基本信息
- 项目名称：
- 适用于瓜科和茄科作物的蔬菜嫁接装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 目前我国蔬菜嫁接作业多靠人工完成，蔬菜生产机械化作业程度不足0.5%。人工嫁接速度慢、效率低，易出现嫁接苗成活率不高、嫁接质量不均一、出苗不均匀等问题，严重影响嫁接作业质量。作品着重研究作物柔性夹持定位技术、嫁接过程中砧木和接穗的精确对接技术以及嫁接针的出针与行程控制技术，并开发设计制作适用于瓜科作物和茄科作物嫁接专用嫁接装置，以期提高蔬菜嫁接生产的效率，提升全国蔬菜嫁接自动化的技术水平。
- 详细介绍：
- 目前我国蔬菜嫁接作业多靠人工完成，蔬菜生产机械化作业程度不足0.5%。人工嫁接除了速度慢、效率低、费工费时外，易出现嫁接苗成活率不高、嫁接质量不均一、出苗不均匀等问题，严重影响嫁接作业质量。作品设计了一种可针对不同类型的嫁接苗实现定位并保持其直线状态的柔性夹持机构,一种能引导接穗顺利插入到砧木的插接孔内，实现砧木与接穗的精确对接的机构,一种能顺利将针插入砧木并精确控制针行程的新型出针机构,一种可在嫁接过程保持针的行程轨迹不偏离的嫁接针定位机构。作品着重研究作物柔性夹持定位技术、嫁接过程中砧木和接穗的精确对接技术以及嫁接针的出针与行程控制技术，并开发设计制作适用于瓜科作物和茄科作物嫁接专用嫁接装置，以期提高蔬菜嫁接生产的效率，提升全国蔬菜嫁接自动化的技术水平。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、作品设计、发明的目的 目前我国蔬菜嫁接作业多靠人工完成，蔬菜生产机械化作业程度不足0.5%。人工嫁接除了速度慢、效率低、费工费时外，易出现嫁接苗成活率不高、嫁接质量不均一、出苗不均匀等问题，严重影响嫁接作业质量。 作品开发设计适用于瓜科作物和茄科作物嫁接专用嫁接装置，以期提高蔬菜嫁接生产的效率，提升浙江省乃至全国蔬菜嫁接自动化的技术水平。 二、基本思路 1、根据嫁接对象、嫁接方式和工作流程设计嫁接机构部件；2、建立三维模型并绘制二维CAD图纸；3、对蔬菜嫁接装置控制部分进行研究；4、制备样机，并进行样机测试。 三、创新点 1、设计了一种可针对不同类型的嫁接苗实现定位并保持其直线状态的柔性夹持机构；2、设计了一种能引导接穗顺利插入到砧木的插接孔内，实现砧木与接穗的精确对接的机构；3、设计了一种能顺利将针插入砧木并精确控制针行程的新型出针机构；4、设计了一种可在嫁接过程保持针的行程轨迹不偏离的嫁接针定位机构。 四、关键技术 1、作物柔性夹持定位技术；2、嫁接过程中砧木和接穗的精确对接技术；3、嫁接针的出针与行程控制技术。
科学性、先进性
- 作品针对我国蔬菜嫁接机械化程度低的现状，对蔬菜嫁接机械化进行了深入研究，其中着重研究了国内外研究很少涉及的适用于瓜科作物的斜插式、适用于茄科作物的针接式蔬菜嫁接装置。 作品克服国内外现有的作物幼苗夹持机构对苗的夹持损伤大、缺乏通用性的缺点，设计了一种可实现定位夹持并保持其直线状态的柔性夹持机构，该机构可针对不同类型的嫁接苗，确保机械作业过程中定位精确，同时对苗的损伤极小；设计了一种能引导接穗顺利插入到砧木的插接孔内，实现砧木与接穗的精确对接的机构，确保了嫁接的成功率；针对目前国内外研究的针接用自动出针装置机构复杂，不能精确控制出针长度的缺点，设计了结构简单，功能完整，能连续出针且能控制出针长度的新型出针装置，并实现了定位控制。 综上所述，作品与现有技术相比，作品克服了现有蔬菜嫁接机械作业过程中存在的对作物损伤大、定位精度不高、嫁接成功率和成活率有待提高的缺点，具有显著的技术创新与进步，作品相关的机构设计对其他农业作物的机械作业也有借鉴和参考意义。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品获得浙江大学第十二届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利
