推动蔬菜移栽机械的自动化发展进程能够有效增加蔬菜产业产量,解放劳动力以及提高生产效率,对于保持蔬菜产业的供需平衡和促进蔬菜产业的蓬勃发展具有十分重要的意义。蔬菜移栽机械的自动化程度主要体现在取送苗系统的自动化,取送苗系统主要由穴盘输送机构、取放苗机构、分苗机构及其对应的控制系统组成,实现取送苗系统各机构单元间的协调配合以及稳定可靠运行是蔬菜移栽机自动化作业的核心问题。因此,本文主要针对蔬菜移栽机的取送苗系统进行设计与研究,具体内容如下:(1)参考国内外移栽机自动化发展进程,结合现有移栽机的取送苗结构特点和取送形式,分别对取送苗系统的机械结构和控制方案进行设计。系统的机械结构部分主要由穴盘步进移位机构、取放苗机构以及分苗机构组成,根据三个部分的运行方式和控制需求完成了系统的动力分配以及动力执行机构的控制回路设计,并经过理论推导建立了系统动力执行机构控制回路的数学模型。(2)为实现取送苗系统的稳定可靠运行以及各机构间的协调配合,对设计的取送苗控制系统引入相应的控制算法。通过对传统PID的介绍引出模糊PID控制的概念,并分析了模糊PID控制的设计流程和设计方法,从而搭建出适合本系统的模糊PID控制器。随后在Matlab平台下的Simulink仿真环境中完成系统建模和仿真试验,经仿真分析可知,设计的模糊PID控制器不仅能够实现系统的快速响应,还能够获取较高的稳态精度以及较短的调节时间,从而证明了将模糊PID控制算法应用到取送苗控制系统中的有效性和合理性。(3)根据取送苗系统各机构单元的控制需求,采用模块化方法设计系统的软硬件电路,并完成PCB板的制作与焊接。系统各机构单元均以STM32作为核心控制器,并采用CAN总线的通信方式实现各机构单元间的数据传输。选取相应的传感器件和动力执行器件以完成系统运动过程中数据采集和动力输出,配置合适的供电设备和气动设备作为系统的动力来源。系统软件设计是在硬件电路的基础上,按照硬件需求对各模块单元的运作流程进行设计,并在KeilμVision4开发环境下进行代码编写。此外,选取了PC机和液晶屏作为系统调试和运行时的人机交互界面。(4)搭建取送苗系统的试验平台,完成系统的性能测试。选取72孔穴盘辣椒苗作为系统的试验材料,并对试验材料进行分组处理。将试验过程中的取苗成功率、投苗成功率、分苗成功率以及系统总成功率作为系统性能的评价指标。在试验过程中将平台以设定的行进速度运行,然后根据设计的试验方案,完成栽植频率为50株/min、60株/min以及70株/min时穴盘苗取送过程的室内试验。通过对系统的室内试验结果分析可知:在同一个栽植速率下,系统的各项评价指标值波动范围较小,其波动值均在1.5%的范围内,系统运行稳定;而在不同栽植速率下,随着栽植速率的提高,系统各项评价指标值会有所下降,但其波动范围均在2.8%以内,系统总成功率仍然能够保持在95%以上,取苗成功率和投苗成功率仍然能够保持在97%以上,由此说明系统能够在实现快速性和准确性取送苗的同时,还能持良好的稳定性和可靠性。随后将试验平台转移到室外,完成栽植频率为60株/min时的田间试验,并将田间试验与室内试验的结果进行对比分析可知:系统在相同栽植速率下,不同的作业环境对系统性能存在一定影响,虽然系统各项评价指标值发生变化,但从整体来看,其波动范围均在1.4%以内,故取送苗系统仍然具有较好的稳定性和可靠性。因此,本文所设计的取送苗系统能够满足设计需求,实现了蔬菜钵苗取送过程中的稳定可靠运行。