蔬菜穴盤苗插入頂出式取苗裝置研制

文永雙，張俊雄，張 宇，田金元，袁 挺，譚豫之，李 偉

（中國農(nóng)業(yè)大學工學院，北京 100083）

0 引 言

中國是世界蔬菜生產(chǎn)和消費第一大國，根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2019年中國蔬菜種植面積達到20 863×103hm2，產(chǎn)量7.21億t。大部分蔬菜采用育苗移栽的種植模式，移栽環(huán)節(jié)以人工移栽和半自動移栽為主，存在勞動強度大、移栽效率低、成本高等問題[1-4]。全自動移栽機在半自動移栽機的基礎上增加了自動送盤、取苗、送苗、投苗等機構，單行移栽頻率可達70～140 株/min[5-7]。

日本、美國、荷蘭等國對育苗移栽技術研究較早，根據(jù)本國作物、地理特點和蔬菜種植農(nóng)藝設計了不同類型的自動移栽機，已得到推廣應用[8-11]。意大利 Ferrari公司研制的牽引式多行寬幅全自動移栽機，配套使用特制的硬質(zhì)穴盤，采用頂夾式取苗，移栽效率較高；日本洋馬研制的PF2R型乘坐式全自動蔬菜移栽機，配套使用撓性軟穴盤，采用單行回轉(zhuǎn)臂驅(qū)動 2個插入夾持式取苗機械手進行取苗，性能穩(wěn)定可靠。國外機型不能完全適合中國蔬菜種植農(nóng)藝，且結構復雜，價格昂貴[12-13]。國內(nèi)對全自動移栽機也進行了相關研究，楊傳華等[14]利用高速伺服電動缸驅(qū)動推桿將整排缽苗頂出，實現(xiàn)高速精準取苗；倪有亮等[15-16]設計了縱/橫向移盤機構、頂夾式取苗機構等，完成缽苗的隔穴頂出和夾取，通過理論分析和建模仿真，獲得關鍵部件參數(shù)；文獻[17-20]設計了非圓齒輪行星輪系取苗機構，建立機構動力學模型，進行了機構動力學仿真分析和臺架試驗，減小了機構振動、改善了其動力學性能；文獻[21-24]設計了滑道式插入夾持取苗裝置，采用整排取苗間隔投苗和整排取苗再分苗的方式進行取投苗，提高了取苗效率和穩(wěn)定性；王蒙蒙[25]提出了氣動柔性下壓式取苗，對壓缽頭進行優(yōu)化，該機構取苗頻率較高，但僅適于展寬較小的缽苗；袁挺等[26]提出氣吹振動復合式取苗，振動打破缽苗與穴盤的粘結力，氣吹輔助取苗，取苗性能穩(wěn)定，該取苗方式同樣僅適于展寬較小的缽苗。而現(xiàn)有取投苗裝置也存在結構復雜、傷苗率高等問題[27-29]。

頂出式取苗結構簡單，取苗效率較高，但缽苗與穴盤粘結力不同，拋出后的缽苗存在翻滾、落苗軌跡不可控、落苗位置一致性差等問題。插入夾持式取苗工作性能穩(wěn)定，但機械手結構復雜，取苗軌跡規(guī)劃困難。本文結合頂出式和插入夾持式取苗特點，根據(jù)缽苗盤根由下向上逐漸稀疏的特點和基質(zhì)-根系復合特性[30]，設計一種插入頂出式取苗裝置，并通過理論分析與取苗試驗，完成裝置的結構優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)選。

1 整機結構與工作原理

1.1 整機結構

72穴穴盤（6×12）缽苗疏密適中，適用于多種蔬菜作物育苗，應用廣泛，本文以72穴蔬菜穴盤苗為移栽對象，采用機-電-氣相結合的驅(qū)動方式實現(xiàn)自動送盤、取苗、送苗、投苗、空盤回收等作業(yè)過程，包括穴盤和缽苗的間歇有序輸送、穴盤苗的插入頂出、空盤的回收和碼垛等動作。蔬菜穴盤苗插入頂出式取苗裝置由、送盤機構、插入頂出機構、翻板機構、梳理板、送苗機構、空盤回收機構等組成，如圖1所示。

圖1 插入頂出式取苗裝置結構圖Fig.1 Structural diagram of insertion and ejection type seedling taking device

