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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 適用于瓜科和茄科作物的蔬菜嫁接裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 目前我國(guó)蔬菜嫁接作業(yè)多靠人工完成，蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)程度不足0.5%。人工嫁接速度慢、效率低，易出現(xiàn)嫁接苗成活率不高、嫁接質(zhì)量不均一、出苗不均勻等問題，嚴(yán)重影響嫁接作業(yè)質(zhì)量。作品著重研究作物柔性?shī)A持定位技術(shù)、嫁接過程中砧木和接穗的精確對(duì)接技術(shù)以及嫁接針的出針與行程控制技術(shù)，并開發(fā)設(shè)計(jì)制作適用于瓜科作物和茄科作物嫁接專用嫁接裝置，以期提高蔬菜嫁接生產(chǎn)的效率，提升全國(guó)蔬菜嫁接自動(dòng)化的技術(shù)水平。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前我國(guó)蔬菜嫁接作業(yè)多靠人工完成，蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)程度不足0.5%。人工嫁接除了速度慢、效率低、費(fèi)工費(fèi)時(shí)外，易出現(xiàn)嫁接苗成活率不高、嫁接質(zhì)量不均一、出苗不均勻等問題，嚴(yán)重影響嫁接作業(yè)質(zhì)量。作品設(shè)計(jì)了一種可針對(duì)不同類型的嫁接苗實(shí)現(xiàn)定位并保持其直線狀態(tài)的柔性?shī)A持機(jī)構(gòu),一種能引導(dǎo)接穗順利插入到砧木的插接孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)砧木與接穗的精確對(duì)接的機(jī)構(gòu),一種能順利將針插入砧木并精確控制針行程的新型出針機(jī)構(gòu),一種可在嫁接過程保持針的行程軌跡不偏離的嫁接針定位機(jī)構(gòu)。作品著重研究作物柔性?shī)A持定位技術(shù)、嫁接過程中砧木和接穗的精確對(duì)接技術(shù)以及嫁接針的出針與行程控制技術(shù)，并開發(fā)設(shè)計(jì)制作適用于瓜科作物和茄科作物嫁接專用嫁接裝置，以期提高蔬菜嫁接生產(chǎn)的效率，提升全國(guó)蔬菜嫁接自動(dòng)化的技術(shù)水平。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的 目前我國(guó)蔬菜嫁接作業(yè)多靠人工完成，蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)程度不足0.5%。人工嫁接除了速度慢、效率低、費(fèi)工費(fèi)時(shí)外，易出現(xiàn)嫁接苗成活率不高、嫁接質(zhì)量不均一、出苗不均勻等問題，嚴(yán)重影響嫁接作業(yè)質(zhì)量。 作品開發(fā)設(shè)計(jì)適用于瓜科作物和茄科作物嫁接專用嫁接裝置，以期提高蔬菜嫁接生產(chǎn)的效率，提升浙江省乃至全國(guó)蔬菜嫁接自動(dòng)化的技術(shù)水平。 二、基本思路 1、根據(jù)嫁接對(duì)象、嫁接方式和工作流程設(shè)計(jì)嫁接機(jī)構(gòu)部件；2、建立三維模型并繪制二維CAD圖紙；3、對(duì)蔬菜嫁接裝置控制部分進(jìn)行研究；4、制備樣機(jī)，并進(jìn)行樣機(jī)測(cè)試。 三、創(chuàng)新點(diǎn) 1、設(shè)計(jì)了一種可針對(duì)不同類型的嫁接苗實(shí)現(xiàn)定位并保持其直線狀態(tài)的柔性?shī)A持機(jī)構(gòu)；2、設(shè)計(jì)了一種能引導(dǎo)接穗順利插入到砧木的插接孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)砧木與接穗的精確對(duì)接的機(jī)構(gòu)；3、設(shè)計(jì)了一種能順利將針插入砧木并精確控制針行程的新型出針機(jī)構(gòu)；4、設(shè)計(jì)了一種可在嫁接過程保持針的行程軌跡不偏離的嫁接針定位機(jī)構(gòu)。 四、關(guān)鍵技術(shù) 1、作物柔性?shī)A持定位技術(shù)；2、嫁接過程中砧木和接穗的精確對(duì)接技術(shù)；3、嫁接針的出針與行程控制技術(shù)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品針對(duì)我國(guó)蔬菜嫁接機(jī)械化程度低的現(xiàn)狀，對(duì)蔬菜嫁接機(jī)械化進(jìn)行了深入研究，其中著重研究了國(guó)內(nèi)外研究很少涉及的適用于瓜科作物的斜插式、適用于茄科作物的針接式蔬菜嫁接裝置。 作品克服國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的作物幼苗夾持機(jī)構(gòu)對(duì)苗的夾持損傷大、缺乏通用性的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種可實(shí)現(xiàn)定位夾持并保持其直線狀態(tài)的柔性?shī)A持機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可針對(duì)不同類型的嫁接苗，確保機(jī)械作業(yè)過程中定位精確，同時(shí)對(duì)苗的損傷極??；設(shè)計(jì)了一種能引導(dǎo)接穗順利插入到砧木的插接孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)砧木與接穗的精確對(duì)接的機(jī)構(gòu)，確保了嫁接的成功率；針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外研究的針接用自動(dòng)出針裝置機(jī)構(gòu)復(fù)雜，不能精確控制出針長(zhǎng)度的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能完整，能連續(xù)出針且能控制出針長(zhǎng)度的新型出針裝置，并實(shí)現(xiàn)了定位控制。 