大蒜播种机的设计.docx

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大蒜播种机的设计

“人才培养模式改革和开放教育试点”机械设计制造及自动化专业（本科）

毕业设计论文

论文题目大蒜播种机器人的设计

学号

姓名

指导教师马林职称高级讲师

职称

市校苏州开放大学

分校昆山开放大学

教学班16秋机械设计制造及其自动化

2018年9月30日

摘要

我国是大蒜生产大国，大蒜在日常生活中应用广泛，不仅可做调料、食材，也是我国重要的出口创汇的传统产品，经济效益及附加值都很高。

由于大蒜蒜瓣外形不规则，为保证蒜瓣顺利发芽、扎根及吸收营养，种植时要求蒜尖朝上，因此目前我国绝大多数大蒜种植区域还采用人工种植方式，不仅效率低下，劳动强度大，而且还易出现用工荒。

大蒜播种的机械化及自动化仍是生产过程中的难题。

本毕业设计就是在现有研究基础上，对大蒜播种机进行探索性的研究和设计。

提出对大蒜种植机的排种器，蒜瓣识别机构，插植机构及车体等结构的构建，并改进研制高效率的控制系统，共开展了以下工作：

（1）拟定了大蒜播种机的总体设计方案，完成了机械结构的构建，并详细描述了其原理及结构，奠定了控制系统的建立基础。

（2）拟定了大蒜播种机控制系统的设计方案，设计了控制系统的组成，优化了系统的程序和电路，并简述了其控制原理。

（3）结合大蒜的不规则外形及其农业种植要求，设计了盘勺式排种机构，避免了取种时漏蒜，伤蒜等问题，结合毛刷清蒜与离心力清蒜等清种方法，保证一勺一蒜良好的取蒜率并提高蒜瓣利用率。

关键词：

大蒜播种机；机器人；种植机构；红外线识别；大蒜蒜瓣

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title

Designofgarlicseedingrobot

Abstract

Chinaisabigproducerofgarlic.Garliciswidelyusedindailylife.Itcannotonlybeusedasaseasoningandfoodstuff,butalsoanimportanttraditionalexportproductofChina.Itseconomicefficiencyandaddedvalueareveryhigh.Duetotheirregularappearanceofgarliccloves,inordertoensurethesuccessfulsproutingofgarliccloves,rootingandabsorptionofnutrients,garlicisrequiredtofaceupwardswhenplanting.Therefore,atpresent,mostgarliccultivationareasinChinastilluseartificialplantingmethods,whichisnotonlyinefficient,butalsohasgreatlaborintensity.Itisalsopronetolaborshortage.Themechanizationandautomationofgarlicsowingarestillproblemsintheproductionprocess.Thisgraduationdesignisbasedontheexistingresearch,exploratoryresearchanddesignofthegarlicplanter.Proposedtheconstructionoftheplantingdeviceforgarlicplanters,theidentificationmechanismforgarlicflaps,theplantingmechanismandthecarbody,andimprovedthedevelopmentofahigh-efficiencycontrolsystem.Thefollowingworkwascarriedout:

（1）Developedtheoveralldesignplanofthegarlicplanter,completedtheconstructionofthemechanicalstructure,anddescribeditsprincipleandstructureindetail,layingthefoundationforthecontrolsystem.

（2）Thedesignschemeofthegarlicseedercontrolsystemwasformulated,thecompositionofthecontrolsystemwasdesigned,thesystem'sprogramandcircuitwereoptimized,andthecontrolprinciplewasbrieflydescribed.

（3）Incombinationwiththeirregularshapeofgarlicanditsagriculturalplantingrequirements,apan-disctypeseedingmechanismwasdesignedtoavoidproblemssuchasleakageofgarlicandgarlicwhentakingseeds,andamethodofclearingthegarlicwithabrush,garlic,andcentrifugalforce.,Toensurethataspoonfulofgarlictotakeagoodgarlicrateandimprovetheutilizationofgarlic.

Keywords:

Garlicplanter；Robot；Plantingorganization；Infraredrecognition

第一章引言

1．1研究背景与意义

近年来，社会经济迅猛发展，我国的出口结构和消费结构不断调整。

大蒜是我国重要的经济作物，其种植面积不断扩大，据统计，我国的大蒜种植面积已超过世界总种植面积的一半，大蒜产量和出口量均居世界首位，因此大蒜产业已成为我国外汇的重要来源之一。

大蒜拥有较高的药用价值和经济效益。

其富含肽类、无机盐、含硫化合物、蛋白质及氨基酸等成分，有着独特风味。

大蒜不但是人们饮食生活中的不可或缺的重要组成成分，而且因其具有杀菌、养颜和消炎等功效，对于改善新陈代谢和维持正常的生理活动都有着重要作用，有着极高的保健营养价值。