送盤機構由側(cè)板、帶固定塊的同步帶、仿形桿等組成，通過側(cè)板傾斜安裝在空盤回收機構上方。固定在兩側(cè)同步帶上的仿形桿卡住穴盤，步進電機驅(qū)動穴盤間歇移動；梳理板位于送盤機構前方，送苗機構上方，起梳理穴盤苗和固定穴盤的作用；插入頂出機構設置在送盤機構內(nèi)部，由氣缸驅(qū)動整排頂針沿直線導軌前后滑動；翻板機構由旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動翻板往復轉(zhuǎn)動；送苗機構由步進電機驅(qū)動，缽苗位于輸送帶隔板內(nèi)，實現(xiàn)精確間歇有序送苗，通過投苗漏斗將缽苗豎直投入到栽植機構；取苗完成后的空盤，由空盤回收輸送帶送至碼垛機構完成空盤碼垛。觸摸屏-PLC控制系統(tǒng)控制各機構協(xié)調(diào)配合，共同完成自動取苗作業(yè)。取苗裝置總功率800 W，供電電壓為直流24 V，穴盤規(guī)格72穴，整體尺寸（長×寬×高）1.45 m×1.37 m×1.22 m，最高取苗頻率160 株/min，取苗合格率＞90%。

1.2 工作原理

插入頂出式取苗裝置工作原理如圖2所示。送盤機構通過仿形桿撥動穴盤供苗，使穴盤底孔逐行對準取苗孔，在頂苗氣缸驅(qū)動下，頂針穿過穴盤底部排水口，將整排缽苗從穴盤頂出輸送帶上方，翻板機構翻轉(zhuǎn)，頂針收回，缽苗落入輸送帶苗格內(nèi)。取苗后的空盤脫離送盤機構后，落到下方空盤回收輸送帶，空盤回收輸送帶的擋塊驅(qū)動空盤移動，并將空盤推入碼垛機構，碼垛氣缸將穴盤頂起，止落板由水平轉(zhuǎn)動至傾斜，當空盤到達止落板上方時，止落板回轉(zhuǎn)至水平位，碼垛氣缸收回，止落板托住空盤，完成空盤碼垛。

圖2 取苗原理Fig.2 Principle of plug seedling taking

2 取苗過程的缽苗力學模型

為研究取苗過程缽苗翻滾機理，消除或減輕缽苗翻滾現(xiàn)象，對取苗過程缽苗力學模型進行分析。

2.1 缽苗頂出過程動力學分析

從缽苗脫離穴盤到缽苗脫離頂針為缽苗加速過程，穴盤對缽苗有支持作用，且頂桿作用于缽苗的行程及時間較短，因此，假設此過程缽苗為直線運動，以頂桿和缽苗接觸中心點為原點，缽苗運動方向為橫坐標正方向，建立直角坐標系oxy，缽苗受力分析如圖3所示。

圖3 頂出過程缽苗受力分析Fig.3 Force analysis of plug seedlings during ejection

缽苗所受的慣性力F1=ma，N；∑Fx、∑Fy為慣性力系在x、y軸的投影，N；∑Mo為慣性力系對點o的主矩，N·m；由達朗貝爾原理列平衡方程有

即

整理可得：

取苗過程缽苗做勻加速直線運動且缽苗不發(fā)生翻滾需滿足式（1），因此，缽苗不發(fā)生翻滾必備條件是ε需滿足式（3）。

2.2 缽苗斜拋過程運動學分析

缽苗脫離穴盤但未脫離頂桿時，頂桿和缽體存在摩擦力，缽苗底部受力點和頂桿相對靜止，而缽苗莖葉和缽體由于重力作用向下運動，因此，缽苗脫離頂桿時存在一定翻滾角速度ω。頂出后的缽苗做斜拋運動，最終落入接苗裝置或送苗裝置，拋出軌跡如圖4所示。

圖4 缽苗斜拋軌跡Fig.4 Oblique throwing track of plug seedlings

缽苗水平方向位移為

式中t為缽苗在空中運行的時間，s；

豎直方向位移為

缽苗翻滾角度ξ為

由式（4）～（5）可得缽苗斜拋運行軌跡方程為

令Y=0，可得缽苗的水平位移為

式（8）對η求導得：

將η0代入式（8），則最遠水平拋苗距離為

由式（4）～（8）可得落苗時間為

當η=0即缽苗做平拋運動時，由式（12）可得最短拋苗距離的時間為

將t(η)代入式（6）可得缽苗斜拋翻滾角度為

由式（14）可知，減小缽苗斜拋初始角速度、斜拋角度和缽苗下落垂直高度可減小ξ，從而減輕缽苗斜拋過程的翻滾，缽苗最小翻滾角度為

通過設定ε，減小ω、η、H可減輕缽苗翻滾，但固定參數(shù)ε無法適應各種缽苗，頂桿須作用在缽體的中心位置，缽苗斜拋過程仍可能因相鄰缽苗的莖葉纏繞、莖葉和梳理板的摩擦發(fā)生翻轉(zhuǎn)，造成落苗不整齊。

