国内外自动移栽机关键技术分析-农业机械化论文-农学论文

学士学位毕业设计小型蔬菜移栽机的研究与设计学生姓名：***学号：****************指导教师：******所在学院：工程学院专业：机械设计制造及其自动化中国·大庆2012年4月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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农业机械中的先进农业技术研究论文（优秀范文五篇）第一篇：农业机械中的先进农业技术研究论文摘要：首先，针对不同类型的农业机械进行了分析。

其次，列举了2个现代农业先进技术的例子。

最后，研究了给予农业机械中的先进农业技术的应用。

关键词：机械；先进技术；农业生产；农产品随着我国经济的不断发展，机械化生产模式不仅仅在工业生产中得到推广，并在我国农业生产中广泛运用。

机械作用于农业生产中改变了过去人力劳作下的现状，提高了农业生产的效率。

分析农业机械的几种类型，研究先进技术在农业机械中的具体应用，对我国农业生产的发展有着重要意义。

1农业机械的种类研究随着我国农业经济的不断发展，农业生产活动逐渐走向机械化时代。

在过去时代中农业生产活动主要是依靠农民的手工劳作，这种农业生产方式存在低效率、低质量等问题。

在科学技术不断进步的今天，农业机械的使用以及得到广泛的普及。

农业机械作用于农业生产不仅加快了农业生产的效率，还提高了农业生产的质量，并且还改善了过去形势下手工作业存在的很多问题，如水资源浪费、农产品加工保护不到位等，还受到天气、人身因素的限制。

总之，农业机械的广泛运用推进了我国农业经济发展的进程，为我国总体经济的发展奠定了基础。

根据农业生产活动的不同环节，可大致把农业机械分为以下几种类型。

1.1农田建设农田建设是农业生产极为重要的环节，利用农业机械进行农田建设可提高农田建设的效率和质量[1]。

只有首先保证农田建设的较为完善且不存在问题，才能确保后续农业生产活动的顺利进行。

如水利建设对农业生产极为重要，优质的水利建设可确保在农业生产中有充足的水资源利用，甚至会对农田起到一定的保护作用，如防范水灾等。

1.2土壤耕种土壤的好坏直接影响到后续农业生产的效率及质量。

在农业生产活动中，农作物的种植和培育都需要在符合农作物生长的土壤环境下进行。

过去阶段下，大多数农业生产活动中都利用动物劳作进行土壤耕种，如利用牛来翻土。

虽然这种劳作方式节省了人力，但由于动物驯化难及存在一些不稳定因素，导致翻土效率并不是很高。

国内外智能化农业机械装备发展思考论文国内外智能化农业机械装备发展思考论文“智慧农业”是在“智慧地球”概念上衍生出来的，是农业发展的高级阶段，目前尚未有统一定义，其基本内涵是集成物联网、云计算等信息技术，实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策等。

智能化农机装备（目前一些省市农机管理部门称为“智慧农机”）既是智慧农业的重要组成部分，也是发展智慧农业的重要物质手段。

目前国内各省市都在积极推进“智慧农业”发展，然而国内现有各种农业机械在作业功能、效率和能源消耗等方面，不仅滞后于智慧农业发展的需要，也与发达国家水平存在巨大差距。

因此，分析发达国家智能化农机装备的发展应用现状，对国内农机企业提升改造现有农机装备，研制开发高效、节能、环保等智能化农机装备，以及提高农机装备的自动化、智能化水平，实现农业机械作业的精确化与高效益，满足智慧农业发展的需求等都具有重要意义。

1智能化农机的内涵与优点1.1智能化农机的内涵智能化农机是指装备有中央处理芯片（CPU）和各种各样的传感器或无线通讯系统的现代化农机，其特点是加装在农业机械上的微型计算机对传感器传回的各种信号进行逻辑运算、传导、传递，进而在动态作业环境下发出适宜指令驱动农业机械来完成正确的动作，由此实现农业生产和管理的智能化。

智能化农机所要达到的目的是实现工作效率化、作业标准化、农机舒适化、人机交互人性化、操作傻瓜化等。

目前智能化农业机械装备已成为当今世界农业装备发展的新潮流，是近几年来国际上农业科学研究的热点之一。

1.2智能化农机的优点智能化农机是应用计算机技术、电控技术和人工智能等技术装备农业机械的高新技术产品，与传统的功能性农机相比具有以下几个方面优点：（1）功能强大。

智能化农机由于装备了智能化控制系统，不但能完成传统农机的耕作、收获、灌溉和病虫害防治等作业，还可进行土壤信息采集、农作物产量信息采集等工作，进而为精准农业的实施提供技术支撑。

水稻机械化移栽技术分析与研究水稻是我国最主要的粮食作物之一，其种植与收割都需要大量人力和物力，使用传统的手工插秧方法来移栽水稻，不仅劳动强度大，而且效率低下，难以满足现代化生产的需求。

为了提高水稻生产效率，减轻农民的劳动强度，农业科技人员利用机械化移栽技术，不断改进和推广机械化移栽技术，以适应现代化农业生产要求。

1. 传统的手工插秧方法的缺陷传统手工插秧方法是将稻苗一个个手工插入水田中，然后用手操作将其插入稻秧中。

这种方法的优点是成本低，但其劣势显而易见。

首先，这种方法需要耗费大量的人力和时间，每天需要辛苦的劳动，同时也需要耗费大量的时间。

其次，人工插秧的误差较大，易导致同一田块内水稻的生长不均匀，对水稻产量产生影响。

第三，由于人工劳动往往工作效率低下，不能满足高效率和大规模生产的需求。

2. 水稻机械化移栽技术的发展历程自上世纪60年代起，中国开始尝试将传统的手工移栽方式改为机械化移栽方式。

改革后，机械化移栽技术随着农业技术的不断发展和改进而逐渐成熟。

最开始，机械化移栽技术的主要思路是取代人工移栽，以人为主的机械化移栽技术很快得到了广泛的应用。

到80年代初，中国已经可以自主开发水稻机械化移栽机，并开始在一些重要水稻生产区进行试用。

此后，机械化移栽技术得到了持续改进和完善，种植效率进一步提高。

水稻机械化移栽技术的基本原理是利用机器来取代手工插秧工作，把根系紧紧地插入土中，以保证植株在移植后的生长和发育。

因此，该技术的实现可以通过机械手臂、移栽机、移栽器等实现，可以自动将水稻移植到泥球或固定容器中，在移植过程中可以喷洒润湿剂或添加肥料。

水稻机械化移栽技术的优势不仅在于减轻了人工劳动负担，同时还有助于提高作收率和增加水稻产量，农民不再需要进行繁琐的手工劳动，大大提高了工作效率。

在未来，随着技术的进一步发展和改进，水稻机械化移栽技术将会更加完善，具有更高的经济效益和社会效益，对于我国现代农业生产的发展和粮食生产的增长具有重要的意义。

我国蔬菜移栽机械的发展趋势【摘要】我国蔬菜移栽机械在现代农业中扮演着重要的角色。

随着智能化和自动化趋势的不断发展，蔬菜移栽机械也逐渐向智能化方向发展，提高生产效率。

多功能化设计使机械能够适应不同类型的蔬菜移栽操作，节约人力成本。

节能减排技术的应用使其更加环保，符合现代社会的可持续发展要求。

设备结构的创新不断提升了机械的使用便捷性和稳定性。

未来，环境友好的蔬菜移栽机械将成为一大发展趋势。

我国蔬菜移栽机械发展前景广阔，但需要加大研发投入和技术支持，市场需求将推动机械行业不断创新。

【关键词】关键词：蔬菜移栽机械、发展趋势、智能化、自动化、多功能化、节能减排技术、环境友好、创新、前景广阔、研发投入、技术支持、市场需求、创新。

1. 引言1.1 我国蔬菜移栽机械的重要性我国蔬菜移栽机械在现代农业生产中扮演着至关重要的角色。

随着经济的快速发展和人口的增加，农业生产方式也在不断向现代化、智能化转变。

蔬菜移栽机械作为现代农业生产的关键装备之一，具有提高生产效率、减轻劳动强度、保证农产品质量的重要作用。

蔬菜移栽机械的使用不仅可以节约人力成本，减少劳动力浪费，还可以提高移栽的准确性和效率，从而提高农业生产的整体效益。

与传统的人工移栽相比，机械化移栽不受天气和季节的限制，可以实现全天候、高效率的生产，有效提高农作物的产量和品质。

我国蔬菜移栽机械的发展对于农业现代化、农业生产方式转变具有重要意义。

随着科技的不断进步和农业装备的不断更新，我国蔬菜移栽机械必将迎来更加广阔的发展空间和更好的发展前景。

1.2 现状分析目前，我国蔬菜移栽机械行业尽管取得了一定的发展成就，但仍存在着一些不容忽视的问题。

在技术水平上，我国蔬菜移栽机械与发达国家相比仍有一定差距。

虽然我国在移栽机械的生产和应用方面取得了一定进展，但仍面临着使用效率低、操作复杂、适应性差等问题。

在质量方面，一些生产厂家为了追求利润最大化，存在着一些生产偷工减料、质量不达标的情况，给用户带来了不小的风险。

国内外旱地移植机械化发展及现状分析摘要：蔬菜在我国的农业生产中占据着重要地位和作用，发展旱地移植机械化对实现蔬菜生产机械化和产业化具有重要意义。

通过对国内外旱地移植机械化技术发展研究，分析制约我国蔬菜移植机械化发展的因素及存在的问题，提出加速发展我国旱地移植机械化发展的建议，为蔬菜移植机械化技术发展提供参考。

