移栽机文献穴盘苗自动移栽机的研制论文

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1、文献综述报告1 前言传统的农作物移栽主要依靠人工作业完成，劳动强度大、生产效率低、费工费时，且人工移栽很难保证作业质量。因此，实现蔬菜移栽机械化是扩大蔬菜移栽面积和发挥蔬菜移栽优势的关键所在，对于减轻蔬菜移栽作业的劳动强度和提高移栽质量、效益具有重要意义120世纪20年代，欧洲发达国家研制并开始使用手工喂苗的秧苗移栽机具，用于蔬菜生产作业；30年代末40年代初期，手工喂苗的秧苗移栽机具的人工动作被移栽机构所取代。送苗入土过程实现了机械化，50、6O年代多种不同结构型式的半自动移栽机被研制生产并使用同时，育苗用土钵制钵机开始出现；至20世纪8O年代，半自动移栽机、制钵机已形成完整的系列，并在农业

2、生产中广泛使用；到目前为止，欧洲在蔬菜育苗土钵成型与钵上单粒精密播种和自动移栽机械设备等技术上已经达到完善。并应用于实际生产中，如法国、德国、荷兰、西班牙、意大利、丹麦等国，大部分的蔬菜生产和几乎全部的花卉生产都实现了育苗工厂化和移栽机械化。日本由于劳动力短缺，移栽机械的使用非常普与，机械化程度很高广泛研制和使用全自动移栽机，各种移栽机专用性很强，一般只适用于一种农作物。如甜菜自动移栽机、洋葱自动移栽机。据文献。日本是第一个在温室中使用纸筒钵育菜苗并进行移栽的国家。到2O世纪8O年代，90的甜菜已经实现了移栽种植。在美国，蔬菜移栽机械的研究和应用更为普遍，据文献，蔬菜育苗机械化程度已达到7O以

3、上，蔬菜育苗机械化的发展大大提高了相应的移栽机械的发展。国外移栽机械已十分成熟，系列多、品种全，性能稳定，可靠性高，通用性强，在农业生产的实际中得到检验我国于20世纪50年代末6o年代初开始移栽机械的试验研究。当时研制的移栽机有棉花营养钵育苗移栽机和甘薯秧苗移栽机，70年代研制甜菜移栽机。80年代研制半自动化蔬菜移栽机，此时也从国外引进了多种结构的蔬菜移栽机；据文献记载，1979年四川省温江地区农机所研制了2ZYS-4型钳夹式移栽机。市农机所于1980年和1991年分别研制了2ZSB一2型钵苗移栽机和2ZWS型蔬菜无土苗移栽机。目前国已经研制开发的钵苗移栽机主要以半自动为主，机型大多是国外产品

4、的仿制品，全自动移栽机因结构复杂，成本高，尚处在研究起步阶段。2现有几种主要机构分析比较21 钳夹式移栽机主要工作部件有：钳夹式在栽植部件，开沟器，覆土镇压轮，传动机构与机架等。图 1 钳夹式移栽机结构1. 横向输送器 2.钳夹 3.机架 4.栽植盘 5.覆土镇压轮 6.开沟器工作原理：人工将秧苗放在转动的钳夹上，随栽植盘转动，到达苗沟时，钳夹在滑道开关控制下打开，在自身重力下落入苗沟，然后镇压轮覆土，完成栽植。优缺点：栽植机结构简单，株距和栽植深度稳定，成本低，适合裸苗和钵苗。但株距调整困难，钳夹易伤苗，栽植速度低，零速栽植与喂苗不好控制，应用较少。法国生产的额UT-2型移栽机，农业大学研制

5、的2ZT型移栽机，八五二耕作机械厂研制的2YZ型移栽机，农垦科学院研制的2Z-2型移栽机都是这种类型22.2链夹式移栽机除转动方式外，工作原理和钳夹式移栽机一样。主要工作部件有：链夹式栽植器，开沟器，压密覆土轮，传动仿形轮，传动装置和机架。（图2）。图13链夹式植苗机构1开沟器2机架3滑道4秧夹5环形链6钳夹7地轮8传动链9镇压轮工作原理：秧夹安装在链条上，人工将秧苗放在脸夹上，；链夹转入滑道，秧苗被夹持并随链夹转动。秧苗达到与地面垂直时，链夹脱离滑到并打开，秧苗落入沟，然后覆土、镇压。工作过程和性能与钳夹式相似。优缺点：链夹式移植株距准确，移植后秧苗的直立度较好，喂苗送苗稳定可靠。但是生产率