3 關鍵機構設計

3.1 優(yōu)化目標

根據(jù)上文分析，針對頂出式取苗送盤定位精度要求高，頂出后的缽苗易發(fā)生翻滾，容易受梳理板和相鄰缽苗干擾造成落苗不整齊等問題。對插入頂出式取苗進行以下優(yōu)化：1）設置缽苗中線與頂桿頂出方向夾角為ε，以減輕取苗時缽苗翻滾；2）在頂桿末端設置一體式扁平針尖，取苗過程中針尖先插入缽體，固定缽苗姿態(tài)，再將缽苗頂出，頂出過程缽苗保持固定姿態(tài)；3）增加頂桿長度，將缽苗從穴盤一直頂至輸送帶上方，頂針提供恒定推力和支持力，以克服梳理板或其他缽苗的干擾，并避免頂桿瞬間沖撞缽體造成散坨；4）增加翻板機構，頂針頂出缽苗，翻板翻轉(zhuǎn)后再收回頂針，翻板限制頂針回帶缽苗，提高落苗整齊度；5）使用氣缸加導軌的方式直接頂苗，以簡化結構提高頂苗精度；6）使用仿形桿送盤，消除送盤間隙，通過閉環(huán)控制，消除連續(xù)送盤產(chǎn)生的累積誤差，實現(xiàn)穴盤精準定位，使穴盤底孔精確對準頂針。

3.2 送盤機構

為使穴盤可靠定位和均勻受力，根據(jù)穴盤底部錐形間隙設計截面為圓角梯形的仿形桿，間隔布置在穴盤底部間隙，穴盤橫向放置，每個穴盤用3條仿形桿撥動，由于穴盤四周存在邊沿，增大了相鄰穴盤之間撥桿距離，實現(xiàn)連續(xù)送盤。主動軸、從動軸和張緊軸將2條圓弧同步帶（型號5M，寬30 mm，長1 195 mm）支撐為三角形，同步帶上設置有固定塊，仿形桿兩端固定在兩側(cè)同步帶固定塊上，固定塊3個為1組，共7組，由于72穴穴盤中缽苗株距為43 mm，穴盤四周存在9.5 mm的邊沿，固定塊組內(nèi)間距為 86 mm，組間間距為105 mm，取苗孔間距均為 43 mm。左右同步帶限制穴盤左右移動，根據(jù)穴盤橫向尺寸，同步帶內(nèi)側(cè)間距為503 mm。步進電機（型號：86BYG250H 6N）驅(qū)動主動軸間歇轉(zhuǎn)動，根據(jù)取苗頻率 160 株/min的供苗要求，送盤速度為0.05 m/s，根據(jù)穴盤中缽苗株距和穴盤邊沿尺寸，同盤苗間歇送盤距離為43 mm，兩穴盤銜接時送盤距離為62 mm，實現(xiàn)穴盤底孔逐行對準取苗孔，送盤機構如圖5所示。

圖5 送盤機構Fig.5 Plug seedling tray conveying mechanism

輸送穴盤苗時，為防止穴盤脫離仿形桿、傾覆或缽苗提前脫落，底板應為傾斜面[31]，根據(jù)穴盤和缽苗受力情況確定底板（缽體底面）與水平面夾角β。

分別以穴盤和缽苗質(zhì)心為原點，穴盤和缽苗滑落方向為橫坐標軸建立直角坐標系，整盤缽苗受力如圖6a所示，整盤缽苗所受主動力為穴盤苗重力，被動力有仿形桿的支持力、穴盤與仿形桿的摩擦力、底板支持力、穴盤與底板的摩擦力；單個缽苗受力如圖6b所示，缽苗所受主動力為缽苗重力，被動力有穴盤支持力、缽體與穴盤的粘結力、缽體與穴盤的摩擦力。

