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基本信息

作品名称:
贴接法自动蔬菜嫁接机器人的研制
大类:
科技发明制作A类
小类:
机械与控制
简介:

我国蔬菜瓜果种植过程中嫁接需求量大且因季节原因集中短期内作业因此劳动强度巨大,在劳动力成本持续升高的今天机械化自动嫁接已成为趋势。本项目接合我国蔬果种植特点研制出了适合多种蔬果的嫁接机器人,其嫁接速度最高可达720株/小时且嫁接成功率大于92%,其速度是手工嫁接的三倍以上,以三倍于人工嫁接的速度计算,自动嫁接可为嫁接环节省去60%以上的劳动力。产品目前处于中试阶段,其推广前景优良。

详细介绍:

蔬菜嫁接技术是提高植株抗土传病害的能力、提高植株抗逆性、提高产量的有效途径。蔬菜自动嫁接是基于嫁接理论的一种集机械、自动控制与计算机视觉于一体的自动化装备,是替代人工嫁接的有效途径。以西瓜为例,2010全国年产量近6600万吨,以3倍于人工嫁接的速度计算,自动嫁接可为西瓜嫁接环节省去60%以上的劳动力。
本项研究针对我国蔬菜种植面积大,机械化作业程度和装备水平低这一现状,在国内外研究现状和发展趋势的基础上,设计了一台结构简单、自动化程度较高、操作方便、成本相对低廉的自动蔬菜嫁接机器人。 本研究以西瓜为对象,对比各种嫁接方法,结合前期积累的研究基础,选择了西瓜的断根贴接法。团队以嫁接苗入手进行研究,包括几何尺寸分析和力学性能的测定,这些数据为机构尺寸的设计提供了依据。该嫁接机器人包括一套辅助供苗系统和自动嫁接装置。辅助供苗系统包括图像采集等硬件和基于VB开发的软件,主要负责前期的视觉检测分析、嫁接苗夹取和搬运工作,其中搬运部分采用了一种二自由度并联机构,提高了机构运动的精度,使得末端执行器最大误差在0.12mm以内。自动嫁接装置主要负责砧木夹持、子叶切削、砧木搬运、接穗夹持、接穗切削、接穗搬运、砧木和接穗的接合等工作,机构采用气动和电机混合驱动的方式,在结构上添加了微调机构,使该机构更具有适应性。
该机器人采用了三菱的FX系列PLC作为控制部分的核心,实现顺序控制,并用GX-Developer进行编程。嫁接试验表明该嫁接系统运行可靠、操作方面,且得到一组最适合嫁接的苗木参数:砧木子叶展角接近180°,苗茎在3.5-4.5mm,接穗苗茎在2.0-3.0mm,该参数范围内的嫁接苗嫁接速度可以达到720株/小时,成功率为92%以上。

获奖情况:

第十二届“挑战杯”作品 三等奖
(1)2011“挑战杯”校决赛特等奖;
(2)2011省第十二届“挑战杯”大学生课外科技作品竞赛特等奖、最佳创意奖;
(3)《Development of an improved robotic graft system for gourd type vegetable seedlings》一文被美国机械工程协会主办的机械工程领域国际峰会“ASME 2011 International Design Engineering Technical Conferences”所录用

作品视频

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作品图片

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