四自由度串联嫁接机器人架构约束模块识别可视化方法

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作者 张国渊 王豪 +2 位作者 李栋 廉佳汝 闫超 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第6期191-200,共10页

为实现育苗嫁接的智能化与高效化,一类四自由度串联嫁接机器人的新结构被提出;针对其机械结构、时序控制、联动运行等复杂性,发展该类机器人架构约束下的模块识别可视化方法及设计流程。首先,构建考虑特定架构约束下机器人的设计结构矩... 为实现育苗嫁接的智能化与高效化,一类四自由度串联嫁接机器人的新结构被提出;针对其机械结构、时序控制、联动运行等复杂性,发展该类机器人架构约束下的模块识别可视化方法及设计流程。首先,构建考虑特定架构约束下机器人的设计结构矩阵(DSM),并采用大型社区快速展开算法(LOUVAIN算法)实现对机器人架构模块的预划分;其次,采用改进遗传算法(AGA)对DSM进行聚类,获得多组高模块度的划分结果,由此形成成组可能性矩阵(GLM),并将其对角化得到对角GLM(DGLM);最后,提出针对DGLM的可视化策略并完成着色处理,实现对最优模块划分方案的辨识。结果显示:四自由度串联嫁接机器人可分解为较独立的7大模块,模块度可达0.782。 展开更多

关键词 嫁接机器人 模块化设计 架构约束 遗传算法

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一种葡萄苗木嫁接机器人的结构设计

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作者 赵彦浩 赵栋杰 +1 位作者 杨佳涵 王建凯 《南方农机》 2023年第16期129-130,166,共3页

【目的】传统的人工嫁接方式或少数育苗企业采用的半自动嫁接机均存在自动化程度低、工作过程费时费力等问题,增加了人工成本,技术人员流失也比较严重,因此果木育苗行业亟需研制自动嫁接装备。【方法】课题组以葡萄苗木自动嫁接方案为... 【目的】传统的人工嫁接方式或少数育苗企业采用的半自动嫁接机均存在自动化程度低、工作过程费时费力等问题,增加了人工成本,技术人员流失也比较严重,因此果木育苗行业亟需研制自动嫁接装备。【方法】课题组以葡萄苗木自动嫁接方案为研究对象,提出了一种嫁接机器人的设计方案,对其机械结构进行了研究,并采用三维数字化软件SolidWorks对嫁接机器人进行三维建模。该装置的总体结构主要包括砧穗匹配系统、切削接合装置、蜡封收集装置,三台装置在同一工作平台上协调工作。其中,砧穗匹配系统包括砧木供苗装置和穗木供苗装置,两装置均设有视觉检测系统,可对砧木、穗木进行特征信息的采集,并完成两者之间的自动匹配;切削接合装置用于对匹配好的砧木与穗木进行切削和快速接合,并将接合完成的嫁接苗转移至蜡封收集装置,以进行后续的操作;蜡封收集装置可对嫁接苗进行蜡封、降温、收集处理。【结果】该装置具有自动化程度较高、可节省大量时间与人力等优点,能较好地解决传统人工嫁接及半自动嫁接机存在的问题,有利于促进我国未来葡萄种植产业的发展。 展开更多

关键词 葡萄苗木 嫁接机器人 结构设计

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苗木嫁接机器人切削机构模拟试验 被引量：26

3

作者 李明 戴思慧 +1 位作者 汤楚宙 向阳 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期129-132,共4页

为研究满足苗木嫁接机要求的切削机构,设计了半旋转切削机构并优化其结构参数。选取桃、李、柑橘、葡萄和板栗五种嫁接幼苗作为试验对象,在模拟切削试验装置上进行了切削模拟试验。试验结果检验该半旋转切削机构的可行性及分析得出了影... 为研究满足苗木嫁接机要求的切削机构,设计了半旋转切削机构并优化其结构参数。选取桃、李、柑橘、葡萄和板栗五种嫁接幼苗作为试验对象,在模拟切削试验装置上进行了切削模拟试验。试验结果检验该半旋转切削机构的可行性及分析得出了影响切削阻力试验指标和切削成功率试验指标的主、次试验因素。研究表明影响苗木切削的因素:苗木平均直径、转速、滑切角分别与切削阻力和切削成功率的相关性。综合得出,该半旋转切削机构是可行的;苗木直径、转速和滑切角分别较大地影响切削阻力和切削成功率,苗木直径是主要影响因素,实行工厂化育苗来有效保证苗木直径大小和均匀性;转速调节范围50～60r/min,滑切角调整略大于30°。 展开更多