关键词：移植机；蔬菜移栽；旱地；自动化中图分类号：S223.9 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）03-0040-03我国是世界上最大的蔬菜生产国，蔬菜播种面积居世界第一位。

蔬菜生产是一项劳动密集型产业，其中秧苗移栽是蔬菜生产过程中的重要环节，约有60%以上的蔬菜品种采用育苗栽植方式种植，但是传统人工栽植操作技术落后，效率低，用工量大，劳动强度高，无法在短时间内完成大面积移栽。

同时，人工栽植很难保证栽植株距、行距和深度均匀一致，影响作物的品质和产量。

为减少人工消耗，提高移栽的质量和劳动效率，实现蔬菜栽植机械化势在必行。

研究国内外旱地移植机械化技术，分析制约我国蔬菜移植机械化发展因素，提出加速旱地移植机械化发展建议，对加速蔬菜移植机械化技术发展具有重要的参考意义。

1 国外旱地移植机械化技术发展1.1 半自动化移栽机械化发展时期移植技术发展比较早的国家和地区主为欧美和日本等国。

早在20世纪20年代初期，这些国家就开展了钵苗移植的生产工艺研究，研制出简单的秧苗移植机械，在一定程度上减轻了人工移植的劳动强度。

30年代末至40年代初期，手工喂苗的秧苗移栽机具的人工动作被移栽机构所取代；50年代开始半自动移植技术及机械研究，不同结构的半自动移植机械和制钵机问世，送苗入土过程实现机械化；20世纪80年代，半自动移栽机、制钵机已开始在农业生产中推广应用；80年代至今，由于穴盘育苗技术的推广使用，育苗过程逐步实现机械化、工厂化和设施化，移栽机械发展迅猛，各种作物移栽基本实现机械化，并研制出多种全自动移栽机。

水稻机械化移栽技术分析与研究水稻是我国重要的粮食作物之一，是国民经济的重要支柱。

然而，传统的手工移栽劳动强度大、效率低，不能适应现代化农业发展的需要。

因此，水稻机械化移栽技术成为了农业现代化的趋势之一。

本文将从机械化移栽技术的需求和发展现状、机械化移栽的技术要求、机械化移栽的优缺点及发展前景等方面进行分析。

一、机械化移栽技术的需求和发展现状机械化移栽技术的需求主要来自于以下几个方面：1.农业现代化需求。

农业现代化是我国经济社会发展的必然要求，而水稻机械化移栽技术正是农业现代化的重要组成部分之一。

2.劳动力成本上升。

由于城乡经济快速发展，农村劳动力逐渐外出打工，给农业生产带来了困难。

因此，机械化移栽技术就成为了一种解决农业生产劳动力紧缺问题的有效手段。

3.提高生产效率。

机械化移栽技术能够降低劳动强度，提高生产效率，提高生产力，从而增加农民的收入。

目前，我国水稻机械化移栽技术已经处于快速发展阶段，不论是技术水平还是应用范围都有了很大发展。

据统计，目前我国的水稻机械化移栽率已经达到了80%以上。

1.机械化移栽机的设计和制造。

机械化移栽机具有自动化程度高、定位精度高、稳定性好等特点。

2.种子培育。

水稻种子应该具有优良的品质和适应性，以及高的出苗率。

3.土地和田地管理。

农民应该按照正确的中补技术要求，在播种前进行整地、施肥、翻耕等一系列工作，以提高机械化移栽效果。

4.移栽操作。

移栽操作应该遵循正确的移栽方法，减少机械化移栽机对于作物的损伤。

三、机械化移栽的优缺点及发展前景2.提高了移栽的准确性。

传统人工移栽受天气、人为因素的影响比较大，而机械化移栽技术可以做到落株、架粒、翻盖等操作准确无误。

3.减少了劳动强度。

机械化移栽技术能够有效地降低农民的劳动强度，使得农民不再需要在炎热的夏季冒着高热等病痛去作业。

1.机械化移栽机造价昂贵。

机械化移栽机的价格相较传统人工移栽较高，因此机械化移栽技术的普及程度不高。

2.对土地要求高。

蔬菜穴盘苗自动移栽机设计及关键技术研究摘要：本文基于蔬菜穴盘苗移栽的生产需求，设计了一种自动化移栽机。

该移栽机采用了传感器、控制系统和执行机构等关键技术，实现了对穴盘苗的自动化分选、定位和移栽。

移栽机具有高效率、高精度和低故障率等优点，适用于不同规格的穴盘苗的移栽。

关键词：蔬菜穴盘苗、自动移栽机、传感器、控制系统、执行机构1引言随着现代农业技术的不断发展和进步，蔬菜种植的自动化程度也得到了显著提高。

在蔬菜生产过程中，穴盘苗移栽是一项重要的环节，也是提高蔬菜品质和产量的关键技术之一。

然而，传统的穴盘苗移栽方式往往需要大量人力和时间，而且精度和效率都比较低，已经不能满足现代化大规模生产的需求。

因此，为了提高穴盘苗移栽的自动化程度，本文基于蔬菜穴盘苗移栽的生产需求，设计了一种自动化移栽机，并对其关键技术进行了研究。

该移栽机采用了传感器、控制系统和执行机构等关键技术，实现了对穴盘苗的自动化分选、定位和移栽，具有高效率、高精度和低故障率等优点，适用于不同规格的穴盘苗的移栽【1】。

此外，本文还介绍了移栽机的关键技术和实验结果分析，为蔬菜自动化生产提供了有益的探索和参考。

同时，随着农业科技的不断发展和进步，相信移栽机在未来的应用和发展前景也将更加广阔。

2蔬菜穴盘苗移栽机概述2.1穴盘苗移栽的生产需求在蔬菜生产过程中，穴盘苗移栽是一个非常重要的环节。

穴盘苗是指在特殊的穴盘中育苗，其种植质量稳定，发芽率高，且可有效抑制病害，成为了蔬菜生产中一种重要的育苗方式。

然而，传统的穴盘苗移栽方式存在一系列问题，如移栽效率低、移栽质量不稳定、工作强度大等。

因此，需要一种新型的穴盘苗移栽机，以提高穴盘苗的移栽效率和质量。

2.2移栽机的基本结构和工作原理蔬菜穴盘苗自动移栽机主要由料斗、分选机构、输送机构、定位机构、移栽机构、控制系统等组成。

移栽机的基本工作原理是：通过感应技术对穴盘苗进行自动分选和定位，将穴盘苗从穴盘中取出，然后通过输送机构将穴盘苗运送到移栽机构，最后由移栽机构将穴盘苗移栽到指定位置。

自动移栽机取苗与栽植装置的设计与优化自动移栽机取苗与栽植装置的设计与优化摘要：随着农业现代化的推进，自动化设备在种植业中的应用越来越广泛。

本文以自动移栽机的取苗与栽植装置为研究对象，通过分析现有装置存在的问题和瓶颈，对设计和优化进行探讨。

设计出的自动移栽机取苗与栽植装置在实际应用中显示出良好的性能，具有较高的取苗速度和栽植准确度，为农业生产提供了便利。

关键词：自动移栽机；取苗与栽植装置；设计；优化。

一、引言近年来，随着农业生产的迅猛发展，种植业对自动化设备的需求不断增加。

自动移栽机作为一种高效、节约人力资源的设备，已经广泛应用于各种农作物的栽植过程中。

然而，在自动移栽机的取苗与栽植装置方面，仍然存在一些问题，例如取苗速度慢、栽植准确度低等。

为了提高自动移栽机的效率和性能，有必要对取苗与栽植装置进行设计与优化。

二、现有问题与瓶颈分析1. 取苗速度慢：传统的取苗装置采用机械手臂或机械爪进行取苗，操作不够灵活，动作缓慢，不能满足高效栽植的需求。

2. 栽植准确度低：由于传统装置对苗木的定位和栽植精度控制不够精确，导致栽植时苗木易受损或种植不规整。

三、自动移栽机取苗与栽植装置的设计与优化方案1. 设备重构与改进：通过对传统取苗装置的结构进行优化，将机械手臂或机械爪替换为高速取苗器。

高速取苗器采用真空吸附技术，能够快速而精确地取出苗木，提高了取苗速度和准确度。

2. 控制系统升级：采用先进的传感器和控制技术，对苗木的定位和栽植过程进行实时监测和控制。

通过精确控制苗木的位置和角度，保证苗木在栽植过程中不受损且栽植精度高。

3. 优化植物培养基：培养基是苗木生长的关键，可以通过选择合适的培养基成分和比例，提高苗木的生长速度和质量，减少栽植后的成活率。

四、实验结果与分析将设计优化后的自动移栽机取苗与栽植装置进行实验验证。

实验结果表明，该装置在取苗速度和栽植准确度方面有明显的改善。

通过对比分析，发现优化后的装置比传统装置取苗速度提高了30%，栽植准确度提高了20%。

目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 引言 (3)1.1 课题研究的意义 (3)1.2 机械化移栽目前存在的主要问题 (3)1.2.1 移栽前应考虑的因素 (3)1.2.2 移栽过程中的注意事项 (4)1.2.3 移栽后的养护管理 (5)2 总体方案 (7)2.1 设计要求 (7)2.2 方案一 (7)2.3 方案二 (8)2.3 方案三 (10)2.4 总体方案确定 (12)3 树木移栽机总体设计 (13)3.1 树木移栽机的构造 (13)3.2 工作过程 (16)3.3 挖树机构设计 (17)3.3.1 工作铲 (17)3.3.1 锹铲的设计 (18)3.4 锹铲式挖树机构的导轨和导轨支架 (24)3.5 液压系统的设计 (26)3.6 液压悬挂装置 (31)技术经济性分析 (34)结论 (35)谢辞 (36)参考文献 (37)树木移栽机摘要：本设计的树木移栽机，用于挖掘直径在8-10cm的较小树木，挖掘土球直径为50cm，土球高度为40cm。

