青菜高密度移栽機植苗機構的設計與試驗

鮑李旭,俞高紅,b,趙 雄,b,王 磊,b

(浙江理工大學,a.機械工程學院;b.浙江省種植裝備技術重點實驗室,杭州 310018)

0 引 言

目前,由于水土流失、荒漠化等原因,中國的可種植土地面積在不斷減少。為了提高土地利用率,大多數的綠色蔬菜采取高密度種植[1],即行距和株距都小于150 mm,如青菜、雞毛菜等[2]。這種高密度蔬菜種植主要依靠人工進行移栽[3],生產勞動強度大,效率低,密植移栽機是提升高密度種植效率的有效手段,但相關研究較少。

國外密植移栽機的研究主要集中在日本和韓國。如日本洋馬公司的PF2R型兩行自走式蔬菜移栽機[4],采用行星輪系-滑道式取苗機構以及鴨嘴式栽植機構,該機型栽植行距為450 mm左右,作業株距為260～800 mm,作業效率可達2500 株/(行·h),但其作業參數不能滿足國內青菜密植移栽的要求。日本久保田公司的KP-201CR半自動兩行自走式蔬菜移栽機[5],該機型的作業行距和株距范圍分別為280～550 mm和220～800 mm,工作效率達1500株/(行·h),但其需要人工將秧苗喂入栽植吊杯,工作量大、效率低[6],同樣不能滿足國內密植移栽的要求。韓國的A5-1200型半自動密植移栽機[7],可以進行8行移栽作業,行距設定為150 mm,而株距可在100～500 mm范圍內調整,然而其在作業時需要2名操作人員手動進行取苗和投苗,雖然在一定程度上減少了勞動力,但并未完全實現自動化;此外,該機器采用間歇式的移栽方式,工作效率相對較低,僅有600 株/(行·h)。目前國內蔬菜移栽機的植苗機構作業株距和行距都比較大,一般在300～500 mm,無法滿足密植型蔬菜小株距小行距的栽植農藝要求[8]。植苗機構作為移栽機重要的工作部件[9],對移栽機的栽植效率以及栽植后的秧苗質量均有較大影響,因此為了滿足密植型蔬菜小株距小行距的特定種植需求,設計一種與之相適應的多行同步植苗機構尤為關鍵。

近年來,國內針對植苗機構的研發工作也取得了一定的進展。黃前澤[10]、徐樂輝[11]提出了一種旋轉式非圓齒輪行星輪系單行植苗機構,該機構植苗效率最高可達100 株/min,但其設計的非圓齒輪與栽植軌跡主要針對大株距的移栽場合。吳彥強等[12]針對山東地區辣椒密植需求,研制了自走式高密度辣椒移栽機,該機型可同時栽植6行缽苗,作業行距為300 mm,株距在160 mm左右,可滿足青菜密植的株距、行距要求。汪應萍[13]針對青菜密植移栽的農藝要求,提出了一種史蒂芬森型六桿八行植苗機構,其理論移栽株距和行距都為110 mm,軌跡設計滿足小株距移栽的農藝要求,但由于連桿機構在運動速度較高時振動較大,限制了該植苗機構的工作效率。

密植型蔬菜的經濟價值高、產量需求大,國外尚無密植型全自動移栽機,已有的小型移栽機不適用于中國密植農藝要求。因此本文針對高密度、高效率兩大設計要求,配合八行取苗機構進行青菜缽苗移栽作業,在非圓齒輪行星輪系八行取苗機構[14]的基礎上提出了一種非圓齒輪行星輪系八行植苗機構,實現小株距與小行距多行移栽,以解決密植型蔬菜的機械化移栽的難題,促進密植型蔬菜缽苗機械化移栽的進程,提高農業生產的效率和質量,為密植移栽機的進一步研究提供技術支持和參考。

1 八行植苗機構的工作原理

針對密植型蔬菜小行距小株距、多行同步植苗的農藝要求,本文提出了一種非圓齒輪行星輪系八行植苗機構,機構示意圖如圖1所示。該機構主要分為兩部分:傳動部分和鴨嘴式栽植器部分。齒輪箱對稱布置在機構左右兩側,兩個齒輪箱之間等間距布置有16個栽植器(上下各8個),實現八行同步移栽。

