钵苗移栽机取苗装置研究现状及展望.pdf

书书书 钵苗移栽机取苗装置研究现状及展望 冯世 杰 1 2 吴明 亮 1 3 颜 波 1 全 伟 1 1 湖南 农 业大学 工学院 长沙 410128 2 信阳农林学院 园艺学院 河南 信阳 464000 3 湖南省现代农 业装备工程技术研究中心 长沙 410128 摘 要 钵苗自动化移栽是提高作物单产 保障我国粮食供给安全的重要手段 为此 对国内外钵苗移栽机取 苗装置的研究现状进行了阐述 按照取苗方式的不同将取苗装置分为气力辅助式 顶出式 夹取式 组合式和带 式 5 类 指出了现有取苗装置存在的问题 提出了相应的建议 并对钵苗自动移栽机取苗装置的发展趋势进行了 探讨 关键词 钵苗 移栽机 取苗装置 中图分类号 S233 2 S223 9 文献标识码 A 文章编号 1003 188X 2020 12 0009 01 0 引言 随着社会的发展 我国农业劳动人口和 人 均可耕 地面积正逐年减少 而对粮食和经济作物的需求总量 日渐增加 作物移栽能够充分利用光热资源 提高复 种指数和作物的单产 是我国未来确保农产品供给安 全的重要手段 1 3 目前 半自动化移栽机是国内 移 栽 作业的主力军 作业时靠人工取喂苗 作业效率低 用工量大 机械化效益不明显 很难满足现代农业规 模化生产模式的需要 4 6 自动移栽机的出现很好 地解 决 了上述问题 其取苗装置能连续 高效地将钵 苗从穴盘中有序取出并快速移送到目标位置 真正意 义上实现了移栽作业的自动化 取苗装置作为自动移栽机的标志性部件 7 已经 成为 自动移栽领域研究中的热点 8 12 其对移 栽机 作业械化水平的提高乃至现代农业的发展都具有重 要的意义 为此 对国内外取苗装置的现状进行了分 析 针对当前取苗装置存在的问题进行归纳 并对取 苗装置的发展方向进行了预测 以期为钵苗自动移栽 机的研究提供参考 1 国内外取苗装置的研究现状 以欧 美 日为代表的发达国家由于国民生活水平 较高 人工成本昂贵 在 20 世纪 80 年代就开始了自 收稿 日 期 2019 06 18 基金项目 国家油菜产业技术体系专项 CA S 12 十三五 国家 重点研发计划项目 2017YFD0700800 作者简介 冯世杰 1979 男 河南信阳人 博士研究生 E mail fsj 6688 126 com 通 讯作 者 吴明亮 1972 男 湖南常宁人 教授 博士生导师 E mail lmlwu hunau edu cn 动 取 苗 技术的研究 近年来 随着自动控制技术 传 感器技术 驱动技术及机器视觉技术在取苗装置中的 应用 取苗自动化程度也越来越高 目前已有成熟产 品应用于实际生产中 国内对自动取苗技术的研究起步较晚 移栽作业 目前以半自动化移栽机为主 近年来 随着人民经济 收入和生活水平的提高 我国移栽作业机械化水平的 提高已成为亟待解决的问题 由于国外移栽装备不 适合我国农业生产的国情 难以在我国推广 因此国 内相关科研院所对自动取苗技术开展了研究 目前多 数研究成果处于试验 试用阶段 根据自动移栽作业时取苗方式的不同 将取苗装 置分为气力辅助式 顶出式 夹取式 组合式及带式 5 种类型 1 1 气力辅助式取苗装置 气力辅助式取苗装置作业时利用气流的作用力 使苗钵和穴盘分离 主要由气力产生装置和穴盘移位 装置组成 Frank W Faulring 等 13 设计 了气力辅助式取苗 装 置 如图 1 所示 图 1 空气 辅 助取苗装置 取苗 时 在 穴盘移位装置控制下 待取钵苗随盘 1 2020 年 12 月 农 机 化 研 究 第 12 期 DOI 10 13427 ki njyi 2020 12 001 依次移位至落苗孔正 上 方 在自重和气流负压作用下 与穴盘分离 通过落苗孔落入导苗管 为了降低基质损失率 提高取苗成功率 Law rance N Shaw 等 14 设计 了 气动 顶出式取苗装置 如 图 2 a 所示 在顶杆轴向 45 开喷气孔 借助气流的 作用力使苗钵与穴盘分离 然后顶出 