结构设计主要有：机架、铲刀、导轨、液压缸、升降机构的设计。

1.机架：包括一固定机架和两个活动机架，两活动机架分别通过两垂直转轴从两侧与固定机架铰接，相邻固定机架和活动机架分别与开闭油缸的缸体和活塞轴连接。

2.铲刀：本设计为菱形铲，共有三个铲刀，分别用螺栓连接在固定导轨上；三个铲刀表面有一定光滑度，经过淬火处理，有一定的硬度和韧性。

3.导轨：本设计中的导轨为滚动轴承导轨，固定内圈，外圈可转动。

4.液压缸：本设计总共设计了三组液压缸，包括开合液压缸，铲土液压缸和升降液压缸，分别实现开合、下铲和升降的功能。

5.升降机构：本设计设计的升降机构通过一个导向导轨和两个平行放置的液压缸实现主体结构提升和下降的功能。

本设计结构简单、操作简便、机动灵活、作业效率高。

关键词：树木移栽机铲刀三点悬挂机构液压Tree transplanterAbstract:The design of the tree transplanter is used for digging the smaller trees of 8-10cm,and digging the hole of 50cm in diameter and in the height of40cm.Structure design are: rack, blade, guide rail, hydraulic cylindersand elevatordesign.1.Rack: includes a fixed rack and the two activities, the two activities connectwith the fixed rack respectively through two vertical rack shaft from bothsides of the hinge. And the two activities connect with the opening andclosing cylinder through the piston shaft.2.Blade: The design is called the diamond blade and there are three blades,bolted in a fixed rail respectively; Three blades have smooth surface and acertain hardness and toughness after quenching.3.Rail: The design of the rail track is called the rolling bearing. It fixes theinner ring and outer ring can be rotated.4.Hydraulic cylinder: the design have three groups of hydraulic cylinders,including the opening and closing hydraulic cylinder, digging hydrauliccylinder and lift hydraulic cylinder. They achieve the opening and closingthe next shovel and lift functions respectively.5.Lifting mechanism: The design of the lifting body have a guide rail and twohydraulic cylinders placed parallel to the main structure to achieveimprovement and decline in function.The design have simple structure, easy operation, flexible, high efficiency. Keywords：tree transplanter blade Hand organization form with three points hydraulic pressure1引言1.1 课题研究的意义城市绿化是城市生态环境建设的核心内容。

钵苗移栽机器人控制原理和系统设计-农业机械化论文-农学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——引言钵苗移栽是温室穴盘育苗生产中的重要环节，人工作业单调繁重，正逐步被机械化移栽设备所。

早期钵苗移栽设备的研究多以工业机器人为本体，其只适用于特定环境，不便于对系统进行扩展和改进，利用率较低。

例如，Kutz 等人基于Puma 560 设计的可将种苗从392 孔穴盘移栽至36 孔生长盘的苗圃植物移栽机器人; Ting 等人基于四自由度ADEPT－SCAＲA 研制的一种带有SNS 夹持器的移栽机器人等。

近年来，荷兰、美国、韩国等国家又研制了多种用于温室作业生产线的大型钵苗移栽机，其作业效率达800 ～1000 作业循环/h，最多可扩展32 组移栽手爪。

但其结构复杂、价格昂贵、体积大，与我国现阶段设施农业生产模式的适应性差。

目前，邱立春、周婷、曹卫彬等人针对蔬菜钵苗自动移栽机也进行了相关研究并取得一定进展，但相对产业化应用要求仍存有诸多技术瓶颈需要突破。

为此，基于平动二自由度并联机构，设计了一种高速钵苗移栽机器人。

基于该移栽机器人的系统构成和工作原理，应用PLC、传感器和伺服控制技术对其控制系统进行设计，通过系统间的运动协调，实现钵苗从高密度盘到低密度盘的自动移栽。

1 钵苗移栽机器人结构组成及工作原理如图1 所示，钵苗移栽机器人主要由平动二自由度并联移栽机构、气动四针式取苗爪、植苗盘输送带、供苗盘输送带、穴盘输送位置检测传感器、压盘辅助装置以及控制系统组成。

并联移栽机构由基座、移栽动平台及两条对称的全铰接运动支链组成，每条支链由主动臂﹑副主动臂和 3 个从动臂组成，如图2 所示。

由于主动臂与副动臂、3 根从动臂等长且平行，故可简化为如图3 所示的2 自由度5 杆铰接机构。

图3 中，L1、L2、ui和wi( i =1，2) 表示支链中主动臂、从动臂的长度及单位矢量;i1和i2分别表示支链中主动臂和从动臂的位置角; r= ( x，y)T表示动平台参考点O 的位置矢量; e 表示两电机轴的偏心距。