1.太陽輪;2.中間輪I;2′.中間輪Ⅱ;3.行星輪;4.行星輪軸;5.行星架;6.凸輪;7.太陽輪軸;8.中間輪I;8′.中間輪Ⅱ;9.行星輪;10.左栽植嘴;11.左擺動臂;12.右擺動臂;13.右栽植嘴圖1 八行植苗機構示意圖

該機構的傳動部分由7個非圓齒輪組成,中間輪8和8′、行星輪9分別是由中間輪2和2′、行星輪3繞太陽輪1嚙合旋轉180°得到。太陽輪1、中間齒輪2和2′、行星齒輪3和行星架5構成齒輪系傳動,作業時太陽輪固定不動,行星架順時針勻速轉動[15],太陽輪1與中間輪2相互嚙合傳動,中間輪2′與中間輪2固定在一起,而中間輪2′與行星輪3相互嚙合傳動,使得行星輪作逆時針非勻速轉動[16],栽植器通過行星輪軸4與行星輪3固連,通過兩級非圓齒輪傳動形成了植苗軌跡。

由于該植苗機構整體是左右對稱的,以最左側的齒輪箱和栽植器為例,對其余14個栽植器及另一側齒輪箱進行簡化處理。在旋轉式傳動箱體上下對稱布置2個栽植器[17]。由于上下兩個栽植器是相同的,因此本文以上栽植器為例對如何進行栽植作業作具體說明。栽植器機構簡圖如圖2所示。固定板與行星輪軸固定在一起,而行星輪軸與行星輪也固定在一起,故行星輪會帶動固定板一起作非勻速轉動。左右擺動臂分別通過鉸鏈與固定板連接,在固定板轉動時,左擺動臂會與固連在行星架上的凸輪推程段發生碰撞,左擺動臂相對于固定板順時針旋轉一定角度,進而帶動右擺動臂相對于固定板逆時針旋轉一定角度。由于左右栽植嘴分別與左右擺動臂固定在一起,故左右栽植嘴也會隨著左右擺動臂同時轉動,此時形成了栽植器的張開狀態,左擺動臂與凸輪的遠休止段碰撞,使栽植器的張開狀態持續一段時間。固定板繼續轉動,在拉簧的拉力作用下,左擺動臂與凸輪的回程段碰撞,左右栽植嘴迅速閉合。如此,行星架的周期性旋轉使栽植器進入周期性的張開和閉合狀態。

4.行星輪軸;6.凸輪;10.左栽植嘴;11.左擺動臂;12.右擺動臂;13.右栽植嘴;14.固定板;15.拉簧圖2 栽植器機構簡圖(左視)

2 植苗機構運動學模型

運動學分析是優化設計的重要手段,以在滿足運動要求的前提下優化機構參數,進而降低結構的復雜性[18]。由于八行植苗機構兩側完全對稱,且一行8個栽植器運動軌跡完全一樣,故在運動學建模時可只取一側栽植器作分析。非圓齒輪可簡化為節曲線的形式,非圓齒輪間的嚙合旋轉可簡化為節曲線間的純滾動,本文構建的植苗機構運動學模型如圖3所示。以太陽輪旋轉中心O點為坐標原點建立坐標系[19],對X軸下方的非圓齒輪及栽植器進行計算和求解,而上方的非圓齒輪及栽植器由前者繞太陽輪嚙合旋轉180°得到。首先分析行星輪系中各非圓齒輪之間存在的轉角關系,并構建傳動比函數;然后在齒輪嚙合中心距給定的條件下計算出非圓齒輪的節曲線坐標,并推導出植苗機構栽植器尖點D的位移和速度方程;最后獲得由栽植器尖點D周期運動形成的植苗軌跡。

圖3 植苗機構運動學模型

植苗機構運動學模型中的參數及其說明見表1。由于中間輪2和2′固連,它們在單位時間內產生的角位移相等,故在建立運動學模型時,為了簡化建模過程,可以將中間輪2和2′先視作同一個非圓齒輪,在后續計算非圓齒輪節曲線坐標時再分開計算。

表1 植苗機構運動學模型參數說明

已知非圓齒輪節曲線是封閉的,即轉角φ變化范圍為φ∈[0,2π]。由于行星輪和中間輪的轉角是在同一時間內完成的[20],即存在對應關系:φ31=f(φ21),當φ21=0時φ31=0,當φ21=2π時φ31=2π。根據上述轉角關系,先設定行星輪與中間輪的轉角函數關系為:

(1)

將φ21=0及φ21=2π分別代入式(1)中,驗證

其滿足上述設定的轉角約束條件。

由式(1)可求得中間輪與行星輪的傳動比函數:

