發(fā)展機械秧苗移植

1、譯 文摘要苗木的移植在米的培養(yǎng)中是勞動密集的操作。它也是一個熟練的工作而且包括有一彎下的動作，如在一個水池領域中作姿勢。在哪里需要存在機械化操作。對于這一個目的，機制的設計被實行跟隨分析綜合的方法。作為基本設計選擇有耦合器擴展的計劃四-條聯(lián)接。 由機制產(chǎn)生的路徑在一個計算機屏幕上策劃。通過藉由在耦合器點的輸出運動的不同路徑被獲得的機制中改變各種不同聯(lián)編的尺寸。 潛在的聯(lián)編尺寸被識別基于墑的路徑的適合, 傳達和苗木和回返運動的種植。一四排自力推進的移植使用上述的機制和一將-最佳化種植手指然后被發(fā)展而且測試。 移植系統(tǒng)的機器被發(fā)現(xiàn)技術(shù)上能實行。 1 介紹印度是一個以農(nóng)作物之一的米作為它的主要食物居

2、多的農(nóng)業(yè)國家。它每年有八千萬噸飯生產(chǎn), 世界上大約22%的米生產(chǎn)是哪一個國家。文化上地，在水浸水的領域的20-35天齡的年輕苗木的移植被偏愛結(jié)束直接播種。他對較好的生產(chǎn)量的前領引由于較好的農(nóng)作物在被移植的農(nóng)作物中是可能的管理實務。移植的操作需要大量的人力 (大約 400個工時/畝) 而且工作是非常艱苦的包括在彎下姿勢工作而且搬進泥濘的領域。 因此，這被考慮如一個需要機械化的活動。 移植的機械化在農(nóng)作物的生產(chǎn)中也促進后來活動的機械化。因為經(jīng)濟費用，在日本和韓國已經(jīng)成功的機器無法在印度被采用拘束和由于這國家的盛行很廣文化實踐。 名詞匯編L1 曲柄艾伯塔 (艾伯塔 ) 的長度。L2 耦合器的長度。L

3、3 跟隨器的長度連接。L4 固定的環(huán)節(jié)的長度。LF 連接耦合器擴展的長度。xF 耦合器的X - 共同縱坐標指向F。yF 耦合器的Y - 共同縱坐標指向F 。 固定的環(huán)節(jié)的傾向的角(角度)。耦合器和這個跟隨器之間的包括的角(角度)連接。1 耦合器的角(角度)。2 跟隨器的角(角度)連接。數(shù)學常數(shù), 3.14 給角(角度)裝上曲柄。包括了耦合器和這個耦合器擴展之間的角(角度)。操作地以機器制造-移植系統(tǒng)可能被依下列各項 (圖1) 看得見。 苗木在一個盤子中被堆積. 由合適機制操作的一只載植手拾起托盤的苗木。圖 1. 概要的機械苗木移植 苗木被攜帶到土壤而且被放置在適當?shù)纳疃仍谝粠缀踔绷⒌刈髯藙荨?

4、載植手回到它的最初位置，以便它能重復程序。 機器動作為種植轉(zhuǎn)寄到下一個位置。 在目前的調(diào)查方面為移植苗木的目的設計了機制。由一臺發(fā)動機以大約40轉(zhuǎn)/分驅(qū)使了機制。相同的發(fā)動機驅(qū)使移植者的地面輪子。地面輪子和播種機制的曲柄之間的速度比例決定植物之間的間距。1.1 用于動力的播種機制的設計操作 1 說明動力操作的機械的大多數(shù)播種裝置能分類為四-條聯(lián)接的曲柄和搖桿機制。 一只載植手, 它是機制的耦合器環(huán)節(jié)的一個部分, 使種子托盤的苗木分離和把他們放在土壤里。 由載植手指追蹤的曲線可以在播種的苗木的穩(wěn)定性方面有影響力。認為播種機制的運動學分析對于它的操作和它的進一步的改進的理解必不可少。1.2 機制的

