【摘 要】
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穴盘育苗是实现蔬菜优质、高产的重要手段。但由于种子、播种、播后管理等因素的影响,穴盘苗存在大小不一、壮弱不均,移栽前需要分选秧苗达到均匀一致。目前分选作业主要依靠人工,劳动强度大、效率低。因此,亟需设计一种穴盘苗分选装置,为穴盘苗生产标准化和智能化提供设备保障。主要内容如下:（1）以番茄穴盘苗为研究对象,通过试验测定穴盘苗的株高、茎粗、叶展和叶面积等指标,采用相关分析和通径分析各评价指标间的关系,
【基金项目】
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设施蔬菜穴盘育苗精细化生产智能装备研发与集成示范（2020河北省重点研发计划项目20327207D）；
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穴盘育苗是实现蔬菜优质、高产的重要手段。但由于种子、播种、播后管理等因素的影响,穴盘苗存在大小不一、壮弱不均,移栽前需要分选秧苗达到均匀一致。目前分选作业主要依靠人工,劳动强度大、效率低。因此,亟需设计一种穴盘苗分选装置,为穴盘苗生产标准化和智能化提供设备保障。主要内容如下:（1）以番茄穴盘苗为研究对象,通过试验测定穴盘苗的株高、茎粗、叶展和叶面积等指标,采用相关分析和通径分析各评价指标间的关系,最终选择复合指标（茎粗/株高）×叶面积作为分级指标,用K-均值聚类法将番茄穴盘苗分为健康苗、弱苗和不合格苗3个等级。同时测定了番茄穴盘苗茎秆和钵体的含水率及密度,对番茄穴盘苗茎秆进行压缩和弯曲试验,得到番茄苗茎秆的抗压弹性模量和抗弯弹性模量,为后续推苗过程仿真分析提供材料参数。进行穴盘苗脱盘试验和取苗针插入苗钵试验,为取苗机构的设计提供依据。（2）根据穴盘苗分级分选的功能需求与国内外研究现状的分析,设计了一种基于单行阵列式识别检测方案的穴盘苗分选装置。装置包括机身框架、输送系统、识别系统、多爪取苗机构、单爪放苗机构、多爪放苗机构等,对整机工作原理进行了分析,确定了整机结构参数和运动参数。根据分选工作原理设计了输送系统,对输送系统间的速度匹配和动力匹配进行了计算。（3）为实现整排取苗和等间距扩展,设计了一种多爪取苗机构,计算了联动剪叉变距机构的几何尺寸和驱动推力;确定了同步带传动参数;设计了多爪取苗机构气动系统。为了研究多爪取苗机构运动定位精度以及运动过程中的平稳性,采用ADAMS与AMESim,对多爪取苗机构的工作装置和气动系统进行联合仿真,结果显示0.1s内产生短暂的振动,在0.1s后运动保持稳定,moduanl-moduan12的最大位移偏差为2.48mm,满足定位精度。（4）设计了一种斜插式取苗末端执行器。针对取苗工作过程,建立了取苗作业时的运动模型,并对关键部件进行结构设计。建立番茄苗茎秆的变形模型与力学模型,得出茎秆受力与推苗板接触点的加速度和推苗板接触点距基质上表面的距离有关,并利用ANSYS-ADAMS联合仿真,进行推苗过程的刚柔耦合多体动力学分析,确定了茎秆受力最小时的工作参数。结合穴盘苗钵体根系分布特点,对取苗针插入位置进行确定,对取苗针受力进行分析,利用RecurDyn-EDEM耦合仿真的方法分析后取苗针插入点到中心的不同距离对取苗效果的影响,并确定其最佳参数。（5）为了验证仿真的准确性及取投苗效果,对多爪取苗机构进行样机试制并进行取投苗作业试验,得到取投苗综合成功率平均值为93.06%,钵体完整率平均值为92.22%,最大株距平均值为60.86mm,证明该样机的取投苗作业效果良好。
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