张凯良, 褚佳, 张铁中, 尹权, 孔艳山[1]2017年在《蔬菜自动嫁接技术研究现状与发展分析》文中认为嫁接在提高作物抗病能力、生长速度、单位产量,减少施肥、施药等方面具有积极作用,是多类蔬菜大规模生产的重要环节,而自动化嫁接能够有效提高嫁接效率和嫁接苗成活率,正在成为蔬菜商业化生产的刚性需求。本文对中国、日本、荷兰、西班牙、意大利等国蔬菜自动嫁接技术的研究现状和发展动态进行了分析;归纳出5项蔬菜自动化嫁接关键技术:幼苗机械化抓取技术,幼苗自动输送技术,砧、穗木切削技术,砧、穗木接合固定技术,自动嫁接系统控制技术,并逐一进行了阐述;最后对目前本领域的研究特点和发展趋势进行了总结和展望,认为蔬菜嫁接自动化程度将进一步提高,单机嫁接规模将进一步扩大,农艺、人工智能、人因工程等间接因素将为自动嫁接机未来的性能提升带来助力。
王家胜, 张峰峰, 刘志波, 段玉振[2]2017年在《蔬菜自动嫁接装备及技术研究进展》文中指出蔬菜嫁接技术因具有克服连作障碍、抵抗土传病害等优点已经广泛应用于世界各国蔬菜生产中。蔬菜自动化嫁接技术装备能够有效提高嫁接效率和嫁接成活率。介绍了几种适于蔬菜自动嫁接的方法,对国内外蔬菜嫁接装备的发展及结构功能进行了阐述和总结,重点分析了嫁接苗自动传送及夹持定位技术、砧穗木自动切削技术、嫁接夹自动供给技术和嫁接机自动控制技术等关键技术的研究进展,对未来蔬菜自动嫁接技术发展趋势和研究重点进行了展望,认为要突破嫁接效率提升的瓶颈,蔬菜自动嫁接将从单株嫁接向整盘秧苗多株同步嫁接模式的转变;加强嫁接装备自动控制系统高度集成化研究也是自动嫁接技术未来发展重点。
任顺[3]2016年在《黄瓜嫁接苗缓苗智能管理系统的研究》文中提出嫁接作为一项高效的抗病、增产技术,可解决作物连作障碍,嫁接后的株苗不仅可以克服土传病害,还可以促进株苗生长、提高产量、增强株苗的抗逆性。嫁接苗缓苗装置是为刚完成嫁接的株苗提供一个最适宜的人工环境,加快嫁接苗缓苗速度,提高嫁接苗的成苗率,在整个蔬菜工厂化育苗系统中起着举足轻重的作用。本文结合国家高科技发展计划(863计划)“全自动嫁接育苗关键技术与成套设备研究”(项目编号:2012AA10A506),以黄瓜嫁接苗为研究对象,提取出黄瓜嫁接苗缓苗期最优环境参数,作为嫁接苗缓苗智能管理系统的控制标准;研究不同的嫁接方法和快速生根技术,为嫁接苗高品质和高成活率提供理论基础和依据;结合生长指标和图像技术研究黄瓜嫁接苗的品质分级标准以及分级模型;构建黄瓜嫁接苗缓苗智能管理系统。主要的研究内容有:1.提取黄瓜嫁接苗缓苗最优环境信息采用分段管理方式,将嫁接后的黄瓜管理分为2个阶段,分别为愈合期和成活期,研究每个阶段的最优环境值。愈合期试验选择温度(T)和空气相对湿度(RH,以下简称湿度)2个因素作为变量,分别设置4水平和2水平进行研究,以愈合率作为指标值,建立试验设计表。试验结果表明,愈合期应选择湿度95%、温度22~28℃作为其环境的最优管理条件;在愈合期最优环境基础上进行成活期试验,选择3因素进行研究,以温度(T)3水平、湿度(RH)3水平和光照(L)3水平作为变量,以成活率和假活率作为指标值,借助Design-Expert软件,采用响应面法建立试验设计表并分析试验结果,最终建立了成活率(SR)、假活率(FR)与T、RH和L之间二次回归方程,综合环境对成活率、假活率的影响,并结合实际情况,得到成活期最佳环境条件为温度26±2℃、湿度85±3%、光照3000Lx。