穴盤苗和缽苗主動力均為重力，滑動方向相同，滑動臨界角度相同，因此，僅對缽苗進行分析，缽苗沿穴盤向外滑移的分力Gx為

當-θ/2≤α＜0 時 ， 底 板 與 水 平 面 夾 角β∈(90-θ/2,90]，Gx＞0，缽苗沿穴盤向外滑動；當α=0時，β=90-θ/2，Gx=0，缽苗無滑動；當 0＜α≤90-θ/2 時，β∈[0,90-θ/2)，Gx＜0，缽苗沿穴腔向內(nèi)滑動，缽苗不發(fā)生脫落。測得缽體錐角θ=29.4°，為防止缽苗脫落，β應小于 75.3°，取 75°。

圖6 送盤過程受力分析Fig.6 Force analysis of plug seedling tray conveying process

3.3 插入頂出式取苗機構

插入頂出機構和翻板機構配合完成取苗，取苗過程為：送盤機構將穴盤底孔逐行對準取苗孔；頂苗氣缸驅(qū)動頂針頂出；頂針穿過取苗孔和穴盤底孔，將整排缽苗頂入輸送帶上方；翻板順時針轉(zhuǎn)動 90°；頂針收回，缽苗掉落到輸送帶相應苗格內(nèi)；翻板返回原位，完成1次取苗。

取苗機構如圖7所示，頂針支架均勻安裝12支頂針，頂針間距和取苗孔間距相同，根據(jù)送盤機構和送苗機構相對位置尺寸，頂針總長為142 mm。頂針由軸承鋼光軸經(jīng)線切割加工而成，包括一體式頂桿和針尖，針尖與針桿結合處有凸臺。頂針直徑大，則頂苗受力面積較大，有利于取苗，但對送盤機構定位精度要求高，頂針直徑過小，則頂針易刺穿缽體，根據(jù)送盤精度和缽體力學特性，確定頂桿直徑為6 mm，頂針凸臺與缽體底面平行，由取苗氣缸（型號：MA20-125S）驅(qū)動整排頂針沿導軌方向前后移動，頂苗行程為125 mm。取苗時，針尖先插入缽體，頂針凸臺再將缽苗從穴盤頂出，缽苗到達輸送帶上部時，翻板機構翻轉(zhuǎn)，頂針收回，缽苗落入輸送帶苗格內(nèi)。

圖7 插入頂出機構和翻板機構Fig.7 Insertion and ejection mechanism and plate turning mechanism

缽苗頂出過程中，頂桿做勻速直線運動，頂針頂出方向和缽體下側(cè)面平行，頂針凸臺中心與缽體底部中心重合。以頂針凸臺中點為原點，以頂桿頂出方向為x軸，建立坐標系，插入頂出式取苗過程缽苗受力如圖8所示。

圖8 插入頂出取苗過程缽體受力分析Fig.8 Force analysis of plug seedling during the process of insertion and ejection type seedling taking

對缽苗進行受力分析，根據(jù)式（1）：

整理可得

根據(jù)θ=29.4°，γ=8.05°，fz≥0，由式（19）可知s≤l，缽體為倒錐體（上邊長37 mm，下邊長16 mm，高38 mm），計算可得缽體質(zhì)心到底部距離s=23.75 mm，為防止缽苗翻滾，l應盡可能大，但針尖過長影響針尖強度，且缽體頂部缺少根系包裹，力學性能較差，針尖應作用在缽體底部的根系密集區(qū)，本文取l＝25 mm。

3.4 翻板機構

頂針回程過程中頂針脫離缽苗時，由于針尖與缽體存在摩擦力，并且摩擦力大小存在差異，造成落苗不整齊，甚至缽苗落至輸送帶外側(cè)。翻板機構可防止缽苗回帶，翻板機構由旋轉(zhuǎn)氣缸（型號：CRB2BW20-90S）通過齒輪傳動，驅(qū)動翻板往復轉(zhuǎn)動 90°。根據(jù)穴盤寬度和單個缽苗缽體尺寸，設置翻板長508 mm，寬40 mm，為防止翻板與梳理板、頂針發(fā)生干涉，翻板設置有梳理板槽（寬×長：8 mm×34 mm）和頂桿槽（寬×長：5 mm×29 mm）。

4 取苗試驗

4.1 試驗條件

為測試取苗裝置性能，于2020年5月4-10日在山東華龍農(nóng)業(yè)裝備股份有限公司實驗室（山東青州）進行取苗試驗（圖9）。試驗用苗為72穴辣椒（中荷5605）、甘藍（澤鴻韓綠）、花椰菜（松美75），在青州雙福農(nóng)業(yè)科技有限公司育苗，育苗基質(zhì)成分為丹麥品氏泥炭土和珍珠巖，體積比為3∶1。試驗用苗長勢均勻，壯苗率為100%。

