【摘 要】
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随着育苗技术的不断发展,新疆番茄、辣椒的种植面积不断扩大,因此对于移栽机械自动化需求程度也在逐年增加。目前,新疆半自动移栽机技术较为成熟,但对于人工的依赖程度依然较高,因此,在整个自动移栽机研制的过程中,取苗装置的研制将占据着重要地位。本文通过对国内外移栽机取苗装置的研究现状进行了分析对比,结合新疆现有的农艺要求,设计了一种满足新疆现有的穴盘苗移栽需求的取苗爪装置,主要研究内容如下:（1）对新疆现
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随着育苗技术的不断发展,新疆番茄、辣椒的种植面积不断扩大,因此对于移栽机械自动化需求程度也在逐年增加。目前,新疆半自动移栽机技术较为成熟,但对于人工的依赖程度依然较高,因此,在整个自动移栽机研制的过程中,取苗装置的研制将占据着重要地位。本文通过对国内外移栽机取苗装置的研究现状进行了分析对比,结合新疆现有的农艺要求,设计了一种满足新疆现有的穴盘苗移栽需求的取苗爪装置,主要研究内容如下:（1）对新疆现有的穴盘规格、钵苗姿态特征、钵苗基质的力学特性以及取苗机构类型进行了分析及总结,利用Solidworks软件初步设计了一种插钵与夹茎相结合的取苗爪,对取苗爪的运动需求进行了分析,确定以直线平移模组作为其运动搭载装置,完成了取苗爪装置的总体方案的设计。对取苗爪的结构进行了理论分析,建立了取苗爪的数学模型,分析了取苗爪的取苗特性,确定了优化目标函数及约束条件,在MATLAB中利用基于罚函数的粒子群优化算法得出完成了取苗爪的结构设计优化。根据取苗爪的运动需求,完成了取苗爪凸轮推杆机构的设计。（2）利用虚拟样机软件对取苗爪进行运动学仿真分析的结果表明推杆的移动距离与理论距离有较小的偏差,完成凸轮参数的优化,利用优化后的取苗爪进行仿真的结果显示机构间无干涉作用,相应的运动参数满足设计要求。利用ADAMS与MATLAB/Simulink做了联合PID仿真分析的结果表明该取苗爪运动轨迹满足取苗要求,且响应速度较快。（3）对取苗爪装置的控制需求进行理论分析,完成了取苗爪装置控制系统总体方案的设计,确定以STM32单片机作为控制器,步进电机作为取苗爪装置的动力源,完成总体接线设计。本文提出采用位置速度PID双闭环控制算法作为取苗爪开合精准定位控制系统,梯形加减速控制算法作为其余三个电机的控制系统,完成系统软件设计。（4）完成取苗爪装置试验平台的搭建后,为了研究取苗爪装置对新疆加工番茄常用的72、128孔穴盘的取苗性能,分别以40株/min、50株/min、60株/min的取苗频率进行了取投苗试验的结果表明该取苗爪装置对这两种规格的穴盘适应性良好,能够较好的完成取投苗作业,随后对钵苗损伤情况进行了观察的结果表明钵苗茎秆与根系损伤较低,验证了取苗爪装置设计的合理性。
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