綜上所述，作品與現(xiàn)有技術(shù)相比，作品克服了現(xiàn)有蔬菜嫁接機(jī)械作業(yè)過程中存在的對(duì)作物損傷大、定位精度不高、嫁接成功率和成活率有待提高的缺點(diǎn)，具有顯著的技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步，作品相關(guān)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)其他農(nóng)業(yè)作物的機(jī)械作業(yè)也有借鑒和參考意義。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品獲得浙江大學(xué)第十二屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品，圖紙，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片，錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 一、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1、將園藝學(xué)與機(jī)械學(xué)相結(jié)合，操作對(duì)象為蔬菜幼苗；2、嫁接速度快、成功率高，和手工嫁接相比，能大幅度提高嫁接效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；3、嫁接裝置功能完整、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用氣動(dòng)作為動(dòng)力，安全可靠、操作簡(jiǎn)單、成本低廉，容易向農(nóng)民推廣。 二、適應(yīng)范圍和推廣前景 我國(guó)蔬菜產(chǎn)量大，是世界最大的蔬菜生產(chǎn)國(guó)，設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需自動(dòng)化蔬菜嫁接裝備。以我省為例，我省蔬菜生產(chǎn)面積超過66萬(wàn)公頃，對(duì)嫁接苗有巨大的市場(chǎng)需求空間，在蔬菜嫁接苗需求量激增和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力老齡化雙重壓力下，對(duì)嫁接裝置亦有廣泛的市場(chǎng)需求。 作品獨(dú)創(chuàng)的砧木定位夾持機(jī)構(gòu)及出針機(jī)構(gòu)，可作為國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的技術(shù)借鑒。嫁接裝置采用氣動(dòng)作為動(dòng)力，安全可靠、操作簡(jiǎn)單、成本低廉，值得廣泛推廣。作品的操作對(duì)象為瓜科、茄科等經(jīng)濟(jì)作物，所創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益較高，應(yīng)用前景廣闊，提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入，促進(jìn)社會(huì)和諧穩(wěn)定發(fā)展。
同類課題研究水平概述
- 在蔬菜嫁接苗需求量激增和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力老齡化雙重壓力下，1994年日本井關(guān)公司同日本生研機(jī)構(gòu)協(xié)作推出了商品化GR800B型半自動(dòng)瓜類作物嫁接機(jī)以及GR800T型半自動(dòng)茄果類作物嫁接機(jī)。1990年日本TGR研究所以大規(guī)模育苗生產(chǎn)系統(tǒng)為目標(biāo)研制全自動(dòng)嫁接機(jī)，1993年開發(fā)出商品化茄果類蔬菜用GM0128型嫁接機(jī)，1995年用于瓜類作物嫁接作業(yè)的嫁接機(jī)問世。三菱公司根據(jù)日本全國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)同組合聯(lián)合會(huì)（JA）的嫁接苗生產(chǎn)模式開發(fā)出MGM600型全自動(dòng)嫁接機(jī)。 韓國(guó)從20世紀(jì)90年代開始了蔬菜嫁接機(jī)器人的研制。其嫁接機(jī)器人主要采用靠接法，只實(shí)現(xiàn)了部分嫁接過程的自動(dòng)化，自動(dòng)化水平低，速度慢，而且對(duì)砧術(shù)苗和接穗苗的適應(yīng)性差，不利于推廣使用。繼半自動(dòng)式嫁接機(jī)之后，韓國(guó)Idealsystem公司開發(fā)出針式全自動(dòng)嫁接機(jī)，該機(jī)采用防回轉(zhuǎn)五角形陶瓷針作為砧木和接穗的固定物，利用穴盤整盤上砧木和接穗苗，操作方便，作業(yè)速度快，生產(chǎn)率可達(dá)1200株/小時(shí)，適合茄果類蔬菜的嫁接作業(yè)。 國(guó)內(nèi)有多家單位在進(jìn)行蔬菜嫁接機(jī)研究。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張鐵中教授率先在國(guó)內(nèi)開展自動(dòng)嫁接機(jī)器人的研究，于1998年開發(fā)出2JSZ-600型自動(dòng)嫁接機(jī)，該機(jī)可實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)缽上苗，圖像識(shí)別調(diào)向，生產(chǎn)率可達(dá)600株/小時(shí)。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)辜松教授于2005年研制出2JC-350型自動(dòng)嫁接機(jī)和嫁接苗愈合裝置，目前已經(jīng)在生產(chǎn)上應(yīng)用，與國(guó)外生產(chǎn)的嫁接機(jī)相比，盡管有成本低廉、經(jīng)濟(jì)有效的優(yōu)勢(shì)，但嫁接的生產(chǎn)率與國(guó)外相比還有很大差距，需要進(jìn)一步改進(jìn)和提高。 在瓜類蔬菜嫁接過程中，要求嫁接苗的子葉朝向固定，嫁接苗定位上苗是否成功直接影響自動(dòng)嫁接裝備的嫁接作業(yè)質(zhì)量。由于苗的生長(zhǎng)是隨機(jī)的，在識(shí)別定位過程中存在較大的難度。在采用針接法嫁接過程中，嫁接針的出針以及接穗插針是否成功直接影響了嫁接的成功率。雖有學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究，但效果不佳。 此外，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的嫁接夾持手一般為固定式，一般對(duì)苗的夾持損傷較大。另外，砧木與接穗苗對(duì)接是否精確也涉及到蔬菜苗的定位夾持問題。
