蔬菜穴盤苗夾取損傷機理及取苗機構多目標最佳化方法

《蔬菜穴盤苗夾取損傷機理及取苗機構多目標最佳化方法》是依託江蘇大學，由毛罕平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：蔬菜穴盤苗夾取損傷機理及取苗機構多目標最佳化方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：毛罕平
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

本項目以番茄和生菜典型的蔬菜穴盤苗為研究對象，套用Micro-CT獲取苗缽的內部結構三維顯微圖像，研究苗缽多相、多孔、複合材料結構體內部微結構形態特徵的表征方法、夾取過程中損傷行為，探索取苗末端執行器對苗缽夾取的損傷機理；通過測試與分析，建立不同制缽參數與苗缽力學特性之間的關係、取苗末端執行器對苗缽作用力模型；基於苗缽結構體內部損傷行為、結構形態特性、力學特性，以品質特性、移栽質量、移栽頻率為目標，提出與蔬菜穴盤育苗工藝相配套的取苗機構多目標最佳化方法；創製具有自主智慧財產權的穴盤苗低損傷、高速取苗機構。本項目旨在突破我國穴盤苗自動移栽機核心技術的瓶頸，解決目前自動取苗機構無法突破工程化套用的問題，構建自動取苗機構設計理論。

結題摘要

針對穴盤苗自動移栽夾取過程苗缽結構形變演變和損傷機理不明、苗缽結構形態和力學特性數據短缺、機構設計與育苗工藝不相結合等問題，以典型的蔬菜穴盤苗為研究對象，研究並取得了以下主要結果：①基於Micro-CT研究了苗缽根系三維可視化方法和根系分布空間規律，能在不破壞的情況下實現穴盤苗根系原位三維的可視化，探明了苗缽內部結構形態特徵和根系空間分布規律；探索了取苗末端執行器對苗缽夾取的損傷機理，發現孔隙的聚集和裂縫的形成是導致苗缽破損的主要原因，在夾針的頂端和周圍分別是苗缽的易斷裂區域和易破碎區域。②以穴盤苗根系分布、苗缽力學特性為目標，最佳化了適合夾取的穴盤苗培育方案，系統研究了與自動取苗相關的穴盤苗力學特性，建立不同制缽參數與苗缽力學特性的關係；基於剛柔耦合分析，研究了苗缽夾取回響規律，通過對夾取過程中缽體應力應變分析得到了低損傷的夾取針執行參數。③利用有效積溫法，研究分析了不同育苗條件對壯苗指數、取苗成功率、傷缽率和傷苗率的影響，採用綜合夾取評分法確定了穴盤苗的培育工藝，包括基質配比、施肥次數、壓實度的最優組合，確定了邊插入苗缽，邊夾緊的取苗方式；以取苗成功率、投苗成功率、傷苗率、移栽頻率為目標，最佳化確定了合理的取苗末端執行器開度、夾持深度和夾持力等結構參數；以滿足夾取針垂直取苗、直立投苗以及穴盤平直輸送要求，最佳化設計了一種具有最短取苗路徑的低損傷高速取苗機構，通過性能試驗，檢驗了自動取苗機構設計的合理性。 在國內外核心刊物上發表學術論文18篇，其中14篇被SCI、EI收錄；申請發明專利56件，授權發明專利17件；申請實用新型專利10件，授權實用新型專利7件；通過中國機械工業聯合會科技成果鑑定2項，結論均為“國際先進”。