解决了顶出式 取苗中顶杆刺入 顶破苗钵导致取苗失败的问题 韩绿化等 15 在 Lawrance N Shaw 设计 基 础上研 制了底部吹气式钵体与穴盘松脱装置 如图 2 b 所 示 该装置借助压缩空气瞬间释放的冲击力冲顶钵 苗 实现了钵苗与钵穴壁之间非机械接触式松脱 图 2 气动 顶出式取苗装置 包春 江 等 16 研制 了 气吸式水稻钵苗取苗装置 孙廷综等 17 18 研制 了 真空落苗机构 这两种取苗装 置都用于水稻钵苗移栽取苗 均采用单片机控制来控 制落苗管内部空气压力 达到气力辅助取苗目的 罗锡文等 19 20 研制 了 气力有序抛秧机 采用压 缩气流从苗盘底部将水稻钵苗吹出秧盘 来实现水稻 穴盘苗的取苗 气力辅助式取苗在最大程度上减少了苗钵基质 损失和幼苗的损伤 不足之处是瞬时气流强度控制难 度较大 下落取苗对育苗穴盘钵穴形状要求特殊 落 苗孔不适用于叶幅宽较大的叶菜类作物等 制约了气 力辅助式取苗装置的推广应用 1 2 顶出式取苗装置 顶出式取苗装置由顶苗机构和移位机构组成 作 业时移位机构和顶苗机构互相配合 使顶苗杆通过穴 盘底部孔把钵苗有序顶出并落入栽植机构 或经输送 带送至栽植机构 E C Armstrong 等 21 设计 的 顶出式取苗装置 如 图 3 所示 取苗时 穴盘在移位机构驱动下在垂直方 向逐行喂苗 做往复直线运动的顶杆将钵苗从穴盘中 逐行顶出 图 3 顶出 式 取苗装置 吴崇 友 等 22 研制 了 棘爪 棘轮顶出式取苗装置 如图 4 所示 该装置适用于秧苗移栽机 取苗时顶苗 杆将钵苗顶出 然后在拨秧轮的作用下有序落入导 苗管 图 4 棘爪 棘轮顶出式取苗 装置 宫成 宇 等 23 设计 了 用于玉米钵苗移栽的内槽盘 式取苗装置 实现了整排顶出取苗 大幅提高了取苗 作业效率 尹大庆等 24 设计了一种有序顶出式分秧 机构 如 图 5 所 示 图 5 有序 顶 出式取苗装置 2 2020 年 12 月 农 机 化 研 究 第 12 期 该机构作业时秧 盘纵向匀速送秧 在 匀速旋转的 拨杆作用下 通过对应杠杆推动顶杆将同一排钵苗有 序顶出 徐玉娟等 25 研制 了 凸轮滚子顶出式取苗装置 通过提高顶苗凸轮和双螺旋送苗机构的精度 提高取 苗成功率 该装置完全由机械传动 成本低 精度高 取苗成功率达到 95 以上 如图 6 所示 图 6 双螺 旋 凸轮顶出式取苗装置 为提高取苗作业效率和钵苗移栽自动 化水平 杨 传华 26 研制了 基于 PLC 控制的顶出式取苗装置 在 PLC 控制下步进电机驱动顶杆将苗顶出至输送带 然 后按序将钵苗输送到投苗机构 如图 7 所示 图 7 伺服 顶 出式取苗装置 顶出 式 取苗装置结构相对简单 作业效率高 但 对穴盘的制造工艺和穴盘的移位机构控制精度要求 较高 同时要求待取苗钵有足够大的内聚力 以免顶 杆刺入钵体或顶碎钵体 影响取苗成功率 1 3 夹取式取苗装置 夹取式取苗装置主要由移位机构及取苗手爪组 成 作业时 移位机构带动穴盘移动 将穴盘钵穴有 序移送到目标位置 取苗手爪末端执行器采用扎入夹 钵或直接夹钵苗茎秆的方式 将苗钵从穴盘取出并移 送到投苗位置 如图 8 所示 图 8 夹取 式 取苗装置示意图 K C Ting 和 Y Yang 等 27 设计了气动滑针式取 苗 装 置 主要由压缩气缸 滑 针组成 如图 9 所示 作 业时 以气缸驱动带有传感器的滑针式夹持器垂直接 近苗盘钵穴 取苗针下移从幼苗侧面倾斜插入土钵 将钵苗取出 取苗过程距离传感器用来检测钵苗与 滑针的相对位置避免取苗滑针伤害秧苗 力传感器用 来检测取苗针对苗钵施加的夹持力 以避免取苗针对 苗钵夹持力过大而导致苗钵破损影响取苗成功率 图 9 气动 滑 针式取苗器 洋马公司研发了齿轮 连杆式取苗机构 28 主要 由 齿 轮箱 连杆 滑槽机构和取苗爪构成 如图 10 所示 图 10 齿轮 连 杆 式取苗装置 3 2020 年 12 月 农 机 化 研 究 第 12 期 作业 时 在 齿轮和连杆 滑槽机构作用下取苗爪 实现扎入苗钵 