蔬菜嫁接机器人

蔬菜嫁接机器人

摘要：近几年，我国温室大棚种瓜种菜发展迅速，为减轻连作病害，嫁接十分普遍。人工嫁接费力费时，特别是对专门从事种苗生产的基地来说，成本高、强度大。蔬菜嫁接机器人，采用计算机控制系统进行自动化操作有效地破解了这一难题。这种蔬菜嫁接机器人是根据温室大棚来设计的，适用于黄瓜、西瓜、南瓜、甜瓜等的嫁接。

嫁接机器人技术是近年在国际上出现的一种集机械、自动控制与园艺技术于一体的高新技术，它可在极短的时间内，把蔬菜苗茎杆直径为几毫米的砧木、穗木的切口嫁接为一体，使嫁接速度大幅度提高；同时由于砧、穗木接合迅速，避免了切口长时间氧化和苗内液体的流失，从而大大提高了嫁接成活率。因此，嫁接机器人技术被称为嫁接育苗的一场革命。

一、机械嫁接的必要性

我国是世界最大的蔬菜生产国，近几年每年蔬菜播种面积约2．8亿亩，产量约6亿吨，随着我国农业种植结构的调整和蔬菜出口量的逐年增加，许多地区都把蔬菜种植作为一项产业来发展，种植面积迅速扩大。同时蔬菜嫁接栽培是克服连茬病害和低温障碍最有效途径，可提高嫁接苗抗逆性、吸肥、吸水能力，对促进嫁接苗增产、提高品质有十分显著的效果。但是蔬菜的手工嫁接技术，效率低、劳动强度大、嫁接苗成活率难以保证，因此已远远不能适应我国农业生产的要求。机械嫁接技术，是近年在国际上出现的一种集机械、自动控制与园艺技术于一体的高新技术。机械嫁接可大幅度提高嫁接速度，同时大大提高嫁接成活率。因此，在我国发展机械化、自动化的嫁接技术势在必行。

二、嫁接机器人技术

蔬菜自动嫁接机器人由穗木、砧木自动供苗系统和穗木、砧木自动搬运系统及穗木、砧木切削系统、自动供夹系统、嫁接后排苗系统等部分组成。其中搬运系统、供夹系统、排苗系统均可归类为输送系统。在实际嫁接操作过程中，砧木生长点的切削必须要准确、无误、干净，只有这样才能使砧木和穗木做到良好地贴合，这是实现较高的嫁接成活率的关键之一。为了满足这个要求，蔬菜嫁接机器人在上述系统的基础上增加砧木生长点的自动识别系统，以确保砧木生长点的切削准确性。

作业首先从砧木和穗木的供苗系统开始，当人工喂入砧木和穗木使自动供苗系统获苗并自动夹紧以后，砧木苗被送到砧木生长点识别系统进行识别操作，然后由砧木自动搬运系统取走，而穗木苗则直接由穗木自动搬运系统取走，二者均被送到切削系统同时进行切削，切削后，砧木苗和穗木苗的切口被贴合到一处，此时，嫁接用的夹子被自动供夹系统推出并夹住砧木苗和穗木苗的贴合处，最后，

嫁接苗带着夹子被输送到自动排苗系统，至此，蔬菜嫁接机器人完成了一个嫁接循环过程。

机器人完成幼苗的自动化嫁接，需要解决以下两个问题：首先必须克服蔬菜苗生长的柔嫩性和生长尺寸的不一致性，做到准确无误地嫁接。因为植物既使具有大致相似的外部形状，但其粗细、大小、高矮、直曲程度是不同的。这给机器人的加工、处理带来很大困难。因此，自动嫁接要求在一定的范围之内，使机器能适应各种幼苗的外形特征，做到准确嫁接、不伤苗。其次机器嫁接速度要快，因为蔬菜苗嫁接期很短，嫁接量又很大，必须在准确无误的情况下有高的嫁接速度，这样，机器在生产上才有实用价值。

三、国内蔬菜嫁接机发展状况

2JSZ- 600 型蔬菜自动嫁接机

中国农业大学张铁中教授率先在国内开展蔬菜嫁接机的研究，1998年成功研究制出2JSZ- 600 型蔬菜自动嫁接机。该嫁接机采用单子叶贴接法，实现了砧木和接穗的取苗、切削、接合、嫁接夹固定、排苗作业的自动化。该机嫁接作业时砧木可直接带土团进行嫁接，生产率为600 株·h- 1，嫁接成功率高达95%。

2JC- 350 型插接式自动嫁接机

2005 年东北农业大学研制出2JC- 350 型插接式自动嫁接机。该嫁接机采用人工上砧木和接穗苗，通过机械式凸轮传递动力，可完成砧木夹持、砧木生长点切除、砧木打孔、接穗夹持、接穗切削以及接穗和砧木对接动作。该机结构简单、成本低，操作方便，生产率为350 株·h- 1。经改进目前生产率已达500 株·h- 1。由于采用插接法进行机械嫁接，不需嫁接夹等夹持物。适用黄瓜、甜瓜和西瓜的嫁接作业，嫁接成功率达93%。

嫁接机器人的研制成功，对于提高我国蔬菜育苗、嫁接自动化水平，提高农业劳动效率，促进蔬菜瓜果生产的规模化和产业化具有十分重要的意义。嫁接栽培技术已在我国日光温室、大棚等设施瓜类蔬菜生产中得到推广应用。

四、结语

通过对市场产品分析，目前开发出的各蔬菜嫁接机所采用的嫁接方法各异，适用蔬菜种类不广，而且成本较高，因此，制约了嫁接机的推广使用。根据我国农村劳动力丰富、农民整体技术水平不高、育苗机械化程度低和经济水平不高的实际国情，我国在研制全自动嫁接机提高嫁接育苗生产率的同时，应大力开发价格低廉、操作简单可靠的小型半自动嫁接机，降低嫁接作业的难度，扩大嫁接育苗技术的推广使用，以适应我国当前蔬菜生产机械化进程的需要。