5、設計2 Erdman 和桑德爾2 說大多數(shù)機制任務的設計要求傳送到單一輸出、單一輸入。 因此, 單一程度是使用得最經(jīng)常地的形式- - 自由機制。 Shigley 6 說明 Grubler S 標準涉及了機制方面的環(huán)節(jié)的數(shù)字和運動學對的數(shù)字和種類。它能為決定機制的自由的程度使用。Erdman和桑德爾2 說明分析技術(shù)能用把昂貴和消耗時間的建筑物放回原位和試錯法設計方法方面的物質(zhì)的原型的測驗。 分析技術(shù)通常形成多數(shù)合成方法的一個基本部分。諾頓4 說明四-條聯(lián)接應該在中間，運動的 rst 解決辦法控制調(diào)查的問題。能做工作的最少的部分通常將給出最不昂貴和最可靠的辦法。諾頓4 說明 Grashof 條件能

6、用作很簡單的關(guān)系, 它(這)預料四- 條聯(lián)接的狀態(tài), 基于環(huán)節(jié)長。Zimmerman 7 說明如果環(huán)節(jié)之一有比另一個三的總和更很大長度, 四-條機制實際上不可能。Hirschhorn 3 說明一四- 條聯(lián)接截然不同類型機制的能由倒置獲得。 由曲柄巖石者機制取得了嗎，這兩個環(huán)節(jié) xing 之一用最短的環(huán)節(jié)雙了。保羅 5 提議 Newton - Raphson 方法能使用用解決為解決四- 條聯(lián)接位置問題發(fā)展(產(chǎn)生)的非- 線性的等式。Zimmerman 7 說明一個基本機制設計問題是的它那個四- 酒吧(條)鏈條能為提供辦法(溶液)嗎，它折射率四-條機制的耦合器的一個點描述密切接近這希望的一個的路徑

7、。2 方法學一個機械載植手里的方法跟隨運動的希望的路徑。選擇有所有再次渦旋形對的計劃四-條聯(lián)接, 如同這很簡單, 機制由也許保持起來和可以花費得少容易制造的其組成了。把輸入運動應用于曲柄, 因此運動是不斷延伸和旋轉(zhuǎn)的。輸出運動跟隨合適路徑滿足在下面規(guī)定的一個移植者的需要。機制應該有自由的一度并且能夠制造回路的一個耦合器點可以被合并。在耦合器點將連接這只載植手。2.1 被提議種植機制的輸出運動需求。（I）種植機制的建議的輸出運動是要從這些安排的一個托盤得到這個苗木。為這個托盤提供槽縫有利于手指的不間斷運動。在向下的傳播期間,機械手把這些苗木帶到土壤中。(II)苗木那時要以希望的深播種。 (III

8、 )苗木要在一個幾乎垂直的位置播種。可以允許大約30°的偏差。 (）載植手要回到原始位置探求播種操作。 在返回運動期間要求手指沒有妨礙種植的苗木運動。播種的末尾的手指的速度的方向的顛倒反轉(zhuǎn)為達到它有益。 (v)在返回運動期間 , 一只手指沒有妨礙托盤必須經(jīng)過路徑。這要防止在托盤中安排的苗木的任何可能干擾。這樣, 向前傳播的路徑和返回傳播的路徑將必然不同。 (vi)手指在它的運動期間不能干擾機器的其他成員。 (VII)機制的部分必須從這個田地有恰當清除在這些部分上使土壤的積累減到最少。選擇的點從田地層次必須位于在恰當度,種子托盤才能有的恰當清除。 (VIII) 如當機器運動此時有傳播的

9、恒定向前速度, 播種周期是不斷延伸的。四- 條的四個環(huán)節(jié)的尺度回路的方向嗎。耦合器擴展的 xed 環(huán)節(jié), 長度和耦合器擴展的角度是要為設計決定。因為沒能直接合成這些價值這決定檢查對用于上面所述參數(shù)的各種考驗值和研究由這樣的機制由于移植的目的產(chǎn)生的路徑的適宜性。 有系統(tǒng)地改變了上面所述參數(shù)專斷使用規(guī)定了范圍。在大約0.23 百萬個聯(lián)接設計的目前的調(diào)查期間檢查。 使環(huán)節(jié)尺度的選擇跟隨分析和選擇的一個方法。 如同在上面陳述那樣使環(huán)節(jié)尺度改變了。為環(huán)節(jié)尺度的每個考驗值在一個計算機屏幕上計算和顯示移植手指點的運動的路徑。最初, 如同以第2.1部分陳述那樣滿足輸出運動需要的環(huán)節(jié)尺度選擇。 給出細節(jié)以第2.