然后由盘形凸轮控制取苗爪开合来完 成苗钵夹取和投送动作 该机构结构紧凑 体积较 小 但取苗效率不高 滑槽易磨损 荷兰 Visser 公司生产的 PC 21 型取苗装置如图 11 所示 该装置采用由独立伺服电机驱动的四针式 取苗爪 可适应多种穴盘规格 并通过机器视觉技术 识别苗的生长情况判别缺苗钵穴 取苗成功率较高 作业时 取苗爪垂直扎入苗钵 容易伤害幼苗 破坏苗 钵完整性 美国 APID 公司研制的 TW 型取苗装置 中 取苗器末端采用片状夹指 结合气动和电控技术 从侧面抓取钵苗 有效地降低了取苗器对钵苗的 损伤 29 图 11 PC 21 型取 苗 装置 K H yu 等人 30 31 开发 了 一种基于机器视觉 的取苗装置 并对取苗末端执行器进行优化处理 取 苗时 取苗爪向视觉装置提供的钵苗坐标位置运行 然后由气缸分别驱动取苗末端执行器夹指来完成对 钵苗的夹取 移动和投放 取苗成功率达 98 毛罕平团队对夹持式取苗装置研究较多 韩绿化 等 32 33 设计了两针钳夹式取苗末端执行器和两指四 针 钳 夹式扎入夹钵取苗器 来提高取苗成功率 如图 12 所示 图 12 钳夹 式 取苗器 作业 时 当 穴盘苗移位到目标位置后 在气缸驱 动下取苗针完成扎入 夹取和释放钵苗动作 严宵月 等 34 研发了整排取苗装置 极大地提高了取苗效率 俞高 红 团队 35 37 开发了一种基于非圆齿轮 行 星 轮系的回转式取苗机构 并对其机构进行优化处理 研制出三臂回转取苗机构 如图 13 所示 该取苗机 构齿轮箱通过齿轮传动实现回转运动 驱动取苗爪按 预定取苗轨迹运行 在凸轮顶杆作用下完成扎入 夹 取和释放钵苗动作 该取苗机构效率高 性能稳定 但机构中非圆齿轮加工难度较大 图 13 三臂 回 转取苗装置 崔巍 等 38 设计 出 了齿轮 五杆式取苗机构 如图 14 所示 该机构同时解决了洋马齿轮 连杆式取苗机 构中滑槽易磨损问题和非圆齿轮行星轮系取苗机构 中非圆齿轮加工困难问题 图 14 齿轮 五 杆 式取苗机构 金鑫 等 39 研制 了 一种五杆 定轴轮系取苗机构 由 1 对直齿圆柱齿轮机构和平面五杆机构组合而成 胡敏娟等 40 设计了滑针式取苗器 利用滑动取苗针 扎入 夹 取钵苗 韩长杰等 41 设计了多组气缸驱动的 翻转 摆 位式取苗机械手 利用气缸控制取苗爪扎苗 放苗动作 廖庆喜团队 42 为油菜纸质钵移栽机设计 了气动嵌入式取苗机 构 在气缸驱动下实现取苗针扎 入 夹取苗钵 取苗成功率达 92 宋建农等为提高水稻钵苗移栽质量研制出对辊 式拔秧机构 43 主要由 输秧辊 压秧板 上下拔秧辊 4 2020 年 12 月 农 机 化 研 究 第 12 期 等部 件 组成 作业时 上下拔秧辊运行使夹苗板配合 来完成夹茎取苗和松开茎秆投苗动作 如图 15 所示 图 15 对辊式拔秧机构 韩长 杰 等 44 设计了基于平行移动夹片 式 取苗机 械手 主要由摆臂 滑杆 长夹片与短夹片组成 作业 时 摆臂控制长 短夹片在滑杆上的移动方向 使相邻 长 短夹片完成夹茎取苗和投苗动作 赵匀等 45 46 为降低基质损失 研制 了 反转式共 轭凸轮蔬菜钵苗取苗机构和夹片式夹苗机构 这两种 机构都是利用取苗末端执行器夹取钵苗茎秆进行取 苗 作业时 夹秧片从钵苗基质附近的茎秆位置进行 夹取 通过控制机构来完成取苗末端执行器夹取和投 苗动作 夹持式取苗装置对移位机构和取苗末端执行器 的运行精准度要求高 受末端执行器尺寸限制 不适 用于钵体尺寸较小的钵苗移栽取苗 由于取苗末端 执行器从钵苗的上方对对穴盘苗进行夹持作业 容易 伤及幼苗的茎叶 末端执行器扎入苗体后对苗钵施以 夹持力会破坏钵体的内聚力 在钵体与钵穴内壁间的 粘附力和摩擦力作用下很容易发生苗钵破损或散坨 现象 导致取苗成功率下降 1 4 组合式取苗装置 组合式取苗装置由移位机构 顶苗机构 取苗末 端执行器和控制机构组成 具有顶出式取苗和夹取式 取苗的优点 能降低取苗末端执行器对幼苗的伤害和 钵体破损 作业时 移位机构将带苗穴盘移送到目标 