关键词 苗木 嫁接机器人 切削机构 切削阻力 切削成功率

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蔬菜嫁接机器人柔性夹持搬运机构设计与试验 被引量：16

4

作者 姜凯 陈立平 +3 位作者 张骞 冯青春 郭文忠 曹玲玲 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期63-71,共9页

针对现有蔬菜嫁接机器人单手爪夹持搬运机构作业时需要在上苗、切削和对接工位往复旋转作业,限制了机器嫁接生产效率,存在夹持伤苗、操作人员上苗等待时间过长、易疲劳等问题,设计了一种四手爪柔性夹持搬运机构,能够实现上苗、切削和对... 针对现有蔬菜嫁接机器人单手爪夹持搬运机构作业时需要在上苗、切削和对接工位往复旋转作业,限制了机器嫁接生产效率,存在夹持伤苗、操作人员上苗等待时间过长、易疲劳等问题,设计了一种四手爪柔性夹持搬运机构,能够实现上苗、切削和对接工位同步作业,以及秧苗柔性夹持与快速搬运,有助于提高机器嫁接效率。提出了基于缓冲材料的柔性夹持手爪和夹持力调节方法,分析了不同厚度EVA缓冲材料的压缩力学特性,得到缓冲垫完全闭合夹持条件下对不同秧苗的夹持力。利用ADAMS软件建立夹持搬运机构动力学仿真模型,分析了秧苗不同夹持力与旋转位移的变化规律,得出当夹持力小于0.4 N时秧苗脱离了夹持手的束缚,夹持力大于3.5 N时秧苗夹持与旋转作业稳定。机构性能试验结果表明:选取白籽南瓜苗和黄瓜苗为测试对象,柔性夹持手爪平均夹苗成功率为98.5%,比弧形夹持手提高4.5个百分点,伤苗率降低3.5个百分点,柔性夹苗效果显著;该机构嫁接平均速度为1052株/h,是同类型单手爪嫁接机作业效率的1.72倍,嫁接成功率为96.67%,大幅提高了嫁接机器人生产效率,能够满足工厂化嫁接育苗生产需求。本文研究结果可为高速嫁接机器人的夹持搬运机构设计和优化提供技术参考。 展开更多

关键词 嫁接机器人 搬运机构 四手爪 柔性夹持 EVA缓冲材料

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葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人设计与试验 被引量：11

5

作者 褚佳 张立博 +3 位作者 张铁中 张文波 王粮局 刘展 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期7-13,共7页

为提高葫芦科穴盘苗嫁接机器人的人均操作效率,在原先机器的基础上优化改进,设计了葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人,并进行了效率提高的理论分析,通过分析得出,所设计的葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人的人均操作效率与操作者的操作熟... 为提高葫芦科穴盘苗嫁接机器人的人均操作效率,在原先机器的基础上优化改进,设计了葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人,并进行了效率提高的理论分析,通过分析得出,所设计的葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人的人均操作效率与操作者的操作熟练度呈负相关的关系,理论上,设计的单人操作嫁接机器人人均操作效率比改进前提高1倍。通过试验得出,在种苗质量有保证的前提下,机器嫁接成功率可达95%,嫁接速度可达455株/h,实际作业的人均操作效率提高了50%以上。 展开更多

关键词 嫁接机器人 葫芦科 穴盘苗 设计 试验

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营养钵茄苗嫁接机器人机械系统设计与实验 被引量：17

6

作者 赵颖 孙群 张铁中 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期94-97,93,共5页

根据营养钵茄苗"劈接法"的嫁接作业方式,设计了嫁接机器人的机械系统。机械系统包括砧木处理、穗木处理和公共处理3部分,对砧木处理、穗木处理机构进行了设计,并通过模拟切削实验进行了验证。实验表明,研制的机械系统满足嫁... 根据营养钵茄苗"劈接法"的嫁接作业方式,设计了嫁接机器人的机械系统。机械系统包括砧木处理、穗木处理和公共处理3部分,对砧木处理、穗木处理机构进行了设计,并通过模拟切削实验进行了验证。实验表明,研制的机械系统满足嫁接要求,实现了嫁接的自动化作业。 展开更多

关键词 嫁接机器人 营养钵 茄苗 机械系统 设计

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蔬菜自动嫁接机器人系统——旋转切削机构的设计 被引量：10

7

作者 徐丽明 张铁中 刘长青 《中国农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期34-36,共3页