10、4部分。研究和生產(chǎn)也許更好的路徑聯(lián)接設計進一步, 在上面所述選擇的設計值周圍規(guī)定環(huán)節(jié)尺度的小范圍。的路徑載植手點運動再次檢查, 牢記陳述得更早的需要。 在幾個設計以外, 一個選擇了, 很可能給最好的路徑。這樣, 分析和選擇在設計程序中形成了這個主要策略。 最初忽視移植機器的向前傳播速度因為這對播種手指的速度在比較方面小層設計的1。 固定的角度。環(huán)節(jié)也認為是零。在得出近似設計以后這些值也在層2方面變化了。最后, 耦合器擴展環(huán)節(jié)的形狀也是設計這沒有干擾運動此時有機器(層3 )的其他成員的。把聯(lián)接的參數(shù)在下面列成表: 2.2. 用于設計的聯(lián)接參數(shù)。用于設計的聯(lián)接參數(shù)。1 曲柄的長度, L1 2 耦合

11、器的長度, L2 3 跟隨器的長度, L3 4 固定的環(huán)節(jié)的長度, L4 5 耦合器擴展的長度, 低頻 (LF ) 6 耦合器擴展的角(角度), 7 聯(lián)接的真實尺寸8 和水平的固定的聯(lián)系的角度, 9 傳播的速度。 2.3 聯(lián)接的分析要決定的聯(lián)接參數(shù)用第2.2部分表示陳述。為這些選擇了考驗值并且為一個完全旋轉(zhuǎn)后面是耦合器點的路徑在一個計算機屏幕上策劃。用第2.1部分表示在出列成表的標準的基礎方面檢查了這條路徑。應當注意的是如當改變固定的環(huán)節(jié)的角度, 整個路徑將變得傾斜。 在檢查路徑的適宜性時這牢記。由參加由平直線處于曲柄角的不同值狀態(tài)計算的耦合器點獲得了這條路徑。 在分析曲柄期間以1°

12、設置了角度。如下計算耦合器點的位置。 在圖中顯示了四- 條聯(lián)接。圖2 ( a)。環(huán)節(jié)矢量的總和X和Y部分。L1cos()+L2cos(1)+L3cos(2) -L4=0, L1sin()+L2sin(1)+L3sin(2)=0在L1是曲柄艾伯塔 (艾伯塔 ) 的長度那里, L2 耦合器的長度曲柄角(角度), 1耦合器的角(角度)和2是跟隨器環(huán)節(jié)的角(角度), 跟隨器環(huán)節(jié), L4 固定的環(huán)節(jié)的長度, 的L3這長度。 讓f1和f2 被作為定義的功能。f1= L1cos()+L2cos(1)+L3cos(2) -L4=0 ,f2= L1sin()+L2sin(1)+L3sin(2)=0這是兩個未知數(shù)

13、方面的一套兩個非- 線性的等式, 1, 2因此, 對于它的辦法的迭代法等式能, 使用方法。 點陣式然后在這情況能被擴大為字角文(b) 對字圖2 有耦合器的基本四- 條聯(lián)接連接擴展。 (a) 環(huán)節(jié)的方向。 于分析的三角形結(jié)構(gòu)。1K+1 1K= f1 cos(2)+ f2 sin(2) L2 sin(1 2)=上標K 和 k+1 指示反復的次序的地方。這需要 1 , 2 使這個反復繼續(xù)了直到差別是- 介於 的在兩個連續(xù)不斷的步驟中計算的值不超過預定的錯誤值。為1 , 2 ,初始辦法(溶液)的需要如下是滿意的。把結(jié)構(gòu)看作在圖中顯示。圖2 (b )形成三角形的幾何學。照樣, 下面的等式是可適用的: 1