2.不同嫁接方法和快速生根技术采用断根嫁接与贴接法对黄瓜进行嫁接,研究了这两种嫁接方式对黄瓜生长、生理特征、和光合指标的影响。结果表明:断根嫁接法嫁接苗成活率达到99.31%,贴接法嫁接苗成活率为96.53%,且采用断根嫁接后的株苗尺寸基本一致,便于嫁接机批量化嫁接生产;对植株的株高、茎粗、叶面积和根冠比分析,嫁接苗要优于自根苗,断根嫁接苗显着高于自根苗;对植株根系的根总长、总根表面积、总根投影面积、总根体积和根系活力分析,嫁接苗优于自根苗,断根嫁接苗部分指标要显着优于自根苗和贴接法嫁接苗;嫁接提高了黄瓜叶片的净光合速率,其中断根嫁接方式下的净光合速率最大;筛选出适宜砧木再生根系的植物生长调节剂浓度和基质组合,分别是IBA100ppm和2JZ+1ST(育苗基质:沙土=2:1)。3.建立嫁接苗品质分级标准及分级模型为克服人眼在对植物病害程度进行定级时易出现误差、费工费时等缺点,本文提出了一种基于改进GA和聚类混合算法的图像处理技术,对植物病害程度进行分级。嫁接成活后的嫁接苗完成品质分级后再转入日常管理,本研究以株高、茎粗比、叶宽、砧穗切口接合面积和病害等级作为分级指标,采用动态聚类算法建立黄瓜嫁接苗品质分级标准。利用图像处理技术和数据挖掘方法,建立了嫁接苗品质分级识别模型,首先通过主成分分析(PCA)、独立成分分析(ICA)、直方图-主成分分析(CH-PCA)、灰度共生矩阵(GSM)和不变矩(IM)方法提取了图像特征,再利用对比判别分析(DA)、RBF神经网络(RBFNN)、支持向量机(SVM)和相关向量机(RVM)四种方法进行建模,使用检验样本进行模型验证。由验证结果可知,CH-PCA方法提取的图像特征参数、RBFNN方法建立模型和ICA方法提取的特征参数、RBF核函数SVM方法建立模型的识别准确率最高,均达到92.2%。4.构建嫁接苗缓苗智能管理系统在上述研究基础上所开发出的黄瓜嫁接苗缓苗智能管理系统可实现3个功能,分别为嫁接苗生长状况的不间断监测、嫁接苗缓苗环境的自动测控以及嫁接苗品质的自动分级。测控系统下位机控制器以嫁接苗成活的最优环境参数值为基础,根据系统的总体需求分析,进行了数据采集节点模块、数据中心节点模块及控制终端节点模块的硬件和软件设计,并详细介绍了各节点模块的工作原理、特性、功能、流程图以及主要的功能函数,并对各采集功能、传输功能和控制功能进行了测试。上位机系统软件采用Labview编程实现,采用模块化编程技术,实现了数据的接收、显示、存储,以及参数设置、历史数据管理和24小时不间断全周期对嫁接苗进行监测等功能。试验结果表明,智能管理系统采集到的参数信息精准、传输的数据准确可靠,且能够按照设定的方式执行外围机构,生长监测系统采集的图像清晰,极大地提高了嫁接苗的科学管理水平和生产效率,为工厂化嫁接苗关键技术的研究提供方法和依据。
