智能大葱种植机

智能大葱种植机

任家汕 颉金亮 胡素影 唐文才 张振山 李洋

（辽宁科技大学 机械工程与自动化学院，辽宁 鞍山 114051）

摘要

此创新性研究项目的目的是实现大葱种植的机械化，设计“智能化”的大葱种植机，将传统大葱的种植与现代自动化技术和物联网技术相结合，实现了大葱种植的机械化，智能化，多功能化，来促进大葱的生产效率，进而提升农民的利益。

关键词：大葱种植机；农民；智能化

0、引言：大葱作为一种常见且广泛种植的蔬菜作物，其生产和种植过程对于大规模农业来说非常重要。然而，目前的传统大葱种植方式主要还是依赖于人工种植，缺点就是劳动强度大且效率低下。因而急需能够将大葱的种植这一环节能够实现机械化。而我们设计的智能大葱种植机，采用机械化方式代替传统的人工种植，以提高种植效率、降低劳动强度、减少人力成本等方面的问题，并且兼顾种植质量和可持续发展的要求。

1、市场调查

为了能够进一步了解农民对大葱种植的认识，我们进行了社会调查了解了一部分农民的意见。最终有效问卷问两百五十份。根据问卷调查的数据显示，87%受访者认为传统人工种植大葱太耗时耗力，91%受访者认为有必要实现大葱种植的机械化。所以大部分受访者都认为有必要实现大葱种植的机械化，因为大葱栽植期一般在 5～7月份，传统人工种植分为插葱法和排葱法。人工栽植的缺点是生产效率低，劳动强度高。[1]在进行大葱栽植的过程中，育苗、种植和收获这些环节都是需要人工来进行，机械化程度并不高，应用的时候也会受到一定的局限，这就使得大葱的栽植需要耗费的人力和时间较多。[2]机械化不仅完全可以解决这些问题，而且机械化种植本身具有标准化的特点，种植深度、行距、株距、定植方式等均匀一致，所需种苗也需具备一致性。[3]

2、系统整体设计

本产品涉及一种智能大葱种植机，主要零件为：连接杆，挖土轮，挖土板，链条，齿轮箱，差速器，轮子，苗箱，传送带，覆土板，覆土轮，输料器，水箱。整体是由ROBO控制板来控制，编程较为简单，便于后续升级。

根据本产品设计，可以将产品分为六大装置分别为：挖土装置、传输装置、覆土装置、施肥装置、浇水装置、推动装置。种植机通过电机驱动前进，当移动到工作的指定位置时，通过推动装置，使种植机的挖土装置与覆土装置定位到工作位置上。工作时，挖土装置开始工作，先松土，在通过挖土板开出一条槽。接着输苗装置将苗依次通过传送带传输到槽中，传送带上方的挡板可使葱苗稳定的落入槽中。接着为了防止肥料烧葱苗，覆土挡板进行第一次覆土。接着施肥装置进行施肥，当施肥之后，为了使苗更加牢固，与土壤接触更加充分，覆土装置通过两个具有一定斜度的覆土轮，将葱苗周围的土进行压实。接着通过浇水装置进行浇水。

3、系统模块设计

种植机整体与ROBO接口板连接，对ROBO接口板的标准编程软件是图形化的编程语言ROBPRO，同时ROBO接口板处理器也可以通过C编译器来编程。通过PC端软件的程序编制与载入，将控制信号传到电机。其中速度控制信号来控制电机的速度，进而实现指定位置工作速度的转变。而时间控制信号与速度控制信号配合工作，进而实现整体运动位移的可调。

4、具体实施方案

根据本产品的设计，挖土功能是由挖土轮和挖土板共同完成，挖土轮由电机提供动力进行松土，之后通过整车移动，挖土板挖出一个槽，而实现挖土的功能。为了使整个机械不在工作中时，能够运动方便，我们将挖土装置的整体通过链条与齿轮箱相连，这样可以使挖土装置整体能够以120°范围内进行升降，防止整体处于正常移动状态时挖土装置与地面的摩擦。

根据本产品的设计为了方便将葱苗从苗箱输送到土地上，我们利用履带、以及大小不一的齿轮设计了一个传送装置，此装置能连续化、高效率运输，此装置操作安全，使用简便，节省人力物力。当然我们设计的时候保证了履带与地面有一定距离，防止与地面产生摩擦，并且在履带两边设有挡板，而挡板的作用是保证葱苗在输送途中不会倾倒，而我们设计的履带与最前方挖土装置在同一直线上，保证葱苗可以落在前方挖好的沟槽里边。

根据本产品的设计施肥装置是由电机、链条传动、齿轮、以及导板构成的，此装置可以将颗粒肥放在右方，因为存在一个有坡度的斜面，所以肥料会向左方移动，再使大齿轮转动，就可以实现运输肥料，当然齿轮的转动速度与可以调节，肥料下落的速度也会相应改变，从而实现施肥量的控制。

根据本产品的设计，整个覆土装置分为两个部分，第一个覆土装置主要是由挡板构成进行第一次覆土，此次覆土的目的是为了在后续施肥的时候，防止肥料烧葱苗根部。第二个覆土装置主要由摩擦轮组成，将摩擦轮倾斜放置，使其更能有效的进行覆土，并使葱苗充分和土壤肥料相接触。

根据本产品的设计，浇水装置由水箱和导管构成。水箱固定在车身的后半部分，在水箱底部挖一个圆孔，导管的一端插入圆孔，另一端固定在覆土装置的后方，当覆土装置给葱苗覆土结束之后，浇水装置进行浇水。

5、产品前景

随着全球人口的不断增长和城市化进程的加速，农业生产面临着前所未有的挑战。为了满足日益增长的人口对食物的需求，农业生产需要提高效率、降低成本，并且实现绿色环保、可持续发展这一宗旨。在这个背景下，大葱作为一种常见且广泛种植的蔬菜作物，其生产和种植过程对于大规模农业来说非常重要。鉴于目前国内大葱种植机械化程度不高，设计了这款智能大葱种植机，它较传统手工种植相比而言，可以提高种植效率、降低劳动强度、减少人力成本，并且兼顾种植质量和可持续发展的要求。该设计将推动农业生产的现代化和智能化，促进农业的转型升级，提高农业生产的效益和可持续性。同时，该设计还将为农村经济发展和农民增收提供新的机遇，进而提升农民的利益。

作者简介：任家汕（2003—），辽宁科技大学，机械工程与自动化学院，机械电子工程2021级本科生

参考文献

[1]胡军,封俊,曾爱军.大葱种植机的设计与试验研究[J].黑龙江八一农垦大学学报,2006,18(2):42-45.

[2]王方艳,高洪伟. 基于农机农艺融合的大葱机械化种植关键技术研究[J]. 农机化,2018,40(9):257-263.

[3]王希波,张祺恺,陈海文,等. 种植机用蔬菜种苗标准化管理技术[J]. 农业工程技术2021,41(25):19-22.

基金项目：辽宁科技大学大学生创新创业计划专项经费资助项目（项目编号：X202310146044）