农业机械学报

作者：金鑫，索宏斌，张恒毅，姬江涛，张博，林诚

单位：河南科技大学,河南科技大学,河南科技大学,河南科技大学,河南科技大学,河南科技大学,

关键词：蔬菜钵苗移栽机;夹持力检测;内置式传感器;一体化设计

基金：国家重点研发计划项目（2022YFD2001205）、河南省自然科学优秀青年基金项目（202300410124）和河南省高校科技创新团队项目（23IRTSTHN015）

针对入钵夹取式全自动蔬菜钵苗移栽机取苗爪体积小，夹持力检测传感器结构与安装方式干涉取苗爪正常取投动作、影响自身精度与使用寿命等问题，本文选用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)薄膜作为传感器介电层，设计了一种内置式钵苗夹持力传感器，并通过嵌入方式实现取苗爪与传感器一体化设计。建立穴孔、钵体基质、取苗爪仿真模型，应用LS-PrePost软件对取苗过程进行耦合仿真，得到取苗爪与钵体基质接触部位最大受力区域，确定了取苗爪与传感器的结构与尺寸；设计夹持力信号检测系统，将硬件电路与采集软件结合，完成电容量-电压转换、信号放大、噪声滤除，实现夹持力信号的采集、处理、显示与保存等功能。为验证传感器性能，进行传感器标定试验与室内验证试验。标定试验表明，在不同振荡频率下，夹持力传感器平均灵敏度为0.3728N/V，平均线性决定系数为0.9892，精度为7.548%，量程为7N，满足移栽过程中夹持力检测的准确度要求；室内验证试验表明，夹持力检测传感器具有良好的稳定性与适应性，可用于移栽机取苗机构夹持实时精准检测。

来源：2023年第7期

《农业机械学报》期刊编辑部

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