位置 顶苗杆穿过苗盘底部漏水孔将钵苗顶出 随后 取苗机构末端执行器夹取或扎取苗钵并送到投苗位 置 根据钵苗顶出后末端执行器对苗钵的作用方式 不同 分为顶夹结合式取苗和顶扎结合式取苗 如图 16 所示 Ferrari 取苗装置即为顶夹式取苗 47 取苗 爪 运动 至取苗位置后静止 由顶杆将钵苗整排顶出并推入取 苗爪夹持区 随后 取苗爪夹持苗钵并将钵苗送至分 苗机构 该装置中苗与穴盘的分离由顶杆完成 取苗 爪静止接收被顶出的秧苗 其动作稳定可靠 伤苗率 低 作业效率高 Isao Mikawa 等 48 人设计的取苗装 置 如图 17 所 示 穴盘水平放入苗盘移位机构 逐行向前进给供 苗 当传感器检测到目标位置有钵苗时 顶苗杆上行 将苗钵从穴盘顶出 同时取苗滑针插入苗钵中 然后 持苗逆时针旋转将钵苗送至栽植机构 缩回滑针完成 送苗 这种取苗装置结构简单 运行可靠 工作效率 较高 图 16 组合 式 取苗装置 图 17 Mikawa 取苗 装 置 王蒙 蒙 等 49 设计了曲柄摆杆式穴 盘 苗取苗机 构 采用摆杆式夹取爪与顶苗机构配合完成取苗 如 图 18 所示 研究中 通过力学 运动学分析和仿真的 方法 来确定和优化取苗机构结构参数和工作参数 该机构结构简单 性能可靠 取苗成功率为 95 8 图 18 曲柄 摆 杆式取苗机构 5 2020 年 12 月 农 机 化 研 究 第 12 期 为降 低 取苗装置的制造成本 金鑫等 50 51 设计 了 纯 机械传动的顶 夹结合式取苗装置 如图 19 所 示 其采用圆柱凸轮机构和齿轮 槽轮机构控制苗盘 移位 曲柄滑块机构完成顶苗动作 凸轮和齿轮齿条 机构完成夹苗 移苗和投苗任务 同时 结合建模和 仿真技术对各机构结构参数进行优化 来降低取苗基 质损失率 图 19 顶 夹结合式取苗装置 为 了 提 高取苗装置的作业效率 倪有亮等 47 设 计 了 一 种由 PLC 控制的取送苗装置 取苗过程中 由 PLC 控制苗盘移位机构 集排式顶苗机构和取苗爪协 同作业完成取苗任务 取苗频率可以达到 7 次 min 为了降低取苗时基质损失率和对幼苗茎叶的伤 害 何亚凯 52 设计 了 顶 扎结合式取苗装置 取苗 时 顶苗杆先将苗钵从盘中顶出 随后 针状取苗末端 执行器从钵体侧面倾斜扎取苗钵 并移送至投苗机 构 该装置取苗时基质损失率低 成功率高 适用于 叶幅宽较大 茎秆不明显作物幼苗 组合式取苗装置具有顶出式取苗和夹取式取苗 的优势 能减少取苗设备对苗体和苗钵的伤害 特别 是采用 PLC 控制技术和气 液驱动技术后 取苗效率 和取苗性能稳定性都得到有效提高 解决了叶幅宽较 大和无茎秆类作物穴盘苗取苗难的问题 组合式取 苗装置结构相对复杂 受钵苗形态影响取苗末端执行 器尺寸较大 制约了作业效率的提高 1 5 带式取苗装置 带式取苗装置主要用于链式纸钵移栽取苗 由剥 纸带机构和输送带组成 图 20 为 Tetsuo Nanbu 等 53 设计的带式取苗装 置 作 业时 用引导盘将两条纸带 分别引到剥纸带机构将包裹纸带剥除 随后第一传输 带夹持钵体有效完成了取苗作业 待钵苗运行到两组 输送带重合位置时 第 2 组输送带夹住钵苗茎秆将钵 苗送到投苗位置 陈海涛等 54 55 为解决链式纸钵苗取苗问 题 设 计了链式纸质钵苗分离装置 该分离装置能有效提 高链式纸质钵苗的分离速度 降低纸质钵苗的破 损率 这类取苗装置结构简单 运行可靠成本低 与专 门串联纸质钵配合时作业效率高 但对幼苗茎叶有一 定的伤害 图 20 带式 取 苗装置 2 取苗装置存在的主要问题 2 1 取苗装置对钵苗损伤率高 根据对国内外取 苗 装置现状分析可知 现阶段用 于钵苗自动移栽的取苗方式主要有夹取式 顶出式和 组合式等 这几类取苗装置在作业时末端执行器直 接作用于苗钵或幼苗 将钵苗从钵穴中取出 在这个 过程中 末端执行器作用于钵苗的力在竖直方向的合 力要克服钵苗脱盘时钵体受到的切向粘附力 f 1 摩擦 力 f 2 法向 粘 附力 f 3 及苗钵自身的重力 如图 21 所 示 图 