（農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程專業(yè)論文）套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的研究.pdf

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 摘要 砧木和穗術(shù)的接合是蔬菜嫁接機(jī)器人的關(guān)鍵部件，傳統(tǒng)的嫁接機(jī)多采用嫁接夾進(jìn)行固定。 套管式嫁接是采用經(jīng)濟(jì)且易操作的套管固定砧、穗木，可使砧、穗木切面很好的接合在一起， 保水效果良好，根據(jù)嫁接作物的不同，可選不同內(nèi)徑的橡膠軟管，適用的作物種類范圍大?；?于以上特點(diǎn)，套管式嫁接正在得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)套管式嫁接的自動(dòng)化作業(yè)，在 原有蔬菜嫁接機(jī)器人的研究基礎(chǔ)上，研制出了套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)器人。 設(shè)計(jì)的套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)由砧木自動(dòng)夾持、切斷、供苗機(jī)構(gòu)，穗木自動(dòng)夾持、切斷、 供苗機(jī)構(gòu)，套管自動(dòng)進(jìn)給切斷機(jī)構(gòu)和套管夾持輸送機(jī)構(gòu)等組成。驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)和電磁 鐵，省去了氣缸、氣爪等氣動(dòng)元件，降低了機(jī)器的成本?？刂葡到y(tǒng)采用8 9 c 5 1 作為控制器。經(jīng) 初步試驗(yàn)，該嫁接機(jī)各部分工作協(xié)調(diào)，達(dá)到預(yù)期的研究目的。 關(guān)鍵詞：套管，嫁接機(jī)，電磁鐵，單片機(jī) a b s t r a c t t h ed e v i c ef o rc o n t a c to fs t o c ka n ds c i o ni so n eo ft h ei m p o r t a n tp a r to fg r a f t i n gr o b o t m o s to f t h et r a d i t i o n a lg r a f t i n gr o b o tt h ej o i n f i n go fs t o c ka n ds c i o ni nt r a d i t i o n a lg r a f t i n gr o b o ti sm o s t l yb y c l i p t u b eg r a f t i n gi su s i n gak i n do fr u b b e rt u b ew h i c hi se c o n o m ya n de a s i l yo p e r a t i o n a l b yt h i s m e a n st h es t o c ka n ds c i o nc a nc o n t a c tc l o s e l ya n dk e e pm o i s t u r e w ec a nu s et u b ei nd i f f e r e n tb o r e d i a m e t e ra c c o r d i n gt od i f f e r e n tg r a f t i n gc o r e s ot h eu s i n go ft u b eg r a f t i n gi sb e c o m i n gm o r ea n d m o r e i no r d e rt or e a l i z et h ea u t o m a t i z a t i o no ft u b eg r a f t i n g ，m a n ye x p e r i m e n ti sm a d eb a s e do n e x i s t i n gs t u d yf o u n d a t i o no fg r a f t i n gr o b o tm a dt h et u b ej o i n t i n gd e v i c eo fg r a f t i n gr o b o tw a s d e s i g n e d t h et u b eg r a f t i n gr o b o ti sm a d eu po ft h ea u t o m a t i cd e v i c ef o rs t o c kh o l d i n ga n dc u t t i n g ，t h e a u t o m a t i cd e v i c ef o rs c i o nh o l d i n ga n dc u t t i n g ，t h ea u t o m a t i cd e v i c ef o rt u b es e n d i n ga n dc u t t i n g ，t h e a u t o m a t i cd e v i c ef o rt u b eh o l d i n ga n dc a r r y i n g d r i v i n gd e v i c e su s es t e p p i n gm o t o ra n ds o l e n o i s w i t h o u tt h eu s eo fp n e u m a t i cc o m p o n e n t s ，t h ec o s to ft h er o b o tc a ng r e a t l yr e d u c e d t h e m i c r o c o n t r o l l e ri sb a s e do n8 9 c 5 1 t h er e s e a r c hs h o wt h a tp a r t so f t h er o b o tc a nw o r ki np h a s ea n d h a sa c h i e v e dd u eg o a l k e yw o r d s ：t u b e ，g r a f t i n gr o b o t ，s o l e n o i s ，m c u i l 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成 果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā) 表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū) 而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明 確的說(shuō)明并表示了謝意。 研究生簽名：譚虢元 時(shí)間：落年歲月壓日 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明 本人完全了解中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留 送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢杂貌煌绞皆诓煌襟w 上發(fā)表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保 存、匯編學(xué)位論文。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議) 研究生簽名 導(dǎo)師簽名 譚鈮無(wú) 因 時(shí)間：防年；月臚同 時(shí)間： 年月日 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 第一章緒論 1 1套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)器人研究的意義 1 1 1 嫁接作業(yè)的特點(diǎn)及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用 人工嫁接是一項(xiàng)世界性的園藝技術(shù)，中國(guó)的嫁接技術(shù)起源于自然接木現(xiàn)象的啟示、插條繁 殖技術(shù)的發(fā)展和自然界中半寄生植物種間關(guān)系的啟示。