Comprehensive design and test research of the mechanism based on the belt-shaped transplanting trajectory

CHEN Suifan; ZHANG Haonan; HOU Wansen; LI Qipeng; CHEN Wenchi; XIA Qiwei

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.020

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Comprehensive design and test research of the mechanism based on the belt-shaped transplanting trajectory

Development·Application | 更新时间：2026-01-23

- Comprehensive design and test research of the mechanism based on the belt-shaped transplanting trajectory
- Journal of Mechanical Transmission Vol. 50, Issue 1, Pages: 163-173(2026)
- 作者机构：
  
  1.浙江科技大学机械与能源工程学院，杭州 310000
  2.浙江星莱和农业装备有限公司，金华 321300
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.020
  CLC： S223
- Received：24 September 2024，
  
  Revised：2024-11-15，
  
  Published：15 January 2026
- 稿件说明：
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陈岁繁，张浩南，侯万森，等. 基于纽带形移栽轨迹的机构综合设计及试验研究［J］. 机械传动，2026，50（1）：163-173.

CHEN Suifan，ZHANG Haonan，HOU Wansen，et al. Comprehensive design and test research of the mechanism based on the belt-shaped transplanting trajectory［J］. Journal of Mechanical Transmission，2026，50（1）：163-173.
陈岁繁，张浩南，侯万森，等. 基于纽带形移栽轨迹的机构综合设计及试验研究［J］. 机械传动，2026，50（1）：163-173. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.020.

CHEN Suifan，ZHANG Haonan，HOU Wansen，et al. Comprehensive design and test research of the mechanism based on the belt-shaped transplanting trajectory［J］. Journal of Mechanical Transmission，2026，50（1）：163-173. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.020.

摘要

目的

为了增加植苗深度、减小移栽穴口宽度、改善水稻钵苗移栽后的直立度，开展了基于纽带形移栽轨迹的移栽机构综合设计及试验研究。

方法

首先，提出一种可减小穴口宽度的纽带形移栽轨迹，并根据移栽机构参数和运动设计要求，对移栽轨迹上的10个关键位姿点进行了姿态分析；其次，将7齿非圆齿轮行星轮系式移栽机构简化为平面2R开链机构，并利用多位姿运动综合理论构建了基于纽带形移栽轨迹的机构数学模型；再次，建立行星架杆长变化最小的目标函数，并利用Matlab软件的App Design模块，基于遗传学算法开发了水稻钵苗移栽机构多位姿运动综合求解软件，获得了移栽机构关键参数的最优解集；最后，利用Adams软件对移栽机构进行了运动学特性的仿真，并加工试验样机，进行了田间移栽试验研究。

结果

仿真结果表明，该移栽机构具有急回特性，且机构各项参数与运动学特性均满足设计要求，其中，植苗深度和移栽穴口宽度分别为22.19 mm和9.78 mm，比相关文献中的对应值分别增加了41.9%和减小了27.9%。田间试验结果表明，水稻钵苗的平均植苗深度为22.84 mm、平均穴口宽度为10.37 mm，直立度的优良率可达93.3%，移栽效果较好。

Abstract

Objective

In order to increase the depth of planting seedlings and reduce the width of transplanting holes

so as to improve the uprightness of rice pot seedlings after transplanting

the comprehensive design and test research of the transplanting mechanism based on the belt-shaped transplanting trajectory were carried out.

Methods

Firstly

a belt-shaped transplanting trajectory that can reduce the width of the hole was proposed

and the posture analysis of 10 key posture points on the transplanting trajectory was conducted according to the parameters of the transplanting mechanism and the requirements of motion design. Secondly

the seven-tooth non-circular gear planetary gear train transplanting mechanism was simplified into a planar 2R open chain mechanism

and a mechanism mathematical model based on the belt-shaped transplanting trajectory was constructed using the multi-position motion synthesis theory. Then

the objective function of the minimum change of the length of the planet carrier was established

and the App Design module of Matlab software was used to develop the multi-position motion comprehensive solution software for the rice pot seedling transplanting mechanism based on the genetic algorithm

and the optimal solution set of the key parameters of the transplanting mechanism was obtained. Finally

a simulation on the kinematic characteristics of the transplanting mechanism was carried out using Adams software

and a test prototype was fabricated to conduct the test research on field transplanting.

Results

The simulation results show that the transplanting mechanism has the characteristic of quick return

and all the parameters and kinematic characteristics of the mechanism meet the design requirements

where the planting depth and transplanting hole width are 22.19 mm and 9.78 mm

respectively

which represent increases of 41.9% and decreases of 27.9% respectively compared to the corresponding value in relevant literature. The results of field test show that the average planting depth of rice pot seedlings is 22.84 mm

the average hole width is 10.37 mm

the excellent rate of verticality is 93.3%

and the transplanting effect is satisfactory.

关键词

Keywords

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