全自动移栽机械关键部件研究现状及发展趋势夏广宝ꎬ韩长杰ꎬ郭㊀辉ꎬ张㊀静ꎬ葛㊀鹏ꎬ徐㊀阳(新疆农业大学机电工程学院ꎬ乌鲁木齐㊀８３００５２)摘㊀要:育苗移栽技术的应用延长了作物生长期ꎬ有效避开了春倒寒期间的恶劣气候环境ꎬ具有对气候的补偿作用和使作物生长期提前的综合效应ꎬ经济效益和社会效益显著ꎮ全自动移栽机械的研发与改进是育苗移栽技术推广应用的有力保障ꎬ目前国内外移栽机械正向着智能化㊁专业化发展ꎮ为此ꎬ利用文献分析法和系统归纳法ꎬ将全自动移栽机械归纳为栽植系统㊁供苗系统和电气控制系统３个主要部分ꎬ阐述了各个系统的研究现状和发展水平ꎬ对比了各类典型全自动移栽机关键部件的基本原理㊁工作方式和适用范围ꎻ同时ꎬ重点介绍了栽植系统中开沟式㊁鸭嘴式和钻入式开穴开穴机构的优缺点和选用原则ꎬ供苗系统中自动排苗机构㊁自动取苗机构和自动投苗机构的运动轨迹和执行方式的优化措施ꎻ电气控制系统中ＰＬＣ控制系统㊁单片机控制系统㊁自适应Ｆｕｚｚｙ－ＰＩＤ控制系统的应用局限性ꎻ展望了全自动移栽机械的发展方向ꎬ为实现自动㊁高效㊁准确移栽作业提供参考ꎮ关键词:全自动移栽机ꎻ栽植系ꎻ供苗ꎻ电气控制中图分类号:Ｓ２２３.９４ꎻＳ２３３.２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００３－１８８Ｘ(２０１９)０２－０００１－０７０㊀引言自２０世纪３０年代至今ꎬ育苗移栽技术在经济作物种植方面应用日趋广泛ꎬ优势明显ꎬ相比露地直播㊁覆膜播种产量分别提高２０.８％和１６.５％[１]ꎮ作物移栽技术可以使秧苗生育期提前１５天ꎬ避开倒春寒㊁霜冻等恶劣天气状况ꎬ有效提高种苗成活率ꎬ缩短缓苗期ꎬ延长作物生长时间ꎬ增加作物复种指数及产量ꎮ相比播种种植方式ꎬ提前育苗可以减少不确定因素的影响ꎬ通过对土壤施肥量㊁光照补偿量㊁水分含量和温度的科学调控ꎬ提高种子的发芽率ꎬ保证种苗幼苗期间的健康生长ꎬ确保苗齐㊁苗全和苗壮ꎬ推动精细农业技术的推广[２]ꎮ全自动移栽机械的研发与改进是推动育苗移栽技术发展的有力保障ꎮ目前ꎬ国内外全自动移栽机械向着智能化㊁专业化方向发展ꎬ针对不同土壤结构㊁不同作物品种和不同农艺要求的种植方式ꎬ对应的移栽机机型都已被研发和应用ꎮ本文重点对全自动移栽机械的栽植系统㊁供苗系统和电气控制系统方面开展收稿日期:２０１７－０７－１５基金项目:国家自然科学基金项目(５０９０５１５３ꎬ５１５６５０５９)ꎻ 十三五 国家重点研发计划项目(２０１７ＹＦＤ０７００８０３－２)ꎻ２０１７自治区农业科技推广与服务项目(２０１７０２８)作者简介:夏广宝(１９８９－)ꎬ男ꎬ河北邢台人ꎬ硕士研究生ꎬ(Ｅ－ｍａｉｌ)ｘｉａｇｕａｎｇｂａｏ００１＠１２６.ｃｏｍꎮ通讯作者:韩长杰(１９８０－)ꎬ男ꎬ河南遂平人ꎬ副教授ꎬ(Ｅ－ｍａｉｌ)ｈｃｊ＿６２７＠１６３.ｃｏｍꎮ研究ꎮ其中ꎬ栽植系统是移栽机核心部件ꎬ其结构的稳定性和可靠性直接影响秧苗栽植质量ꎻ供苗系统是实现移栽机械全自动栽植的关键部件ꎬ其空间布局的合理性和结构原理的可行性是实现机械投苗替代人工投苗的重要保障ꎻ电气控制系统是保证栽植系统和供苗系统协同工作的重要部分ꎬ其控制时序的准确性和控制系统自身的稳定性能够保证自动移栽机械协调工作ꎬ使移栽机实时㊁高效㊁可靠运行ꎮ１㊀国内外栽植系统关键部件研究现状１.１㊀国内外栽植系统研究现状国外移栽机械的研发与应用始于２０世纪３０年代ꎬ早期主要以手工栽植工具为主ꎬ以实现秧苗入土㊁固定和覆土等功能为主要目的ꎬ结构简单ꎻ５０年代ꎬ多种形式栽植器相继问世ꎬ采用人工投苗㊁机械开穴喂苗方式的半自动移栽机械被广泛应用ꎻ８０年代以后ꎬ半自动移栽机械的结构逐步完善ꎬ功能适应性更强ꎮ经过多年对作物移栽技术的研究ꎬ西方发达国家已形成一套集穴盘制造㊁培育秧苗和栽植技术于一体的机械化作业系统ꎮ目前ꎬ欧㊁美㊁日等发达国家已相继将ＰＬＣ㊁单片机和Ｆｕｚｚｙ－ＰＩＤ复合控制等技术应用于移栽机械ꎬ实现自动供苗系统替代人工投苗的供苗方式ꎬ有效降低了人工劳动强度ꎬ经济效益显著[３－４]ꎮ国内移栽机械研制起步较晚ꎬ早期主要是以水稻的育苗移栽技术研究为重点ꎮ２０世纪５０年代后期ꎬ南京农机化所㊁浙江农科院和浙江大学机械系联合ꎬ２０１９年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２期对裸根苗移栽机及拔秧装备开展研究[５]ꎬ并形成了批量的推广应用ꎮ改革开放后ꎬ国外移栽机大量进口到国内ꎬ受其影响ꎬ国内针对水田移栽和旱地移栽的机型都投入大量的研究ꎬ并推广应用了几种代表移栽机机型:富来威农机公司自主研发的 富来威 ２Ｚ－４５５型手扶式机动插秧机ꎻ中国农业大学宋建农等人设计的２ＺＰＹ－Ｈ５３０水稻钵苗行栽机ꎬ取投苗机构性能稳定ꎬ伤苗率低ꎬ结构简单ꎻ东北农业大学与鑫华裕农机装备有限公司联合研制的双曲柄五杆机构钵苗移栽机ꎬ取苗路径优化ꎬ作业效率高ꎻ东北农业大学和浙江理工大学联合研制的回转式钵苗移栽机等[６－１０]ꎮ国内移栽机械的发展存在问题较多:农机和农艺有效结合程度不高ꎬ结构功能单一㊁通用性较差ꎻ缺乏完善㊁科学的标准和评价的方法ꎻ移栽成本较高ꎬ作业稳定性㊁可靠性等性能与发达农业国家相比仍然存在差距ꎮ至２１世纪初ꎬ国内半自动移栽机械已广泛应用ꎬ但全自动移栽机械研发应用尚未实现ꎮ１.２㊀栽植系统的关键部件移栽机械栽植系统主要包括覆土机构㊁开穴机构㊁地轮及传动系统等ꎮ其中ꎬ开穴机构是栽植系统的关键部件ꎮ开穴机构按成穴的工作方式可分为开沟式开穴机构㊁鸭嘴式开穴机构及钻入式开穴机构ꎮ１.２.１㊀开沟式开穴机构开沟式开穴机构是指在移栽作业过程中利用铲形构件开出一条沟壑ꎬ然后将秧苗输送或投放到沟壑内ꎬ最后利用覆土机构对秧苗进行掩埋固定ꎮ开沟移栽作业方式适用范围较广ꎬ可在水田㊁不覆膜旱地移栽作业中使用ꎬ其结构简单㊁制作成本较低且移栽效率较高ꎻ但开沟式开穴机构开出的沟形不易控制ꎬ在开沟形状较宽的位置ꎬ投放的秧苗周侧固定不完全ꎬ容易造成秧苗的直立率低ꎬ出现埋苗现象ꎮ由于自身结构限制ꎬ覆土过程中也会出现秧苗窝根现象ꎬ影响秧苗后期生长ꎮ目前ꎬ开沟式开穴机构在国内外移栽机械中广泛应用ꎬ在意大利Ｆｅｒｒａｒｉ公司生产的ＦＡＳＴ￣ＢＬＯＣＫ自动移栽机(见图１)㊁澳大利亚Ｗｉｌｌｉａｍｅｓ自动移栽机(见图２)及日本久保田半自动大葱移栽机等移栽机上都有使用ꎮ１.２.２㊀鸭嘴式开穴机构鸭嘴式开穴机构由两片形如鸭嘴颚片的铁皮对合构成ꎮ开穴过程中ꎬ鸭嘴颚片闭合冲入地表内部ꎬ到达指定深度后ꎬ鸭嘴颚片打开并向上移动ꎬ仿形机构将两颚片打开ꎬ秧苗受自身重力作用ꎬ沿开口自由下落进穴坑ꎬ鸭嘴回位后闭合ꎬ完成１次开穴周期ꎮ鸭嘴式开穴机构广泛应用膜上移栽和旱地移栽作业中ꎮ这种开穴方式可以使种苗沿鸭嘴颚片完全进入到穴坑中ꎬ同时在机构回位过程中ꎬ覆土自动将秧苗扶正ꎬ直立度好ꎬ但这种机构对种苗高度和新鲜度的要求较高ꎮ秧苗的高度不能过高㊁不能打蔫ꎬ否则就容易出现挂苗现象ꎬ堵塞漏苗口ꎬ造成伤苗㊁漏苗㊁重苗等现象ꎮ目前ꎬ鸭嘴式开穴机构在移栽机械上的应用最为广泛ꎬ如日本洋马株式会社自动移栽机栽植器(见图３)和美国雷纳多ＲＴＭＥ１１００半自动移栽机(见图４)等多杆机构栽植器和吊篮式栽植器(见图５)都是采用的鸭嘴式开穴机构ꎮ图１㊀Ｆｅｒｒａｒｉ公司ＦＡＳＴＢＬＯＣＫ自动移栽机Ｆｉｇ.１㊀ＦｅｒｒａｒｉｃｏｍｐａｎｙＦＡＳＴＢＬＯＣＫａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｐｌａｎｔｍａｃｈｉｎｅ图２㊀Ｗｉｌｌｉａｍｅｓ自动移栽机Ｆｉｇ.２㊀Ｗｉｌｌｉａｍｅｓａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ图３㊀洋马株式会社自动移栽机栽植装置Ｆｉｇ.３㊀ＹａｎｇｍａＣｏ.Ｌｔｄ.Ａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｐｌａｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ２０１９年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２期图４㊀美国雷纳多ＲＴＭＥ１１００半自动移栽机Ｆｉｇ.４㊀ＲｅｙｎｏｌｄｓＲＴＭＥ１１００ｓｅｍｉ－ａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ图５㊀吊篮式移栽机上的栽植器Ｆｉｇ.５㊀Ｄｒｕｍｏｎａｂａｓｋｅｔ－ｔｙｐｅｔｒａｎｓｐｌａｎｔｅｒ１.２.３㊀钻入式开穴机构钻入式开穴机构是利用钻削方式ꎬ将旋转钻头钻入地表以下ꎬ使其开穴成型孔ꎬ然后退出并清理钻头上的余土ꎮ钻入式开穴机构工作时ꎬ机械振动小ꎬ穴坑形状成形稳定ꎬ且可以确保穴坑形状与基质形状相似ꎬ使秧苗根部基质能够准确㊁完全放进穴坑中ꎬ保证栽植土壤状况稳定ꎬ提高移栽质量ꎻ但该机构作业必须与投苗机构作业分开ꎬ并且两者准确㊁协同配合精度要求较高ꎬ对电气控制程序的识别㊁补偿运算要求也高ꎬ结构复杂ꎮ典型机型有以色列的履带式主动钻孔移栽机ꎬ如图６所示ꎮ图６㊀以色列的履带式主动钻孔移栽机Ｆｉｇ.６㊀Ｉｓｒａｅｌ'ｓｃｒａｗｌｅｒ－ｔｙｐｅａｃｔｉｖｅｄｒｉｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ该移栽机的开穴机构的设计理念新颖ꎬ开穴后的穴坑大小㊁形状稳定ꎬ但其开穴机构结构复杂ꎬ供苗系统稳定性较差ꎬ所以未在市场上推广和应用ꎮ２㊀国内外供苗系统研究现状供苗系统是全自动移栽机械研究的关键部件[１１]ꎮ目前ꎬ国外发达国家的全程机械化栽培技术已基本完善ꎬ从工厂化育苗的配套设备到田间移栽机械已经形成了农艺与农机相结合的配套体系ꎮ例如ꎬ日㊁韩㊁美等国的全自动移栽机供苗机构的自动化程度较高ꎬ且工作性能稳定ꎬ替代了移栽过程中大部分繁重的体力劳动ꎮ国内移栽机的供苗机构研究尚不成熟ꎬ用于田间作业的主要是半自动移栽机械ꎬ即可以实现自动打穴(开沟)㊁投苗㊁输送秧苗和覆土等功能ꎬ但投取苗㊁分苗等部分需要人工辅助作业ꎮ半自动移栽机的明显缺点如下:移栽质量不高ꎬ效率低ꎬ人工劳动强度大ꎻ若投苗手较长时间工作ꎬ会产生视觉疲劳㊁手臂酸痛等问题ꎬ影响投苗质量ꎬ导致重苗㊁漏苗和挂苗等现象[１２－１３]ꎮ全自动移栽机械的供苗系统按结构功能可分为自动排苗机构㊁自动取苗机构和自动喂苗机构ꎮ２.１㊀自动排苗机构自动排苗机构可以使苗盘中秧苗顺次排布在预备取苗位置ꎬ为自动取苗做好准备ꎮ供苗过程中ꎬ自动排苗机构将苗盘排布到预备取苗的位置ꎬ自动取苗机构运动到秧苗附近取出秧苗ꎻ然后ꎬ自动排苗机构继续移动ꎬ将苗盘位置移动到下次取苗的位置ꎬ准备再次取苗[１４]ꎮ自动排苗系统的运行是一个动态的运动过程ꎬ对于运动时序控制㊁种苗位移精度和苗盘空间干涉的实时性控制要求较高ꎬ结构复杂ꎮ日本洋马自动移栽机的自动排苗机构(见图７)是纯机械驱动ꎬ横㊁纵向进给均采用凸轮轴控制ꎬ其纵向进给附加棘轮机构实现苗盘的间歇进给ꎬ结构简单㊁紧凑ꎮ新疆农业大学韩长杰等[１５]设计的基于气动技术穴盘步进移位机构ꎬ利用步进移位气缸结合棘轮驱动苗盘的纵向进给ꎬ左右移位气缸推动苗盘的横向移动ꎬ实现有序排苗供苗ꎬ如图８所示ꎮ２.２㊀自动取苗机构自动取苗机构是指可以将秧苗从苗盘或载苗输送带等装置上取出的机构ꎮ根据取苗方式不同ꎬ可将取苗机构分为顶出式㊁钳夹式和针扎式ꎮ２.２.１㊀顶出式取苗机构顶出式取苗机构工作过程是:利用顶杆或气流从苗盘底部将已经排苗定位的秧苗快速顶出ꎬ秧苗在惯量的作用下ꎬ飞入导苗通道ꎬ然后沿导苗通道下滑至穴坑ꎮ该机构作业生产效率较高ꎬ但秧苗被弹出后ꎬ靠重力下落ꎬ投苗的准确性较低ꎮ浙江理工大学赵匀等[１６]设计的杠杆顶出式有序丢秧机构和秧盘复型装置(见图９)中ꎬ秧苗盘绕转笼转动ꎬ喂入秧苗ꎬ在转笼的中心轴线上安装一个转动的 星 状复型轮ꎬ复型轮转动按压 指 状齿推动顶杆使秧苗与苗盘分离落入导苗管ꎮ南京农机化研究所设计的２ＺＵ－６型水稻播秧机[１７]采用顶出式分秧机构完成供苗ꎬ秧苗盘通过棘轮机构实现间歇送进ꎮ意大利Ｆｅｒｒａｒｉ公司生产的ＦＵＴＵＲＡ旱田全自动移栽机改进了顶出式取苗机构ꎬ附加了三爪接苗装置ꎬ当钵苗从钵盘底部顶出时ꎬ由三爪接住ꎬ翻转后送入秧苗输送系统ꎬ降低了秧苗抛落的不确定性ꎮ图７㊀日本洋马自动移栽机排苗机构Ｆｉｇ.７㊀ＪａｐａｎＹａｎｇＭａａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｓｅｅｄｌｉｎｇｓｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ图８㊀自动移栽机排苗机构Ｆｉｇ.８㊀Ａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｐｌａｎｔｍａｃｈｉｎｅｓｅｅｄｌｉｎｇｓｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ图９㊀杠杆顶出式有序丢秧机构和秧盘复型装置Ｆｉｇ.９㊀Ｌｅｖｅｒａｇｅｄｏｕｔｏｆｔｈｅｏｒｄｅｒｌｙｄｒｏｐｓｅｅｄｌｉｎｇｓａｎｄ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｓｅｅｄｌｉｎｇｐｌａｔｅｃｏｍｐｌｅｘｄｅｖｉｃｅ２.２.２㊀钳夹式取苗机构钳夹式取苗机构一般是运用模仿手钳夹紧方式ꎬ将旋转或线性力转换成钳口夹紧力ꎬ夹持种苗主茎秆ꎬ然后将秧苗拔出穴盘的机构ꎬ送入投苗机构ꎮ这种机构结构简单ꎬ动作迅捷ꎬ但钳夹夹紧力大小不易控制ꎬ所以在茎秆强度较大的作物移栽作业中应用较多ꎮ浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室何雪军等[１８]人设计的自锁式茶梗夹持器(见图１０)ꎬ主要由曲柄滑块机构和ＲＲＲ杆组构成ꎬ利用曲柄摇杆机构将旋转动力转换成水平推㊁拉力ꎬ控制钳口夹紧㊁松开秧苗ꎬ在茶叶等茎秆强度较大的移栽作业中广泛应用ꎮ图１０㊀自锁式茶梗夹持器设计Ｆｉｇ.１０㊀Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｅｌｆ－ｌｏｃｋｉｎｇｔｅａｓｔｅｍｈｏｌｄｅｒ２.２.