(2)

其中:ω2為中間輪的自轉角速度;ω3為行星輪的自轉角速度。

由于太陽輪與中間輪,中間輪與行星輪之間的中心距是相等的,因此得到:

(3)

其中:φ23為中間輪相對于行星架的角位移;φ32為行星輪相對于行星架的角位移。

將式(3)代入式(2)中,可以得到:

(4)

由于太陽輪和行星輪對稱分布在中間輪兩側,易知:

r21(φ21)=r23(φ21+π)

(5)

將式(4)代入式(5)中,可以得到:

(6)

由于太陽輪與中間輪的節曲線周長相等,則有:

(7)

當行星架轉過dφ1時,中間輪轉過dφ21,即r21(φ21)dφ21=r12(φ1)dφ1,則有:

(8)

將式(6)代入式(8),可以得到:

(9)

式(9)可改寫為φ1=F(φ21),則:

(10)

將式(10)代入式(1)中,便得到了φ31與φ1的函數關系,由于自變量φ1是已知量,故中間輪的角位移φ21和行星輪的角位移φ31可以輕易求解。

在用數值法求解行星輪系總傳動比時,可以將行星架旋轉一周的轉角單位化,取360等分,則有:

(11)

其中:ω1為行星架角速度(勻速),負號代表行星輪與行星架旋轉方向相反。

為了便于求解各個非圓齒輪的節曲線,需要對中間輪2和中間輪2′分開求解。根據行星輪系轉化原理,給太陽輪加上一個假想旋轉,大小等于行星架轉速ω1,方向與ω1相反,則行星輪系轉化為定軸輪系[21]。在轉化輪系中,行星輪與太陽輪的傳動比在數值上等于原行星輪系中行星輪與行星架的傳動比i31,中間輪2與太陽輪的傳動比在數值上也等于原行星輪系中中間輪2與行星架的傳動比i21:

(12)

則太陽輪與中間輪2嚙合的向徑分別為:

(13)

中間輪2′與行星輪的傳動比:

(14)

則中間輪2′與行星輪嚙合的向徑分別為:

(15)

至此,已知非圓齒輪節曲線的向徑和對應的轉角,便可在極坐標系下繪出非圓齒輪的節曲線。

接下來建立栽植器尖點D的運動學方程,其中行星輪軸心的位移方程為:

(16)

栽植器尖點D的位移方程:

(17)

將式(16)和式(17)分別對時間t求導,可以得到行星輪軸心和栽植器尖點D的速度方程:

(18)

(19)

3 參數分析與優化

3.1 機構輔助分析與優化軟件

栽植器軌跡的形狀是影響植苗功能的主要因素[22]。根據上文建立的機構運動學模型可知,為獲取一條符合青菜小株距移栽農藝要求的植苗軌跡及軌跡參數,需要對非圓齒輪行星輪系各機構參數進行調整。這是一個復雜的多目標多變量優化問題,每調整一次參數,都需要重新計算相關的數據,計算量龐大,而人機交互優化方式能較好解決該難題。本文基于Visual Basic 6.0編寫了計算非圓齒輪節曲線的輔助分析與優化設計軟件,為了便于用戶和計算機之間的信息交互,搭建了如圖4所示的用戶界面(UI),UI可以為設計工作帶來簡便性和直觀性。該軟件的主界面包括菜單欄(區域1)、工具欄(區域2)、參數輸入欄(區域3)、參數輸出窗口(區域4)和圖形顯示窗口(區域5)等5個主要區域。

圖4 植苗機構輔助分析與優化設計軟件界面

在機構參數優化過程中,相關參數的調整在參數輸入欄中進行,而一些重要參數值的輸出,包括栽植器出土角和入土角等,則顯示在輸出窗口中。區域5是軟件的主要顯示和人機交互區域,通過調整區域3中的參數可以實時地將植苗機構的位置和運動狀態顯示在區域5中,包括栽植器尖點的相對運動軌跡(靜軌跡)、絕對運動軌跡(動軌跡)和缽苗栽植位置等。此外,通過點擊區域5中的任意兩點可以測量出兩點間的直線距離,便于設計者得到除區域4顯示的參數以外的重要設計參數,包括軌跡高度、軌跡寬度、環扣高度、環扣寬度[23]等。機構水平前進速度可通過式(20)計算:

v=z·n·p

(20)

