保圣质构仪：蔬菜移栽夹持器设计中不可或缺的助力

 一、研究背景

在蔬菜种植领域，机械化移栽技术对提高生产效率和降低成本意义重大。然而，当前蔬菜移栽过程中，由于缺乏对种苗夹持力的有效检测和实时控制，常出现伤苗和漏栽问题。不同生长条件、种苗品种差异以及移栽机的稳定性等因素，都会影响移栽夹持器在取苗时的效果。现有研究多聚焦于果蔬采摘的夹持力检测与控制，针对蔬菜移栽过程中夹持力反馈控制设备的研究较少。而准确了解种苗的机械性能，对于设计出能精准控制夹持力的移栽夹持器至关重要。保圣质构仪作为一种先进的材料性能测试设备，能够精确测量植物茎的机械性能，为移栽夹持器的设计提供关键数据支持，在解决蔬菜移栽难题中具有不可替代的作用。

二、实验方法

 （一）实验材料选择

选用“赤研2号”辣椒穴盘苗作为实验材料，在含有泥炭、珍珠岩和蛭石（比例2:1:1）的基质中培育45天。随机挑选80株辣椒苗，使用精度为0.01mm的游标卡尺测量其茎直径，并将这些苗平均分为两组，分别用于拉伸和压缩强度测试。

 （二）保圣质构仪的应用

使用保圣TA质构仪对辣椒苗进行机械性能测试。具体操作是将辣椒苗固定在质构仪上，按照相应的测试标准，对其进行拉伸和压缩实验。在测试过程中，质构仪能够精确记录辣椒苗在受力过程中的各项力学参数，如力的大小、位移变化等。通过这些数据，研究人员可以分析辣椒苗的拉伸强度、压缩强度以及在不同受力情况下的变形情况 。

 （三）实验数据处理

对保圣质构仪获取的数据进行统计分析，研究辣椒苗的生物参数（如茎直径）与机械参数（拉伸强度、压缩强度等）之间的关系。通过数据处理，绘制出辣椒苗径向载荷与压缩量的变化曲线，分析在不同受力阶段辣椒苗茎的弹性变形和塑性变形情况，为移栽夹持器的设计提供理论依据。

 三、实验结果

 （一）辣椒苗机械性能数据

通过保圣质构仪的测试，得到了辣椒苗的详细机械性能数据。实验数据显示，在拉伸和压缩强度测试中，辣椒苗表现出不同的力学特性。而且，分离力远小于拉伸和压缩强度，在取苗过程中，取苗机构通常不会因分离力而损伤或拔断辣椒茎，但移栽过程中，种苗主要因夹持器对茎的径向压缩而受损 。

 （二）茎的变形分析

根据质构仪的数据绘制的径向载荷与压缩量变化曲线表明，在一定范围内，辣椒苗茎的载荷与压缩量近似呈线性关系。当压缩量从0增加到R时，茎发生弹性变形，去除载荷后能恢复正常状态；而当载荷超过一定限度（如达到点F），茎会发生塑性变形，即使去除载荷也无法恢复，这会影响移栽后种苗的生长。

 四、保圣质构仪的重要性

 （一）为夹持器设计提供关键数据

保圣质构仪精确测量的辣椒苗机械性能数据，为移栽夹持器关键部件的设计提供了重要依据。通过这些数据，研究人员可以确定夹持器的最大夹持力、夹持方式等关键参数。例如，根据辣椒苗茎的抗压能力，将夹持器的最大夹持力设定为10N，以避免在移栽过程中对种苗造成过度挤压而损伤。

（二）助力优化夹持器性能

质构仪提供的数据有助于优化夹持器的性能。通过分析辣椒苗在不同受力情况下的变形情况，研究人员可以改进夹持器的结构设计，使其在夹持种苗时更加稳定，减少对种苗的损伤。同时，这些数据也为开发力反馈控制算法提供了基础，实现对夹持力的精准控制。

 （三）推动蔬菜移栽技术发展

保圣质构仪在实验中的应用，为解决蔬菜移栽过程中的伤苗和漏栽问题提供了有力支持。基于质构仪获取的数据设计出的力反馈夹持器，在室内移栽实验中表现出良好的稳定性和适应性，提高了移栽成功率。这对于推动蔬菜移栽技术的发展，实现蔬菜种植的机械化和自动化具有重要意义 。