扎機構(gòu)有待改進，包扎的效果在理論上行的通，但是沒有做出具體的機器，難以考慮到各種誤差因素。（2）雖然對傳動機構(gòu)進行了改進，但是平穩(wěn)因素在現(xiàn)實情況中仍需要考慮。（3）主要控制電路基本確定，但是還不夠完整。還沒有考慮執(zhí)行元件、反饋環(huán)節(jié)具體電路設(shè)計。（4）只完了成部分執(zhí)行元件的控制試驗，總控制程序還沒有連接起來。參考文獻1 Brandt K (183)Uber die morphploische und phusiologische bedeutung des chlorophlls bei tieren.Mit Zool Stn Neapel 4:191-3022 張鐵中，徐麗明.大有前景的蔬菜自動嫁接機器人技術(shù)M. 中國農(nóng)業(yè)大學，2001:5-303 ?？担_灣番茄嫁接機械化技術(shù)，農(nóng)業(yè)科技，2004