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我國(guó)蔬菜瓜果種植過(guò)程中嫁接需求量大且因季節(jié)原因集中短期內(nèi)作業(yè)因此勞動(dòng)強(qiáng)度巨大，在勞動(dòng)力成本持續(xù)升高的今天機(jī)械化自動(dòng)嫁接已成為趨勢(shì)。本項(xiàng)目接合我國(guó)蔬果種植特點(diǎn)研制出了適合多種蔬果的嫁接機(jī)器人，其嫁接速度最高可達(dá)720株/小時(shí)且嫁接成功率大于92%，其速度是手工嫁接的三倍以上，以三倍于人工嫁接的速度計(jì)算，自動(dòng)嫁接可為嫁接環(huán)節(jié)省去60%以上的勞動(dòng)力。產(chǎn)品目前處于中試階段，其推廣前景優(yōu)良。

蔬菜嫁接技術(shù)是提高植株抗土傳病害的能力、提高植株抗逆性、提高產(chǎn)量的有效途徑。蔬菜自動(dòng)嫁接是基于嫁接理論的一種集機(jī)械、自動(dòng)控制與計(jì)算機(jī)視覺(jué)于一體的自動(dòng)化裝備，是替代人工嫁接的有效途徑。以西瓜為例，2010全國(guó)年產(chǎn)量近6600萬(wàn)噸，以3倍于人工嫁接的速度計(jì)算，自動(dòng)嫁接可為西瓜嫁接環(huán)節(jié)省去60%以上的勞動(dòng)力。
本項(xiàng)研究針對(duì)我國(guó)蔬菜種植面積大，機(jī)械化作業(yè)程度和裝備水平低這一現(xiàn)狀，在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度較高、操作方便、成本相對(duì)低廉的自動(dòng)蔬菜嫁接機(jī)器人。 本研究以西瓜為對(duì)象，對(duì)比各種嫁接方法，結(jié)合前期積累的研究基礎(chǔ)，選擇了西瓜的斷根貼接法。團(tuán)隊(duì)以嫁接苗入手進(jìn)行研究，包括幾何尺寸分析和力學(xué)性能的測(cè)定，這些數(shù)據(jù)為機(jī)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。該嫁接機(jī)器人包括一套輔助供苗系統(tǒng)和自動(dòng)嫁接裝置。輔助供苗系統(tǒng)包括圖像采集等硬件和基于VB開(kāi)發(fā)的軟件，主要負(fù)責(zé)前期的視覺(jué)檢測(cè)分析、嫁接苗夾取和搬運(yùn)工作，其中搬運(yùn)部分采用了一種二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，提高了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的精度，使得末端執(zhí)行器最大誤差在0.12mm以內(nèi)。自動(dòng)嫁接裝置主要負(fù)責(zé)砧木夾持、子葉切削、砧木搬運(yùn)、接穗夾持、接穗切削、接穗搬運(yùn)、砧木和接穗的接合等工作，機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)和電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的方式，在結(jié)構(gòu)上添加了微調(diào)機(jī)構(gòu)，使該機(jī)構(gòu)更具有適應(yīng)性。
該機(jī)器人采用了三菱的FX系列PLC作為控制部分的核心，實(shí)現(xiàn)順序控制，并用GX-Developer進(jìn)行編程。嫁接試驗(yàn)表明該嫁接系統(tǒng)運(yùn)行可靠、操作方面，且得到一組最適合嫁接的苗木參數(shù)：砧木子葉展角接近180°，苗莖在3.5-4.5mm，接穗苗莖在2.0-3.0mm，該參數(shù)范圍內(nèi)的嫁接苗嫁接速度可以達(dá)到720株/小時(shí)，成功率為92%以上。

第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎(jiǎng)
(1)2011“挑戰(zhàn)杯”校決賽特等獎(jiǎng)；
(2)2011省第十二屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)、最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)；
(3)《Development of an improved robotic graft system for gourd type vegetable seedlings》一文被美國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)主辦的機(jī)械工程領(lǐng)域國(guó)際峰會(huì)“ASME 2011 International Design Engineering Technical Conferences”所錄用