蔬菜嫁接机器人自动上苗装置设计与试验研究

该文档是关于“人工智能-机器学习”在蔬菜嫁接机器人自动上苗装置设计与试验研究的应用。这份研究聚焦于提高蔬菜嫁接的自动化程度，以解决现有嫁接机依赖人工上苗的问题，提升嫁接效率并确保质量。 在蔬菜生产中，自动嫁接机器人扮演着关键角色，它可以将传统的嫁接工艺转化为机械化和自动化的过程，有助于实现蔬菜生产的集约化、规模化和现代化。目前，尽管蔬菜嫁接机已有一定的自动化水平，但上苗环节仍需人工操作，降低了工作效率，增加了劳动强度，并可能影响嫁接质量。 针对这一问题，研究者设计了一种专用于蔬菜嫁接机器人的自动上苗装置。该装置具备自动供苗、夹持取苗、送苗和定位等多种功能，并进行了实际试验以验证其性能。在设计过程中，考虑到贴接和直插法的农艺需求以及穴盘育苗技术的优势，选择了5X10穴盘作为供苗方式，并对接穗苗和砧木苗进行了详细的几何和力学特性测量，如苗高、茎径、子叶展角、重量及剪切特性等，这些数据为取苗末端执行器的设计提供了基础。 取苗末端执行器是装置的核心部分，其设计重点在于子叶导向功能，包括扶苗、切断、夹持和导向等功能。在设计导向机构时，对嫁接苗进行了力学分析和运动学计算，利用MATLAB进行参数化设计，确定了导向机构的高度、直径以及嫁接苗转向速度等相关参数。 为了提升取苗效率和可靠性，研究提出两种取苗末端执行器：气动式和振动激励式。通过搭建实验平台，分析了不同吹气角度对气动式取苗成功率的影响，以及振动频率变化对子叶转向概率的效应。此外，整个自动上苗装置包括二自由度机械臂、穴盘苗输送装置和定位台，采用三菱FX2N-48MT控制器进行控制，并使用GX-Developer编程，实验结果显示装置运行稳定可靠。 最后，进行了砧木切削、定向取苗和整机上苗的试验研究，评估了机械式和气动式末端执行器以及振动子叶转向装置的性能。机械式整机上苗速率可达71株/分钟，显示出良好的效率。 这份研究通过深入探究和实验，开发出一种有效的蔬菜嫁接机器人自动上苗装置，旨在解决当前蔬菜嫁接过程中的自动化瓶颈，提高生产效率和嫁接质量，推动蔬菜产业的技术进步。