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全过程自动化蔬菜移栽机破解种植难题

来源：中国科学报分类：科技教育时间：2021-04-22 10:29

近日，在第十一届江苏国际农业机械展览会上，江苏大学农业工程学院教授胡建平团队自主研发的手扶自走式全自动蔬菜移栽机首次亮相。从2011年研发至今，几经优化，这台实现“苗盘输送、取苗、投苗、栽植、覆土、压实、苗盘回收”全过程自动化的移栽机吸引了众多观展者驻足。
我国是当今世界上最大的蔬菜生产国和消费国，但国内蔬菜种植机械化水平低于30%。国外全自动移栽机技术先进、性能可靠，但是价格非常昂贵，是半自动移栽机的5倍以上，超出了国内大多数农机用户的购买能力。
而且，国内蔬菜品种繁多，特别是长三角地区，如鸡毛菜、米苋菜、茼蒿、草头等，国外鲜少听闻，个性化、差异化、小批量、区域化等特性使国外先进的移栽农机在国内常常“进来又出去”，出现明显的“水土不服”。
“目前国内大多应用半自动移栽机，由于每台需要两名取投苗手和一名机器操作手，仍不能较大程度解放人力劳动。”胡建平表示，同比人工栽插的每小时1200至1800株，半自动移栽机栽植效率每小时约3000株，但高昂的人力成本，使其机械化收益并不突出。
因此，胡建平认为，实现穴盘苗的自动化取投是推动半自动移栽机械向全自动化方向发展的重要环节。
2019年，江苏省农业机械试验鉴定站的检验报告显示，第一代蔬菜穴盘苗自动移栽机栽植效率为单行每分钟61株，株距变异系数为2%，栽植合格率达93%，已经高于国家相关标准要求。
然而，当时苗盘输送的定位精确度还不够，出现苗取不出或抓不到的问题。团队通过电机驱动将苗盘送到指定位置，利用光电传感器感知苗盘是否到位，结构简单、稳定可靠。
“现下取苗爪插、夹、拔、移……一套动作均在毫秒间完成。”胡建平说。
针对整排迎面取苗出现的带苗现象，团队继续进行技术攻关，在国内最先研发使用气缸驱动四针取苗机构，完成夹取钵苗和释放钵苗，改整排取苗为间隔取苗、旋转分苗为固定分苗，提高取投苗精准度的同时大大减少夹带苗和对苗的损伤。
除了可靠的给苗部件和取苗部件是实现全自动移栽的关键外，栽植深度也是衡量移栽机栽植性能的重要指标之一。
团队首创电动栽植器，通过传感器感知实现了株距任意调节。“机手只需在操作屏幕上输入相关数字，就可以实现栽插深度的调节，适应不同高度的垄面。”胡建平介绍。
田间试验、数据分析、仿真计算、再试验与分析……目前，通过与农业装备有限公司合作，第二代样机终于研制成功。胡建平说，该台移栽机作业效率可达每小时6000~7200株，较半自动移栽机高逾2倍，达到国际先进水平。
(据《中国科学报》）