其中:v為機構水平前進速度,mm/s;z為行星輪系植苗機構旋轉一周的栽植次數,r-1;n為機構轉速,r/s;p為栽植株距,mm。

3.2 主要參數對種植軌跡的影響分析

為了滿足小株距移栽(株距小于150 mm)的農藝要求,需要對軌跡的形狀尺寸和栽植器的姿態設定約束條件[24],具體應滿足以下5個優化目標:

a)栽植器的垂直平分線(對應著缽苗的姿態)在尖點D進入和離開土面時與土面(假設為水平面)的夾角應大于70°。

b)為了避免植苗機構在運行過程中與移栽機其他部位發生干涉,相對運動軌跡(靜軌跡)寬度應小于200 mm,高度小于250 mm。

c)為避免栽植器植苗完成后,離開土面高度不夠而夾住葉子帶出缽苗,靜軌跡的高度應大于200 mm。

d)栽植器尖點D的動軌跡需要存在一個細長形環扣,該環扣的高度要大于40 mm、寬度小于15 mm,以基本達到零速度栽植,并保證缽苗栽植后的直立度。

e)栽植機構尺寸不宜過大,否則在旋轉過程中會發生干涉碰撞;但又不宜過小,否則會導致植苗深度不夠。青菜缽苗的高度一般在120 mm左右,故栽植器的長度宜在160～200 mm之間。

通過該軟件進行植苗機構的輔助分析和優化設計時,設計者需要在參數輸入窗口內輸入主要參數值,然后根據區域5中顯示的植苗軌跡、參數輸出欄中的重要參數值來調整輸入的參數大小,以獲得最佳的種植軌跡。為了便于調整這些參數以獲得最佳結果,必須了解每個參數對種植軌跡的影響。因此,本文采用控制變量法來分析每個重要參數的改變會對植苗軌跡的形態和大小產生怎樣的影響。

優化參數主要有:兩相嚙合非圓齒輪的中心距a,傳動比系數k1、k2、k3,行星架初始安裝角φ0,栽植器相對于行星架的初始安裝角α0,中間輪相對于行星架的初始安裝角γ0。

3.2.1 中心距a對植苗軌跡的影響

不同中心距a下的植苗機構相對運動和絕對運動軌跡如圖5所示。通過只改變a可以看出,隨著中心距a的增加,栽植器尖點D的相對運動軌跡逐漸變高變寬,而其絕對運動軌跡在最低端逐漸形成一個更小更深的環扣。

圖5 中心距a的改變對植苗軌跡的影響示意圖

3.2.2 傳動比系數k1對植苗軌跡的影響

不同傳動比系數k1下植苗機構的相對運動和絕對運動軌跡如圖6所示。通過僅改變k1可以看出,隨著傳動比系數k1的增大,相對運動軌跡的高度保持不變,寬度逐漸變大;而絕對運動軌跡的環扣逐漸變小,這會影響栽植機構的零速度移栽,進而影響缽苗的直立度。k1的選取取決于靜軌跡的寬度和動軌跡的環扣尺寸要求。

圖6 傳動比系數k1的改變對植苗軌跡的影響示意圖

3.2.3 傳動比系數k2對植苗軌跡的影響

不同傳動比系數k2下植苗機構的相對運動和絕對運動軌跡如圖7所示。通過僅改變k2可以看出,隨著傳動比系數k2的增大,相對運動軌跡的頂部變寬,而其底部變窄,同時軌跡高度保持不變;而在絕對運動軌跡上,底部環扣逐漸變寬變高,環扣過大會導致缽苗的直立度變差。k2的選取同樣取決于靜軌跡的寬度和動軌跡的環扣尺寸要求。

圖7 傳動比系數k2的改變對植苗軌跡的影響示意圖

3.2.4 傳動比系數k3對植苗軌跡的影響

不同傳動比系數k3下植苗機構的相對運動和絕對運動軌跡如圖8所示。通過僅改變k3可以看出,隨著傳動比系數k3的增大,相對運動軌跡底部變寬,上端變窄,軌跡高度保持不變;絕對運動軌跡環扣寬度明顯變小,環扣高度變小。k3的選取取決于栽植直立度和動軌跡的環扣尺寸要求。

