1、引用本文格式罗 罡，刘 文 亮，刘 枫，等 人 参 种 植 全 程 机 械 化 技 术 装 备 J 农 业 工 程，2023，13（1）：5-11 DOI：10.19998/ki.2095-1795.2023.01.001 LUO Gang，LIU Wenliang，LIU Feng，et alTechniques and equipments of whole-process mechanization for ginseng plantingJAgriculturalEngineering，2023，13（1）：5-11人参种植全程机械化技术装备罗罡，刘文亮，刘枫，肖戟，付家庆，姜彩宇（吉
2、林省农业机械研究院，吉林 长春 130022）摘要：人参是吉林省特色的地方经济作物，但人参规模化、规范化种植缺少适用设备，国内现有人参机械化种植设备存在技术水平低、作业效率低、用工量大及劳动强度高等问题。以耕、播、栽、收全过程作业环节为具体研究对象，借鉴韩国在高丽参种植设备上的成熟开发经验，结合我国人参种植实际农艺，采取自主研发和吸收引进先进技术相结合，研制了一套针对性较强的适宜我国国情的轻简高效人参种植全程机械化系列设备。详细介绍了设备的主要技术特点，并与国内外同类设备进行了对比分析。关键词：人参；种植机械；全程机械化；系列设备；标准化中图分类号：S22文献标识码：A文章编号：2095-17
3、95（2023）01-0005-07DOI：10.19998/ki.2095-1795.2023.01.001Techniques and Equipments of Whole-process Mechanization for Ginseng PlantingLUO Gang，LIU Wenliang，LIU Feng，XIAO Ji，FU Jiaqing，JIANG Caiyu（Jilin Academy of Agricultural Machinery，Changchun Jilin 130022，China）Abstract：Ginseng is a local cash crop
4、 with characteristics of Jilin Province，but large-scale and standardized planting of ginseng lackssuitable equipment Existing mechanized planting equipment of ginseng in China has problems such as low technical level，lowoperating efficiency，large labor consumption and high labor intensityTaking whol
5、e-process of cultivation，sowing，planting，andharvesting as specific research object，drawing on mature development experience of South Korea in ginseng planting equipment，andcombining with actual agronomy of ginseng planting in China，a set of highly targeted and efficient mechanization series equipmen
6、tsuitable for Chinas national conditions has been developed by combining independent research and development with absorption ofadvanced technologiesMain technical characteristics of equipment were introduced in detail and compared with similar equipment athome and abroadKeywords：Ginseng，planting ma
7、chinery，whole-process mechanization，series equipment，standardization0引言人参是吉林省最具特色的地方经济作物1。适宜种植区域的各级政府都将人参产业作为区域经济社会发展的重中之重优先推进，对人参相关产业大力扶持2。在重大利好政策和栽参技术不断提高的影响下，人参的种植面积不断扩大。随着种植规模的扩大和种植户对设备需求的增加，研制人参种植全程机械化系列设备的需求越来越迫切。我国现有人参种植设备的研究存在质量参差不齐和产业化程度较低等问题。为消除装备技术体系薄弱对人参种植产业发展的阻碍，提升我国人参种植机械化作业水平，项目组在相关项目
8、的资助下，研制了适合我国人参种植农艺的机械化畦床步道、精量播种、移栽及收获等一系列轻简高效作业设备。1系列设备设计构成与结构设计 1.1设备构成人参种植全程机械化系列设备如表 1 和图 1 所示。人参多种植在茂密森林的半山腰上，系列设备以轻简高效为主。研制过程中重点突破人参种植机械化做床过程中的步道挖掘、畦床修形、畦床扶土和压实侧帮；播种过程中种子体积小、质量小、形状不规则，需催芽播种；移栽过程中幼苗娇贵、易破损，苗位需要倾斜栽植；收获过程中动力消耗大，需要减阻减损挖掘、收稿日期：2022-08-23修回日期：2022-10-27基金项目：吉林省重大科技专项（20200504003YY）作者简