谭妮克[4]2005年在《套管式蔬菜自动嫁接机的研究》文中研究表明砧木和穗木的接合是蔬菜嫁接机器人的关键部件,传统的嫁接机多采用嫁接夹进行固定。套管式嫁接是采用经济且易操作的套管固定砧、穗木,可使砧、穗木切面很好的接合在一起,保水效果良好,根据嫁接作物的不同,可选不同内径的橡胶软管,适用的作物种类范围大。基于以上特点,套管式嫁接正在得到越来越广泛的应用。为了实现套管式嫁接的自动化作业,在原有蔬菜嫁接机器人的研究基础上,研制出了套管式蔬菜自动嫁接机器人。 设计的套管式蔬菜自动嫁接机由砧木自动夹持、切断、供苗机构,穗木自动夹持、切断、供苗机构,套管自动进给切断机构和套管夹持输送机构等组成。驱动元件采用步进电机和电磁铁,省去了气缸、气爪等气动元件,降低了机器的成本。控制系统采用89C51作为控制器。经初步试验,该嫁接机各部分工作协调,达到预期的研究目的。
项伟灿[5]2010年在《直插式蔬菜自动嫁接机的研究》文中认为蔬菜嫁接技术是提高植株抗土传病害的能力、提高植株抗逆性、提高产量的有效途径。蔬菜自动嫁接技术是基于嫁接理论的一种集机械、自动控制与设施园艺技术与一体的高新技术,它对实现蔬菜生产的规模化、集约化、现代化和专业化意义重大。本文针对浙江省蔬菜种植面积大,机械化作业程度和装备水平低这一现状,在国内外研究现状和发展趋势的基础上,设计了一套结构简单、自动化程度较高、操作方便、成本低廉的蔬菜自动嫁接机。论文以西瓜为对象,对比西瓜各种嫁接方法,结合断根嫁接的优势,选择了西瓜的断根直插嫁接法。并对培育的嫁接苗进行了尺寸和力学性能的测定,经实验发现,砧木的平均株高为70.88mm,平均茎粗2.58mm;接穗平均株高35.41mm,平均茎粗1.98mm。在不损伤嫁接苗(即苗茎的变形量在20%以内)、夹持速度为5mm/min的前提下,得到砧木的承受力为2.12N,接穗的承受力为1.61N,这些数据为机构尺寸的设计提供了依据。该嫁接机包括自动嫁接装置和自动上苗装置。自动嫁接装置主要负责砧木夹持、子叶平展、砧木插孔、砧木切削、接穗夹持、接穗切削、砧木和接穗的接合等工作,该部分机构以气动方式驱动,并在结构上添加了微调机构,机构适应性更强。自动上苗装置主要负责将苗从穴盘中取出并送到嫁接装置进行嫁接,本课题设计了一种2-PPa并联机构,并在工作空间内对该机构的尺度进行了优化,对精度进行了分析。经过计算得出末端执行器最大误差为0.12mm,保证了上苗的准确性。该机器的控制系统采用了叁菱的FX系列PLC,并用GX-Developer进行编程。试验表明,该机运行可靠、操作方便、整体兼容性好,嫁接速度可以达到548株/小时,成功率90%以上,完全能满足设计的需要。
储高峰[6]2002年在《茄科蔬菜自动嫁接技术的研究》文中研究指明为了提高茄科蔬菜嫁接工作效率和减轻工人劳动强度，本论文分析研究了国内外蔬菜自动嫁接的发展状况，初步设计了由以气动机械手为主的嫁接机构和以8031为核心的微控制器组成的茄科蔬菜自动嫁接机。 在对机械嫁接和手工嫁接方法的对比分析基础上，结合茄科蔬菜的生长特性和物理特性，笔者提出选用劈接法作为自动嫁接方案，并设计了一套机构来完成嫁接过程，论文着重对切削刀具和作业机械手装置进行了深入研究。嫁接机控制器采用MCS-51单片机应用系统，论文对控制器的硬件、软件、抗干扰设计进行了详细的分析介绍。研究结果表明，所研制的嫁接机能自动完成茄子的嫁接过程，但作业精度仍有待提高。
