机械手式水稻有序行抛机的设计研究1

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1、机械手式水稻有序行抛机的设计研究马瑞峻指导教师：区颖刚I邵耀坚I（华南农业大学工程技术学院）摘要：为了适应水稻抛秧移栽这种新的种桢模式，研制丫一种机械手式水稻冇序行抛机，该机吋将工厂化穴盘育秧秧附自动拔起并按株行距有序地定杭于田间。介绍了行抛机整机结构和丄作过程。借鉴工业通用机器人原理，设计了一•种夹子式机械手，该机械手只有两个自由度，利用单片机编程可进行全动控制。研究设计出一组空间曲线滑道用来分秧，以达到秧苗在IH间种植的农艺要求。关键词：水稲行抛机机械手设计0前言发展与解决水稻机械化己成为中国当邡农业机械化的秉点问题。实现水稻种植机械化足水稻生产全过程机械化的关键环节之一。水稻用

2、塑料软盘工厂化育秧沿进行人工抛栽是水稻移栽种梢体系中的一种新的种植模式，已经在广东楫及全国得到人血积推广。人丁.抛栽的秧苗在田1川分布的无序性给后续IH间管理和收获带來了W难，人工难以实现的水稻有序抛栽种植必须山机械完成。水稻抛秧机要解决的主耍问题有两个，一是有序化栽杭，二是穴盘中秧的A动供给。因此，在仿人工抛秧的全过程研究基础上，设计了一种山单片机编程控制的全自动机械手式新型水稻有序行抛机，可自动完成从穴盘屮拔起取出秧苗弁按固定的行、株距进行奋序栽植。本文对机械手式有序行抛机主要工作部件进行了设计研究。1机械手行抛机专用育秧穴盘设计在屮国，水稻工厂化竹秧用的槊料软盘，穴孔形状均为上

3、人下小的传统的倒圆锥台形状，穴孔分布呈三角形交错布S,这种布置的秧盘优点足肀位面积上可分布更多的穴孔数，充分利川Y塑盘面积空间，适宜干人工抛秧吋供秧用，但对机械化A动从秧盘中拔秧后抛桢来说，妞然增加了机械复杂程度，耑耍行秧苗横向错位进给机构，且相邻两行秧苗穴数不同，难以达到冇序地按株行距定梢的农艺要求。因此对机械化拔秋抛植作业而言，三角形布S的穴孔秋盘足不可取的，矩形布H显然较好。针对机械手式行抛机设计了穴孔为四方形布置的专用穴盘，其结构如阁1所示。8888888OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO-OOOOOOO叫0000000?000080'00

4、88oooo00508888888QOOOO2O0000000OOOOOOOS-GOOOOOOO58COC5061OOOOOOO3DOOOOOOOOOOOOOO8888888OOOOOOOOOOOOOO88880088OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO8888888OOOOOOOOOOOOOO8麗88OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO罔1机械手式行抛机专川穴盘机械手式行抛机专川穴盘外形尺寸与通川561穴秧盘一致，为330mmX605mm,其余尺寸穴孔上径为17mm,高18mm，底径为1

5、0mm,底部正中开2mm小孔。穴盘上共有14X26=364个穴孔，秧盘横向穴孔外边緣之间间隙为6mm，两边穴孔边缘距秧盘边缘6.5mm;纵向中间两行穴孔外边緣之间间隙为10mm,其余穴孔外边缘之间间隙为6mm,距两边秋盘边缘距离为5mm,这样秧盘从屮间分为两部分，毎部分足7行秧苗，与机械手秧夾一次夹取7穴秧苗种植相一致。所以该秧盘穴孔纵横向中心距均为23mm,这样设计是由于利用滑道分秧和机械手打开插入秧行夹取秧方式所限制，致使相邻穴孔间距离不能进一步减小。2机械手行抛机结构和工作原理机械手式行抛机结构如阁2所示，采用插秧机机义•作为动力源驱动。其工作原理为：育好秧的秧盘山人工放在送秧

6、机构上后，行抛机在动力源驱动下前进，按下自动控制按钮，机械手开始工作。首先送秧电动机将秧苗送至拔秧位，被传感器检测到后电机停，秧盘一侧的机械手动作插入秧行火持仵秧盘中半行秧苗（7穴）井拔起，此时秧盘另一侧机械手动作插入秧行夹持住秧盘中另半行秧苗拔起，于是两机械手先后相继有序地将各自拔取的秧苗送至相应落秧滑道处，秧夹打开，秧苗沿滑道'K落定拊于田间。至此秧盘中一行秧被两只机械手拔取抛桢完毕，送秧机构继续动，继续下一行秧的拔取种植。工作屮锊停或结束机械手动作，可按相应按钮控制。1送秧机构2机械手3落秧滑道4放秧架5驾驶座6操纵手柄7变速箱8发电机9发动机10驱动轮11牵引架12机械手支架

7、13船板14回收箱图2拖板式机械手行抛机所设计的拔抛秧机械手只有2个A由度，包括一个水平送秧运动和一个垂直拔秧运动；采用的秧夹为夹子式秧夹，秧夹夹指长为160mm，宽15mm,可一次夹起7穴秧，秧夹开启与闭合通过24VDC电磁铁吸合一个锲形块作升降运动來实现。机械手工作过程示意图如图3所示。冇移►1左移1秧盘2机械手秧夹3落秧滑道图3拔抛秧机械手工作示意罔秧盘山电机通过皮帯输送进给，当传感器检测到秧盘中秧苗到达拔秧位a时，送秧电机停，机械手水平运动机构左移