图1.1蒜种播种后土中状态图1.2人工种植大蒜

1．2国内外研究现状

1.2.1国外大蒜播种机研究现状

从全球角度来看，国外研制的大蒜播种机大多采用旋耕后下种并覆土或开沟后下种并覆土两种方式，并不涉及蒜种直立种植的要求。

然而我国多是小田块种植，并不适合该种设备运行，故借鉴的价值不大。

目前，国外大蒜播种机类型按照动力源的不同可分为以下几种。

（1）人力、畜力作为动力。

此类型结构简单简单，功能包括开沟和播种，虽然与手工种植相比效率较高且成本较低，但播种的质量一般。

（2）以拖拉机为动力源。

使用拖拉机进行全悬挂或半悬挂播种，不仅可以一次播种多行，而且能同时完成其他工作：

如整地、覆土等，能更好地保证大蒜种植所需的各项条件。

图1.312行大蒜播种机

图1.4压穴式大蒜播种机图1.5种管式大蒜播种机

图1.6韩国永东机械厂生产的YD—1500型大蒜播种机

1.2.2国内大蒜播种机研究现状

分析国内大蒜播种机专利后可发现，大蒜播种机普遍无法做到直立播种，不符合种植要求；另一方面，某些播种机虽然带有方向控制装置且能直立栽种，但其采取的方法一般为传统思路，即蒜头埋入土壤表层。

直立栽培的效果还没有见到。

因此，蒜尖朝向的控制与和直立度的控制，仍是设计满足各方面需求的大蒜播种机的两个关键问题。

1.3本文主要研究内容

本文认真研究国内外各种大蒜播种机，分析其优劣后，结合大蒜农艺要求的同时辅助借鉴其优势结构，设计了一种新型大蒜播种机。

该播种机优点：

（1）在勺式拨盘排种器取种部分，采用扇形开合式结构，避免了取种过程中漏蒜伤蒜问题，根据大蒜外形设计了半球面夹紧式取蒜勺结构，之后通过Ｈ级清种方式清除多余蒜种并使其落入清种斗，保证单粒排种；

（2）接种斗和种植斗均设计为锥形结构。

能够在基本上解决种植过程中存在的蒜尖朝向问题，之后又采用了机械式翻转结构使蒜瓣调转朝上，解决了蒜瓣定向问题；（3）基本解决了种植后每个蒜穴单粒蒜瓣及蒜尖朝上问题，大蒜生产工人劳动强度降低，劳动生产率提高。

根据大蒜播种机机械及控制系统的设计，以及技术路线的制定。

第二章大蒜外形特征及播种机整机设计

2．1蒜种外形特征及播种要求

2.1.1蒜瓣外形尺寸测量分析

为方便对蒜种进行描述与后续实验，对水平放置的的蒜种的长宽高（图2.1）分别做以下定义：

蒜长（L）：

蒜种X轴方向最大距离；

蒜宽（W）：

蒜种Y轴方向最大距离；

蒜高（H）：

蒜种Z轴方向最大距离。

图2.1蒜种形状测量尺寸

根据GB/T5009.38  蔬菜、水果卫生标准的分析方法及GB/T18406.1  农产品安全质量 、无公害蔬菜安全要求对大蒜进行测量，本次测量随机筛选50个蒜瓣，记录数据于表2.1以便进行下一步的设计工作。

表2.1蒜瓣测量尺寸表

变量

个数

平均值

最大值

最小值

长L/mm

50

30.9

35.7

28.1

宽W/mm

50

19.7

24.7

15.6

高H/mm

50

21.2

23.5

18.2

重M/g

50

5.7

8.1

4.6

数据经整理所得频数图如下图2.2—图2.5。

图2.2L频数图图2.3W频数图

图2.4H频数图图2.5M频数图

由图可知大蒜的各项数据均符合正态分布。

取α为0.05，即可求得总体均值μ的置信水平为95%的置信区间：

（式2.1）

式中：

——参数平均值；

S——方差；

n——样本数；

——置信水平为1-α的样本个数为n的对应t分统计量。

将测得数据带入公式2.1中求得蒜种各项数据在置信水平为95%时区间为：

蒜长L（31±3.3mm），蒜宽W（21.2±3.8mm），蒜高H（19.5±4.2mm），分析表中及计算数据可知大蒜蒜瓣上尖下宽，蒜高与蒜宽尺寸相近，重心约在距蒜根三分之一处。

2.1.2大蒜播种农艺要求

在山东地区大蒜一年种植一季，在每年的十月至十一月中旬播种，主要以平作为主。

根据大蒜的收获时间，选种和播种分为早熟大蒜和晚熟大蒜。

选用高产优质的脱毒品种，质量好，整齐，无虫蛀，不霉变，无冷藏的优质大蒜做种子，要求约100瓣蒜瓣重约500g。

种植前，应进行初步的筛选蒜瓣，扒开大蒜，去除损坏的蒜芽或腐烂的蒜瓣，选用黄色的蒜瓣和干净的光身瓣，并选择完好的，中等大小和扁平的使用。

2．2大蒜播种机器人整机设计

基于大