万高梅[7]2017年在《蔬菜自动嫁接技术研究现状与发展前景》文中认为时代的进步推动着社会各领域的发展,嫁接技术作为种植业一种常见的处理技术,其在保证作物产量以及品质等方面具有与十分显着的成效。近年来随着技术的发展,蔬菜自动嫁接技术横空出世,该技术的应用对于嫁接作物的成活率以及嫁接的效率都有很好的提升效果。本文结合实践,就当前状况下蔬菜自动嫁接技术的研究现状与发展策略进行简要探析。
计艳峰[8]2016年在《蔬菜自动嫁接设计与控制仿真研究》文中认为随着人们生活水平的不断提高,人们对蔬菜需求和蔬菜的质量也不断提高,蔬菜的种植面积也不断扩大。但由于低温灾害、多虫病害和连作障碍等问题严重影响蔬菜的产量。蔬菜嫁接技术是解决这些问题的一种最有效手段,而蔬菜嫁接机器人更是代替人手工嫁接的最有效途径。本文以半自动蔬菜嫁接机为研究背景,以蔬菜幼苗为研究对象,针对国内外研究现状及市场需求,提出全自动蔬菜嫁接机功能要求,分析各行为动作,围绕输送、定位、夹持、搬运、切削、夹子顶出六类行为对全自动蔬菜嫁接机结构设计和控制系统设计,并对关键机构进行仿真研究。研究的主要成果概括如下:根据现有文献资料对蔬菜幼苗几何尺寸、受力伤害进行分析,围绕取苗、定位、夹持、搬运、切削、夹子顶出六类行为将嫁接机结构划分为自动上苗机构、旋转切削机构和自动送夹机构,自动上苗机构细分为自动取苗机构和搬运机构,对各机构的关键技术进行研究完成对嫁接机整机结构的设计,在SolidWorks软件中建立起整机模型。采用西门子S7-200系列PLC选择的CPU型号为CPU224晶体管型,步进电机选用 Kinco2S86Q-043B,气缸选用 CM2YB20Rc-125-H7BWS,SMCCRBU2WU30-90S,SMCCRBU2WU30-180S,对控制电路设计,在STEP7-microwin32编程软件中根据机械系统完成控制系统的设计,使能够完成苗盘的运输,砧木苗和穗木苗的取苗、供苗、定位、切削,夹子顶出对嫁接苗固定的模拟顺序动作,理论嫁接速度能够达到12棵/分钟左右,即720棵/小时。以ADAMS软件为平台,通过将叁维绘图软件SolidWorks建立的蔬菜自动嫁接机器人的自动取苗机构的叁维模型导入到ADAMS软件ADAMS/View模块中,结合本文各机构的运动特点成功设计出ADAMS二自由度并联机械手运动函数,实现了机械手的运动学、动力学仿真,并根据仿真结果,利用ADAMS/PostProcess模块对机械手末端进行了轨迹分析、速度、加速度分析,由分析结果得知二自由度并联机械手按照预定轨迹运行,进一步验证了本机构的合理性;并对各关节的转动副进行了运动学和动力学计算,通过各实验曲线分析并进一步对步进电机做出要求,并对频繁动作受力较大的连杆进行了应力、应变分析,最终确定机械手设计符合要求。综上所述,本课题的研究为实现嫁接过程的自动化、智能化提供了一系列理论基础和技术支持,解决了人工嫁接的效率低、劳动强度大等问题,对砧、穗木苗实现全自动嫁接具有一定的实际应用价值。
柏宗春, 吕晓兰, 陶建平[9]2017年在《国内外蔬菜嫁接机的研究现状》文中认为嫁接栽培技术是蔬菜育苗的一项重要技术。采用蔬菜嫁接机进行蔬菜嫁接育苗能够有效的提高嫁接生产率和嫁接成功率,降低嫁接的作业难度和劳动力成本。首先介绍了几种常用的蔬菜嫁接方法;随后重点介绍了自20世纪80年代以来国内外推出的各种蔬菜嫁接机;最后分析了目前制约我国蔬菜嫁接发展的瓶颈,并展望适合我国国情的蔬菜嫁接的发展方向。