21 中 F 1 为夹取时苗钵受到向上的合力 F 2 为顶 出时钵底受到顶杆作用力 G 为 苗 钵重力 f 1 为脱 盘 时 苗钵受到切向粘附力 f 2 为脱 盘 时苗钵受到摩擦力 f 3 为苗钵与钵穴底部的粘附力苗钵 4 个侧面受力相同 图 21 取苗 过 程中苗钵受力示意图 由于苗钵自身物 理 成分的不均一性 使得苗钵与 6 2020 年 12 月 农 机 化 研 究 第 12 期 钵穴壁间粘附力 及苗钵内部粘聚力差异较大 因 此 当取苗过程中末端执行器对苗钵的作用力大于苗钵 内部粘聚力时 会造成钵体变形 破损 散坨等现象 苗钵破损轻者会影响钵苗栽后长势 苗钵散坨直接导 致取苗失败 另外 钵体损失过大的苗钵在后续投苗 过程中 由于质量过小影响钵苗自由下落 导致漏栽 率增大 取苗过程中 由于钵苗的生长受温 光 水 肥及 基质成分等多因素的影响 使钵苗的株形差异较大 同时 受限于钵穴的尺寸 数量及取苗装置末端执行 器的结构形状 现有的夹取式 顶取式或结合式等取 苗方式在取苗时末端执行器都不可避免地与幼苗的 茎 叶 根相接触 使幼苗受到伤害 轻微的幼苗伤害 会导致钵苗栽后缓苗期延长 幼苗受损严重时会使幼 苗致残 直接影响到幼苗的成活率 2 2 取苗装置作业效率低 取苗装置作业效率取决于末端执行器单位时间 内向栽植机构提供钵苗的数量 目前 常用取苗机构 每次仅能实现单株取苗或单排取苗 取苗效率相对较 低 制约了自动移栽机的作业效率的提高 在自动移 栽机技术较成熟的发达国家中 如日本洋马公司研制 的齿轮连杆式取苗装置采用单株取苗 作业效率仅为 60 70 株 min 要提高其作业效率必须提高各机构的 运行虚度 但受取苗装置整体各机构力学性能的限 制 运行速度提高后取苗装置取苗成功率则大幅下 降 7 倪有亮等设计的整排式顶 夹组合式取苗机构 作 业 效率也只有 91 株 min 在进一步研究中发现随 着取苗频率的升高 取苗成功率迅速降低 47 目前 移 栽 技术最为成熟的欧美等国的大型自动移栽机作 业效率也不超过 150 株 行 min 52 由于 取 苗装置 的作业效率直接制约着自动移栽机的使用成本 因此 其作业效率还有待于进一步提高 2 3 取苗装置通用性 自适应性差 目前 取苗装置的研究虽然取得了较大进展 但 其通用性和自适应性不能满足实际生产需要 导致移 栽作业中生产成本升高 取苗质量得不到有效保证 具体体现如下 由于不同种类之间的作物幼苗在株形 尺寸和种 植要求等方面差异较大 因此在育苗时要选用不同规 格的穴盘 导致在实际移栽中就必须有相应的取苗装 置来完成取苗作业 为了满足不同种类作物钵苗移 栽作业的要求 科研人员必须设计出不同结构的取苗 装置 无形中增加了农业生产成本 另外 由于受到温 光 水 肥等因素的影响 导致 同种作物的株形也具有不均一性 同时 育苗穴盘由 于受制造工艺 育苗 搬运及重复使用等因素的影响 使穴盘发生变形 扭曲 破损等情况 导致穴盘和取苗 装置之间的配合误差增大 取苗质量下降 因此 要求钵苗移栽机的取苗装置具有较好的通 用性和自适应功能 针对育苗穴盘尺寸 形状 完整性 的变化进行自动调节 在降低移栽作业成本同时保证 取苗装置的取苗质量 3 对策 与 展望 3 1 采用新的设计理念设计取苗装置 针对常 见取苗装置作业中由于末端执行器直接 与钵苗相互作用而对钵苗产生损伤的现象 在分析现 有取苗装置作业过程中钵苗受力的基础上 总结不同 取苗装置取苗时对钵苗产生损伤的共性 从求新 求 异 求变的角度对育苗穴盘及取苗装置的结构进行创 新性设计 而不是仅仅立足现有装置进行功能弥补性 改进 笔者所在团队开发出钵穴可开式活动苗 盘 56 通过 降 低钵苗与钵穴之间接触面积及相互作 用力来降低苗钵脱盘时的基质损失 同时 在此基础 上设计出托举式取苗装置 57 将脱盘后的苗钵从 底 部 托起 避免作业时取苗末端执行器与钵苗之间产生损 伤性接触 以提高取苗质量 针对现有取苗装置受自身结构力学的限制不能 大幅提高取苗频率 且采用逐一取苗或逐行取苗的作 业方式 