３㊀针式取苗机构针式取苗机构以气动装置㊁电动装置㊁电磁装置为驱动动力ꎬ将针形针状物插入钵苗根部基质体内ꎬ将秧苗从苗盘中取出ꎬ完成取苗动作ꎮ针式取苗机构结构简单㊁紧凑ꎬ但驱动装置复杂ꎬ设备体积大ꎬ不便于移动作业ꎬ故主要在设施农业生产自动化机械中应用ꎮ北京工业大学高国华等[１９]设计了一种斜入式穴盘苗移栽手爪(见图１１)ꎬ利用单驱动源下的联动机构ꎬ实现钢针倾斜角度插取穴盘苗ꎬ降低了对秧苗基质的损伤ꎬ且结构简单㊁稳定ꎮ孙国祥等[２０]设计了电机驱动的针式取苗机构ꎬ如图１２所示ꎮ图１１㊀斜入式穴盘苗移栽手爪Ｆｉｇ.１１㊀Ｔｈｅｏｂｌｉｑｕｅｉｎｔｏｔｈｅｐｌｕｇｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔｒａｎｓｐｌａｎｔｅｄｈａｎｄｓ１.抓紧放松步进电动机㊀２.丝杠３.斜楔块㊀４.拉簧㊀５.机械手指图１２㊀电机驱动的针式取苗机构Ｆｉｇ.１２㊀Ｍｏｔｏｒ－ｄｒｉｖｅｎｎｅｅｄｌｅｓｅｅｄｌｉｎｇｓｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ㊀㊀电机驱动的指针式取苗机构主要包括抓紧放松步进电动机㊁丝杠㊁斜楔块㊁拉簧和机械手指ꎮ其中ꎬ手指在步进电机正㊁反旋转作用下实现入土㊁夹持及出土㊁释放的动作ꎬ电机驱动可以实现位置和速度的实时控制ꎬ但控制复杂ꎬ且质量较大ꎮ台湾的黄世欣等学者设计了电磁驱动针式取苗夹具机构(见图１３)ꎬ机构利用电磁铁驱动推杆往复运动ꎬ推动４根夹紧指针同时刺出ꎬ夹紧秧苗基质ꎬ套管内置放压缩弹簧ꎻ当夹持指针刺到硬物时ꎬ取苗指针受力大于弹簧拉力ꎬ停止下插ꎬ以保护指针不产生变形㊁折断ꎮ图１３㊀电磁驱动针式末端执行器夹具Ｆｉｇ.１３㊀Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｄｒｉｖｅｐｉｎｅｎｄａｃｔｕａｔｏｒｆｉｘｔｕｒｅ２.３　自动投苗机构自动投苗机构是供苗系统的重要部分ꎬ是实现全自动移栽作业的研究重点[２１]ꎮ国内外投苗机构主要采用以下几种基本方式:行星轮机构ꎬ连杆机构ꎬ行星齿轮＋连杆机构ꎮ浙江理工大学俞高红等[２２－２３]设计的旋转式椭圆－不完全非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构ꎬ如图１４所示ꎮ该机构主要分为驱动部分和移栽臂ꎮ其中ꎬ驱动部分为非匀速间歇传动行星轮系机构ꎬ移栽臂上安装秧苗夹紧装置ꎬ通过调整不同齿轮传动比来控制移栽臂摆动的相位角ꎬ进而规划出取秧㊁推秧的运动轨迹ꎮ中国农机院赵亮等[２４]人采用双曲柄的五杆机构控制取苗爪ꎬ实现苗爪的取苗和投苗动作ꎬ如图１５所示ꎮ曹卫彬团队[２５]设计的辣椒穴盘苗自动取苗机构(见图１６)ꎬ利用行星轮与曲柄摇杆结合使用ꎬ完成持苗运动轨迹的设计ꎮ２０１９年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２期图１４㊀旋转式椭圆－不完全非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构Ｆｉｇ.１４㊀Ｒｏｔａｒｙｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ－ｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅｎｏｎ－ｃｉｒｃｕｌａｒｇｅａｒｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｓｒｉｃｅ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｂｏｗｌｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ图１５㊀齿轮－五杆投苗机构Ｆｉｇ.１５㊀Ｔｈｅｇｅａｒ－ｆｉｖｅｐｏｌｅｃａｓｔｓｅｅｄｌｉｎｇｓｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ图１６㊀辣椒穴盘苗自动取苗机构Ｆｉｇ.１６㊀Ｔｈｅｐｅｐｐｅｒｐｌｕｇｓｅｅｄｌｉｎｇｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｔａｋｅｓｅｅｄｌｉｎｇｓｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ３㊀电气控制系统研究现状目前ꎬ全自动移栽机供苗系统的控制方式主要有ＰＬＣ程序控制㊁单片机程序控制和Ｆｕｚｚｙ－ＰＩＤ控制ꎮ其中ꎬＰＬＣ具有操作灵活性较好㊁可靠性高㊁扩展接口丰富和便于改进与修正等特点ꎬ已被广泛应用于移栽机械供苗系统的排苗机构㊁取苗机构和投苗机构的协同作业中ꎮ单片机控制系统具有可靠性高㊁非易失性存储㊁功耗低㊁价格低廉和无法解密等特点ꎬ主要应用于智能仪表㊁实时工控㊁通讯设备及导航系统等方面ꎮ随着移栽机控制逐渐向智能化㊁模块化发展ꎬ单片机的开发应用也开始被人们所重视ꎮＦｕｚｚｙ－ＰＩＤ模糊控制算法是一种利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法ꎬ可以实现对步进驱动元件㊁液压驱动元件和气动驱动元件的实时控制ꎬ进而提高系统的定位精度ꎬ减少外部环境干扰ꎬ使执行部件的作业更加稳定[２６－２８]ꎮ国内作物移栽机械在栽植机构设计方面已有较多研究成果ꎬ而电气控制系统在全自动移栽作业方面的应用仍处于实验室研发阶段ꎮ中国农业机械化科学研究院杨传华等[２９]设计了一种基于ＰＬＣ的蔬菜钵苗移栽机自动输送装置ꎬ该装置以日本松下ＦＰ－ＸＣ４０Ｔ(ＮＰＮ)型可编程控制器为控制核心ꎬ选用ＨＴ７７００Ｔ型液晶屏为显示终端ꎬ对送盘机构㊁取苗机构㊁送苗机构及投苗机构进行协调控制ꎬ实现了钵苗的精准定位和输送ꎮ吴俭敏等[３０]人设计了苗盘钵苗自动识别及控制装置ꎬ以ＰＬＣ为控制核心ꎬ利用光电传感器识别钵苗参数ꎬ并处理反馈信息ꎬ进而控制步进电机驱动钵苗盘纵向和横向移动ꎮ此外ꎬ该系统还可以判别缺苗的钵苗格并快速跳过取苗爪ꎬ有效地提高取苗爪的抓取效率和降低漏栽率ꎮ河北农业大学邵琰等[３１]提出一种基于ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ单片机的移栽机控制系统ꎬ该系统以ＳＴＣ单片机为控制单元ꎬ以液压马达和气压泵为执行机构ꎬ完成移栽机械的打孔㊁取苗㊁放苗协同工作过程ꎬ且可以实现２０~９９ｃｍ范围内调节株距ꎬ调节精度为１ｃｍꎮ石河子大学王侨[２６]等人提出以自适应Ｆｕｚｚｙ－ＰＩＤ控制算法控制供苗系统的构想ꎬ可以实现在ＰＩＤ算法的基础上对ＰＩＤ控制参数的在线自整定ꎬ有效提高穴盘苗移栽机控制系统定位精度及智能化程度ꎮ江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室魏新华等[３２]设计的穴盘苗全自动移栽机运动协调控制系统ꎬ利用图像采集和处理系统识别苗情ꎬＰＬＣ读取识别结果并控制气动执行机构进行选择性取㊁放苗动作ꎬ最终实现供苗系统的同步㊁协调工作ꎮ４㊀结论栽植系统是移栽机械的核心部件ꎮ从育苗移栽技术开始推广至今ꎬ已投入大量的科研经费用于栽植系统的研究ꎬ各种样式的栽植器相继问世ꎬ大大降低了人工移栽的劳动强度ꎬ提高了生产效率ꎻ但现阶段２０１９年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２期栽植系统仍存在一些问题亟待解决ꎬ如开穴形状不稳定㊁秧苗栽植深度不够㊁秧苗直立度不高及窝根等现象ꎮ供苗系统是实现自动移栽的关键突破点ꎬ国内外自动移栽机械的供苗系统的稳定性普遍较低ꎬ受机构运动方式不合理㊁秧苗形状大小存在差异和作物种植生长特性不同的影响ꎬ移栽过程中容易出现供苗过程中漏苗㊁伤苗㊁喂苗不准等缺陷ꎮ进一步完善栽植系统的运动结构ꎬ优化供苗系统的排苗㊁取苗㊁供苗的运动轨迹和执行策略ꎬ实现自动㊁高效㊁准确移栽作业ꎬ将成为未来全自动移栽机械发展的方向ꎮ５㊀展望１)设计稳定㊁可靠的栽植系统ꎬ为供苗系统协同供苗提供良好的入土空间ꎮ２)减少秧苗在供苗系统中的传递次数ꎬ减少供苗过程中对种苗和种苗基质的损坏ꎬ实现供苗系统全程持苗ꎬ降低投苗方式下秧苗靠重力自由下落的不确定性ꎮ３)研究秧苗的力学特性ꎬ设计合理的持苗方式ꎬ规划最优化供苗系统运动路径ꎮ４)开发基于电㊁气㊁液控制系统ꎬ调试参数补偿ꎬ使栽植系统和供苗系统更加稳定㊁协调地工作ꎮ参考文献:[１]㊀崔巍.旱地钵体苗自动移栽机理论与试验研究[Ｄ].北京:中国农业大学ꎬ２０１５.[２]㊀韩长杰ꎬ张学军ꎬ杨宛章ꎬ等.旱地钵苗自动移栽技术现状与分析[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１１ꎬ３３(１１):２３８－２４０. [３]㊀耿端阳.我国北方地区机械化育苗移栽技术应用与发展[Ｊ].农机化研究ꎬ２００１(３):２３－２４.[４]㊀卢勇涛ꎬ李亚雄ꎬ刘洋ꎬ等.国内外移栽机及移栽技术现状分析[Ｊ].新疆农机化ꎬ２０１１(３):２９－３２.[５]㊀于晓旭ꎬ赵匀ꎬ陈宝成ꎬ等.移栽机械发展现状与展望[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０１４ꎬ４５(８):４４－５２.[６]㊀陈宝成ꎬ尹大庆ꎬ吕程ꎬ等.移栽农机具概况与发展思考[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１５ꎬ３７(３):２５８－２６３.[７]㊀孙建生.傅里叶齿轮步行式水稻钵苗移栽机构分析与优化设计[Ｄ].杭州:浙江理工大学ꎬ２０１４.[８]㊀刘安.蔬菜钵苗移栽机取苗机构的动力学分析与试验研究[Ｄ].杭州:浙江理工大学ꎬ２０１４.[９]㊀崔巍ꎬ徐盼ꎬ王海峰ꎬ等.旱地自动移栽技术发展现状及分析[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１５ꎬ３７(６):１－５.[１０]㊀赵晓伟ꎬ郭辉ꎬ张静ꎬ等.新疆旱地移栽机的现状及发展趋势[Ｊ].新疆农机化ꎬ２０１４(３):２５－２９.[１１]㊀王蒙蒙ꎬ宋建农ꎬ刘彩玲ꎬ等.蔬菜移栽机曲柄摆杆式夹苗机构的设计与试验[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１５(１４):４９－５７.[１２]㊀李华ꎬ曹卫彬ꎬ李树峰ꎬ等.辣椒穴盘苗自动取苗机构运动学分析与试验[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１５ꎬ２３(１２):２０－２７. [１３]㊀倪有亮ꎬ金诚谦ꎬ刘基ꎬ等.全自动移栽机取送苗系统的设计与试验[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１５ꎬ２３(２３):１０－１９. [１４]㊀俞高红ꎬ陈志威ꎬ赵匀ꎬ等.椭圆－不完全非圆齿轮行星系蔬菜钵苗取苗机构的研究[Ｊ].机械工程学报ꎬ２０１２ꎬ４８(１３):３２－３９.[１５]㊀韩长杰ꎬ杨宛章ꎬ张学军ꎬ等.穴盘苗移栽机自动取喂系统的设计与试验[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１３ꎬ２９(８):５１－５９. [１６]㊀赵匀ꎬ陈建能ꎬ张国凤ꎬ等.杠杆顶出式有序丢秧机构和秧盘复型装置:中国ꎬＣＮ１９４３２９７[Ｐ].２００７－０４－１１. [１７]㊀吴崇友ꎬ卢晏ꎬ涂安富ꎬ等.播秧机工作原理与使用经济效果[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０００(５):６０－６３.[１８]㊀何雪军ꎬ王进ꎬ陆国栋ꎬ等.自锁式茶梗夹持器设计[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０１４ꎬ４５(４):１５７－１６２.[１９]㊀高国华ꎬ冯天翔ꎬ李福.斜入式穴盘苗移栽手爪:中国ꎬＣＮ１０３４７７７６８Ａ[Ｐ].２０１４－０１－０１.[２０]㊀孙国祥ꎬ汪小旵ꎬ何国敏ꎬ等.穴盘苗移栽机末端执行器设计与虚拟样机分析[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０１０(１０):４８－５３ꎬ４７.[２１]㊀颜华ꎬ陈科ꎬ王海峰ꎬ等.ＴＲＩＺ创新方法在旱地高速移栽技术研究中的应用[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１７ꎬ３９(１):１９７－２０１.[２２]㊀俞高红ꎬ黄小艳ꎬ叶秉良ꎬ等.旋转式水稻钵苗移栽机构的机理分析与参数优化[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１３(３):１６－２２.[２３]㊀俞高红ꎬ俞腾飞ꎬ叶秉良ꎬ等.一种旋转式穴盘苗取苗机构的设计[Ｊ].机械工程学报ꎬ２０１５(７):６７－７６.[２４]㊀崔巍ꎬ方宪法ꎬ赵亮ꎬ等.齿轮－五杆取苗装置机构优化与试验验证[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０１３ꎬ４４(８):７４－７７. [２５]㊀曹卫彬ꎬ赵宏政ꎬ杨萌ꎬ等.一种行星轮式穴盘苗移栽机自动取苗装置:中国ꎬＣＮ１０６０６８８４４Ａ[Ｐ].２０１６－１１－０９. [２６]㊀王侨ꎬ曹卫彬ꎬ张振国ꎬ等.穴盘苗自动取苗机构的自适应模糊ＰＩＤ定位控制[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１３(１２):３２－３９. [２７]㊀ＲｕｂａａｉＡꎬＣａｓｔｒｏ－ＳｉｔｉｒｉｃｈｅＭＪꎬＯｆｏｌｉＡＲ.ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍ￣ｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＰａｒａｌｌｅｌＦｕｚｚｙＰＩＤＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒＨｉｇｈ－Ｐｅｒ￣ｆｏｒｍａｎｃｅＢｒｕｓｈｌｅｓｓＭｏｔｏｒＤｒｉｖｅｓ:ＡｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒＲａｐｉｄＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎ￣ｄｕｓｔｒｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２００８ꎬ４４(４):１０９０－１０９８. [２８]㊀ＬｉｕＤＸ.ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐｒｏｇｒａｍｒｅａｌｉｚｉｎｇｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].Ｃｈｉ￣ｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｅｉｊｉａｎｇＴｅａｃｈｅｒ'ｓＣｏｌｌｅｇｅꎬ２００５ꎬ２０(６):１２－１４.[２９]㊀杨传华ꎬ方宪法ꎬ杨学军ꎬ等.基于ＰＬＣ的蔬菜钵苗移栽机自动输送装置[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０１３(Ｓ１):１９－２３ꎬ１８.[３０]㊀吴俭敏ꎬ张小超ꎬ金鑫ꎬ等.苗盘钵苗自动识别及控制装置的设计与试验[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１５(１):４７－５２.(下转第１４页)２０１９年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２期(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＴａｉ ａｎ２７１０１８ꎬＣｈｉｎａ２.ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｌＭａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔꎬＴａｉ ａｎ２７１０１８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓｐｒａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓａｎａｄｖａｎｃｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｍｏｄｅｒｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ.Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｎｏｒｍａｌｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓｐｒａｙｉｎｇꎬｉｔｓｈｏｗｓｂｅｔｔｅｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｉｎｄｒｏｐｌｅｔｓｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎꎬｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｐｅｓｔｉｃｉｄｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ.Ｉｔᶄｓａｎｉｍｐｏｒ￣ｔａｎｔｍｅｔｈｏｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅａｉｍｏｆｓａｖｉｎｇｅｎｅｒｇｙꎬｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｐｅｓｔｉｃｉｄｅꎬｃｕｔｔｉｎｇｃｏｓｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｆｏｒｔｈｅｓｕｓ￣ｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆｕｔｕｒｅａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｒｏｐｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓｐｒａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｄｅｔａｉｌ.Ｔｈｅｂａｓｉｃｅｌｅｃｔｒｉｃｔｈｅｏｒｉｅｓꎬｍｅｒｉｔｓａｎｄｄｒａｗｂａｃｋｓｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｃｈａｒｇｉｎｇｍｅａｎｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｃｈａｒｇｉｎｇａｎｄａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓꎬｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｃｈａｒｇｅｄｄｒｏｐｌｅｔｓꎬｃｈａｒｇｅｄｄｒｏｐｌｅｔｓᶄｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔａｒｇｅｔｓａｔｈｏｍｅａｎｄｂｏａｒｄｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄ.Ｖａｒｉｏｕｓｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓｐｒａ￣ｙｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｐｒｏｔｙｐｅｓａｒｅａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｍｅａｎｗｈｉｌｅꎬｔｈｅｐａｐｅｒｃａｒｒｉｅｓａｄｅｐｔｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｕｒｇｅｎｔｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓｐｒａ￣ｙｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅꎬｈｏｐｉｎｇｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｒｏｐｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎻｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓｐｒａｙｉｎｇꎻｄｒｏｐｌｅｔｓｃｈａｒｇｉｎｇꎻａｅｒｉａｌｃｒｏｐｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ(上接第７页)[３１]㊀邵琰ꎬ钱东平.ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ单片机在幼苗移栽机控制系统中的应用[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１０ꎬ３２(５):１２１－１２４. [３２]㊀魏新华ꎬ包盛ꎬ刘晓凯ꎬ等.穴盘苗全自动移栽机运动协调控制系统设计与移栽试验[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０１６(１２):１－７ꎬ５２.ＡｂｓｔｒａｃｔＩＤ:１００３－１８８Ｘ(２０１９)０２－０００１－ＥＡＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｏｆＫｅｙＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇＭａｃｈｉｎｅＸｉａＧｕａｎｇｂａｏꎬＨａｎＣｈａｎｇｊｉｅꎬＧｕｏＨｕｉꎬＺｈａｎｇＪｉｎｇꎬＧｅＰｅｎｇꎬＸｖＹａｎｇ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎꎬＸｉｎｊｉａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＵ ｒｕ ｍｑｉ８３００５２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｅｅｄｌｉｎｇｓｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｅｘｔｅｎｄｔｈｅｃｒｏｐｇｒｏｗｔｈｔｉｍｅꎬｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｖｏｉｄｔｈｅｃｏｌｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｌｄｗｅａｔｈｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｗｉｔｈｔｈｅｒｏｌｅｏｆｃｌｉｍａｔｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｎｄｃｒｏｐｇｒｏｗｔｈｅａｒｌｙｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｆｆｅｃｔꎬｉｔｓｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｓｏｃｉａｌｂｅｎｅｆｉｔｓａｒｅｖｅｒｙｉｍｐｒｅｓｓｉｖｅ.Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍａ￣ｃｈｉｎｅｒｙｉｓａｐｏｗｅｒｆｕｌｇｕａｒａｎｔｅｅｆｏｒｔｈｅｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｅｅｄｌｉｎｇｓｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.Ａｔｐｒｅｓｅｎｔꎬｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙｔｏｗａｒｄｓｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔꎬｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｓｌｉｔｅｒａｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｙｓｔｅｍｉｎｄｕｃｔｉｏｎｔｏｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｔｈｅｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙｉｎｔｏｔｈｒｅｅｍａｉｎｐａｒｔｓ:ｐｌａｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍꎬｓｅｅｄｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｌｅｖｅｌｏｆｅａｃｈｓｙｓｔｅｍａｒｅｅｘｐｏｕｎｄｅｄ.Ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓꎬｗｏｒｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｏｐｅｏｆｔｈｅｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｔｙｐｉｃａｌａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｏｐｅｎ－ｄｉｔｃｈｔｙｐｅꎬｄｕｃｋｂｉｌｌｔｙｐｅａｎｄｄｒｉｌｌ－ｉｎｈｏｌｅｏｐｅｎｉｎｇｍｅｃｈａ￣ｎｉｓｍꎬｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙａｎｄｔｈｅｅｘｅｃｕｔｉｏｎｍｏｄｅｆｏｒｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｓｅｅｄｌｉｎｇＴｉｄｙ－ｕｐｍｅｃｈａｎｉｓｍꎬｔｈｅａｕｔｏ￣ｍａｔｉｃｓｅｅｄｌｉｎｇＰｉｃｋ－ｕｐｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｓｅｅｄｌｉｎｇｄｒｏｐ－ｕｐｍｅｃｈａｎｉｓｍꎬａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰＬＣｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍꎬｔｈｅｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｆｕｚｚｙ－ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ.Ｌｏｏｋｉｎｇｆｏｒｗａｒｄｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙꎬｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅａｕｔｏｍａｔｉｃꎬｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｔｏｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅꎻｐｌａｎｔｉｎｇꎻｔｈｅｓｅｅｄｌｉｎｇꎻｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ２０１９年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２期。