自然接術(shù)即自然界中生長(zhǎng)鄰近的兩棵樹(shù)， 挨得太近，在生長(zhǎng)過(guò)程中互相擠壓，磨破表皮，兩棵樹(shù)木部分連接在一起繼續(xù)生躍的現(xiàn)象。根 據(jù)文獻(xiàn)記載，中國(guó)嫁接技術(shù)的起源至少可追溯到周秦時(shí)代，其后代有演進(jìn)，嫁接植物的種類和 嫁接的方式都不斷豐富完善i ij 。 嫁接在提高土肥利用率、減少病害發(fā)生、提高產(chǎn)量和果實(shí)的品質(zhì)、增強(qiáng)抗逆性、促進(jìn)幼苗 健壯生長(zhǎng)等方面有著顯著的效果。以番茄為例：由假單胞桿菌( p s e u d o m o n a s s o l a n c e a r u m s m i t h ) 引起的番茄青枯病己成為一種世界性士傳病害。嚴(yán)重地制約了番茄生產(chǎn)，重病田減少產(chǎn)量5 0 1 0 0 ，目前尚缺乏抗病品種和有效藥劑。番茄嫁接栽培己在我國(guó)一些地區(qū)開(kāi)始應(yīng)用，栽培中證 實(shí)：嫁接后，番茄產(chǎn)量可增加3 3 0 4 1 2 0 9 。這主要是番茄嫁接后抗病性明顯增強(qiáng)，不但十 傳性病害的發(fā)病率和病情指數(shù)都顯著降低，發(fā)病時(shí)間明顯推遲，而且非土傳性病害如晚疫病、 白絹病、葉霉病、病毒病等病害的發(fā)病率和病情指數(shù)也降低，果實(shí)生長(zhǎng)優(yōu)良，單果質(zhì)量增加， 盛收期延k ，終收期推后，解決了番茄連作嚴(yán)重減產(chǎn)的問(wèn)題?？梢?jiàn)，利用番茄高抗砧木品種進(jìn) 行嫁接栽培是防治青枯病行之有效的方法，是目前番茄生產(chǎn)中抗病增產(chǎn)，減輕重茬栽培病害的 一種有效途徑。該嫁接技術(shù)簡(jiǎn)便易學(xué)，投入成本低，產(chǎn)投比大，經(jīng)濟(jì)效益顯著。嫁接栽培技術(shù) 義是種植無(wú)公害番茄的良好栽培措施之一，在番茄高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前 景1 2 】。 現(xiàn)代的蔬菜嫁接研究始于1 9 2 5 年的日本和朝鮮，最初主要是利用葫蘆砧防治西瓜保護(hù)地 生產(chǎn)的連作障礙。3 0 年代逐漸擴(kuò)展到網(wǎng)紋甜瓜、茄子、黃瓜、番茄等果菜類，但嫁接栽培的推 廣、普及則在5 0 年代以后。8 0 年代，嫁接栽培己普及日本、中國(guó)及歐美各國(guó)。9 0 年代日本 果菜類的嫁接栽培面積已達(dá)到總面積的6 0 ，保護(hù)地栽培面積的9 0 以上。從8 0 年代末期開(kāi) 始，歐美、日本等蔬菜生產(chǎn)發(fā)達(dá)的國(guó)家對(duì)嫁接的研究進(jìn)一步向深度和廣度擴(kuò)展，嫁接的作用已 突破傳統(tǒng)的擴(kuò)大繁殖系數(shù)、調(diào)整植株生長(zhǎng)勢(shì)、增強(qiáng)適應(yīng)性、回避病蟲(chóng)害、提高產(chǎn)量和品質(zhì)等方 面，在種質(zhì)資源保存、突變的固定、遺傳穩(wěn)定性檢測(cè)、雜交后代的鑒定中顯示出獨(dú)特的作用。 隨著科學(xué)研究的深入，人們逐漸認(rèn)識(shí)到嫁接技術(shù)不僅直接對(duì)耐病、抗逆性、對(duì)水、肥營(yíng)養(yǎng) 吸收能力有良好作用同時(shí)，對(duì)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、激素調(diào)節(jié)、適應(yīng)性、遺傳力改變等生理 及代謝都有間接促進(jìn)作用pj 。番茄、茄子等利用抗性砧木進(jìn)行嫁接后，其抗病性有了明顯提高。 據(jù)研究這并不是由于把砧木的抗病性轉(zhuǎn)移到接穗上，使接穗本身獲得了抗病性，而僅僅是抗病 砧木阻礙了病原菌的通過(guò)而已。 今天嫁接已成為農(nóng)、林、園藝業(yè)改造植物本性，創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)措施。人們 掌握的嫁接技藝也已經(jīng)達(dá)到得心應(yīng)手的地步。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 瓜類與蔬菜生產(chǎn)中應(yīng)用嫁接技術(shù)在亞洲發(fā)展迅速，日本與韓國(guó)的西瓜、甜瓜生產(chǎn)9 5 應(yīng)用 嫁接苗，日本每年生產(chǎn)瓜類、蔬菜嫁接苗7 5 億株，韓國(guó)生產(chǎn)5 4 億株。嫁接技術(shù)在日本、韓國(guó) 已被當(dāng)?shù)卣吧a(chǎn)者公認(rèn)為是一項(xiàng)行之有效的實(shí)用技術(shù)，并廣泛在生產(chǎn)上應(yīng)用。在韓i 虱有一 些農(nóng)民將南瓜嫁接在黑籽南瓜促進(jìn)抗逆性、生長(zhǎng)迅速。西葫蘆嫁接后，加速了生長(zhǎng)，開(kāi)花后7 9 天即能收獲，在韓國(guó)蔬菜中應(yīng)用最普遍。嫁接的西葫蘆風(fēng)味非常好，說(shuō)明嫁接對(duì)改進(jìn)品質(zhì) 的作用很值得研究【4j 。番茄、茄子、辣椒等利用嫁接技術(shù)在日本比韓國(guó)要普遍。嫁接的成本根 據(jù)不同的作物種類、品種而異，一般較普通生產(chǎn)菜苗價(jià)高2 3 倍，但生產(chǎn)嫁接苗的收益高于一 般苗。 112 蔬菜自動(dòng)化嫁接技術(shù)發(fā)展的必要性 黨的十六犬提出了“全面建設(shè)小康社會(huì)”的宏偉目標(biāo)，而實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo)的關(guān)鍵在農(nóng)村， 農(nóng)村問(wèn)題、農(nóng)業(yè)問(wèn)題和農(nóng)民問(wèn)題不解決，“全面小康社會(huì)”就只能是一句空話。隨著中國(guó)加入 w t o ，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，使得三農(nóng)的矛盾更為突出。目前農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)地位還比較脆弱，制約農(nóng)業(yè) 發(fā)展的因素很多，要促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民致富，離不開(kāi)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展。近年來(lái)，我 國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的實(shí)踐證明，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民的致富都離不開(kāi)農(nóng)業(yè)機(jī)械化。 隨著改革開(kāi)放的不斷深化，農(nóng)村大量青壯年勞動(dòng)力都轉(zhuǎn)到第二、三產(chǎn)業(yè)，使得從事農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)的人口出現(xiàn)老齡化和女性化的趨勢(shì)。 表1 1中國(guó)人口老齡化的相關(guān)指標(biāo)預(yù)測(cè) 資料來(lái)源：轉(zhuǎn)引自羅淳著從老齡化到高齡化，中國(guó)杜會(huì)科學(xué)出版社，2 0 0 1 年。 從表1 一l 可知，預(yù)計(jì)2 0 0 5 2 0 1 0 年6 0 歲及以上人口，將占總?cè)丝诘谋戎貫? 1 5 ；6 5 歲 及以上人口，將占總?cè)丝诘谋戎貫? ，8 。2 0 2 5 2 0 3 0 年6 0 歲及以上人口，將占總?cè)丝诘谋戎?為2 1 4 ；6 5 歲及以上人口，將占總?cè)丝诘谋戎貫? 