导致取苗效率较低的问题 打破传统认知 采 用整盘钵苗一次性取出 笔者所在团队设计的托举 式取苗机构采用整盘取出式 57 在不提高取苗频 率 的 前提下大幅提高取苗装置的作业效率 3 2 运用智能技术武装取苗装置 针对实际生产中取苗装置通用性 自适应性差的 问题 将智能技术应用于取苗装置的研制中 智能技 术具有自动采集信息 传递信息 处理信息并根据处 理结果发出控制指令的功能 当育苗穴盘规格 钵苗 株形发生变化或穴盘因破损 变形导致钵苗移位出现 偏差时 取苗装置控制中心能根据采集到的穴盘和钵 苗相关的形状 位置参数 控制中心存储的标准参数 进行比较 经计算和分析后对取苗装置执行机构的运 行参数进行优化 在保证取苗质量和取苗效率的前提 下完成取苗任务 3 3 展望 1 自动移栽机取苗装置对穴盘规格和钵苗整体 质量要求较高 在研究取苗装置和育苗设施的同时育 苗农艺也会有较大提高 使农机和农艺能够真正融为 7 2020 年 12 月 农 机 化 研 究 第 12 期 一体 2 随 着 现代农业机械研究的不断进步 结构简 单 性能可靠 作业效率高且不损伤钵苗的取苗装置 将会应用在钵苗自动化移栽作业中 3 从现代农业应用需求的角度来看 能识别不同 规格的穴盘结构特征及钵苗株形差异 并能根据识别 结果进行自适应调节的 高度自动化 甚至智能化的 通用型取苗装置是今后的发展趋势 参考文献 1 于晓 旭 赵 匀 陈宝成 等 移栽机械发展现状与展望 J 农业机械学报 2014 45 8 44 53 2 于亚波 武 萍辉 冯青春 等 我国蔬菜育苗装备研究应用 现状及发展对策 J 农机化研究 2017 39 6 1 6 3 张 会娟 胡 志超 吴峰 等 国内育苗移栽机械概况与发展 思考 J 江苏农业科学 2010 6 570 572 4 胡 敏娟 穴 盘苗移栽关键技术的研究 D 南京 南京农业 大学 2011 5 金鑫 蔬菜穴盘苗自动移栽技术与装置研究 D 北京 中 国农业大学 2014 6 崔巍 旱地钵体苗自动移栽机理论与实验研究 D 北京 中国农业大学 2015 7 赵雄 陈建能 杨茂祥 等 二阶非圆齿轮行星系钵苗移栽 机取苗机构 J 农业机械学报 2014 45 4 123 127 8 张振国 曹 卫彬 王 侨 等 穴盘苗自动移栽机的发展与展 望 J 农机化研究 2013 35 5 236 241 9 刘 存祥 李 晓虎 岳修满 等 我国旱地移栽机械的现状与 发展趋势 J 农机化研究 2012 34 11 249 251 10 韩长杰 张学军 杨宛章 等 旱地钵苗自动移栽技术现状 与分析 J 农机化研究 2011 33 11 238 24 11 俞高红 俞 腾飞 叶秉良 等 一种旋转式穴盘苗取苗机构 的设计 J 机械工程学报 2015 51 7 67 76 12 Wan Ishak W I Awal M A Elango Development of an automatic transplanter for the gantry system J Asian Jour nal of Scientific esearch 2008 1 4 451 457 13 Shaw L N Automatic transplanter for vegetable J Proc Fla State Hort 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Giacomelli G A Factors affecting per formance of sliding needles gripper during robotic transplan ting of seedlings J Applied Engineering in Agriculture 1991 7 4 493 498 28 Tsuga K Development of fully automatic vegetable trans planter J Japan