通过动力盘（槽形凸轮）的旋转，实现夹指的张开和闭合
浙江大学设计的取苗机构
采用两个成一定倾斜角的气缸实现夹持。针式手指取苗成 功率较低，经过改进，采用铲式手指，成功率可达到82.5%。
美国Williames等提出的取苗方式
输送器伸入到苗内，通过一顶杆把钵苗顶到输送器内，当输 送器内装好钵苗后，旋转90°，然后把苗落入到导苗管内，进行 移栽。
• 原理与四杆机构相 似，优点是栽植时 相比四杆机构更稳 定，适合于高速栽 植，但是缺少与之 对应的高速自动喂 苗装置。 • 缺点是单栽植臂栽 植株距比较大，需 要通过调节栽植臂 的数量或者机构杆 长来调节株距。
六杆机构
4 3 5 6 2 1
由斯蒂芬斯六杆机构变换得到。选取杆件4作为机架，6为
国内
分类 发明单位或个人 机型 优点 缺点
钳夹式移栽 1979年山西省运城 2zMB一2型钵苗 栽植机械结构简 作业速度低 机 地区农机所 移栽机 单，株距和栽植 深度稳定
吊篮式移栽 1997年黑龙江省八 2ZB-6型钵苗栽 可栽植多种蔬菜， 机 五零农场 植机 钵苗直立率达96%
导苗管式移 1995年北京农业大 2Z-4型栽植样机 对秧苗没有特殊 直立度不高 栽机 学 的要求 ，适应性 强 圆盘式栽植 1999年吉林工业大 2ZT型栽植机 机 学 单独秧夹 伤苗率小于5%
关键机构
移-取苗机构 取苗机构是将穴盘 苗夹取并最终释放 至植苗机构的工作 部件
栽-植苗机构 植苗机构是将取苗机 构释放的穴盘苗进行 接取并移栽至大田的 工作部件
2
取苗机构研究
研究现状
取苗机构用于夹取幼苗，并投放到植苗器中。
目前国内移栽机仍普遍采用人工投苗方式，自动 取苗机构仍处于探索阶段。