对贴接法蔬菜自动嫁接机器人系统中的关键部件——旋转切削机构进行了研究 ,通过计算机模拟和反复试验 ,给出了旋转切削的切削半径和切削角度。针对试验中出现的问题 ,增加了砧木和穗木的切削支点 。

关键词 蔬菜 自动嫁接机器人 贴接法 旋转切割机构 设计

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营养钵茄苗嫁接机器人控制系统设计 被引量：9

8

作者 赵颖 孙群 张铁中 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期225-228,共4页

根据研制的营养钵茄苗嫁接机器人的机构及嫁接工作流程,设计了嫁接机器人的单片机控制系统。采用2个单片机分别控制砧木处理机构和穗木处理机构,开发了相应的硬件系统和软件系统,实现了砧木处理和穗木处理流程的并行操作。2个单片机之... 根据研制的营养钵茄苗嫁接机器人的机构及嫁接工作流程,设计了嫁接机器人的单片机控制系统。采用2个单片机分别控制砧木处理机构和穗木处理机构,开发了相应的硬件系统和软件系统,实现了砧木处理和穗木处理流程的并行操作。2个单片机之间利用通信方式完成嫁接作业,并且进行了整机调试实验。实验表明,设计的控制系统稳定可靠、成本低,提高了嫁接的速度和效率。 展开更多

关键词 嫁接机器人 营养钵 茄苗 控制系统

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蔬菜嫁接机器人砧、穗木套管式接合装置的设计 被引量：12

9

作者 谭妮克 张铁中 杨丽 《中国农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期85-88,共4页

针对蔬菜自动嫁接时砧木和穗木的接合采用嫁接夹固定而存在的送夹装置设备复杂、耗材成本高等问题,设计了套管式接合装置。该装置由套管自动进给切断机构和套管夹持手爪组成:套管自动进给切断机构实现套管的自动进给和自动剪切。套管夹... 针对蔬菜自动嫁接时砧木和穗木的接合采用嫁接夹固定而存在的送夹装置设备复杂、耗材成本高等问题,设计了套管式接合装置。该装置由套管自动进给切断机构和套管夹持手爪组成:套管自动进给切断机构实现套管的自动进给和自动剪切。套管夹持手爪是左右对称的四杆机构,左右各有1个主动杆和从动杆,手爪执行构件固定在从动杆上;套管夹持手爪可将套管在开口处撑开,实现套管的张开和闭合。建立了套管式接合装置的数学模型,对夹持手爪的设计参数的优化结果为:当主、从动杆长度为35和25 mm,手爪执行构件长度为15 mm、手爪两转轴间距为6 mm、力作用点与转轴连线的距离为21 mm、电磁铁行程为5 mm时,套管张口幅度为5.4 mm。样机试验结果表明,套管夹持手爪将套管套在砧、穗木接合处的成功率为97%,达到设计要求。 展开更多

关键词 蔬菜嫁接机器人 夹持手爪 套管

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葫芦科营养钵苗单人操作嫁接机器人设计与试验 被引量：15

10

作者 褚佳 张铁中 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期259-264,295,共7页

基于葫芦科营养钵苗的"贴接法"嫁接技术,设计了由穗木夹持搬运机构、穗木切削机构、砧木夹持搬运机构、砧木旋切机构、嫁接夹自动排列输送机构、嫁接钵苗自动排列摆放机构组成的葫芦科营养钵苗单人操作嫁接机器人。通过试验得... 基于葫芦科营养钵苗的"贴接法"嫁接技术,设计了由穗木夹持搬运机构、穗木切削机构、砧木夹持搬运机构、砧木旋切机构、嫁接夹自动排列输送机构、嫁接钵苗自动排列摆放机构组成的葫芦科营养钵苗单人操作嫁接机器人。通过试验得出,该机器人的理论嫁接速度可达440株/h,实际操作嫁接速度达到285株/h,嫁接成功率为92%,与同类型的双人操作营养钵苗嫁接机相比,人均作业效率提高36%。增加了嫁接钵苗的后续自动排列摆放机构,提高了嫁接生产自动化程度。 展开更多