6、低，易伤苗，而且喂苗区苗夹数少，并呈上下排列，移植速度偏高时易出现漏载现象。这种栽植机现在应用较少，并有淘汰趋势。现有机型：意大利切克基马格利公司生产的奥特玛栽机；意大利生产的NADRI玉米钵苗移栽机；荷兰米启根公司生产的MT栽植机；安微徐农机研究所研制2ZY-2型油菜移栽机；唐山农机研究所研制的2ZB-2型移栽机；农垦科学院研制的2Z-2型多用钵苗移栽机2.3吊篮式移栽机吊篮式移栽机对育出的钵苗形状适应围较广，更适合柔嫩秧苗、大钵秧苗与钵体易碎秧苗的移栽。对于这样一个农业大国，研发适合我国国情的吊蓝式移栽机具有现实意义1.偏心环2.吊环3.导轨4.覆土器5.开沟器图3吊篮式移栽机结构简篮式移

7、栽机是一种适合于钵体尺寸较大的钵苗移栽机械（如图1所示），它具有可以进行膜上打孔移栽的独特优点，且钵苗在移栽过程中不受任何冲击。缺点是结构相对复杂，喂苗速度不能过高，否则会出现漏栽率增加、生产率不高等问题。该机采用单组组合式结构，每个组合单体可独立完成栽植作用。作业时，由人工将棉花苗放在秧盘上，然后在把棉花苗放在移栽器上；地轮传动通过轴带动移栽轮转动，使得棉花苗在移植器随着移栽轮转动；当移栽轮转到一定位置时，移植器在凸轮的作用下打开，同时把土壤分开，棉花苗垂直下落在土穴里；然后通过镇压轮将土面压实，以保持水分。吊篮式移栽机可以实现膜上移栽，对钵苗有一定的扶持力，从而可以使其保持一定的直立度，并

8、且将开沟与移栽合为一体，实现了整体钵苗从喂入到栽植的一体工作。吊篮式栽植器无需开沟器，减少了动力损耗，同时也降低了伤苗率。2.4导苗式移栽机导苗式移栽机的漏苗率低，喂苗的劳动强度小，生产效率高，适应性好，即可以移栽钵苗，业可以移栽根苗。缺点是结构比较复杂，制造成本偏高。图 4 导苗管式移栽机单组结构1苗架 2.喂入机 3.平机架大梁 4.四杆仿形机构 5.开沟器 6.栅条式扶苗器 7.覆土填压轮 8.导苗管该类移栽机主要分为推落苗式、指带落苗式、直落苗式三种。工作时，由人工或机械将秧苗投至喂入器的喂入筒，当喂苗嘴转动至导苗管喂入口时，喂苗嘴开，秧苗靠重力落入苗沟中，然后进行覆土、镇压、完成栽植

9、过程。该类移栽机械的特点：栽植秧苗的穴行距和栽植深度均匀一致，保证较好的直立度，且作业速度较高，移栽的频率可达60 株/min，栽植频率由喂入频率确定，不易伤苗，但调整比较复杂，受拖拉机前进速度影响明显。2.5输送带式移栽机由开沟器、秧苗输送机构、覆土镇压轮、传动装置和机架等主要部件组成，秧苗输送机构由一条水平输送带和一条倾斜输送带组成，两条输送带的运动速度不同。机具作业时。秧苗在水平输送带上直立前进，在水平输送带末端翻倒在倾斜输送带上，当秧苗运动到倾斜带的末端时。钵苗翻转直立落到苗沟中，然后覆土镇压，完成作业。这种移栽机机构简单，移栽效率高，但是移栽的可靠性差，栽植质量低。32.6挠性圆盘式

10、移栽机结构简单实用，成本低，但圆盘寿命较短，株距和移栽深度不稳定。挠性圆盘式移栽机有两片可以变形的挠性圆盘来夹持秧苗，由于不受苗夹数量的限制，它对穴距的适应性较好，输送带将人工喂入的秧苗喂入到栽植器中，然后随圆盘转动，当达到垂直状态时进行栽植，适用于裸苗与纸筒移栽，对于像白葱等长茎作物的栽植效果更佳。43 国研究现状国的穴盘育苗技术研究时间还不是很长，穴盘苗自动移栽机的研究还刚刚起步，相比国外成熟的技术体系还存在很大的差距。穴盘苗移栽机械分为田间露地移栽机械、温室移栽的棚室移栽机械以与用于将穴盘秧苗植入花盆的自动移栽机械手。常见的田间露地移栽机机型主要包括: 钳夹式移栽机、链夹式移栽机、挠性圆