4 5 。屆時(shí)我國(guó)將進(jìn)入高齡化社會(huì)”。 2 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 這樣，要保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)按農(nóng)時(shí)及時(shí)完成，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，并提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 的作業(yè)效率，必須使農(nóng)業(yè)機(jī)械具有高度自動(dòng)化和智能化的功能。這樣，才能保證在農(nóng)業(yè)時(shí)令允 許的范圍內(nèi)及時(shí)完成作業(yè)任務(wù)。由于受勞力的限制，農(nóng)民對(duì)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉而又實(shí)用的小型農(nóng)業(yè)機(jī)械表 現(xiàn)出濃厚的必趣。 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化也是降低農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本的需要。加入w t o 后農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格受到國(guó)際市場(chǎng) 的沖擊，造成價(jià)格持續(xù)下滑，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成很大的壓力。我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本較國(guó)外 高的主要原因是勞動(dòng)力所占比例太高，機(jī)械成本占有比例較低。所以如果我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)若能人 幅度提高機(jī)械化和自動(dòng)化水平，必然可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，達(dá)到降低農(nóng)產(chǎn)品成本的目的。另外， 隨著我國(guó)社會(huì)的進(jìn)步，人民生活水平的提高，將會(huì)對(duì)進(jìn)入市場(chǎng)的農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和分級(jí)包裝 等有更高的要求。在2 1 世紀(jì)提高農(nóng)業(yè)工程的自動(dòng)化水平將成為我國(guó)農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的一個(gè)重要研 究熱點(diǎn)，用于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)方面的各類機(jī)器人作為高級(jí)自動(dòng)化設(shè)備，在我國(guó)也將得到推廣應(yīng)用 8 1 。 以日光溫室為代表的保護(hù)地蔬菜栽培和塑料大棚這一新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的出現(xiàn)，帶動(dòng)了一 系列相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)有了根本性的改觀，一些過(guò)去看來(lái)使用機(jī)器不大可能完成 的精細(xì)作業(yè)，現(xiàn)在變的輕而易舉。室內(nèi)工作的農(nóng)業(yè)機(jī)器人，將在溫室大棚和生產(chǎn)車間里發(fā)揮作 用。隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，近幾年蔬菜種植業(yè)發(fā)展很快，以日光溫室為主的保護(hù)地栽培迅 猛發(fā)展，面積不斷擴(kuò)大，蔬菜供應(yīng)總量不斷提高。在蔬菜栽培中很多工作需要反復(fù)進(jìn)行，需要 的勞動(dòng)力多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且溫室內(nèi)高溫、高濕、勞動(dòng)環(huán)境較差，十分需要實(shí)現(xiàn)作業(yè)的自動(dòng)化。 以上一節(jié)的介紹中我們已經(jīng)知道嫁接栽培是克服瓜菜連茬病害和低溫障礙的最有效的途 徑，抗病、增產(chǎn)效果顯著，廣泛用于黃瓜、西瓜、甜瓜、茄子、西紅柿栽培，蔬菜嫁接技術(shù)近 年來(lái)在我國(guó)也得到廣泛應(yīng)用，如山東省壽光市、北京市郊區(qū)及遼寧省遼陽(yáng)幣等保護(hù)地蔬菜產(chǎn)區(qū) 普遍采用嫁接技術(shù)，并獲得了較高的經(jīng)濟(jì)效益。但人丁嫁接速度慢、效率低、費(fèi)工費(fèi)時(shí)。據(jù)統(tǒng) 計(jì)，一名熟練工對(duì)于蔬菜類作物進(jìn)行嫁接，每小時(shí)可完成1 6 0 2 0 0 棵。而且蔬菜生產(chǎn)時(shí)令性 很強(qiáng)，短時(shí)間內(nèi)需要大量的苗，所以人工嫁接很難適應(yīng)機(jī)械化、工廠化育苗的需要。嫁接機(jī)器 人集機(jī)械、自動(dòng)控制與設(shè)施園藝技術(shù)于一體，可大幅度提高嫁接速度，明顯降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并 可提高嫁接成活率。我國(guó)在“國(guó)家8 6 3 計(jì)劃項(xiàng)目”的資助下，已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)蔬菜嫁接機(jī)器人， 解決了蔬菜幼苗的柔嫩性、易損性和生長(zhǎng)的不一致性等難題，實(shí)現(xiàn)了蔬菜幼苗嫁接的精確定位、 快速抓取和良好切削。為蔬菜、瓜果自動(dòng)嫁接技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化提供了可靠條件。目前我國(guó)很多地 區(qū)正在興建嫁接育苗場(chǎng)，這些大規(guī)模的嫁接育苗場(chǎng)只有經(jīng)過(guò)高速、高質(zhì)、自動(dòng)化的嫁接機(jī)器人 技術(shù)才能在短時(shí)間內(nèi)完成優(yōu)質(zhì)的商品化嫁接生產(chǎn)?？梢哉f(shuō)，我國(guó)蔬菜、瓜果的生產(chǎn)和設(shè)施農(nóng)業(yè) 技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)具備了大力發(fā)展自動(dòng)嫁接機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)和條件。因此，發(fā)展自動(dòng)化嫁接技 術(shù)，有利于高新技術(shù)迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的跨越式發(fā)展 9 1 。 1 。1 3 主要嫁接方法和套管式嫁接的特點(diǎn) 果菜類的嫁接方法最基本的有插接、劈接、靠接等，由此叉衍生出許多新的嫁接方法。生 產(chǎn)和科研中到底應(yīng)用哪種方法，則要根據(jù)操作者的熟練程度、蔬菜種類、嫁接時(shí)期、嫁接后管 理的難易、定植時(shí)的作業(yè)情況及砧、穗的種類、大小、生長(zhǎng)狀況等靈活掌握 3 1 。 1 ) 插接。接穗比砧木晚播7 1 0 天，砧術(shù)有3 4 片真葉時(shí)為嫁接適期。插接可以分水平 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)頓士學(xué)位論文第一章緒論 插接、斜插接和腹部插接，對(duì)于茄果類蔬菜，一般采用斜插接。