关键词 嫁接机器人 葫芦科 营养钵苗 单人操作

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树苗劈接嫁接机器人机械系统设计与试验 被引量：2

11

作者 孙群 赵栋杰 赵颖 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第1期69-71,8,共3页

树苗嫁接可加快优良树种繁育、改善果实品质、增强抗病和环境适应能力。但迄今为止,树苗嫁接仍然延续传统的手工方式。为此,本文根据树苗劈接嫁接工作流程,设计了一种树苗嫁接机器人机械系统。研制的树苗嫁接机器人能够实现砧木与穗木... 树苗嫁接可加快优良树种繁育、改善果实品质、增强抗病和环境适应能力。但迄今为止,树苗嫁接仍然延续传统的手工方式。为此,本文根据树苗劈接嫁接工作流程,设计了一种树苗嫁接机器人机械系统。研制的树苗嫁接机器人能够实现砧木与穗木的夹持、搬运、定位、切苗、接合作业,为产品的应用奠定了基础。试验结果表明:该树苗嫁接机器人砧木切削成功率为94%,穗木切削成功率为93%,嫁接成功率为86%,可代替手工嫁接作业。 展开更多

关键词 树苗嫁接 嫁接机器人 劈接法 机械系统

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油茶嫁接机器人的研究设计 被引量：12

12

作者 王锋锋 刘明刚 +1 位作者 吴晓峰 曹曦明 《林业机械与木工设备》 2011年第4期36-38,共3页

根据油茶苗"劈接法"的嫁接作业方式,设计了嫁接机器人系统,概述了系统机械部分、传感部分、控制部分的组成及工作原理,并给出了油茶嫁接机器人性能的评价指标。

关键词 嫁接机器人 油茶苗 劈接法 系统

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国外蔬菜嫁接机器人研究动态 被引量：7

13

作者 姜凯 冯青春 +2 位作者 王秀 陈立平 张骞 《农业工程技术》 2020年第4期10-17,共8页

蔬菜嫁接机器人是工厂化育苗发展的迫切需要和必然趋势,被公认为是能够最先投入实际生产应用的设施园艺机器人。本文概述了国外蔬菜嫁接机器人的研究动态和应用现状,通过分析不同类型嫁接机器人的技术特点、工作原理和性能参数,总结了... 蔬菜嫁接机器人是工厂化育苗发展的迫切需要和必然趋势,被公认为是能够最先投入实际生产应用的设施园艺机器人。本文概述了国外蔬菜嫁接机器人的研究动态和应用现状,通过分析不同类型嫁接机器人的技术特点、工作原理和性能参数,总结了国外嫁接机器人的应用难点和制约因素,分析了嫁接机器人未来的发展方向,为中国育苗企业和研发机构开发和使用嫁接机器人提供技术参考和借鉴思路。 展开更多

关键词 嫁接机器人 砧木苗 穴盘苗 研究动态

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大有前景的蔬菜自动嫁接机器人技术 被引量：19

14

作者 张铁中 徐丽明 《机器人技术与应用》 2001年第2期14-15,共2页

关键词 蔬菜自动嫁接机器人 高新技术 蔬菜栽培

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嫁接机器人黄瓜嫁接育苗技术 被引量：2

15

作者 鲁娇娇 张青 《长江蔬菜》 2013年第24期40-42,共3页

介绍了嫁接机器人黄瓜嫁接育苗的操作流程及管理技术。通过嫁接机器人进行嫁接,可以减少作业时间,提高生产率,还可提高嫁接苗生长的一致性,为科研和生产提供保证。

关键词 嫁接机器人 黄瓜育苗

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蔬菜嫁接机器人推广前景

16

作者 金攀 《农业工程技术（温室园艺）》 2010年第10期18-18,20,共2页

嫁接机器人的优势近几年,我国温室大棚种瓜种菜发展迅速,为减轻连作病害,嫁接十分普遍。人工嫁接费力费时,特别是对专门从事种苗生产的基地来说,成本高、强度大。蔬菜嫁接机器人,采用计算机控制系统进行自动化操作有效地破解了这一难题。

关键词 蔬菜嫁接机器人 计算机控制系统 自动化操作 温室大棚 人工嫁接 种苗生产 种菜 种瓜

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树苗硬枝嫁接机器人控制系统设计 被引量：6

17

作者 李伯康 赵颖 孙群 《中国农机化学报》 2016年第2期186-190,共5页

树苗嫁接可加快优良树种繁育、改善果实品质、增强抗病和环境适应能力。但迄今为止,树苗嫁接仍然延续传统的手工方式,劳动强度大、生产效率低、嫁接苗木的成活率也不高,急需开展树苗自动化嫁接方法研究。针对此需要,基于Arduino单片机... 树苗嫁接可加快优良树种繁育、改善果实品质、增强抗病和环境适应能力。但迄今为止,树苗嫁接仍然延续传统的手工方式,劳动强度大、生产效率低、嫁接苗木的成活率也不高,急需开展树苗自动化嫁接方法研究。针对此需要,基于Arduino单片机设计一种树苗硬枝嫁接机器人控制系统,实现嫁接机器人砧木与穗木的夹持、搬运、定位、切苗、接合及捆绑作业。本论文的研究对于实现树苗育苗的工厂化生产,加快优质树苗的繁育,具有重大的理论与实践意义。 展开更多