圖8 傳動比系數k3的改變對植苗軌跡的影響示意圖

3.2.5 行星架初始安裝角φ0對植苗軌跡的影響

不同初始安裝角φ0下植苗機構的相對運動和絕對運動軌跡如圖9所示。通過僅改變φ0可以注意到,隨著初始安裝角φ0的增加,相對運動軌跡和絕對運動軌跡的形狀和大小沒有改變,軌跡整體向右上方旋轉。為了保證植苗機構在軌跡上端(接苗階段)運動時的平穩性,相對運動軌跡上端應盡量水平。φ0的選取取決于栽植器接苗時的垂直度和栽植直立度要求。α0和γ0的選取依據與φ0基本類似。

圖9 行星架初始安裝角φ0的改變對植苗軌跡的影響示意圖

根據前面的分析,行星齒輪系的中心距a主要影響軌跡的大小,從而影響植苗機構的總體尺寸。行星架初始安裝角φ0、栽植器相對于行星架的初始安裝角α0和中間輪相對于行星架的初始安裝角γ0主要影響軌跡整體的角度,它們對植苗軌跡的大小影響微乎其微。傳動比系數k1、k2和k3對絕對運動軌跡最低端的環扣形狀和尺寸影響最大。

3.3 植苗機構參數優化步驟與結果

為了得到符合前文提出的若干優化目標的植苗軌跡,參數優化過程如下:

a)預先人為給定一組各參數初始值,同時也會獲得對應的植苗軌跡和一組優化目標值。

b)通過上述分析明確了各參數變化對植苗軌跡的影響規律,通過人機交互的方式不斷針對性改變上述各參數值大小,直到植苗軌跡和其對應的優化目標值逐步符合要求。

依據上述步驟,最終得到一組較優的機構參數:a=59 mm,k1=-0.12,k2=0.07,k3=0,φ0=-54°,α0=-164°,γ0=142°,S=185 mm。此時,栽植器插入壟面的深度為60 mm,對應于前文優化目標的優化結果如表2所示,相關數據在軌跡中測量的位置如圖10所示。

表2 指標的優化結果與設計目標的對比

1.相對運動軌跡;2.絕對運動軌跡圖10 理論植苗軌跡及優化結果示意圖

4 八行植苗機構結構設計與仿真

4.1 整體結構設計

非圓齒輪行星輪系八行同步植苗機構的三維模型如圖11所示,該機構由兩套對稱布置的行星輪系齒輪箱和上下布置的16個栽植器部件組成。在植苗機構旋轉運動過程中,由于16個栽植器通過L型橫桿固連,故植苗軌跡完全相同。該八行植苗機構設定的理論株距為110 mm,橫向連續布置的8個栽植器的間距為110 mm,故理論行距也為110 mm。

圖11 八行植苗機構三維模型

4.2 植苗機構仿真分析

基于SolidWorks Motion模塊對建立好的植苗機構(單邊)進行運動學仿真分析,得到栽植器尖點的相對運動軌跡仿真結果,如圖12(a)所示;并將其與輔助分析與優化設計軟件中的理論軌跡作對比[25],如圖12(b)所示,仿真軌跡與理論軌跡基本重合,對比情況驗證了三維模型設計的正確性。

圖12 仿真結果與軌跡對比示意圖

除了將仿真軌跡的形狀與理論軌跡做對比外,還需要驗證本文提出的若干優化目標值。優化目標值在仿真軌跡中的示意圖如圖13所示,齒輪箱以連桿形式表示,壟面設定在軌跡最底端上方60 mm處。仿真結果與理論優化值對比情況如表3所示,可以看出,同一優化指標下的仿真值和理論值基本一致,進一步驗證了三維設計的正確性。

圖13 優化目標值在仿真軌跡中的示意圖

表3 優化目標值的理論優化結果和與仿真結果

利用SolidWorks Motion模塊的速度分析功能導出栽植器下端尖點D一個周期內的水平和豎直方向的速度變化數據,并在Origin中繪制仿真速度曲線和理論速度曲線進行對比如圖14所示。由于零件間存在碰撞,所以曲線存在鋸齒狀波動,但不會影響整體變化趨勢,仿真速度曲線與理論速度曲線基本重合,進一步驗證了三維模型設計的正確性。仿真設定的機架轉速為20 r/min,水平方向速度曲線在0.3 s左右時存在速度接近0 mm/s的時刻,對應的豎直方向速度曲線在0.3 s左右時存在速度為0 mm/s的時刻,此時栽植器正在執行植苗動作,可以實現接近零速度植苗。

