蔬菜钵苗自动取苗机构的工作机理、参数优化和试验研究

根据目前半自动蔬菜移栽机需要人工喂苗和工作效率低，以及日本蔬菜自动取苗机构的复杂结构和工作效率不高等缺点。本项目拟开展蔬菜钵苗自动取苗机构的工作机理与创新设计研究，研究旋转式自动取苗机构的结构原理与构型综合，建立非匀速间歇传动齿轮机构的设计理论与方法，建立取苗机构的运动学模型。针对旋转式取苗机构复杂的多目标多参数运动学优化问题，研究人机交互优化与模糊优化相结合的参数优化方法，实现"非劣解"群的自动寻求。研究旋转式取苗机构动力学建模方法,并建立动力学模型，优化取苗机构动力学特性，确定机构最佳参数组合。研究旋转式取苗机构三维参数化变形设计方法，进行动态仿真分析与虚拟试验。最后构建试验台，试验分析取苗效果与确定相关参数，并通过试验测试验证上述设计理论与方法的正确性和有效性。本项目的成功实施，将系统地建立旋转式取苗机构的研究平台，为具有自主知识产权的蔬菜自动移栽机的研发提供设计理论与试验基础。

由于目前半自动蔬菜移栽机需要人工喂苗和工作效率低，以及日本蔬菜自动取苗机构的复杂结构和工作效率不高等缺点，本项目开展了蔬菜钵苗自动取苗机构的工作机理与创新设计研究，分析了机械自动取苗轨迹的工作要求，以及行星轮系中的非匀速间歇传动与取苗轨迹之间的关系，研究了旋转式自动取苗机构的结构原理与构型综合，建立了非匀速间歇传动齿轮机构，以及一种特殊非圆齿轮连续传动的设计理论与方法，发明了3种旋转式自动取苗机构，并分别建立了取苗机构的运动学模型。针对旋转式取苗机构复杂的多目标多参数运动学优化问题，提出了基于人机交互优化以及“参数导引”优化与模糊优化相结合的参数优化方法，解决了旋转式取苗机构的尺度综合问题。基于动力学模型的序列求解法，建立了旋转式取苗机构动力学模型，开发了动力学模型序列求解软件，分析了机构动力学特性，为取苗机构动力学性能优化提供了理论依据。研究了旋转式取苗机构中核心传动机构——非匀速间歇传动齿轮机构的参数化设计方法，设计了取苗机构的三维模型，并进行了动态仿真分析与虚拟试验，验证了理论分析计算结果。设计了蔬菜钵苗的自动送苗装置，研制了自动取苗试验台样机和3种取苗机构样机，在室内开展了自动取苗分析试验，还研发了一台田间试验样机，在田间进行了自动取苗植苗联合试验，性能试验良好。通过本项目的实施，系统地建立了旋转式取苗机构的研究平台，为今后具有自主知识产权的蔬菜自动移栽机的研发提供设计理论与试验基础。