發(fā)布時(shí)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(duì)穴盤苗自動(dòng)移栽機(jī)的需求日益增大。穴盤苗自動(dòng)取苗技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)移栽的關(guān)鍵,研發(fā)一種高效低損的自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)對(duì)降低勞動(dòng)強(qiáng)度和解放生產(chǎn)力具有重要意義。本文設(shè)計(jì)了一種穴盤苗整排自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu),對(duì)其結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。主要包括以下幾個(gè)部分:(1)針對(duì)整排自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)的工作要求,提出穴盤苗移栽機(jī)整排式取苗機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案并闡述工作原理。分別對(duì)整排式取苗手、取苗定位機(jī)構(gòu)、供苗機(jī)構(gòu)和分苗機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。以MATLAB與人機(jī)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(dǎo)入ADAMS驗(yàn)證其夾苗軌跡,運(yùn)動(dòng)符合預(yù)期,仿真分析與理論分析基本一致。以一階函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律驅(qū)動(dòng)取苗手升降運(yùn)動(dòng),在人機(jī)交互優(yōu)化界面下分析取苗軌跡。(2)對(duì)取苗定位運(yùn)動(dòng)與整排式取苗手夾苗運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制需求分析,并分別進(jìn)行控制方案設(shè)計(jì)。取苗定位運(yùn)動(dòng)過程中累計(jì)誤差對(duì)機(jī)構(gòu)定位精度影響較大。其中升降運(yùn)動(dòng)控制采用開環(huán)控制下的外部定位控制方案,水平運(yùn)動(dòng)控制采用帶有位置標(biāo)定的閉環(huán)控制方案。水平定位控制與升降定位控制同時(shí)選擇了增加外部定位環(huán)節(jié)的方式,對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行多次標(biāo)定,降低了累計(jì)誤差的影響。(3)針對(duì)整排取苗機(jī)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,分析制定模糊控制規(guī)則,設(shè)計(jì)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(dòng)取苗機(jī)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(biāo)準(zhǔn)階躍信號(hào)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(duì)比可得,自適應(yīng)模糊PID控制模型使得整排自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)在水平定位控制中穩(wěn)定性更強(qiáng),為該取苗機(jī)構(gòu)適應(yīng)于復(fù)雜多變的大田移栽作業(yè)環(huán)境進(jìn)行高效作業(yè)提供了理論指導(dǎo)。(4)以PLC作為控制器,進(jìn)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(jì)環(huán)境下對(duì)整排自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面進(jìn)行設(shè)計(jì)。整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠。搭建整排自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)試驗(yàn)臺(tái)并進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn),整排式取苗機(jī)械手能夠按照預(yù)定流程完成取苗動(dòng)作,定位較為準(zhǔn)確,提高了取苗效率,機(jī)構(gòu)整體運(yùn)行穩(wěn)定。
【學(xué)位單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S223
【部分圖文】：

自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)多為工業(yè)機(jī)器人改造，夾持器采用夾片人為本體改造的自動(dòng)移栽機(jī)取苗效率不高，造價(jià)過于昂貴，隨著自迅速被機(jī)電系統(tǒng)所取代。在實(shí)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(guó)針對(duì)各自國(guó)內(nèi)地塊相對(duì)較小的特點(diǎn)，以小方向，取苗機(jī)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(jī)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(dòng)移栽機(jī)、美國(guó) FMC 全自動(dòng)移on 全自動(dòng)移栽機(jī)以及澳大利亞 Williames 全自動(dòng)移栽機(jī)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)取苗與投苗，取苗效株/h[16-17,22-24]。室移栽，荷蘭、美國(guó)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(shí)對(duì)多盤缽苗進(jìn)行移栽，其中美國(guó) RAPID 公司生產(chǎn)的 最多可實(shí)現(xiàn) 4 盤缽苗同時(shí)移栽，如圖 1-1 所示。澳大利亞 XT616[7]栽機(jī)則配備有多種型號(hào)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(jī)的靈活性和通用性，如圖 1-2

XT616型移栽機(jī)Fig.1-2XT616transplanter

3圖 1-3 意大利旱地整排取苗自動(dòng)移栽機(jī)Fig.1-3 Full-row automatic transplanter for dry farmland of Italian栽，法國(guó) Pearson 公司的旱田全自動(dòng)移栽機(jī)，取苗方式同樣方便取苗機(jī)構(gòu)與栽植機(jī)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(jī)構(gòu)[18-21]，如圖 1-4 所示。分苗植機(jī)構(gòu)的匹配更加靈活，允許出現(xiàn)動(dòng)作延遲。國(guó)外穴盤苗取美以大型化、自動(dòng)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(fù)雜，價(jià)格昂貴，難以滿足新疆旱地移栽作
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2885663