圖9 取苗試驗Fig.9 Experiment of seedlings taking

4.2 試驗因素和指標

在標準育苗環(huán)境和苗期管理條件下（蔬菜穴盤育苗通則NY/T 2119—2012），苗齡決定缽苗根系和莖葉的形態(tài)，大苗齡缽苗根系發(fā)達，缽體具有良好的基質(zhì)-根系復合特性，針尖插入缽體和頂出缽苗時不易散坨，但大苗齡缽苗展寬較大，莖葉易發(fā)生纏繞，穴盤苗在進入梳理板過程中，梳理板將缽苗強行分離，容易造成莖葉損傷，小苗齡缽苗則相反，因此，苗齡是影響取苗性能的關鍵因素。辣椒苗苗齡30 d時，缽苗已開始盤根，缽體具有一定強度，莖葉基本沒有交織重疊，具備取苗條件；36 d時，缽苗根系更加發(fā)達，葉片相互交錯遮擋，梳苗時易造成莖葉損傷，選取苗齡分別為30、33和36 d?；|(zhì)含水率影響缽體力學特性、缽體與穴盤的粘結力、缽苗重心等[32]，從而影響取苗性能?；|(zhì)含水率過低（＜20%）時，缽苗易發(fā)生脫水，影響定植后的成活率，含水率過高（＞60%）時，缽體抗壓能力降低[33]，并且不便于包裝和運輸，因此，選取基質(zhì)含水率水平為20%、40%和60%；取苗頻率是衡量取苗裝置性能的關鍵技術參數(shù)，根據(jù)取苗裝置整體性能，設定取苗頻率分別為80、120和160 株/min；以辣椒苗為取苗對象，以基質(zhì)含水率、苗齡和取苗頻率為影響因素，以取苗合格率、基質(zhì)損失率和傷苗率為考察指標進行三因素三水平三指標正交試驗，研究不同參數(shù)組合對取苗性能的影響，因素水平如表1所示。

取苗合格率η1為

基質(zhì)損失率η2為

傷苗率η3為

式中W為每組試驗缽苗總株數(shù)；W1為未頂出穴盤苗株數(shù)；W2為輸送過程缽苗脫離原苗格株數(shù)；V1為莖葉破損或折斷株數(shù)；V2為散坨缽苗株數(shù)（根據(jù)企業(yè)標準Q/3201 LL《2ZQ-2（PF2R）全自動移栽機作業(yè)技術規(guī)范》，散坨質(zhì)量與原坨質(zhì)量比≥20%的植株為散坨苗）；P為取苗前穴盤苗總質(zhì)量（g）；N為取苗后缽苗質(zhì)量和（g）；M為穴盤質(zhì)量（g）。

表1 因素水平表Table 1 Factors and levels

4.3 試驗方法

在取苗裝置控制軟件中設定取苗頻率分別為 80、120和160 株/min，送盤速度0.05 m/s，送苗速度0.09 m/s，翻板翻轉(zhuǎn)時間0.2 s，使用節(jié)流閥調(diào)整氣缸頂苗速度0.25 m/s，使用穩(wěn)壓閥調(diào)整系統(tǒng)氣壓為0.4 MPa。穴盤苗均勻澆水后，放置在透風處，用水分測量儀檢測缽體含水率，當缽體含水率降至60%、40%和20%時，分別進行取苗試驗。每組試驗取苗2盤（144株），10組試驗共20盤穴盤苗，其中，9組為正交試驗，1組為優(yōu)選方案驗證試驗。取苗時依次完成自動送盤、穴盤苗梳理、缽苗頂出、送苗等環(huán)節(jié)，每組試驗完成后統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù)。選取L9(34)正交表進行試驗，對試驗結果進行極差分析和方差分析，得出各因素對考察指標的影響主次順序和顯著性，采用綜合分析法確定最佳組合取苗方案，并進行試驗驗證。

4.4 試驗結果與分析

試驗過程取苗裝置運行良好，送盤機構和送苗機構工作平穩(wěn)，定位精準；在PLC控制系統(tǒng)控制下，各機構可高速協(xié)調(diào)運行，試驗結果如表2所示。

采用極差分析法對試驗結果進行分析如表3所示。

表2 取苗正交試驗方案和結果Table 2 Orthogonal experiment scheme and results of seedling taking