14、=2=+9 是耦合器之間的包括的角(角度)的地方并且跟隨器環(huán)節(jié)和 是數(shù)學常數(shù)。 9 和 的上面所述(價)值計算, 使用三角關(guān)系。=cos-1 有計算一組精確的解決為 1,2, 找 10 倍數(shù)的的下價值. 精確價值1,2對的新價值符合被假定躺在鄰近地區(qū)中1,2為 h 的早先價值計算。 因此, 價值 1,2獲得現(xiàn)在為的早先價值為的新價值被采取如開始的解決。 反復的相等然后用來計算更多的正確價值?，F(xiàn)在再一次被增量，而且程序被重復。 如此曲柄的充足旋轉(zhuǎn)被完成。 耦合器點的位置獲得耦合器角(角度), 在X 和Y 指示X 那里從低的等式計算- 耦合器點的任何Y - 共同縱坐標。在 XF 是耦合器點F的X

15、- 共同縱坐標那里, yF 耦合器的Y - 共同縱坐標指向F ; 低頻 (LF ) 耦合器擴展和 的長度是耦合器和這個耦合器擴展之間的包括的角。2.4 在階段1聯(lián)編尺寸的選擇。它被假定最長的聯(lián)編的長度不應該比 50 次大最短的聯(lián)編的長度。 因為在決定耦合器曲線的性質(zhì)方面，聯(lián)編長度比很重要, 最低的聯(lián)編指示當 L1被假定當做1.00單位長的。L3和L4 能每個在范圍 1.00-50.00 中有長度。 (回合 1 在表 1 顯示) L2 的最大價值被從下列的二種情況決定:L2 max=L1+L3+L4 L2 max=50.00用作耦合器長度的范圍從1.00到100.00并且對于耦合器角從0

16、6; 到360°。標準的 Grash應用決定聯(lián)接的可動性 發(fā)現(xiàn)滿足第一個圓中的這個標準的聯(lián)接的數(shù)字是84 。 以對(用 )于 耦合器擴展的長度的五個(價)值和以對(用 )于 耦合器擴展角(角度)的 12 個(價)值發(fā)現(xiàn)這個圓的中的結(jié)合的數(shù)字(目)是 84 個 × 個 5 個 × 個 12=5040 。 這些分析, 使用在上面陳述的程序并且學習(研究)為每一個結(jié)合的路徑。 在這個圓的期間確定(等同)了幾乎七個潛在設計。 第二個圓以在 1 表中顯示的尺度的范圍開始了。 一些設計(是)要當更緊(更近)的學習(研究)時放棄。 在這個圓的中, 分析的結(jié)果導致一個潛在設計。

17、同樣地, 完成了這第三和第四個圓。 在這舞臺(層)的末尾定案的聯(lián)接的參數(shù)在表2中展示手指的運動的路徑在階段1結(jié)束的時候在圖3被顯示。 它是發(fā)現(xiàn)展現(xiàn)在第2.4.1節(jié)被列出的下列的財產(chǎn)，它能在第2.1節(jié)列出的需求被滿意被發(fā)現(xiàn)。在種植之后很快，一個另外的特征在 180°是手指的回返。這非常有用而且由于它自己的慣性將會幫助苗木的釋放除了在手指的回返運動期間讓苗木未受到干擾的之外。表1、對(用 )于 分析的環(huán)節(jié)的尺度的范圍Round Sl. No. Range of dimensions L1 L2 L3 L4 LF w (deg)No. of combinations 1 1 1 2 3 1

18、.00 1.00 1.00 1.00 (Stated) 1.003.99 5.417.62 17.1421.00 1.0050.00 1.007.07 1.007.07 1.007.07 1.0050.00 1.007.07 2.6618.80 7.0750.00 1.00100.00 3.1631.62 1.0031.62 3.16100.00 0360 180360 270360, 0120 300360, 0120 5040 21 700 37 920 11 000 2 4 5 6 7 1.00 1.00 1.00 1.00 48.3450.00 3.8915.14 12.7318.50

19、 1.006.21 1.007.07 2.6618.80 2.6618.80 7.0750.00 18.8050.00 2.6618.80 7.0750.00 7.0750.00 10.00100.00 1.0031.62 3.16100.00 1.0010.00 330360, 0120 240360, 030 30150 300360, 0120 7740 41 400 28 980 13 800 3 1 1.00 1.171.59 1.922.96 1.922.96 4.086.81 300340 26 300 4 1 1.00 1.341.44 2.222.44 2.222.44 4.