关键词 树苗嫁接机器人 自动化嫁接 控制系统 Arduino单片机

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杜仲嫁接机器人矩阵式切削系统设计与试验分析 被引量：1

18

作者 李鹏举 毛鹏军 +3 位作者 耿乾 方骞 张家瑞 黄传鹏 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期744-752,共9页

杜仲具有很高的经济和药用价值,育苗时采用嫁接方法能够提高幼苗的成活率,从而获得具有较高药用价值的品种。但目前缺乏杜仲自动嫁接设备,育苗时多采用人工嫁接方法。针对人工嫁接作业存在劳动强度大以及长期工作时切削速度、嫁接成功... 杜仲具有很高的经济和药用价值,育苗时采用嫁接方法能够提高幼苗的成活率,从而获得具有较高药用价值的品种。但目前缺乏杜仲自动嫁接设备,育苗时多采用人工嫁接方法。针对人工嫁接作业存在劳动强度大以及长期工作时切削速度、嫁接成功率不稳定等问题,基于对杜仲人工嫁接技术的研究,设计了一种杜仲嫁接机器人矩阵式切削系统,以提高切削速度和嫁接成功率。首先,基于机械设计原理,对杜仲嫁接机器人矩阵式切削系统的结构组成和工作流程进行了分析。然后,通过对砧木切削方式的分析,基于压切方式设计了矩阵式切削系统的切削机构和夹持机构,其一次可完成4行4列杜仲砧木苗的切削;同时,基于传统PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器),对矩阵式切削系统的控制系统进行设计,其具有手动控制和自动控制两种模式。最后,利用设计的杜仲嫁接机器人矩阵式切削系统进行切削试验,并与人工切削方法进行对比。试验结果表明:杜仲嫁接机器人矩阵式切削系统运行稳定、可靠,能够实现手动控制和自动控制;在杜仲砧木苗大小合适的前提下,其切削速度可达517株/h,是人工切削速度的1.1倍,平均切削成功率可达92.58%,切削效果稳定,这在一定程度上提高了杜仲的嫁接成功率;操作人员的操作越熟练,该系统的切削成功率越高。研究结果可为嫁接机器人在植物切削、嫁接中的应用提供理论依据。 展开更多

关键词 杜仲 嫁接机器人 矩阵式切削系统 结构设计 试验分析

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日本的蔬菜嫁接机器人 被引量：13

19

作者 张品端 《机器人技术与应用》 1997年第5期11-14,共4页

蔬菜嫁接机器人的开发背景 目前,在土地集中使用的国家,在商品化的蔬菜栽培中一般都采用嫁接幼苗。日本在室外蔬菜栽培中采用嫁接幼苗的栽培面积占54％,在温室栽培中有69％的种植面积使用嫁接幼苗。为了防止在同一块土地上重复种植同一... 蔬菜嫁接机器人的开发背景 目前,在土地集中使用的国家,在商品化的蔬菜栽培中一般都采用嫁接幼苗。日本在室外蔬菜栽培中采用嫁接幼苗的栽培面积占54％,在温室栽培中有69％的种植面积使用嫁接幼苗。为了防止在同一块土地上重复种植同一种作物及其它因素造成的缺点,几乎所有的西瓜种植都是采用嫁接幼苗。在黄瓜、甜瓜、西红柿、茄子等果菜的种植中也广泛采用了嫁接技术。通过嫁接,克服了重茬种植的弊端,能确保结出高品质的果实,又能增加产量。 展开更多

关键词 蔬菜嫁接机器人 机器人 日本

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蔬菜嫁接机器人推广前景分析 被引量：1

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作者 金攀 《农机科技推广》 2010年第7期37-37,共1页

这几年，我国温室大棚种植水果蔬菜发展迅速，大棚种植连茬病害严重，常以嫁接来防治。为提高工作效率，减轻人工劳动强度，降低劳动成本，蔬菜嫁接机器人应运而生。

关键词 蔬菜嫁接机器人 大棚种植 水果蔬菜 工作效率 劳动强度 劳动成本 温室 病害

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