Agricultural esearch Quartely 2000 34 21 28 29 张 振国 吕 全贵 陈青云 等 盆栽花卉移栽机取苗机构的 现状分析 J 江苏大学学报 自然科学版 2016 37 4 18 23 18 30 yu K H Kim G Development of a gripper for robotic transplanter and evaluation of its transplanting performance J Korean Society for Agricultural Machinery 1998 23 3 271 276 31 yu K H Kim G Han J S Development of a robotic trans planter for bedding plants J Automation and Emerging Technologies 2001 78 2 141 146 32 韩 绿化 毛 罕平 缪小花 等 基于穴盘苗力学特性的自动 取苗末端执行器设计 J 农业机械学报 2013 44 11 260 265 33 韩 绿化 毛 罕平 严蕾 等 穴盘育苗移栽机两指四针钳夹 式取苗末端执行器 J 农业机械学报 2015 46 7 23 30 34 严 宵月 胡 建平 吴福华 等 整排取苗间隔放苗移栽机设 计与试验 J 农业机械学报 2013 44 S1 7 13 35 俞 高红 刘 炳华 赵匀 等 椭圆齿轮行星轮系蔬菜钵苗自 动移栽机构运动机理分析 J 农业机械学报 2011 42 4 53 57 36 俞 高红 陈 志威 赵匀 等 椭圆 不完全非圆齿轮行星系 8 2020 年 12 月 农 机 化 研 究 第 12 期 蔬菜 钵 苗取机构的研究 J 机械工程学报 2012 48 13 32 39 37 童 俊华 俞 高红 朱赢鹏 等 三臂回转式蔬菜钵苗取苗机 构设计与试验 J 农业机械学报 2018 50 1 113 121 38 崔巍 方宪 法 赵亮 等 齿轮 五杆取苗装置机构优化与 试验验证 J 农业机械学报 2013 44 8 74 77 39 金鑫 李树 君 杨学军 等 穴盘苗取苗机构分析与参数优 化 J 农业机械学报 2013 44 S1 1 6 13 40 胡 敏娟 尹 文庆 穴盘苗变形滑针式取苗器的研究 J 浙 江农业学报 2011 23 1 154 158 41 韩长杰 杨 宛章 张学军 等 穴盘苗移栽机自动取喂系统 的设计与试验 J 农业工程学报 2013 8 51 61 42 廖庆喜 张 照 胡乔磊 等 油菜纸钵苗移栽机气动取苗 机构设计与轨迹分析 J 农业机械学报 2017 48 11 70 80 43 宋建农 黄 育仕 魏文军 等 水稻钵苗对辊式拔秧机构 J 江苏大学学报 自然科学版 2006 27 4 291 294 44 韩长杰 郭 辉 杨宛章 等 取苗机械手双气缸三位置的驱 动及优化 J 农机化研究 2014 36 2 17 21 45 赵 匀 樊福 雷 宋志超 等 移栽机构的设计与仿真 J 农业工程学报 2014 30 14 8 16 46 赵 匀 薛向 磊 茄子钵苗全自动移栽机构优化设计与试 验 J 农业机械学报 2018 49 5 152 160 47 倪有亮 金 诚谦 刘基 全自动移栽机取送苗系统的设计 与试验 J 农业工程学报 2015 31 23 10 19 48 Isao Mikawa Hokkaido Seedling transportation apparatus for transplantation machine 5784984 P 1998 06 28 49 王 蒙蒙 宋 建农 刘彩玲 等 蔬菜移栽机曲柄摆杆式夹 苗机构的设计与试验 J 农业工程学报 2015 31 14 49 57 50 金 鑫 杜新 武 杨传华 等 蔬菜移栽穴盘苗自动输送装置 设计与试验 J 农业机械学报 2016 47 7 103 111 51 王 