张路[10]2011年在《贴接法自动蔬菜嫁接机器人的设计与试验研究》文中指出随着人们生活水平和品味的不断提高，对蔬菜水果品质的要求也日益增高。蔬菜嫁接技术是克服作物连作障碍，提高抗病性的有效方法,而自动蔬菜嫁接机器人则是替代人工嫁接的有效途径。以西瓜为例，2010年全国产量近6600万吨，自动化嫁接以3倍于人工的速度计算即可为西瓜嫁接环节省去60%以上的劳动力。本文针对国内外研究现状及市场需求，提出嫁接机器人的功能要求，分析行为动作,围绕定位、夹持、搬运、切削、输送、振动排序和顶夹七大行为设计蔬菜嫁接机器人并进行样机试验研究。主要工作可概括如下：对现有嫁接方法进行比较选取适合机械化操作的贴接作为嫁接方法。测量了500株砧木（葫芦）和接穗（西瓜）的植株高度，苗茎直径，子叶展开角度；测试了砧木和接穗的力学性能，为之后的机械结构设计提供理论依据。围绕定位、夹持、搬运、切削、输送、振动排序和顶出七大行为进行样机机械结构设计。振动排序机构设计过程中，对夹子在振动工作面的滑移进行理论推导，选取振动角为25°；利用ANSYS软件对振动送夹装置进行模态分析与谐响应分析。送夹速度测试实验验证了分析的正确性。夹持器的设计以前述嫁接苗特性为依据进行简单力学分析，计算出适合夹持的弹簧刚度系数。采用叁菱FX1N-40MT控制整机，系统设计采用GX-Developer软件及SFC语言编程，完成初始化、单步、回原点和自动四段程序。对贴接法自动蔬菜嫁接机器人进行了相关试验研究，包括局部性能试验和连续嫁接实验。局部性能试验保证各功能分块能够可靠运行以及完成整机的调试。连续嫁接实验借助SPSS软件，分析了样机成功率与嫁接苗各几何因素之间的关系。实验表明，嫁接机器人的嫁接速度为12株/min，平均成功率为92％，即该系统嫁接能力可以达到720株/时。实验同时给出了一组最适宜嫁接的嫁接苗参数：砧木直径为2.5-4.0mm，接穗直径为1.5-3.0mm；砧木和接穗的苗茎挺直；砧木子叶展开角度接近180°。
参考文献：
[1]. 蔬菜自动嫁接技术研究现状与发展分析[J]. 张凯良, 褚佳, 张铁中, 尹权, 孔艳山. 农业机械学报. 2017
[2]. 蔬菜自动嫁接装备及技术研究进展[J]. 王家胜, 张峰峰, 刘志波, 段玉振. 青岛农业大学学报(自然科学版). 2017
[3]. 黄瓜嫁接苗缓苗智能管理系统的研究[D]. 任顺. 吉林大学. 2016
[4]. 套管式蔬菜自动嫁接机的研究[D]. 谭妮克. 中国农业大学. 2005
[5]. 直插式蔬菜自动嫁接机的研究[D]. 项伟灿. 浙江理工大学. 2010
[6]. 茄科蔬菜自动嫁接技术的研究[D]. 储高峰. 中国农业大学. 2002
[7]. 蔬菜自动嫁接技术研究现状与发展前景[J]. 万高梅. 农技服务. 2017
[8]. 蔬菜自动嫁接设计与控制仿真研究[D]. 计艳峰. 天津科技大学. 2016
[9]. 国内外蔬菜嫁接机的研究现状[J]. 柏宗春, 吕晓兰, 陶建平. 农业开发与装备. 2017
[10]. 贴接法自动蔬菜嫁接机器人的设计与试验研究[D]. 张路. 浙江理工大学. 2011