其具體作法是：將砧木的第2 片真葉上方橫切，再在第2 片真葉著生處用與接穗粗細(xì)相當(dāng)?shù)闹窈灠? 5 0 6 0 0 角向下斜插一個(gè) 深約l 厘米的孔：再取接穗，在第一片真葉著生處的下方約0 3 0 5 厘米處切斷，然后削成楔 形面，削面長(zhǎng)約l 厘米，再把削好的接穗插入砧木孔中，使砧木與接穗的切面緊密吻合，如圖 1 1 所示。如砧木和接穗苗大小適宜，一般不需固定。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)最先研制的嫁接機(jī)采用這 種方法，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看不太理想，容易產(chǎn)生插偏、插孔閉合等問(wèn)題。 鰳。 圖1 1 插接法 2 ) 劈接。將砧木的第3 片真葉著生處和接穗粗細(xì)相當(dāng)部位的莖切斷，然后由切口處沿莖 中心向下切| e m 深的切口，再將接穗苗留二葉 夾子固定即可。劈接法是茄子嫁接的主要方法 操作靈活，嫁接成活率較高。 心削成l c m 長(zhǎng)的楔形，插入砧木的切口中，用 對(duì)番茄也可適用。劈接法砧、穗苗齡均較大， 接麓 旗拳聾臻 圖1 2 劈接法 3 ) 貼接法。廣泛適用于瓜菜類、茄果類等各類蔬菜。具體作法是：在砧木第1 片真葉著 生處斜切斷，呈3 0 。角，切口長(zhǎng)約o 7 l 厘米：穗木在子葉著生處下方o 5 2 厘米處切成約 3 0 。斜面，然后將穗木沿斜面切口貼在砧木切口上，用夾持物【到定，如圖1 3 所示。貼接法的 優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單易行，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械嫁接。嫁接速度快，切口接觸面較大，容易愈合成活，穗 木恢復(fù)生長(zhǎng)快，且接穗大小不受限制，粗接穗可以嫁接在細(xì)砧木上，細(xì)接穗也可以嫁接在粗砧 4 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 術(shù)上，只要二者的切口對(duì)齊，切面緊密結(jié)合即可。 砧木穗術(shù) 圖1 3 貼接法 4 ) 靠接法?？拷拥木唧w做法是：育苗 時(shí)，將砧木和接穗播種或分苗到一個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽 中，待苗長(zhǎng)到4 5 片真葉，莖干粗達(dá)到2 3 厘米時(shí)進(jìn)行靠接。嫁接時(shí)，用刀片在砧木 第2 和第3 片真葉之間按3 0 0 角向下切至莖 深的1 2 處( 在接穗莖干上和砧木切口下部 相對(duì)的位置) 用刀片切成向上3 0 0 角的切口， 并深入莖干的1 2 處，砧木和接穗的切口切 好后，準(zhǔn)確、迅速地插在一起，切口嵌合后， 再用夾子固定，如圖l 一4 所示?？拷臃ń涌?貼臺(tái) 圖1 4 靠接法 愈合好，成苗長(zhǎng)勢(shì)旺，因接穗帶自根管理方便，成活率高，但嫁接時(shí)要求切口角度相同，深 度一致，操作麻煩，工效低，而且蔬菜幼苗纖細(xì)，作業(yè)中極易切斷，不太適宜于機(jī)械嫁接。 5 ) 斜切接。接穗比砧木晚播5 天左右，待砧木匠出4 5 片真葉時(shí)進(jìn)行嫁接。將砧木和 接穗分別在第一真葉下方和子葉上方的莖上各削一長(zhǎng)l c m 左右的斜面，將兩斜面相接，用塑料 夾將結(jié)合部夾好。 6 ) 軸接。顧名思義是在下胚軸上進(jìn)行嫁接，即用一“瓷軸”使砧木與接穗聯(lián)結(jié)在一起。 此法目前在韓國(guó)茄果類和瓜類蔬菜生產(chǎn)中廣泛采用，現(xiàn)介紹如下。嫁接的時(shí)機(jī)：茄果類一般是 砧木和接穗同時(shí)播種，待幼苗2 3 片真葉時(shí)進(jìn)行嫁接；而瓜類蔬菜砧木與接穗也是同時(shí)播種， 幼苗須“露心”時(shí)進(jìn)行嫁接。嫁接方法：茄果類嫁接時(shí)，先將砧木下胚軸大約中間的位置用刀 片橫向切斷，中間直插一連接針( 此針為陶瓷制成，直徑約0 5 毫米，k1 5 厘米) ，插入一、 留一半在外；另取接穗在下胚軸適宜位置橫向切斷，要求接穗切斷的軸徑與砧木的軸徑人體相 等，而又不宜太長(zhǎng)，一般長(zhǎng)約1 2 厘米，然后插在砧木的連接針上。注意兩切斷面對(duì)嚴(yán)，粗細(xì) 相等又能保持自然直立。而瓜類嫁接時(shí)，將露心砧木的生長(zhǎng)點(diǎn)和一片子葉同時(shí)一刀切去，注意 刀e l 平直，然后插入連接針，再將接穗子葉下1 厘米處橫向切斷，然后插在砧木連接針上，注 專一一。譬：、脞_肜 舔憾j一。 。刮 諺y 中國(guó)農(nóng)業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 意兩斷面連接緊密且粗細(xì)大體相等“。 在本課題中采用的是套管式嫁接。套管式嫁接法適用于黃瓜、西瓜、番茄、茄子等蔬菜。 具體操作過(guò)程是：首先將砧木的胚軸( 瓜類) 或莖( 茄果類在子葉或第一片真葉上方) 沿其伸 躍方向2 5 度3 5 度角斜向切斷，在切斷處套上嫁接專用套管，套管上端傾斜面與砧木斜面方 向一致。然后，瓜類是在接穗下胚軸上部，茄果類是在子葉( 或第一片真葉) 上方，按照上述 角度斜著切斷，沿著與套管傾斜面一致的方向把接穗插入支持套管，盡量使砧木與接穗的切面 很好地壓附在一起。嫁接完畢后將幼苗放入馴化設(shè)施中保持一定溫度和濕度，促進(jìn)傷口愈合。 與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的使用嫁接夾作業(yè)方式相比較，套管具有價(jià)格低廉、容易取得、規(guī)格齊全及嫁接 苗傷口保濕性佳等特點(diǎn)，不僅可降低嫁接苗生產(chǎn)成本，且可提升嫁接苗之存活率。隨著嫁接苗 的成長(zhǎng)，套管可自動(dòng)剝落”“。 1 2自動(dòng)嫁接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及分析 1 2 1 國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀 為了解決人工嫁接蔬菜速度慢、效率低、費(fèi)工費(fèi)時(shí)、難以適應(yīng)工廠化作業(yè)的要求等問(wèn)題， 日本農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究機(jī)構(gòu)“生物技術(shù)研究推進(jìn)協(xié)會(huì)( b r a i n ) ”從1 9 8 6 年開(kāi)始進(jìn)行蔬菜嫁接機(jī) 器人的開(kāi)發(fā)研究工作，并相繼研制出三臺(tái)樣機(jī)。此外，一些私營(yíng)企業(yè)也進(jìn)行了研究與開(kāi)發(fā)工作。 日本的l s e k i 公司研制了一種稱作“g r a f t i n gk o m a c h i ”的嫁接機(jī)器人，該機(jī)器人目前己商 品化。它能自動(dòng)進(jìn)行單葉切割和嫁接，只要在規(guī)定的位置上人工供給接穗和砧木，機(jī)器人就會(huì) 平穩(wěn)的切削嫁接面。該機(jī)器人由7 種主要工作部件組成：幼苗供給部件，固定與輸送部件，幼 苗切削部件，接合部件，幼苗移開(kāi)部件，控制裝置和驅(qū)動(dòng)裝置。嫁接苗采用種樹(shù)脂制成的夾 子固定，嫁接速度為4 秒，株。使用這種瓜科幼苗嫁接機(jī)器人必須用適合丁這種機(jī)器人的接穗與 砧木幼苗，因此，對(duì)幼苗的栽培有嚴(yán)格的技術(shù)要求。 l s e k i 公司在其瓜科蔬菜嫁接機(jī)器人的基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)了茄科蔬菜嫁接機(jī)器人。這種茄科蔬菜 嫁接機(jī)器人基本上與瓜科蔬菜嫁接機(jī)器人一樣，不同的是瓜科蔬菜嫁接機(jī)器人嫁接時(shí)切掉雙葉 砧木的一個(gè)單葉，然后將接穗嫁接到這個(gè)位置上。而茄科蔬菜嫁接機(jī)器人嫁接時(shí)傾斜切下砧木 的莖，然后將接穗嫁接到這里。 日本煙草公司研制的嫁接機(jī)器人采用了一種特殊的管子，這種管子是片j 塑料制成的，加熱 會(huì)收縮。