20、575.42 310330 50 000 Total 243 880 表2、聯(lián)接的尺度用層尺度合成物的表1示定案SI.No. 插圖 符號尺度1 曲柄 (單位(單元)距離) 的長度2 耦合器 (單位(單元)距離) 的長度3 跟隨器 (單位(單元)距離) 的長度 4 固定的環(huán)節(jié) (單位(單元)距離) 的長度5 耦合器擴展 (單位(單元)距離) 的長度6 有耦合器的耦合器擴展的角(角度)連接 ( 程度 )L1 L2 L3 L4 LF 1.001.392.39 2.39 5.00 317.5 圖3 耦合器的運動的路徑指向狀態(tài)設計的1個的末尾。2.4.1路徑的性質(zhì)由參數(shù)有的聯(lián)接產(chǎn)生在表2中列表1、播種的

21、一個點能位于處于L狀態(tài) (圖3)在哪里, 手指到大約180° 的土壤中的希望的深度和銳利折回。因此，苗木的慣性使它本身集合將會在釋放來自手指的苗木方面幫助。圖4 . 固定的環(huán)節(jié)的傾向的角(角度)對播種和曲柄的點之間的垂直距離的影響, 中心。圖5 由于向前速度的重疊在手指的運動的路徑上改變。2、如果手指從K 到L移動向下的, 則手指的返回運動是通過在左側(cè)面離開這個播種的 苗木 的這條路徑的右側(cè)方面。 這是理想的因為在處于L狀態(tài)播種以后沒干擾這個苗木。圖6 有不同耦合器擴展角(角度)的機制方面的播種手指的運動的路徑。表3傳遞的優(yōu)化的值處于耦合器擴展角 () 的不同值和水平的 () 固定的

22、聯(lián)系的傾向狀態(tài)移植者快速前進。3、苗木可能被挑選在為在 K 移植上面哪里，手指運動是向下的。4、有手指加快的中肯切題播種的點的返回運動的分離的路徑。5、盤子被放置在對于機器的左邊的K，而且機器可能移動到右邊。因此，一些機器部份就被種植的苗木通過。應該有有固定聯(lián)編 () 和不同的耦合器聯(lián)編延長的定方位的不同角度角度 () 的機制的播種的速度。為這一個目的的充足清除。 那垂直的K和L之間的距離為立著的苗木表現(xiàn)可得的清除。 選擇適當?shù)目潭葹槁?lián)編長度能確定這一個清除的大小。圖7 以由有固定的環(huán)節(jié)的方向的不同角(角度) ( ) 和不同的耦合器的機制引起的傳表4聯(lián)接的運動學尺度為移植機制合成。 序號 特點

23、符號尺度1 曲柄的長度, 公分L1 1.00 2 耦合器的長度, 公分L2 1.39 3 跟隨器的長度, 公分L3 2.39 4 固定的環(huán)節(jié)的長度, 公分L4 2.39 5耦合器擴展的長度, 公分LF 5.00 6有耦合器的耦合器擴展的角(角度)連接310 7的角(角度)固定和水平的聯(lián)系, 程度 20 圖8. 與設計層2以后的地面相關(guān)的手指的運動的路徑。6. 這個固定的環(huán)節(jié)廣告 AD(圖2a)可以給傾向帶來在A和D的那些比作的低的升級種植L的點。它也確保土壤水平的機器部件的更多清除。 2.5 第二和第三層叁數(shù) (在第 2.2 節(jié)列出的項目 7-9) 是在第二個階段中被決定。 連合的真實大小將會