圖14 尖點D仿真速度曲線和理論速度曲線對比示意圖

5 八行植苗機構的試驗

為了進一步驗證八行植苗機構理論計算模型的正確性以及運用到實際工作的可靠性,將實物樣機裝配在自主設計的青菜高密度八行自動移栽機上進行田間試驗,八行植苗機構實物樣機如圖15中矩形框內所示,青菜高密度自動移栽機整體如圖16所示。

圖16 青菜高密度移栽機實物樣機照片

試驗場地壟面寬110 cm,壟高15 cm;試驗選用培育時間為30 d的青菜苗,苗株高8～15 cm,真葉數3～5片,散坨率小于5%(缽苗的盤根效果會直接影響取苗效果)。植苗機構田間試驗如圖17所示,株距測量結果如圖18所示,相鄰青菜苗的距離約為110 mm,與理論設計株距一致,驗證了實物樣機搭建的正確性。

圖17 田間試驗移栽作業照片

試驗中取苗機構轉速設置為15 r/min,由于取苗機構旋轉一周可取苗16株,八行植苗機構旋轉一周可以栽植缽苗16株,故對應的植苗機構轉速也設置為15 r/min,移栽機前進速度為55 mm/s,移栽株距和行距均為110 mm,故移栽效率為240株/min。移栽過程中,出現漏栽、倒伏、埋苗[26]均記為移栽失敗。試驗結束后,根據記錄的缽苗總數以及移栽成功數,可以計算出移栽成功率。由于缽苗移栽需要經過取苗、植苗兩個階段,故移栽成功率實際上與取苗成功率、植苗成功率存在一定關系,而本文主要研究對象為植苗機構,故應由植苗成功率而非移栽成功率來反映機構的實用性,所以還需要記錄取苗成功率。為了忽略取苗失敗的影響,假設取苗成功率可以達到100%。本文植苗成功率由式(21)計算得出:

(21)

其中:σz為植苗成功率;σy為移栽成功率;σq為取苗成功率。

移栽試驗結果數據如表4所示,經過10次移栽試驗,平均植苗成功率達到93.9%。在取苗成功率假設為100%的前提下,植苗成功率未達到100%的主要原因在于取苗成功之后還存在推苗過程。在該過程中,如果缽苗沒有以較好的姿態落入栽植嘴中,會直接影響植苗效果,導致移栽失敗。

綜上所述,移栽失敗的原因主要有:a)漏栽。取苗機構在推苗階段未能成功將缽苗推入栽植器中,存在缽苗葉子掛在取苗機構上的情況。b)倒伏。在取苗機構推苗后,缽苗由于與導苗杯存在碰撞,影響了缽苗下落的姿態,使其落入栽植器時缽苗基質不再朝下。c)埋苗。壟面高低不平,部分缽苗栽植過深時會被覆土機構的覆土過程掩埋。

青菜密植移栽照片如圖19所示,移栽密度超過70株/m2,從圖中可以看出,除去個別漏栽、倒伏、埋苗的情況,整體效果滿足青菜移栽農藝要求,表明該非圓齒輪行星輪系八行植苗機構具備可行性及實用性。

圖19 青菜缽苗移栽照片

6 結 論

本文為實現青菜缽苗的機械化高效移栽作業,基于青菜缽苗移栽的株距行距農藝要求,提出了一種旋轉式非圓齒輪行星輪系八行植苗機構。通過開展非圓齒輪行星輪系的運動學建模與分析、參數優化、植苗機構的虛擬樣機仿真和田間試驗等研究工作,得到的主要結論如下:

a)借助編寫的植苗機構輔助分析與優化設計軟件,通過人機交互的方式獲得了一組最優的機構參數,此時設計株距為110 mm,滿足青菜移栽的小株距要求。通過橫向連續布置八個栽植器實現八行同步植苗,此時設計行距為110 mm,滿足青菜移栽的小行距要求。

b)開展了植苗機構三維模型的虛擬樣機仿真,并將仿真軌跡和理論軌跡進行了對比,驗證了植苗機構設計的正確性。

c)進行了實物樣機的田間移栽試驗,在作業轉速為15 r/min、前進速度為55 mm/s的情況下,平均植苗成功率達到了93.9%,移栽密度超過70株/m2,滿足青菜小株距小行距移栽的農藝要求,驗證了該植苗機構的實用性。

本文為蔬菜缽苗密植移栽機植苗機構的研發提供了理論和試驗依據,從而推動密植型蔬菜機械化移栽的進程。