嫁接時(shí)，管子供應(yīng)裝置切下適當(dāng)長(zhǎng)度的一節(jié)管子，將其送到接合裝置。一只臂將接穗 幼苗送到旋轉(zhuǎn)盤(pán)形切刀處切斷其莖，另一只臂將接穗帶到接合裝置，并將其從上面垂直插入管 中，然后將管子固定，以防其垂直移動(dòng)。再用旋轉(zhuǎn)盤(pán)型切刀切斷砧木幼苗的莖，并將砧術(shù)送到 接合裝置的下面從下方插入管子，使接穗與砧木接合，然后由熱空氣供應(yīng)裝置供給1 5 0 - - 2 5 0 的熱氣將管子加熱幾秒鐘，管子受熱收縮并夾緊接合處。然后通過(guò)冷卻空氣將管子冷卻到環(huán) 境溫度，再將嫁接好的幼苗送到系統(tǒng)之外。嫁接一棵幼苗需要幾秒到十兒秒鐘。在常溫下管子 的內(nèi)徑足夠平穩(wěn)的插入接穗與砧木幼苗的莖，加熱時(shí)管子不僅縱向收縮，徑向也收縮，因此嫁 接接合處在徑向和軸向都被壓緊，這樣就被緊緊地夾牢與支持住。隨著嫁接苗的生長(zhǎng)，塑料管 6 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 自然脫落。該嫁接裝置的塑料管收縮擠壓嫁接苗使結(jié)合面處液汁增加，有利丁嫁接苗的成活。 同時(shí)加熱還將嫁接苗表面殺菌、消毒，提高嫁接成活率”7 1 。 另外日本的農(nóng)機(jī)公司和研究單位一直都致力于嫁接苗規(guī)模化生產(chǎn)的研究，對(duì)嫁接苗的發(fā) 芽率、發(fā)芽部位和均勻整齊嫁接苗的培養(yǎng)等方面取得了一些研究成果，并推出了蔬菜自動(dòng)嫁接 機(jī)。該嫁接機(jī)采用了一種特殊的膠粘荊固定砧術(shù)苗和穗木苗，能同時(shí)嫁接數(shù)株苗。夕年，r 種曲 公司研制的西紅柿自動(dòng)嫁接裝置，采用針扎法進(jìn)行嫁接，其嫁接針用丁業(yè)陶瓷做成，對(duì)蔬菜苗 損傷小。連續(xù)作業(yè)時(shí)工作效率1 2 0 0 株d , 時(shí)，嫁接的成功率達(dá)9 5 以上。j 7 y ( 小松制作所) 公司研制了一種全自動(dòng)的嫁接機(jī)器人，該機(jī)器人能用于西紅柿、甜瓜等果菜的嫁接，每小時(shí)可 嫁接1 0 0 0 株幼苗。日本全國(guó)農(nóng)協(xié)聯(lián)合會(huì)研制成功了平接法的k g m 0 1 2 8 嫁接機(jī)，可實(shí)現(xiàn)整排苗 同時(shí)嫁接：洋馬公司開(kāi)發(fā)了貼接法的a g l 0 0 0 嫁接機(jī)；三菱公司也自行開(kāi)發(fā)了貼接法a 動(dòng)嫁接 裝置。 除日本外，韓國(guó)從2 0 世紀(jì)9 0 年代開(kāi)始了蔬菜嫁接機(jī)的研制。其嫁接機(jī)主要采用靠接法， 嫁接機(jī)工作速度分幾個(gè)擋位，嫁接人員依據(jù)自己的送苗熟練程度選擇不同的擋位。但韓國(guó)的嫁 接機(jī)工作效率低，自動(dòng)化水平不高，只實(shí)現(xiàn)了嫁接過(guò)程中某一兩個(gè)環(huán)節(jié)的a 動(dòng)化，而且對(duì)砧木 苗和穗木苗的適應(yīng)性差。 在蔬菜嫁接配套技術(shù)方面，日本、韓國(guó)已生產(chǎn)出專門(mén)用于嫁接苗的育苗營(yíng)養(yǎng)苗盤(pán)。在歐洲 農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，如法國(guó)、意大利等，蔬菜的嫁接育苗相當(dāng)普遍，大規(guī)模的育苗中心全年向用 戶提供嫁接苗，由于這些國(guó)家尚未有自己的嫁接機(jī)器人，所以嫁接作業(yè)一部分仍采用人j 二嫁接， 一部分引進(jìn)日本的嫁接機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)。 1 2 2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)自1 9 9 3 年開(kāi)始蔬菜 自動(dòng)化嫁接研究以來(lái)在多個(gè)領(lǐng) 域取得了較大成就，部分樣機(jī) 已投入生產(chǎn)。其中由中國(guó)農(nóng)業(yè) 大學(xué)研制的2 j s z 一6 0 0 型蔬菜 自動(dòng)嫁接機(jī)采用貼接法，實(shí)現(xiàn) 了砧木和穗木的取苗、切苗、 接臺(tái)、塑料夾固定和排苗等作 業(yè)的自動(dòng)化，可以完成黃瓜、 西瓜和甜瓜等的自動(dòng)化嫁接工 作。利用傳感器和計(jì)算機(jī)圖象 處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了嫁接苗子葉 圖1 52 j s z - - 6 0 0 型蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī) 方向的自動(dòng)識(shí)別、判斷，對(duì)于 高矮不一的嫁接苗都可以保證準(zhǔn)確的切苗精度。嫁接時(shí)，只需操作者把砧木和穗木苗放到相應(yīng) 的供苗臺(tái)上，在幾秒鐘內(nèi)，抓苗、切苗、接合、固定、排苗幾個(gè)嫁接工序干凈利索、一氣呵成， 嫁接速度可達(dá)每小時(shí)6 0 0 棵，與人工嫁接相比，效率提高4 5 倍，成活率在9 0 以上。它解 7 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 決了蔬菜幼苗嫁接的柔嫩性、易損性和生長(zhǎng)不一致性等難題，實(shí)現(xiàn)了蔬菜幼苗嫁接的精確定位、 快速抓取、良好切削與接合固定。 山東濰坊市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所研制的s j z 1 型蔬菜嫁接機(jī)采用靠接( 舌接) 法，最高工作效 率為3 l o 株d , 時(shí)。該機(jī)由電機(jī)、控制機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、工作部什和機(jī)殼等組成。控制機(jī)構(gòu)是 s j z 1 型蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的核心，它包括控制線路、計(jì)數(shù)器等。該機(jī)可根據(jù)需要連續(xù)或斷續(xù)工 作，并有電子顯示記數(shù)功能，其工作原理和外形類似于韓國(guó)的自動(dòng)嫁接機(jī)。 由長(zhǎng)春自動(dòng)化技術(shù)有限公司與韓國(guó)合作，研制出的蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)主要用于黃瓜、兩葫蘆 和西瓜苗的嫁接，也可用于番茄、茄子的種內(nèi)嫁接。該機(jī)控制電路由單片計(jì)算機(jī)構(gòu)成采用的 是靠接法。嫁接時(shí)先將砧木苗從苗盤(pán)中取出，置于嫁接機(jī)左側(cè)的壓苗片中。然后再?gòu)拿绫P(pán)中取 出穗木苗，置于嫁接機(jī)右側(cè)的壓苗片中。機(jī)器啟動(dòng)后，自動(dòng)執(zhí)行夾苗、切口、插入等動(dòng)作。用 嫁接夾從右側(cè)夾住已接好的苗，最后取出苗栽植在預(yù)先各好的苗床即可。如果有4 5 個(gè)人相互 配臺(tái)，嫁接速度可人大提高。該機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，操作簡(jiǎn)便，最快速度檔每小時(shí)可 接5 4 0 株，是人工的8 倍，并提高了嫁接苗的成活率”“。 目前臺(tái)灣臺(tái)南區(qū)農(nóng)場(chǎng)與臺(tái)灣大學(xué)及宜蘭技術(shù)學(xué)院生物產(chǎn)業(yè)機(jī)電j 二程學(xué)系共同合作開(kāi)發(fā)山套 管式蔬果種苗嫁接機(jī)，主要用于番茄等種苗的嫁接。