11、盘式移栽机、吊杯式移栽机、导苗管式移栽机、输送带式移栽机和空气整根营养钵育苗移栽机。这些机型均应用于钵苗移栽，对于穴盘苗移栽均需要手工取苗、投苗，机械化程度低。目前，国对穴盘苗自动移栽机的研究主要集中在对温室移栽的棚室移栽机械以与用于将穴盘苗植入花盆的自动移栽机械手的研究，还未涉足到适合大田作业的、不需手工取苗投苗的穴盘苗全自动移栽机械的研究，仅有少数农业科研院校对穴盘苗移栽机进行了探索性的研究。1996 年，工业大学云翔等研制出一种空气整根气吸式秧苗全自动移栽机。该机采用吸力较大的气缸投苗机构，投苗过程中穴盘苗与运动部件不直接接触，伤苗率相对比较低。其移行机构由步进电机驱动，位置精度较高，由

12、单片机来控制，整机可靠性较强。但该设备只适用于水稻秧苗，若用于移栽蔬菜和花卉等幼苗，则易使其茎秆秤断。2003 年，中国吕英石等人研制了可调整式花卉穴盘苗假植机构。假植爪动作的流程: 当假植爪位于原点时之状态为假植爪整体上升、夹取爪打开、并且位于穴盘上方; 当要夹取穴盘苗时则假植爪整体往下降至定点后夹取，动作完成后，假植爪往上升移动至生长盘位置上方，假植爪下降将穴盘苗植入生长盘中，然后爪打开并同时上升，再借着气压缸回到原点，如此完成单一循环的假植作业。气压式可调整花卉秧苗移栽如图2所示。2005 年，中国农大刚对生菜自动移栽机进行了初步探索，设计了一种龙门式的移苗装置。其用气爪作为执行部件，采

13、用运行C /OS嵌入式操作系统的16 位微控制器作为核心的控制系统。该自动移苗机能按照编程的路径和方式可以完成规定的移栽，但是还不能克服幼苗的柔韧性等问题，气爪抓取的精确率和成功率需要进一步的提高。因为只是初步探索，所以在移苗手爪、移苗机构的设计和机构的稳定性等方面还需要完善。同时，中国农业大学强丽慧的浮板蔬菜生产自动移苗装置是移苗机构中直接与苗接触的部分。由它来具体执行拔苗、栽苗作业。移苗装置由移苗气缸、移苗针、可调角度连接件和移苗针固定架等组成。拔苗时，移苗气缸伸出，移苗针以30扎入基质中。之后，机械臂缩回，并向栽苗位置移动。在此过程中，移苗装置起到搬运苗的作用。栽苗时，移苗气缸缩回，移苗

14、针随之缩回，苗栽入孔穴中。由于取苗机构是实现全自动移栽的重要部件之一，主要功能是驱动取苗机构的移栽机械手按照一定的路径从穴盘中取出穴苗，并夹带穴苗至栽植器接苗口处投苗。其作为取苗和投苗的直接设备，是区分全自动移栽和半自动移栽的关键。因此，一部分高校对穴盘秧苗移栽机的取苗机构这一关键部件进行了专门研究。此外，还有部分人专门针对穴盘苗移栽机的控制系统进行了研究，做出了一定程度的改进和优化。2007 年，农业大学田素博等人设计了一种基于PLC 的穴盘苗移栽机械手控制系统。其中，穴盘苗移栽机械手的工作过程: “定位抓取定位投放”，能实现穴苗单线往复移栽。其由气力驱动系统、夹持机构、控制系统与秧和花盆输

15、送装置4 个工作机构协同配合实现这一系列连续动作。其控制系统由PLC、行程开关等组成。结果表明，该控制系统的设计合理，性能可靠。基于PLC 的穴盘苗移栽机机械手示意图如图3所示。2009 年，凯等人研究了PLC 在穴盘苗移栽机器人控制系统中的应用。所涉与到的穴盘苗移栽机器人由输送带、视觉相机、三维运动平台和机械手组成。研究中，通过2 台PLC 的合理组合和程序的设计，实现了多电机控制系统的架构，为移栽机器人各机构平稳、有序运行提供了软件基础。该控制系统整体布局合理、稳定性好、程序设计方法简单易行，提高了控制系统的柔性和可靠性，较好地兼顾了精度和成本。目前，国所研制的温室穴盘苗自动移栽机总体上存

16、在着: 柔性和可靠性差; 定位精度不高，控制性能不稳定，智能化程度较低; 作业效率不高，稳定性差等问题。因此，对于田间露地穴盘苗全自动移栽，除了要解决以上温室穴盘苗自动移栽机所存在的一些问题之外，还要考虑大面积作业环境的复杂多变性，在兼顾效率和成本的前提条件下，去完善整个移栽系统的作业可靠性和稳定性。此外，大面积作业穴盘苗全自动移栽机相对于温室的穴盘苗自动移栽机，除了要完成取苗以与放苗的移栽作业过程以外，还需完成栽植作业要求。因此，如何借鉴并优化现有的各种应用于钵苗移栽的田间露地移栽机的栽植部件，实现大田秧苗全自动移栽机取放投的全程作业要求，也是需要考虑的关键问题之一1。图2 气压式可调整花卉

