全 文 ：第 28 卷 第 16 期 农 业 工 程 学 报 Vol.28 No.16
2012 年 8 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug. 2012 23
流水线式茄科嫁接机砧木切削机构的试验研究
刘 凯
1
，杨艳丽
1
，李 恺
1
，初 麒
1
，钟绿祥
1
，辜 松
1,2
（1. 华南农业大学工程学院，广州 510642； 2. 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，广州 510642）
摘 要：为有效提高茄科蔬菜嫁接机的作业生产率，该文提出了一种流水线式多工位机械嫁接作业方法，针对流水线作
业特点，设计了可完成横向与纵向切削的砧木切削机构。试验结果表明，当砧木直径为 4 mm、扶苗带拉伸率为 200%、
砧木对位座工作面角度为 90°时，扶苗成功率达到 95%；当切刀厚度为 1.8 mm、切刀滞留时间≥0.8 s 时，砧木切口宽度
达到最大；为保证接穗顺利插入砧木的切口中，在嫁接机的对接上夹工位需设置接穗导入装置。与人工作业相比，砧木
切削机构作业速度显著提高、作业质量稳定。
关键词：嫁接，切削机构，流水线，劈接法，茄科
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.16.004
中图分类号：S233.74 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2012)-16-0023-06
刘 凯，杨艳丽，李 恺，等. 流水线式茄科嫁接机砧木切削机构的试验研究[J]. 农业工程学报，2012，28(16)：23－28.
Liu Kai, Yang Yanli, Li Kai, et al. Experimental study on rootstock cutting mechanism of pipeline grafting machine for
solanaceae[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(16): 23－28.
(in Chinese with English abstract)
0 引 言

随着中国蔬菜嫁接苗需求量不断增加和劳动力成本
的提高，人工嫁接已难以适应蔬菜规模化生产模式
[1-2]
。
机械嫁接技术是一项集机械、自动控制和园艺技术于一
体的高新技术，可大幅度提高嫁接速度并降低劳动强度，
被誉为嫁接育苗的一场革命
[3-8]
。目前针对蔬菜开发的嫁
接机按自动化程度可分为全自动嫁接机和半自动嫁接机。
全自动嫁接机可自动上下苗，作业生产率可达到 1 200 株/h
以上，但对秧苗生长均一性要求非常高；半自动嫁接机
采用人工上下苗，对秧苗的均一性要求较低，但由于单
工位作业环节较多，无论是针对瓜类（黄瓜、西瓜和甜
瓜）蔬菜还是茄科（茄子、番茄和辣椒）蔬菜，其作业
生产率均难以突破 800 株/h[9-12]。
茄科蔬菜嫁接方法主要有劈接法、贴接法和平接
法
[13-14]
。目前开发出的茄科嫁接机砧木切削机构主要
采用贴接法和平接法
[15-20]
，劈接法在手工嫁接育苗生
产中应用广泛，但由于切削过程相对复杂，相关研究
较少。赵燕平等应用劈接法进行了树苗砧木切削机构
的研究
[21-22]
，但苗木的物理特性与蔬菜有较大差别，其
研究结果不适于茄科蔬菜；赵颖等设计了砧木横向断茎
机构和纵向劈切机构
[23]
，但这种多步骤的切削方式及作
业速度有待改进和提高。
收稿日期：2011-11-30 修订日期：2012-07-06
基金项目：国家自然科学基金（50975097）
作者简介：刘 凯（1983－），男，汉族，辽宁铁岭人，博士，主要从事现
代园艺生产智能装备的研究。广州 华南农业大学工程学院，510642。
Email：liukai3343@163.com
※通信作者：辜 松（1963－），男，汉族，广东省，教授，博士，会员号
（E041200242S）主要从事现代园艺生产智能装备的研究。广州 华南农业
大学工程学院，510642。Email：sgu666@sina.com
为有效提高茄科蔬菜嫁接机的作业生产率，本文首
先提出了一种流水线式多工位机械嫁接作业方法，针对
半自动嫁接机，通过减少单工位作业步骤、增加作业工
位的方法提高作业生产率；在砧木切削工位，为减少作