該嫁接機(jī)由砧木自動(dòng)夾持切斷定位機(jī)構(gòu)、 穗木自動(dòng)夾持切斷定位機(jī)構(gòu)、套管自動(dòng)導(dǎo)入切斷機(jī)構(gòu)、套管插入導(dǎo)正機(jī)構(gòu)與控制機(jī)組成，主機(jī) 體長(zhǎng)約5 5 厘米、寬7 6 厘米、高1 3 0 厘米，兩側(cè)附有旋轉(zhuǎn)式置苗架，若置苗架全展開(kāi)機(jī)體總 長(zhǎng)為1 1 5 厘米、總寬為2 1 5 厘米。使用1 1 0 伏電源、6 公斤平方厘米空氣壓力、2 0 號(hào)手術(shù)刀片 與內(nèi)徑約3 厘米的膠管，可一人操作，雙手取苗與掛苗，進(jìn)行機(jī)械嫁接作業(yè)【l 。圖1 6 和圖 1 7 分別為套管式嫁接機(jī)整體圖和工作流程圖。 圈1 6 套管式嫁接機(jī)全貌 8 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 ( a ) 送砧術(shù)苗踩下踏板詹自動(dòng)夾取( b ) 將砧木由下往上切除，產(chǎn)生一嫁接斜切面 ( c ) 送穗木苗，踩下踏板后自動(dòng)夾取( d ) 將穗木由上往下切除，產(chǎn)生一嫁接斜切面 ( e ) 砧、穗木插入橡膠軟管內(nèi)，完成嫁接動(dòng)作( f ) 完成的嫁接苗 圖1 7 嫁接機(jī)作業(yè)流程圖 9 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 1 2 3 對(duì)發(fā)展現(xiàn)狀的幾點(diǎn)分析 從國(guó)內(nèi)外蔬菜嫁接機(jī)的發(fā)展情況來(lái)看，蔬菜自動(dòng)化嫁接技術(shù)基本上還處于研究開(kāi)發(fā)和試驗(yàn) 推廣階段。日本的嫁接機(jī)有些是由一些大公司研制生產(chǎn)，由于這些公司的研究能力比較強(qiáng)，研 制的機(jī)器性能好，有些已投入使用。但它i i j 的價(jià)格都比較昂貴，目前國(guó)內(nèi)的個(gè)體農(nóng)戶沒(méi)有能力 購(gòu)買(mǎi)。目前國(guó)內(nèi)外嫁接機(jī)的研究技術(shù)都在不斷的成熟完善，并嘗試各種不同的嫁接方法和嫁接 對(duì)象，目前嫁接的對(duì)象主要是黃瓜、西瓜等瓜類蔬菜，適用于茄果類蔬菜的嫁接機(jī)械較少；嫁 接方式多為貼接法，嫁接苗的固定材料有用膠粘劑粘合的，有用熱縮管的，有用塑料夾子的， 對(duì)于采用套管式嫁接的嫁接機(jī)研究較少。隨著蔬菜種植的迅速發(fā)展和嫁接技術(shù)的廣泛使用，研 制開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適合我國(guó)國(guó)情的多樣化蔬菜嫁接機(jī)有著重要的意義。 1 3 課題研究?jī)?nèi)容 本課題是針對(duì)套管式蔬菜嫁接的特點(diǎn)，對(duì)套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)進(jìn)行初步研究，其研究目 的是采用自動(dòng)嫁接機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)套管的自動(dòng)接臺(tái)，從而代替手工作業(yè)，提高嫁接效率和嫁接成功率， 降低勞動(dòng)強(qiáng)度?？傮w的設(shè)計(jì)任務(wù)及思路如下： ( 一) 育苗，了解嫁接苜的特性參數(shù)，為嫁接機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 ( 二) 確定機(jī)器的整體設(shè)計(jì)方案，通過(guò)三維建模軟件設(shè)計(jì)出各個(gè)零部件，最后將它們組裝成一臺(tái) 完整的機(jī)器。 ( 二) 砧木和穗木的接合是蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的關(guān)鍵部件，設(shè)計(jì)出一種行之有效的方案實(shí)現(xiàn)將套管 套接在砧穗永上的過(guò)程。 ( 四) 設(shè)計(jì)嫁接機(jī)的控制系統(tǒng)，完成預(yù)定的嫁接動(dòng)作。 1 0 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章嫁接苗的參數(shù)分析 第二章嫁接苗的參數(shù)分析 為了進(jìn)行套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的研究，應(yīng)對(duì)砧、穗木的生長(zhǎng)特性和物理特性有全面的了 解，以此作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，以便進(jìn)行機(jī)械嫁接方案選擇和機(jī)械部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2 1 砧木和穗木的選擇 番茄是主要蔬菜品種之一，但由于夏秋季氣溫高、雨水多，番茄病蟲(chóng)害特別是青枯病日趨 嚴(yán)重，制約了番茄生產(chǎn)的健康發(fā)展。推廣和應(yīng)用番茄嫁接技術(shù)，能有效地降低青枯病危害，提 高成活率，減少農(nóng)藥使用量，對(duì)提高產(chǎn)量及無(wú)公害栽培具有重要意義。砧木選用“b f 興津1 0 1 ” 該品種屬于南美洲一種野生番茄，葉小，節(jié)間短，果實(shí)圓形，桔紅色，有酸澀味，不可生食， 每穗果有7 8 個(gè)，嫁接后不影響接穗的果色和味道，生長(zhǎng)勢(shì)旺盛，吸水吸肥力強(qiáng)。對(duì)青枯病有 極強(qiáng)的耐病性，是枯萎病的砧木專用種。接穗選用無(wú)限生長(zhǎng)型、長(zhǎng)勢(shì)旺、豐產(chǎn)性好的毛粉8 0 2 。 2 _ 2 砧木和穗木的特性 2 2 1 育苗 ( 一) 種子的處理 通過(guò)對(duì)種子的處理，可減少種子帶菌，達(dá)到出苗整齊和增強(qiáng)幼苗抗性。 ( 1 ) 浸種。浸種是保證種子在有利于吸水的溫度條件下，在短時(shí)間內(nèi)吸足從種子萌動(dòng)到出 苗所需的水量。浸種容器可用干凈的瓦盆、瓷盆或塑料盆，不要用金屬或帶油污的容器。浸種 方法有溫湯浸種、熱水燙種及涼水浸種三種。溫湯浸種時(shí)先將種子放入瓦盆內(nèi)，再緩緩倒入 5 0 5 5 溫水( 2 份開(kāi)水對(duì)1 份涼水) ，邊倒邊攪拌，水量為種子量的5 6 倍，持續(xù)1 0 1 5 分 鐘，水溫降到3 0 時(shí)停止攪拌，繼續(xù)浸種。這種方法有一定的消毒作用，茄果類、瓜類、甘藍(lán) 類種子都可應(yīng)用。熱水燙種時(shí)可先用涼水剛好浸沒(méi)種子，再用8 0 9 0 。c 熱水邊倒邊攪動(dòng)，水 溫到5 5 時(shí)停止攪拌并保持這樣的水溫7 8 分鐘，而后進(jìn)行浸種。熱水量不可超過(guò)種子量的5 倍。此法對(duì)種皮厚的冬瓜、茄子、黃瓜等種子適用。熱水燙種有殺菌作用，可縮短浸種時(shí)間， 但應(yīng)注意防止?fàn)C傷種子。涼水浸種時(shí)浸種水溫2 2 3 0 。c ，但不起消毒作用。此法適用于各種 蔬菜種子浸種時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。種皮厚薄及水溫高低不同，浸種時(shí)間亦不同，浸種時(shí)間不宜 過(guò)長(zhǎng)，以種子充分吸水為原則。浸種過(guò)程中每5 8 小時(shí)換水1 次。本實(shí)驗(yàn)中采用溫湯浸種的方 式，浸種后，撈出裝包，把種子附著的水膜用力甩掉，然后催芽。 ( 2 ) 催芽。浸種后，為促使幼胚迅速發(fā)育而催芽，溫度、濕度利氧氣是催芽的重要條件。 催芽方法有瓦盆催芽法、摻沙催芽法和電熱控溫催芽法等。一般是將浸種后的種子洗凈，用干 凈的濕布包好，放入墊有秫秸的瓦盒里，以免底部積水而霉?fàn)€種子，上面蓋上潮濕的麻袋片或 毛巾，以保持濕度，然后把瓦盆放在火道或催芽箱內(nèi)。對(duì)催芽溫度的掌握，開(kāi)始要稍低，以后 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章嫁接苗的參數(shù)分析 逐漸增高，當(dāng)胚根將要突破種皮時(shí)再降低，促使胚根粗壯。