东洋 金 鑫 姬江涛 等 自动顶 夹式蔬菜穴盘苗取苗 装置设计与试验 J 农机化研究 2016 38 10 64 68 52 何亚凯 蔬菜穴盘苗高速栽植自动取苗系统设计与研究 D 北京 中国农业机械化科学院 2018 53 Kaizu Y Okamoto T Imou K obotic separation of stage IV micropropagated sugarcane shoots C 2001 ASAE An nual Meeting Sacramento American Society of Agricultural and Biological Engineers 1998 1 54 韩 霞 陈海涛 番茄链式纸钵苗移栽机分离机构设计与 优化试验 J 农业机械学报 2018 49 5 161 168 55 赵作伟 陈 海涛 赖庆辉 等 甜菜链式纸钵苗分离装置参 数优化 J 农业工程学报 2010 26 9 154 158 3 56 吴明亮 颜 波 冯世杰 等 钵体苗育苗活动苗盘结构设 计 J 湖南农业大学学报 2018 44 6 666 671 57 吴 明亮 冯 世杰 官春云 一种钵苗取苗送苗装置 ZL201710224850 3 P 2018 05 08 esearch Status and Prospect of Seedling Pick up Device of Pot Seedling Transplanter Feng Shijie 1 2 Wu Mingliang 1 3 Yan Bo 1 Quan Wei 1 1 College of Engineering Hunan Agricultural University Changsha 410128 China 2 College of Horticulture Xin yang Agriculture and Forestry University Xinyang 464000 China 3 Hunan Provincial Engineering Technology e search Center for Modern Agricultural Equipment Changsha 410128 China Abstract Automatic transplanting of pot seedlings is an important means to improve crop yield per unit area and ensure food security in China In this paper the author expounded the research status of seedling pick up device of pot seedling transplanter According to the different ways of pick up seedlings the seedling pick up device can be divided into five types pneumatic aided type push out type gripper type combined type and belt type Meanwhile the writer pointed out the existing problems of the seedling pick up device put forward the corresponding suggestions and discussed the trend of the seedling pick up device for automatic seedling transplanter Key words pot seedling transplanter picking up device 9 2020 年 12 月 农 机 化 研 究 第 12 期