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基本信息
- 項目名稱：
- 適用于瓜科和茄科作物的蔬菜嫁接裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 目前我國蔬菜嫁接作業(yè)多靠人工完成，蔬菜生產(chǎn)機械化作業(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夾持定位技術(shù)、嫁接過程中砧木和接穗的精確對接技術(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，提升全國蔬菜嫁接自動化的技術(shù)水平。
- 詳細介紹：
- 目前我國蔬菜嫁接作業(yè)多靠人工完成，蔬菜生產(chǎn)機械化作業(yè)程度不足0.5%。人工嫁接除了速度慢、效率低、費工費時外，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)計了一種可針對不同類型的嫁接苗實現(xiàn)定位并保持其直線狀態(tài)的柔性夾持機構(gòu),一種能引導(dǎo)接穗順利插入到砧木的插接孔內(nèi)，實現(xiàn)砧木與接穗的精確對接的機構(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構(gòu)。作品著重研究作物柔性夾持定位技術(shù)、嫁接過程中砧木和接穗的精確對接技術(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，提升全國蔬菜嫁接自動化的技術(shù)水平。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、作品設(shè)計、發(fā)明的目的 目前我國蔬菜嫁接作業(yè)多靠人工完成，蔬菜生產(chǎn)機械化作業(yè)程度不足0.5%。人工嫁接除了速度慢、效率低、費工費時外，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蔬菜嫁接自動化的技術(shù)水平。 二、基本思路 1、根據(jù)嫁接對象、嫁接方式和工作流程設(shè)計嫁接機構(gòu)部件；2、建立三維模型并繪制二維CAD圖紙；3、對蔬菜嫁接裝置控制部分進行研究；4、制備樣機，并進行樣機測試。 三、創(chuàng)新點 1、設(shè)計了一種可針對不同類型的嫁接苗實現(xiàn)定位并保持其直線狀態(tài)的柔性夾持機構(gòu)；2、設(shè)計了一種能引導(dǎo)接穗順利插入到砧木的插接孔內(nèi)，實現(xiàn)砧木與接穗的精確對接的機構(gòu)；3、設(shè)計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構(gòu)；4、設(shè)計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構(gòu)。 四、關(guān)鍵技術(shù) 1、作物柔性夾持定位技術(shù)；2、嫁接過程中砧木和接穗的精確對接技術(shù)；3、嫁接針的出針與行程控制技術(shù)。
科學(xué)性、先進性
- 作品針對我國蔬菜嫁接機械化程度低的現(xiàn)狀，對蔬菜嫁接機械化進行了深入研究，其中著重研究了國內(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。 作品克服國內(nèi)外現(xiàn)有的作物幼苗夾持機構(gòu)對苗的夾持損傷大、缺乏通用性的缺點，設(shè)計了一種可實現(xiàn)定位夾持并保持其直線狀態(tài)的柔性夾持機構(gòu)，該機構(gòu)可針對不同類型的嫁接苗，確保機械作業(yè)過程中定位精確，同時對苗的損傷極??；設(shè)計了一種能引導(dǎo)接穗順利插入到砧木的插接孔內(nèi)，實現(xiàn)砧木與接穗的精確對接的機構(gòu)，確保了嫁接的成功率；針對目前國內(nèi)外研究的針接用自動出針裝置機構(gòu)復(fù)雜，不能精確控制出針長度的缺點，設(shè)計了結(jié)構(gòu)簡單，功能完整，能連續(xù)出針且能控制出針長度的新型出針裝置，并實現(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)有蔬菜嫁接機械作業(yè)過程中存在的對作物損傷大、定位精度不高、嫁接成功率和成活率有待提高的缺點，具有顯著的技術(shù)創(chuàng)新與進步，作品相關(guān)的機構(gòu)設(shè)計對其他農(nóng)業(yè)作物的機械作業(yè)也有借鑒和參考意義。
獲獎情況及鑒定結(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)科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品，圖紙，現(xiàn)場演示，圖片，錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 一、技術(shù)特點和優(yōu)勢： 1、將園藝學(xué)與機械學(xué)相結(jié)合，操作對象為蔬菜幼苗；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，減輕勞動強度；3、嫁接裝置功能完整、機構(gòu)簡單，采用氣動作為動力，安全可靠、操作簡單、成本低廉，容易向農(nóng)民推廣。 二、適應(yīng)范圍和推廣前景 我國蔬菜產(chǎn)量大，是世界最大的蔬菜生產(chǎn)國，設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需自動化蔬菜嫁接裝備。以我省為例，我省蔬菜生產(chǎn)面積超過66萬公頃，對嫁接苗有巨大的市場需求空間，在蔬菜嫁接苗需求量激增和農(nóng)業(yè)勞動力老齡化雙重壓力下，對嫁接裝置亦有廣泛的市場需求。 作品獨創(chuàng)的砧木定位夾持機構(gòu)及出針機構(gòu)，可作為國內(nèi)外相關(guān)研究的技術(shù)借鑒。嫁接裝置采用氣動作為動力，安全可靠、操作簡單、成本低廉，值得廣泛推廣。作品的操作對象為瓜科、茄科等經(jīng)濟作物，所創(chuàng)經(jīng)濟效益較高，應(yīng)用前景廣闊，提高農(nóng)民經(jīng)濟收入，促進社會和諧穩(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)勞動力老齡化雙重壓力下，1994年日本井關(guān)公司同日本生研機構(gòu)協(xié)作推出了商品化GR800B型半自動瓜類作物嫁接機以及GR800T型半自動茄果類作物嫁接機。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)研制全自動嫁接機，1993年開發(fā)出商品化茄果類蔬菜用GM0128型嫁接機，1995年用于瓜類作物嫁接作業(yè)的嫁接機問世。三菱公司根據(jù)日本全國農(nóng)業(yè)協(xié)同組合聯(lián)合會（JA）的嫁接苗生產(chǎn)模式開發(fā)出MGM600型全自動嫁接機。 韓國從20世紀(jì)90年代開始了蔬菜嫁接機器人的研制。其嫁接機器人主要采用靠接法，只實現(xiàn)了部分嫁接過程的自動化，自動化水平低，速度慢，而且對砧術(shù)苗和接穗苗的適應(yīng)性差，不利于推廣使用。繼半自動式嫁接機之后，韓國Idealsystem公司開發(fā)出針式全自動嫁接機，該機采用防回轉(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1200株/小時，適合茄果類蔬菜的嫁接作業(yè)。 國內(nèi)有多家單位在進行蔬菜嫁接機研究。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張鐵中教授率先在國內(nèi)開展自動嫁接機器人的研究，于1998年開發(fā)出2JSZ-600型自動嫁接機，該機可實現(xiàn)營養(yǎng)缽上苗，圖像識別調(diào)向，生產(chǎn)率可達600株/小時。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)辜松教授于2005年研制出2JC-350型自動嫁接機和嫁接苗愈合裝置，目前已經(jīng)在生產(chǎn)上應(yīng)用，與國外生產(chǎn)的嫁接機相比，盡管有成本低廉、經(jīng)濟有效的優(yōu)勢，但嫁接的生產(chǎn)率與國外相比還有很大差距，需要進一步改進和提高。 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嫁接裝備的嫁接作業(yè)質(zhì)量。由于苗的生長是隨機的，在識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)者對此進行了研究，但效果不佳。 此外，國內(nèi)外現(xiàn)有的嫁接夾持手一般為固定式，一般對苗的夾持損傷較大。另外，砧木與接穗苗對接是否精確也涉及到蔬菜苗的定位夾持問題。