7 5 左右的種子破嘴或露根時(shí)，停 l r 催芽，等待播種。摻沙催芽是將浸泡好的種子與洗凈的河沙( 河沙與種子比例1 2 ：1 ) 拌勻， 裝在瓦盆里，盆上再蓋濕沙或濕布，放在適溫處催芽。此法保溫，保濕，透氣性好，管理方便。 電熱控溫催芽法，是將摻沙催芽法的瓦盆放入電熱控溫催芽室中催芽。溫度可自行控制，管理 更為方便出芽日期準(zhǔn)確，時(shí)間也縮短。實(shí)驗(yàn)中育苗采用第三種方法，將浸種后的苗用干掙的 濕布包好，放入保溫箱中，3 4 天即可出芽。 ( 二) 營(yíng)養(yǎng)土消毒處理 主要是為了去除十中的病菌，防止十傳病害對(duì)穗木的影響。常用的方法是將過(guò)氧乙酸或 福爾馬林配制成稀溶液，然后兌入營(yíng)養(yǎng)土中充分?jǐn)噭?，之后用塑料薄膜覆蓋。經(jīng)過(guò)7 1 0 大后， 揭開(kāi)薄膜，將營(yíng)養(yǎng)土充分翻動(dòng)，使殘余藥液消失。 ( 三) 播種 待砧小、穗術(shù)種子長(zhǎng)出芽以后便可進(jìn)行播種，將砧水和穗小都播種在穴盤(pán)內(nèi)。一般來(lái)講 穗術(shù)要比砧水晚播種3 4 天。 ( 四) 苗期管理 保證適當(dāng)?shù)臏囟群凸庹諘r(shí)間，使砧術(shù)和穗木正常生長(zhǎng)。當(dāng)砧木和穗水分別長(zhǎng)出2 3 片 真葉時(shí)為嫁接適宜期，可以進(jìn)行嫁接操作。 圖2 1 和圖2 2 分別為育成的砧木和穗術(shù)苗。 圖2 1 砧術(shù)苗 1 2 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章嫁接苗的參數(shù)分析 2 2 2 測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì) 圖2 2 穗木苗 嫁接苗培育好之后，對(duì)苗的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的主要參數(shù)有：( 1 ) 砧、穗 術(shù)子葉的高度h 1 ；( 2 ) 第一片真葉的高度h 2 ；( 3 ) 株高h(yuǎn) 3 ；( 4 ) 砧、穗木的軸徑中( 圖2 - - 3 ) 。 測(cè)鼉結(jié)果如表2 一l 所示。 圖2 - 3 砧、穗木苗參數(shù)測(cè)量 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章嫁接苗的參數(shù)分析 表2 - - 1 砧木、穗木的特性參數(shù) 砧木穗木 樣 子葉第一片真葉 本 軸徑中株高h(yuǎn) 3軸徑中株高h(yuǎn) 3 高度h 1高度h 2 號(hào)( m m )( m m ) ( m m ) ( m m ) ( m m )( m m ) 1 2 6 4 0 7 21 1 7 25 1 1 6 22 4 3 6 6 91 2 92l1 2 5 3 1 9 3 3 6 51 1 6181 1 i 4 2 2 3 0 7 l 1 0 8l7 1 1 4 52 33 2 6 2 1 1 221 2 0 62 53 85 91 1 72 2 1 1 3 72 43 56 31 2 11 81 1 9 82 63 96 71 1 7171 2 4 92 24 17 41 2 621 1 4 1 02 53 57 11 2 92 41 2 2 1 l 2 33 26 81 1 52 21 1 4 1 22 13 06 51 0 91 81 2 6 1 32 63 77 31 1 02 31 2 0 1 42 03 86 61 2 42 21 1 7 1 52 23 36 41 1 91 91 2 5 1 62 33 06 91 3 0221 2 0 1 7194 27 51 1 129 6 1 82 6 3 3 7 l1 2 4l81 1 5 1 9 25 3 6 6 31 1 7 2 2 1 1 8 2 02 24 4 6 71 1 6211 0 8 2 12 23 87 01 2 8l9 9 6 2 22 73 96 51 2 42l1 1 0 2 32 43 27 51 2 117l l l 2 42 52 97 41 1 91 61 2 7 2 52 13 46 31 2 41 81 1 9 223 參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析 ( 1 ) 砧木的參數(shù)分析 1 4 砧小直徑的平均值 n2 5 一中， 。， 中= 生l = ! l = 2 3 2 4 m 2 5 n ( 巾，一o ) 2 砧本直徑的方差 s 。= 土l j 了 砧木子葉平均高度 ( 中。- c o ) 2 = 02 5 2 5 日l(shuí) ，1 ， h 1 = 生一= 旦一= 3 54 4 m m 2 5 一h 2 砧木第一片真葉平均高度 h 2 = 型面_ - 砧木平均株高 ( 2 ) 穗木的參數(shù)分析 穗木盲徑的平均值 穗小直徑的方著 穗木平均株高 ( 3 ) ( 4 ) 2 5 h 3 ，e 3 ， h 3 = 上l 一= 上l 一= 1 1 9 4 4 m m( 5 ) 2 5 巾， o = l 一 n2 5 ( 中，一面) 2 ( 中，一動(dòng)2 & = 旦f2 生可 套管式嫁接要求砧、穗木苗的直徑相差不大， 求。選砧、穗術(shù)苗直徑的最大值作為毆計(jì)的依據(jù)， 傷。 ( 6 ) = o 1 6( 7 ) ( 8 ) 由以上數(shù)據(jù)可以看出所育的苗可以滿足嫁接要 這樣可以保證所有的苗在嫁接過(guò)程中不受到損 舛礬 乙一 掃 0 = q ”旦2 百扣丁 玨 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 第三章套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 3 1 蔬菜嫁接機(jī)器人的工作原理 蔬菜嫁接機(jī)器人是一種集機(jī)械、自動(dòng)控制與設(shè)施園藝技術(shù)于一體的高新技術(shù)，它可在極短 的時(shí)間內(nèi)，把蔬菜苗莖桿直徑為幾毫米的砧木、穗木的切口嫁接為一體，使嫁接速度大幅度提 高。套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)要代替人工完成嫁接任務(wù)，首先耍了解手工作業(yè)時(shí)套管式嫁接的作 業(yè)流程。圖3 一l 是套管式嫁接示意圖。具體操作過(guò)程是；首先將砧木的葦沿其伸長(zhǎng)方向2 5 度 3 5 度角斜向切斷，在切斷處套上嫁接專用套管，套管上端傾斜面與砧木斜面方向致。然后， 接穗在子葉( 或第一片真葉) 上方按照上述角度斜著切斷，沿著與套管傾斜面一致的方向把 接穗插入支持套管，盡量使砧木與接穗的切面很好地壓附在一起。 圖3 1 套管式嫁接示意圖 3 2 整機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能分析 套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)由砧木自動(dòng)夾持、切斷、供苗機(jī)構(gòu)，穗木自動(dòng)夾持、切斷、供苗機(jī) 構(gòu)，套管自動(dòng)進(jìn)給切斷機(jī)構(gòu)和套管夾持輸送機(jī)構(gòu)組成。其整體布局如圖3 2 所示 其中砧木自動(dòng)夾持切斷供苗機(jī)構(gòu)完成砧小苗的夾取動(dòng)作，并將砧木苗下端切成3 0 。左右的 斜面；穗木自動(dòng)夾持切斷供苗機(jī)構(gòu)完成穗木苗的夾取動(dòng)作，并將穗木苗的上端切成3 0 。左右的 斜面，砧木和穗木苗在砧、穗木接合位置處進(jìn)行嫁接；套管自動(dòng)進(jìn)給切斷機(jī)構(gòu)將套管切成1 2 m m 左右的小段，并實(shí)現(xiàn)套管的自動(dòng)進(jìn)給；套管夾持輸送機(jī)構(gòu)完成套管的張開(kāi)和閉臺(tái)動(dòng)作，并將套 管送到指定嫁接位置。將砧、穗木苗的接合部位套接在一起。 