24、仰賴苗木的大小。在被攜帶的 K(見到圖 3) ，苗木能被從盤子挑選向下的對點 L 然后為種植和手指沒有干擾在盤子中被堆積的苗木將會經(jīng)過分開的路徑對出發(fā)點重描。 下列的觀察在機制的初步研究上被注意。2.5.1 在機制的初步研究方面的觀察在階段1設計了。1. 對在上述的機制中的 1.00個單位的10 cm的刻度尺寸將會是適當?shù)目紤]苗木的大小。這將會種植扼要提供來自盤子的35cm的垂直距離。圖 9 手指的幾何學形狀武裝耦合器擴展的部分。2. 這個曲柄銷釘經(jīng)過最低的 在它的旋轉(zhuǎn)期間指向E。跟隨器對于固定的點D是舊約全書的。如果我們能布置這兩個點有地面的同等升級的機制得到地面的半方 - tire 機制的

25、最大清除, 這也許可能。這在 圖.4是明顯的。在這種情況下固定的環(huán)節(jié)的角度制定是24.5°。因此, 可以接近這個值選擇固定的環(huán)節(jié)的角度。 3. 機制可能是布置的，這是處于K狀態(tài)選擇 苗木 和處于L狀態(tài)播種。在以后播種, 手指通過分離的路徑返回。這可以注意返回傳播期間的手指不干擾這個播種的苗木。照樣選擇曲柄旋轉(zhuǎn)的方向。 4. 播種對手指的運動的向前速度的重疊造成了如圖5所顯示的一條運動的路徑。 這指出了播種期間的手指的路徑最(多)影響。而不是180°條返回路徑不久播種, 根據(jù)向前傳播的方向有或者回路或者彎曲的路徑。 圖.10 合并新機制的自推進的米移植的草圖。 ( 1 ) 傳

26、輸情況(箱子)。 ( 2 ) 發(fā)動機, ( 3 ) 地面輪子軸(箭), ( 4 ) 支持抓住, ( 5 ) 種植者給軸(箭), ( 6 ) 柄, ( 7 ) 手指集合, ( 8 ) 曲柄, ( 9 ) 耦合器環(huán)節(jié)裝上曲柄，( 10 ) 托盤, ( 11 ) 種子推板, ( 12 ) 地面輪子, ( 13 ) 給箱罐加燃料， ( 14 ) 漂浮5 耦合器擴展環(huán)節(jié)或者耦合器擴展環(huán)節(jié)的角(角度)的長度方面的小變化也找到改進播種的點的路徑 (圖6) 。 因此, 能使這些參數(shù)改變得到鋒利返回路徑?；趶纳厦嫠龀醪窖芯揩@得的結(jié)論, 在第二層使機制的設計繼續(xù)。1到5使以第 2.2 部分列成表的環(huán)節(jié)尺度保持

27、不變。耦合器延長聯(lián)編的角度被從對5°的步驟的310°是向下的 325°改變。三固定聯(lián)編按某一角度轉(zhuǎn)動在-20 °被選擇,-24.5°和 -29°。播種的向前速度被在試驗改變。在分析方面合并傳播的向前速度。 向前速度也在考驗方面變化了。 為和的給的(價)值, 獲得鋒利返回路徑的向前速度在表3中顯示。 在 圖.7 靠近與這些相應的播種位置的路徑顯示。在第二層分析的基礎方面選擇=20°的值。角度被改變到310°設計向前速度每種植周期將是14公分。在表4中給出了設計值。在圖.8 顯示手指的運動的路徑。在第三層分析, 用圖表制定耦合器擴展環(huán)節(jié)的幾何學形狀和在圖9中顯示。它確保耦合器擴展環(huán)節(jié)在整個運動期間除了這在苗木的選擇期間由手指需要的其以外將不妨礙托盤。 在實驗室條件方面發(fā)展和測試上面所述機制的實驗室模型 (圖10 ) 。 進一步, 上面所述機制合并的一個四- 米(移植者也發(fā)展和(被)測試。圖10展覽的是移植機草圖。 這由一臺汽油發(fā)動機發(fā)動了一個自推進的模型。這個移植機已經(jīng)滿意地運作。參 考1 Anonymous Rice Transplanters, RNAM Digest I. Regional Network for Agricultural Machine