保圣質(zhì)構(gòu)儀：蔬菜移栽夾持器設(shè)計中不可或缺的助力

 一、研究背景

在蔬菜種植領(lǐng)域，機械化移栽技術(shù)對提高生產(chǎn)效率和降低成本意義重大。然而，當(dāng)前蔬菜移栽過程中，由于缺乏對種苗夾持力的有效檢測和實時控制，常出現(xiàn)傷苗和漏栽問題。不同生長條件、種苗品種差異以及移栽機的穩(wěn)定性等因素，都會影響移栽夾持器在取苗時的效果?，F(xiàn)有研究多聚焦于果蔬采摘的夾持力檢測與控制，針對蔬菜移栽過程中夾持力反饋控制設(shè)備的研究較少。而準(zhǔn)確了解種苗的機械性能，對于設(shè)計出能精準(zhǔn)控制夾持力的移栽夾持器至關(guān)重要。保圣質(zhì)構(gòu)儀作為一種先進(jìn)的材料性能測試設(shè)備，能夠精確測量植物莖的機械性能，為移栽夾持器的設(shè)計提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持，在解決蔬菜移栽難題中具有不可替代的作用。

 

• 實驗方法

 

 （一）實驗材料選擇

選用“赤研2號”辣椒穴盤苗作為實驗材料，在含有泥炭、珍珠巖和蛭石（比例2:1:1）的基質(zhì)中培育45天。隨機挑選80株辣椒苗，使用精度為0.01mm的游標(biāo)卡尺測量其莖直徑，并將這些苗平均分為兩組，分別用于拉伸和壓縮強度測試。

 

 （二）保圣質(zhì)構(gòu)儀的應(yīng)用

使用保圣TA質(zhì)構(gòu)儀對辣椒苗進(jìn)行機械性能測試。具體操作是將辣椒苗固定在質(zhì)構(gòu)儀上，按照相應(yīng)的測試標(biāo)準(zhǔn)，對其進(jìn)行拉伸和壓縮實驗。在測試過程中，質(zhì)構(gòu)儀能夠精確記錄辣椒苗在受力過程中的各項力學(xué)參數(shù)，如力的大小、位移變化等。通過這些數(shù)據(jù)，研究人員可以分析辣椒苗的拉伸強度、壓縮強度以及在不同受力情況下的變形情況 。

 

 （三）實驗數(shù)據(jù)處理

對保圣質(zhì)構(gòu)儀獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，研究辣椒苗的生物參數(shù)（如莖直徑）與機械參數(shù)（拉伸強度、壓縮強度等）之間的關(guān)系。通過數(shù)據(jù)處理，繪制出辣椒苗徑向載荷與壓縮量的變化曲線，分析在不同受力階段辣椒苗莖的彈性變形和塑性變形情況，為移栽夾持器的設(shè)計提供理論依據(jù)。

 

• 實驗結(jié)果

 

 （一）辣椒苗機械性能數(shù)據(jù)

通過保圣質(zhì)構(gòu)儀的測試，得到了辣椒苗的詳細(xì)機械性能數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)顯示，在拉伸和壓縮強度測試中，辣椒苗表現(xiàn)出不同的力學(xué)特性。而且，分離力遠(yuǎn)小于拉伸和壓縮強度，在取苗過程中，取苗機構(gòu)通常不會因分離力而損傷或拔斷辣椒莖，但移栽過程中，種苗主要因夾持器對莖的徑向壓縮而受損 。

 

 （二）莖的變形分析

根據(jù)質(zhì)構(gòu)儀的數(shù)據(jù)繪制的徑向載荷與壓縮量變化曲線表明，在一定范圍內(nèi)，辣椒苗莖的載荷與壓縮量近似呈線性關(guān)系。當(dāng)壓縮量從0增加到R時，莖發(fā)生彈性變形，去除載荷后能恢復(fù)正常狀態(tài)；而當(dāng)載荷超過一定限度（如達(dá)到點F），莖會發(fā)生塑性變形，即使去除載荷也無法恢復(fù)，這會影響移栽后種苗的生長。

 

 四、保圣質(zhì)構(gòu)儀的重要性

 （一）為夾持器設(shè)計提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)

保圣質(zhì)構(gòu)儀精確測量的辣椒苗機械性能數(shù)據(jù)，為移栽夾持器關(guān)鍵部件的設(shè)計提供了重要依據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)，研究人員可以確定夾持器的最大夾持力、夾持方式等關(guān)鍵參數(shù)。例如，根據(jù)辣椒苗莖的抗壓能力，將夾持器的最大夾持力設(shè)定為10N，以避免在移栽過程中對種苗造成過度擠壓而損傷。

（二）助力優(yōu)化夾持器性能

質(zhì)構(gòu)儀提供的數(shù)據(jù)有助于優(yōu)化夾持器的性能。通過分析辣椒苗在不同受力情況下的變形情況，研究人員可以改進(jìn)夾持器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其在夾持種苗時更加穩(wěn)定，減少對種苗的損傷。同時，這些數(shù)據(jù)也為開發(fā)力反饋控制算法提供了基礎(chǔ)，實現(xiàn)對夾持力的精準(zhǔn)控制。

 

 （三）推動蔬菜移栽技術(shù)發(fā)展

保圣質(zhì)構(gòu)儀在實驗中的應(yīng)用，為解決蔬菜移栽過程中的傷苗和漏栽問題提供了有力支持?；谫|(zhì)構(gòu)儀獲取的數(shù)據(jù)設(shè)計出的力反饋夾持器，在室內(nèi)移栽實驗中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，提高了移栽成功率。這對于推動蔬菜移栽技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)蔬菜種植的機械化和自動化具有重要意義 。