17、秧苗移栽机图3 基于PLC 的穴盘苗移栽机机械手示意图2009年，农业大学邱立春申请了名为一种穴盘苗自动移栽机（CN201491562U)的装置，此装置的特征是龙门式机械臂机构是在机架上部安装机械臂水平运动导轨和同步带，水平运动导轨上滑动连接机械臂连接板，连接板连接同步机，其特点在于以机器代替手工操作自动完成蔬菜和花卉穴盘秒移栽，机构简单，方便，使用，性能可靠。2011年，广实凯机电科技凯等人申请了名为一种温室秧苗移栽机（CN202269169U），此装置包括机架，穴盘输送带水平安装在机架上，放苗盘和取苗盘设置在穴盘输送带上，通过滑轨进行三个方向移动，此实用新型客服现有技术中价格昂贵,结构复杂

18、，不易于推广，机械手数量不可调和机械手放苗时会带起秧苗等问题，具有结构简单，安全可靠，造价便宜，生产效率高，机械手数量可调，维护方便和卸苗效果好的特点。同年，江大学毛罕平等人申请了旱地穴盘移栽装置末端执行器（CN102342206A），他的特征是它有连接到移栽机机械臂上的凸轮轴支架，在凸轮轴支架下端并列安装一排完全一样的夹苗装置。此执行器的优点在于结构简单紧凑，装卸方便，整排取苗，提高了栽植效率。他们还在2013年申请了名为一种穴盘苗移栽机自动取苗机械手那（CN103563532A）的专利，此发明包括机械臂和取苗末端执行器，整体构造为笛卡尔运动系统，它能代替人的手工劳动，从穴盘中取出幼苗并移送

19、到目标生长盘或花盆中栽培，整体构造简单，性能可靠，可应用于不同规格的穴盘苗自动移栽。4当今存在的问题目前，我国移栽机械的研究和应用中还存在许多问题亟待解决: 农机研究与我国农业生产需求相脱节，无法满足国农业生产的真正需要; 没有自行的相关研究体系，大量抄袭、仿制国外先进机型，无法适应国生产; 现行使用的机型移栽质量不稳定，通用性差，自动化程度较低，且机具造价较高。5 未来发展趋势纵观国外移栽机的发展和应用情况，加上对各种不同类型移栽机的对比，总结未来移栽机的发展方向和趋势：（1）栽植质量更加优良。设计出的移栽机能够具有更好的工作质量、满足农艺要求、理想的栽植深度、直立度、较低的漏苗率和伤苗率等

20、。2）栽植速度进一步提高。目前市场上的移栽机多数为半自动化机具，栽植速度受人工限制，劳动强度仍然较大，移栽机在解决好此类问题的同时能更好的适应现代化农业的要求。3）功能更加完善，机型更加齐全。目前多数移栽机仅具有单一的移栽功能，未来将集铺膜、施肥、除草、铺膜等多种功能于一体，并形成多机型、多系列的标准化产品。在移栽机的通用性方面也将进一步提高，通过局部的更换调整便能方便地实现不同作物与同一作物不同移栽苗的移栽，具有明显的一机多用功能。（4）机具的质量更加可靠。随着设计手段和加工制造技术的不断提高，移栽机的零部件与装配将更加合理，降低机具的损坏率和返修率，保证移栽机的连续作业能力。（5）设计的移

21、栽机将更加合理。随着人性化设计水平的不断提高，在对移栽机进行设计过程中将更加注重移栽工作人员的作业姿势和劳动强度，将人工作业劳动强度将至最低。6 穴盘苗叶菜移栽机械研究意义从我国农业发展的状况和我国特殊的国情考虑，实现移栽作业机械化已成为我国蔬菜种植业迫切需要解决的问题。蔬菜育苗移栽机械化是推广普与蔬菜育苗移栽技术，提高蔬菜产量和季节性供应蔬菜，以与提高蔬菜经济作物经济效益和社会效益的必要途径。通过提高种植技术的机械化水平，达到进一步完善与移栽机械相配套的育苗设施与相应的配套技术，使育苗和移栽有机的结合，就可以降低种植成本，达到增加产量，提高经济效益的目的。因此，从长远看，蔬菜栽植机械具有良好的发展趋势和广阔的发展前景4。11 / 11 1 芳，市蔬菜移栽机械化技术现状与前景，农业工程，2012年9月，第二卷第9期第9页2 武科，永成，毕新胜几种典型的额移栽机农机化 2009年 4月第 3 期3 明蔬菜移栽机的发展概况与结构特性农村牧区机械化 22000170 年第 21 期（总第 7816 期）4 卢勇涛，亚雄，洋，斌，王涛国外移栽机与移栽技术现状分析 2011年第 3 期