草莓移栽机控制系统设计与试验

针对草莓高起垄定向移栽农艺要求,设计一种机械打穴、人工识别草莓苗弓背方向后定向穴栽的移栽机。基于可编程控制器(PLC)设计整机控制系统,包括移栽机定速行走控制系统、前轮转向控制系统、打穴控制系统等任务模块。整机采用直流无刷电机作为底盘的驱动元件,根据电机自带编码器的输出值进行行走速度、栽植株距和打穴频率的协调控制,采用步进电机作为打穴机构的驱动元件,由接近开关对打穴机构进行定位,通过二者配合完成打穴过程,在人机协同作业下,完成草莓苗移栽。试验结果表明:当单行移栽效率为15株/min,株距为150 mm、200 mm、250 mm时,株距合格率、孔深合格率、孔径合格率均在95%以上,其变异系数均小于5%,打穴成功率均大于95%,符合移栽机行业标准,打穴移栽效果满足农艺要求。

草莓移栽机设计与试验

针对草莓移栽机械化水平低、人工栽植劳动强度大、效率低等问题,设计了一款针对设施高起垄、人机协同作业的草莓移栽机。整机主要由电动底盘、打穴机构、转向机构及操控系统等组成,底盘采用前轮转向、后轮驱动、直流无刷电机定速控制底盘的设计方案,草莓定向栽植采用曲柄滑块双行打穴、人工取苗并识别苗弓背方向再对穴放苗覆土的设计方案。基于多体系统动力学仿真软件RecurDyn对打穴机构进行运动学仿真分析,得到打穴器末端速度、位移、加速度曲线;采用培育时间8周左右的草莓裸根苗,以不同株距下草莓苗漏栽率、埋苗率露苗率、移栽合格率、株距变异系数、株距合格率为评价指标进行田间试验。试验结果表明:当栽植效率为15株/(min·行),株距为150、200、250mm时,株距变异系数、漏栽率、埋苗率、露苗率均小于5%,株距合格率均在95%以上,移栽合格率均在90%以上,符合行业标准,作业效率和栽植质量均比人工栽植提高3倍左右。