1 6 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)頗士學(xué)位論文第三章套管式蔬菜自動(dòng)嫁接帆的機(jī)械結(jié)構(gòu) 1 一t 作臺(tái)2 一砧木切肖機(jī)構(gòu)3 一砧術(shù)苗盤(pán)4 一砧禾夾苗手爪5 一砧、穗木接臺(tái)位置 6 一套管手爪輸送滑道7 一套管自動(dòng)進(jìn)給切削機(jī)構(gòu)8 一穗術(shù)苗盤(pán)9 一穗木切削機(jī)構(gòu)1 0 一穗木夾苗f 爪 圍3 2 套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的整體布局圖 砧木和穗木的供苗都采用旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)式結(jié)構(gòu)，這樣可以實(shí)現(xiàn)在同一時(shí)刻多個(gè)任務(wù)同時(shí)進(jìn)行 不僅簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，還可以提高工作效率。其作業(yè)流程如圖3 3 所示 圍3 3 套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)工作流程圍 1 7 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章套管式蔬菜自動(dòng)嫁接桃的機(jī)械結(jié)構(gòu) 本機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要采用電磁鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)，電磁鐵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、噪音小等優(yōu)點(diǎn)， 同時(shí)免去了氣動(dòng)元件的使用，降低了機(jī)器的生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。 動(dòng)力系統(tǒng)主要采用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，將電脈沖轉(zhuǎn)換成相 麻的角位移或線位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗的講就是：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū) 動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按沒(méi)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度( 即步距角) 。可以通過(guò)控制脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)來(lái)控制 角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的：同時(shí)也可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和 加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。本機(jī)中采用的是四通電機(jī)中的5 6 系列兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，它 具有小體積、高轉(zhuǎn)矩、低振動(dòng)的特點(diǎn)，其步距角為0 9 。 3 3 主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 3 1 砧木自動(dòng)夾持切斷供苗裝置 砧木自動(dòng)夾持切斷供苗裝置用來(lái)實(shí)現(xiàn)砧木苗的夾持、切削、送苗等任務(wù)。整體結(jié)構(gòu)如圖3 4 所示，由砧木供苗盤(pán)、砧木夾持手爪、電磁鐵、步進(jìn)電機(jī)、砧木切削機(jī)構(gòu)等組成。由步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)砧木供苗盤(pán)旋轉(zhuǎn)，每完成一個(gè)嫁接任務(wù)苗盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)9 0 度。砧術(shù)供苗盤(pán)有三個(gè)t 位， 其中嫁接苗的排苗和砧木苗的供苗位于同一個(gè)工位，其他兩個(gè)工位分別進(jìn)行砧木苗的切削和砧、 穗木的接合。 1 一砧小苗2 - - 切削支撐塊3 一刀柄4 一割刀轉(zhuǎn)軸 8 一電機(jī)座9 一步進(jìn)電機(jī)l o 一砧術(shù)供苗盤(pán)1 1 5 一砧木割刀支架6 - - 砧木割刀電磁鐵7 一刀片 連軸器1 2 一夾苗手爪電磁鐵1 3 夾苗手爪 圖3 - - 4 砧木自動(dòng)夾持切斷供苗機(jī)構(gòu) 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 1 ) 砧木夾持手爪 砧木夾持手爪有張開(kāi)和閉合兩個(gè)動(dòng)作，由電磁鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖3 5 所示，砧木夾持手爪由 兩部分組成，手爪1 固定在砧木供苗盤(pán)上，手爪2 可繞轉(zhuǎn)軸3 轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電磁鐵通電吸合時(shí)，手 爪2 繞轉(zhuǎn)軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，手爪張開(kāi)；當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，通過(guò)復(fù)位彈簧推動(dòng)手爪2 繞轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使手爪閉合。通常砧木夾持手爪都處于閉合狀態(tài)，此時(shí)電磁鐵處于斷電狀態(tài)；只有 當(dāng)位于 位l 時(shí)，電磁鐵通電吸合，砧木夾持手爪張開(kāi)。電磁鐵選用t a u - - 0 7 3 0 小型直流電磁 鐵，工作電壓2 4 v ，最大吸力i k g 。其溫度上升特征和吸引力特征如圖3 6 所示。 4 1 一夾苗手爪12 一夾苗手爪2 圖3 5 期嘲藤 湖麟 翹 g 街 墨袖 耋三 1 0 4 3 一手爪轉(zhuǎn)軸4 一連接板5 一夾苗手爪電磁鐵 砧木夾苗手爪動(dòng)作示意圖 ， ， 。產(chǎn)氣 r心、 辮 。吣 w 。i o韓饋，o 輔o m n t i e 迸奄射嚼 ) 。m 量霉黝| i 麟；i i o2l50，l i 口 s t r o k e ( m i 蚺一 圖3 - - 6 電磁鐵溫度上升和吸引力特征曲線 2 ) 步進(jìn)電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)的選擇有多方面的因素，包括額定電壓、輸出扭矩和電機(jī)的轉(zhuǎn)速等。 ( 1 ) 本機(jī)構(gòu)中所用步進(jìn)電機(jī)都配有專門(mén)的驅(qū)動(dòng)器，工作電壓在2 4 v 7 0 v 之間，本系統(tǒng)中 1 9 o ，。囂。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章套管式蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 選擇2 4 9 。 ( 2 ) 電機(jī)的轉(zhuǎn)速由嫁接過(guò)程中各個(gè)任務(wù)的時(shí)間分配來(lái)決定。電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)9 0 度完成一個(gè)嫁 接過(guò)程，在本文中電機(jī)轉(zhuǎn)9 0 度所需的時(shí)間取0 2 5 秒，也就是電機(jī)的轉(zhuǎn)速為