作品可展示的形式
- 实物、产品，图纸，现场演示，图片，录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、技术特点和优势： 1、将园艺学与机械学相结合，操作对象为蔬菜幼苗；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，减轻劳动强度；3、嫁接装置功能完整、机构简单，采用气动作为动力，安全可靠、操作简单、成本低廉，容易向农民推广。 二、适应范围和推广前景 我国蔬菜产量大，是世界最大的蔬菜生产国，设施农业生产中急需自动化蔬菜嫁接装备。以我省为例，我省蔬菜生产面积超过66万公顷，对嫁接苗有巨大的市场需求空间，在蔬菜嫁接苗需求量激增和农业劳动力老龄化双重压力下，对嫁接装置亦有广泛的市场需求。 作品独创的砧木定位夹持机构及出针机构，可作为国内外相关研究的技术借鉴。嫁接装置采用气动作为动力，安全可靠、操作简单、成本低廉，值得广泛推广。作品的操作对象为瓜科、茄科等经济作物，所创经济效益较高，应用前景广阔，提高农民经济收入，促进社会和谐稳定发展。
同类课题研究水平概述
- 在蔬菜嫁接苗需求量激增和农业劳动力老龄化双重压力下，1994年日本井关公司同日本生研机构协作推出了商品化GR800B型半自动瓜类作物嫁接机以及GR800T型半自动茄果类作物嫁接机。1990年日本TGR研究所以大规模育苗生产系统为目标研制全自动嫁接机，1993年开发出商品化茄果类蔬菜用GM0128型嫁接机，1995年用于瓜类作物嫁接作业的嫁接机问世。三菱公司根据日本全国农业协同组合联合会（JA）的嫁接苗生产模式开发出MGM600型全自动嫁接机。 韩国从20世纪90年代开始了蔬菜嫁接机器人的研制。其嫁接机器人主要采用靠接法，只实现了部分嫁接过程的自动化，自动化水平低，速度慢，而且对砧术苗和接穗苗的适应性差，不利于推广使用。继半自动式嫁接机之后，韩国Idealsystem公司开发出针式全自动嫁接机，该机采用防回转五角形陶瓷针作为砧木和接穗的固定物，利用穴盘整盘上砧木和接穗苗，操作方便，作业速度快，生产率可达1200株/小时，适合茄果类蔬菜的嫁接作业。 国内有多家单位在进行蔬菜嫁接机研究。中国农业大学张铁中教授率先在国内开展自动嫁接机器人的研究，于1998年开发出2JSZ-600型自动嫁接机，该机可实现营养钵上苗，图像识别调向，生产率可达600株/小时。东北农业大学辜松教授于2005年研制出2JC-350型自动嫁接机和嫁接苗愈合装置，目前已经在生产上应用，与国外生产的嫁接机相比，尽管有成本低廉、经济有效的优势，但嫁接的生产率与国外相比还有很大差距，需要进一步改进和提高。 在瓜类蔬菜嫁接过程中，要求嫁接苗的子叶朝向固定，嫁接苗定位上苗是否成功直接影响自动嫁接装备的嫁接作业质量。由于苗的生长是随机的，在识别定位过程中存在较大的难度。在采用针接法嫁接过程中，嫁接针的出针以及接穗插针是否成功直接影响了嫁接的成功率。虽有学者对此进行了研究，但效果不佳。 此外，国内外现有的嫁接夹持手一般为固定式，一般对苗的夹持损伤较大。另外，砧木与接穗苗对接是否精确也涉及到蔬菜苗的定位夹持问题。