由表3、表4可知，極差分析和方差分析的各因素對各指標影響的顯著性順序一致，采用綜合平衡法對每種因素進行分析，通過各因素對各指標的綜合分析，得出較好取苗方案為A1B3C2，即苗齡為30 d、缽體含水率為 60%和取苗頻率為 120 株/min。優(yōu)選方案驗證試驗結果顯示：未頂出株數(shù)、脫離苗格株數(shù)、莖葉損傷株數(shù)和散坨株數(shù)各為1株，取苗合格率為97.22%，基質(zhì)損失率 18.06%，傷苗率 1.39%，優(yōu)選方案取苗合格率高于正交試驗各組取苗方案，滿足蔬菜穴盤苗自動旱地移栽取苗要求。對比發(fā)現(xiàn)，取苗頻率120 株/min時，插入頂出式取苗合格率明顯高于傳統(tǒng)頂出式取苗合格率78.06%[34]。

表3 極差分析Table 3 Range analysis

采用方差分析法對試驗結果進行分析，如表4所示，對于傷苗率，B、C因素的影響較小，可歸入為誤差，重新計算F臨界值得F0.01(2,6)=10.90＜11.19，因素A對傷苗率的影響極顯著。

表4 方差分析Table 4 Variance analysis

試驗發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)損失主要由取苗過程中珍珠巖和泥炭土灑落造成，缽體頂部的部分珍珠巖和泥炭土由于粘結性較差，缺少根系包裹，穴盤傾斜、缽苗從穴盤落入輸送帶、缽苗從輸送帶落入接苗裝置時，造成部分珍珠巖和泥炭土灑落。促進缽苗根系發(fā)育，減輕缽苗與輸送帶和其他機構的碰撞，可降低基質(zhì)損失率。取苗頻率提高，送盤機構和送苗輸送帶轉(zhuǎn)動頻率提高，仿形桿和送苗輸送帶間歇停止時間縮短，但送盤和頂針頂苗速度不變，因此取苗頻率對傷苗率和基質(zhì)損失率影響較小。調(diào)整取苗機構結構參數(shù)可對其他規(guī)格的穴盤苗進行取苗，但穴盤過密（如 200穴穴盤）時，缽苗間交錯纏繞較嚴重，取苗性能還需進一步試驗驗證。

不同蔬菜作物缽苗形態(tài)和生物特性存在差異，但缽體基質(zhì)-根系復合特性具有相似性，為驗證該取苗裝置的通用性，對苗齡25 d的72穴甘藍苗和花椰菜苗進行2組取苗試驗，每組試驗取苗2盤（144株）。25 d的甘藍和花椰菜苗根系發(fā)育良好，具備取苗條件，控制基質(zhì)含水率為60%，取苗頻率為120 株/min，取苗合格率分別為93.75%和95.14%，基質(zhì)損失率分別為17.21%和16.67%，傷苗率分別為4.17%和3.47%。甘藍和花椰菜為葉菜類蔬菜，缽苗展寬較大且直立度較差，導致莖葉易與梳理板等發(fā)生摩擦，缽苗之間存在纏繞，對取苗性能有一定影響。

5 結 論

1）設計了蔬菜穴盤苗插入頂出式取苗裝置，該裝置主要由送盤機構、插入頂出機構、翻板機構、送苗機構、梳理板、投苗漏斗等組成。取苗裝置總功率800 W，電壓為直流24 V，穴盤規(guī)格72穴。

2）建立取苗過程的缽苗力學模型，對缽苗頂出過程進行動力學分析，對缽苗斜拋過程進行運動分析，得出設置缽苗中線與頂桿頂出方向夾角，減小缽苗斜拋初始角速度、斜拋角度和缽苗下落垂直高度可減輕缽苗斜拋過程的翻滾。

3）對送盤機構底板傾斜角度、插入頂出式頂針和翻板機構等進行設計和參數(shù)優(yōu)化。對插入頂出式取苗裝置進行取苗試驗，辣椒苗最佳參數(shù)組合為苗齡 30 d、基質(zhì)含水率 60%、取苗頻率 120 株/min，此時取苗成功率為 97.22%，基質(zhì)損失率為 18.06%，傷苗率為1.39%。

4）對25 d的甘藍和花椰菜苗進行取苗試驗，基質(zhì)含水率控制為60%，取苗頻率為120 株/min時，取苗合格率分別為 93.75%和95.14%，基質(zhì)損失率分別為17.21%和16.67%，傷苗率分別為4.17%和3.47%。