国内外自动移栽机关键技术分析-农业机械化论文-农学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——引言育苗移栽技术可充分利用光热资源，提高作物复种指数，具有对气候的补偿作用和使作物生长提前的综合效益，是我国未来确保农产品供给安全的重要手段。

目前，国内移栽机械以半自动移栽机为主。

半自动移栽由人工取苗，取出的钵苗被放置在相应的输送装置或直接送入栽植装置，因人工喂苗速度有限、作业人员数量较多、作业效率不高，不适合短时间内完成大面积移栽，机械化效益不明显。

目前，其仅在种植利润较高的经济作物( 如烟草、油菜) 中有一定的推广。

对于蔬菜、玉米和棉花等，由于作物本身种植利润低，半自动移栽机由于效率低下成本回收慢，因此至今还未见大面积推广。

此外，新疆、东北等地区人口少而种植面积广，作物移栽期劳动力紧张情况尤为突出，对移栽机的工作效率提出了更高的要求。

全自动移栽机机械自动取苗，工作效率可以提高至半自动移栽机的 2 ～4 倍，极大地降低了操作者的劳动强度，并可很好地解决劳动力不足、作业效率低下等问题，被国内外普遍认为是最终的发展方向。

1 国内外发展现状国外特别是欧美国家的全自动移栽技术研究较国内而言起步早，也相对成熟，部分全自动移栽机已经有较好的推广。

美国Ｒenaldo 公司于2003 年开发的基于空气整根苗盘的全自动蔬菜移栽机，针对特制的倒锥形硬质组合苗盘所育的苗，采用了负压取苗方式，将苗从上向下吸出后沿着输送管道送给栽植器;缺点是苗盘价格高、构造复杂，取苗时容易致基质松散，而且只能适合幼小的苗。

当前推广较多的全自动移栽机有意大利Ferrari 公司的Futura 系列全自动移栽机、英国的Pearson 全自动移栽机以及澳大利亚的Williames 自动移栽机等。

此类移栽机多为排式取苗，通过横、纵向输送及定位系统控制苗盘位置，采用顶苗杆将穴盘中的苗成排顶出或通过取苗爪将苗从穴盘中成排取出，实现精准取苗、投苗，每组部件取苗效率超过8 000 株/h。

2018年第4期移栽技术有提高蔬菜生长期间抗灾抗逆能力、提前作物的生育期、提高幼苗成活率、增强蔬菜品质、提高蔬菜产量等多种优点，目前我国已有60%以上的蔬菜品种采用育苗移栽，但是受国内现有移栽技术的影响，还存在机械化移栽自动化水平低、效率低、移栽质量参差不齐等问题[1-4]。

因此，全自动蔬菜移栽机已经成为我国现阶段迫切需求的蔬菜自动化种植机械。

1蔬菜移栽机械的研究现状国外移栽技术的研究起步较早，20世纪30年代就已经研制出鸭嘴式移栽机，到50年代发展成为结构多样、类型齐全的半自动移栽机，并开始制作钵苗。

欧美国家由于人少地多，移栽机特点主要是大型、多行、通用、高速、高自动化，且注重播种、育苗、整地、移栽、收获等多环节的配套技术，例如法国法拉利公司制造的Rotostrapp 型移栽机，一次性可移栽四行穴盘苗，移栽速度高达8000株/小时，移栽蔬菜作物种类包括番茄、辣椒、生菜等十余种，自动化程度高、移栽质量可靠，但是整机结构比较复杂，价格较高。

日韩国家土地稀缺，其研发出来的移栽机主要是小型、专用、精密化、单行、高自动化，例如亚美柯全自动自走式大葱移栽机，该机实现自动取苗、输苗、移栽、覆土镇压于一体，单行作业，移栽行距、深度一致性好，另外井关、洋马、久保田、东洋等品牌也有许多款全自动移栽机。

国内研究起步相对较晚，20世纪60年代才开始对棉花和甘薯进行移栽试验，到70年代研制出了玉米裸苗移栽机和甜菜裸苗移栽机，但结构复杂、效率低、移栽质量差。

直到80年代初，部分科研院所和高校研发的各类型蔬菜半自动移栽机，提高了移栽质量，简化了机械结构，使得移栽机进一步发展，但是由于所研制移栽机不适应国内蔬菜种植的农艺要求，对移栽机的综合效率考虑较少，用户认可度较低，因此未能实现大面积市场推广。

近几年来由于土地不断集中化，农村经济效益不断提高，农业科学技术不断发展进步，以及国家对农业和农业机械化的大力扶持政策，研制出一款适合我国农村需求的高自动化程度的可靠蔬菜移栽机已迫在眉睫。

穴盘苗叶菜移栽机械装置的研究1 前言随着世界人口日益增加，粮食和经济作物等农产品的需求量日渐增加，世界各国对农业生产的发展都给予了极大的重视和关注。

中国是世界上的农业大国，农业机械化是我国农业现代化的重要组成部分，我国在基本实现了耕作和收获作业的机械化后，种植机械化正在成为农业机械化的一个重点领域。

穴盘育苗移栽技术是从20 世纪70 年代在欧美等农业发达国家率先发展起来的。

穴盘苗自动移栽是一种适合工厂穴盘苗生产的育苗移栽方式，与常规育苗移栽方式相比，成本可降低25% ～ 40%，具有出苗率高，出苗整齐，缓苗快，病虫害少，机械化程度高，省工，省时，节约能源、种子和育苗场地，便于大规模管理，保护和改善农业生态环境等各种优点。

该技术代表了育苗移栽技术的发展方向，受到了种植业者的欢迎。

由于人工移栽劳动强度大、需要劳动力多、效率低，难以实现大面积、大规模移栽，而生产规模比较小、经济效益低下，不利于穴盘苗移栽技术的推广应用。

移栽机械化程度低下，严重影响了农业经济作物的发展。

因此，大力发展育苗移栽技术，实现机械化移栽势在必行[1]。

2 穴盘苗叶菜移栽机械研究现状2.1国外研究现状近20年,国外对移栽机的研究已进入自动化阶段。

国的KyeongUKKim等提出了一种适合蔬菜移植的拾取装置。

这套装置包括一个路径产生器、拾取针和针驱动器。

路径产生器是一个5杆机构,由固定滑槽、驱动连杆、连接杆和一个滑杆组成;Kut等1987年研究了基于Puma560机器人的移苗机器。

移苗机器人的末端执行部件是一个平行夹类型的手爪。

他们研究的目的是测试机器移苗的作业周期,研究一种针对单棵苗进行抓取和栽植的末端执行部件,另外还用计算机模拟的方法对移苗机器人的应用性能进行评估。

移苗机器人末端执行手爪是在Unimation 510型气动平行爪的基础上进行改进设计的,包括增加开度调节螺母,在每个手爪的侧固定一个轻质的镀锌板作为“手指”,其抓取只有开与合拢2种状态,开与合拢位置的距离是20mm,2个夹片长3mm。

棉花移栽机的研究与设计摘要:根据作物育苗移栽的农艺要求，在分析了国内外众多移栽机的基础上优化设计了适合棉花营养钵育苗移栽的的关键部件，并通过作业效果调查，分析研究了机械栽苗的一般规律，找出了影响栽苗效果的若干因素，确立了主要的工作部件的参数选择关键词：移栽机营养钵棉花Research and design of the cottontransplanting machineYang Xianwu(Shan Dong University of Technology)Abstract: According to the requirement for agronomy transplantation togrow seedlings ,we have found a good method to the ones that are suitable for the cotton nutrition earthen bowl and grow seedlings and transplant in optimization design on the foundation of analyzing numerous transplanting machines both at home and abroad ,and through the investigation of the result of the homework, we have analysed and researchd the universal law of the plant shoots in machinery and found some factors that affect the result of plant shoots,and have established the parameter of the main part of the machine.Key words : transplantation nutrition bowl cotton1、引言我国是棉花种植大国，无论是种植面积还是单位面积产量，都位于先进植棉大国的前列。