9、介：罗罡，研究员，主要从事农业机械自动化技术研究E-mail：第 13 卷 第 1 期农业工程Vol.13No.12023 年 1 月AGRICULTURAL ENGINEERINGJan.2023根土高效分离等关键难点问题。设计了非直线与垂直型传动箱、多功能弯犁刀、针吸式播种机构、作业与行走间歇交替的移栽机动力输出机构、弹簧驱动柔性可调夹持机构及宽幅低损振动式输送网链结构等关键零部件。经过集成配套、优化配置，研制出了一套人参种植全程机械化系列设备，包括手扶式畦床步道机、气吸式人参精密播种机、人参苗移栽挖坑机、人参移栽机和悬挂式人参收获机。通过性能试验、跟踪考核和典型应用示范作业，与国内外同类
10、机具的技术性能指标进行了对比分析。这些设备的研制解决了我国人参大规模种植和传统手工种植方式高成本、低效率之间的矛盾，解决了“缺少适用设备”这一制约人参种植机械化和规范化模式在我国推广的技术瓶颈，对吉林省农业结构的产业调整、地方特色经济作物种植的机械化发展都有积极的促进作用，同国外同类机具相比更加适应吉林省的人参种植方式情况，在价格上也具有较大优势。1.2设备结构设计 1.2.1手扶式畦床步道机该机主要由非直线与垂直型传动箱、多功能弯犁刀和棱角式机罩组成，如图 2 所示。非直线与垂直型传动箱如图 3 所示，通过动力换向、变速后输出，实现了工作部件抛土轮的倾斜布置和动力传递，驱动抛土轮旋转。弯犁刀
11、具有步道挖掘、畦床成形和畦床扶土等多种功能，采取与旋耕刀类似的刃口曲线，具有较好的滑切性能，入土、碎土能力较强，可以较容易地将土壤表面板结层切开破碎并翻起；同时，弯犁刀 表 1人参种植全程机械化系列设备Tab.1 Ginseng planting mechanization equipment设备名称结构特点手扶式畦床步道机非直线与垂直型传动箱设计、多功能弯犁刀、棱角式机罩气吸式人参精密播种机 针吸式播种机构、可调式气力控件、单轴多点凸轮导轨控制、振动式种箱、全自动驱动控制系统人参苗移栽挖坑机作业与行走间歇交替的移栽机动力输出机构、闭环条形角度挖坑机构、电磁离合控制技术、常用人力移动的小型设备
12、上的施力把手人参移栽机光电传感控制、圆盘波纹刀开沟机构、弹簧驱动柔性可调夹持机构悬挂式人参收获机宽幅大挖深的低阻碍挖掘铲、低损输送网链、高频低幅振动技术 图 1人参种植全程机械化系列设备Fig.1 Ginseng planting mechanization equipment 1.非直线与垂直型传动箱2.多功能弯犁刀图 2手扶式畦床步道机Fig.2 Handheld bed walkway machine 6 农业工程装备与机械化 的头部和背部都呈弯折状态，具有较大的工作面积和特有的工作曲面，有利于将土壤抛向垄顶进行步道作业。棱角式机罩增加了耕翻过程中土壤颗粒的碰撞几率，增强碎土效果3。1.
13、左输出轴组合2.齿轮轴组合3.中间轴组合4.拨叉轴组合5.输入轴组合6.右输出轴组合图 3非直线与垂直型传动箱Fig.3 Non linear and vertical transmission box 1.2.2气吸式人参精密播种机该机主要由针吸式播种机构、可调式气力控件、单轴多点凸轮导轨控制、振动式种箱及全自动驱动控制系统组成，如图 4 所示。针吸式播种机构如图 5 所示，既保证了不伤害催芽后的人参种子，又能保证每个吸针只吸附一粒种子，达到单粒精密播种的要求4-6。可调式气力控件根据种子的规格进行适当调整，适应范围更广7-8。单轴多点凸轮导轨控制吸排种机构往复式运动到吸种、排种位置，位置精
14、确，性能可靠。振动式种箱使催芽后湿度很高的人参种子处于离散状态，同时消除种子盒内因吸种产生的凹坑现象，使吸种更容易9。全自动驱动控制系统实现机具的自主行走和自动播种。1.导杆2.上吸针3.风室管4.吸风管接头5.风室管堵头板6.下吸针图 5针吸式播种机构Fig.5 Needle aspiration seeding mechanism 1.2.3人参苗移栽挖坑机该机主要由作业与行走间歇交替的移栽机动力输出机构、闭环条形角度挖坑机构、电磁离合控制技术及常用人力移动小型设备上的施力把手组成，如图 6所示。作业与行走间歇交替的移栽机动力输出机构如图 7 所示，实现了机械挖沟、覆土及人工持苗、摆苗结合
15、的半机械化移栽方式，兼顾了机械作业高效、稳定及人工持苗、摆苗不会造成机械设备损伤参苗的优点，并使秧苗的行距、株距、栽深和角度整齐化一，解决了人工栽植过程中最为繁重的部分，从而提高移栽效率，降低参农的体力消耗，相对全人工移栽工作效率提高 35 倍。闭环条形角度挖坑机构能够同时完成挖沟、覆埋工作，保证了苗穴的深度与角度、参苗株距的精准和一致性，有效解决了传统人参移栽方式质量稳定性差的问题。电磁离合技术实现了沿畦床的间歇式自主行走、挖沟和覆埋等连续作业，保证了苗穴的深度与角度、参苗株距的精准和一致性，提高了人参移栽作业质量稳定性。常用人力移动小型设备上的施力把手提供了一种便于抬、放和持握的机构，克
16、1.全自动驱动控制系统2.可调式气力控件3.单轴多点凸轮导轨控制4.振动式种箱图 4全自动人参精密播种机Fig.4 Fully automatic ginseng precision seeder 1.常用人力移动小型设备上的施力把手2.闭环条形角度挖坑机构3.电磁离合控制技术图 6人参苗移栽挖坑机Fig.6 Ginseng seedling transplanting and digging machine 罗罡等：人参种植全程机械化技术装备 7 服现有同类产品中尺寸大、容易被刮碰、造成人员挫伤现象10-11。图 7作业与行走间歇交替的移栽机动力输出机构Fig.7 Transplanting power output mechanism with intermittentalternation between operation and walking 1.2.4人参移栽机该机主要由弹簧驱动柔性可调夹持机构、光电传感自动控制和圆盘波纹刀组成，如图 8 所示。弹簧驱动柔性可调夹持机构如图 9 所示，保证对参苗头部足够的夹持力度，又可以防止刚性夹持损伤参苗头部，改变张开角度，适应参苗的不