业时间，将砧木横向与纵向切削环节相结合，单一动作
完成砧木横、纵切削作业；最后对该机构进行作业性能
试验，研究结果将为流水线式茄科嫁接机的开发提供主
要设计依据。
1 总体方案与工作原理
1.1 流水线式多工位设计方案
劈接法嫁接过程如图 1 所示，选取处于嫁接期、苗
径为 3～5 mm 的砧木苗，在距基质表面 30 mm 处横向切
开，保留上部,然后沿断面向下切开 12 mm 长的切口；将
接穗子叶下方 20 mm 处切削成 10～12 mm 长的 V 形切
口；将切好的接穗插入砧木切口内，用嫁接夹固定砧木
与接穗
[24-25]
。
a. 对接 b. 固定
图 1 劈接法嫁接过程
Fig.1 Cleft grafting performance
流 水 线 式 嫁 接 机 外 形 尺 寸 为
1 450 mm×1 250 mm×850 mm，各工位分布如图 2 所示，
分别是砧木上苗工位、砧木切削工位、接穗上苗与切削
工位、对接上夹工位和下苗工位。其作业流程为：1）在
农业工程学报 2012 年24
Ⅰ工位操作者将砧木苗送入固定在转盘上的砧木夹中，
在气缸作用下砧木夹可在不同工位实现开闭，砧木夹夹
持砧木苗后，转盘转动，使该砧木夹转至Ⅱ工位，进行
砧木切削作业；2）在上砧木的同时，另一操作者在Ⅲ工
位将接穗苗放入接穗夹中，并在同工位进行接穗切削作
业；3）砧木和接穗完成切削后，转盘和旋转臂将砧木和
接穗先后送至Ⅳ工位，砧木在下，接穗在上，在该工位
进行对接和固定；4）转盘将嫁接苗送到Ⅴ工位，砧木夹
打开并推出嫁接苗，完成 1 株苗的嫁接过程。
1. 砧木切削机构 2. 转盘 3. 接穗切削机构 4. 旋转臂 5. 接穗夹 6. 砧木夹
图 2 流水线式嫁接机工位分布
Fig.2 Working position layout of flow line grafting machine
1.2 砧木切削机构工作原理
砧木切削机构（图 3a）可完成砧木扶苗对位、横向
切断和纵向切削作业环节，主要由扶苗单元和切削单元
构成。扶苗单元（图 3b）由夹持气爪、扶苗板和扶苗带
构成，其作用是将由转盘输送至切削工位的砧木扶入对
位座内，实现砧木切削前对中。扶苗带采用具有拉伸性
的橡胶带,两端分别固定在扶苗板上。切削单元（图 3c）
由纵向切刀、横向切刀和刀柄构成，横向刀片和纵向刀
片十字交错布置，横向切刀偏前，纵向切刀偏后，刀片
可更换，通过锁紧螺栓固定在刀柄上。对位座的工作面
由互成角度的斜面构成，利于砧木对中，工作面上开有
横向和纵向刀槽，综合考虑走刀顺畅程度和砧木切削质
量，刀槽宽度确定为刀片厚度加 1 mm。切削单元和对位
座对向安装，分别由扶苗切削气缸和对位气缸驱动，当
砧木夹夹持砧木随转盘旋转时，气缸处于缩回状态。
1. 转盘 2. 砧木夹 3. 苗托 4. 砧木 5. 扶苗切削气缸 6. 机架
7. 对位座 8. 对位气缸 9. 扶苗带 10. 气爪 11. 扶苗板 12. 纵向刀
槽 13. 纵向切刀 14. 刀柄 15. 横向切刀 16. 横向刀槽
图 3 砧木切削机构仿真设计
Fig.3 Simulating design of rootstork cutting mechanism
砧木切削机构工作过程如下：砧木夹将砧木苗随转
盘逆时针输送至切削工位；然后对位座和扶苗带同时向
砧木苗靠近，气爪带动扶苗板向内扶苗，使偏离中心的
砧木与对位座工作面紧密贴合；最后切刀对砧木进行横
向和纵向切削，一次进给动作完成砧木扶苗和切削作业。
2 试验方法
为了优化砧木切削机构，提高整机的嫁接成功率，
对该机构各关键部件进行了试验研究。试验用砧木苗为
茄科嫁接常用砧木托鲁巴姆，接穗为惠宝长茄。利用
CANON 500D 相机（分辨率为 4 752×3 168 pixles）拍摄
秧苗切削后的几何特征图像，采用 Scion Image 软件处理
图像数据。
2.1 砧木扶苗对位试验
本试验将扶苗成功率 N 作为衡量扶苗效果的评价指
标，砧木茎杆与对位座工作面同时贴合为扶苗成功。影
响扶苗成功率的主要因素为对位座工作面夹角 α、苗径 d
和扶苗强度。扶苗强度由扶苗带拉伸率 r 表示，即橡胶带
扶苗时拉伸长度与原长度的比值。采用 L9(34)正交表进行
3 因素 3 水平正交组合试验，试验装置如图 4 所示。每组
试验重复 20 次。
a. 钻木切削试验台 b. 钻木切口
1. 对位气缸 2. 对位座 3. 扶苗板 4. 扶苗与切削气缸 5. 砧木 6. 砧木夹
图 4 砧木切削机构试验台架
Fig.4 Testing unit of rootstock cutting mechanism
2.2 砧木切刀厚度与滞留时间试验
砧木切削过程中，纵向切刀的厚度和在切口内的滞
留时间直接影响砧木切口宽度，切口大有利于砧木与接
穗自动对接。本研究对直径为 3、4 和 5 mm 的砧木，分
别进行纵向切刀厚度和切刀滞留时间对砧木切口宽度影
第 16 期 刘 凯等：流水线式茄科嫁接机砧木切削机构的试验研究 25
响的单因素试验，不同直径的砧木分别测定 20 株。
切刀厚度试验通过在 0.4 mm标准刀片上粘贴垫片改
变纵向刀片厚度，切刀厚度分别为 0.4、0.8、1.2、1.6 和
2 mm，切刀滞留时间设为 0。砧木切刀滞留试验通过 PLC
控制气缸运动调节切刀停滞时间，停滞时间分别设定为
0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 和 1.2 s。
2.3 接穗切削偏移试验
接穗切后 V 形端点与中心的偏移量过大会降低砧木
与接穗对接成功率，因此有必要考察接穗切削后 V 形端
点与切刀中心线的偏移量 δ（图 5b）。接穗直径分别为 3、
4 和 5 mm，由于气缸速度变化对切削质量影响不显著[26]，
切刀驱动气缸设定为中速，切后测定形成的 V 字形端点
与切刀中心线的偏移量 δ，不同直径接穗分别测定 20 株。
a. 切削机构 b. 偏移量
1. 接穗切刀柄 2. 接穗切刀 3. 接穗切刀座 4. 接穗
图 5 接穗切削机构
Fig.5 Testing unit of scion cutting mechanism
2.4 砧木切削性能试验
试验主要考察切削机构的切削性能，采用切口对称
度 R 衡量切削机构的切削性能，如图 4b 所示，对称度 R
为 W1 与 W2 的比值（W1 与 W2 表示切口两端创面的宽度，
且 W1≤W2），R 的比值为 1 时切削质量最佳，比值小于
1 时切削质量降低。
本试验以熟练人工和砧木切削机构分别进行 200 株
砧木苗的批量切削试验。试验用切削机构的对位座工作
面夹角、扶苗强度、纵向切刀厚度和切刀滞留时间均采
用 2.1 试验得出的优化结果，试验分别测定人工与切削机
构切削作业耗时和切口对称度。
3 结果与分析
3.1 生产率对比分析
日本 GR-600 型和韩国 GR-600CS 型嫁接机均采用贴
接法进行嫁接，除切削方式不同外，作业步骤和劈接法
基本相同，这 2 种半自动嫁接机的代表机型均设有 3 个
作业工位：Ⅰ工位完成砧木上苗、砧木切削；Ⅱ工位完
成接穗上苗、接穗切削；Ⅲ工位完成砧木与接穗对接、
上嫁接夹和下苗。以韩国 GR-600CS 型嫁接机为例测得
各环节作业耗时如表 1 所示，Ⅰ、Ⅱ工位是并行作业关
系，Ⅲ工位与Ⅰ、Ⅱ工位是串行作业关系，该机嫁接 1
株苗的耗时为各串行工位的作业时间之和，即 5.8 s，整
机作业生产率为 620 株/h。导致该类型嫁接机作业速度不
高的原因有两个：一是嫁接过程的作业工位有串行关系；
二是Ⅲ工位作业环节过多。
本设计为提高生产率，拆解多作业环节工位，尽量
避免出现工位的串行关系，设定 5 个并行工位，根据作
者以往相关研究测算出各工位作业环节耗时
[27]
，整机作
业速度取决于耗时最长的工位，各工位作业呈并行关系，
因此作业生产率可以达到 1 200 株/h。
图 6 不同作业流程嫁接生产率比较
Fig.6 Comparision of grafting rate between two grafting flows
3.2 砧木扶苗对位
3.2.1 扶苗试验
扶苗对位试验结果如表 2，根据极差分析，扶苗带拉
伸率 r 对扶苗成功率的影响最显著，砧木苗径 d 次之，对
位座工作面夹角α影响最小。
表 2 扶苗对位试验方案与结果
Table 2 Results of holding seedling experiment
因素
试验号 工作面夹角
α/(°) 苗径 d/mm 拉伸率 r/%
扶苗成功率
N/%
1 90 3 150 70
2 90 4 200 95
3 90 5 250 90
4 95 3 250 95
5 95 4 200 85
6 95 5 150 80
7 100 3 250 80
8 100 4 150 70
9 100 5 200 95
k1 255 245 220
k2 260 250 285
k3 245 265 255
K1 85.00 81.67 73.33
K2 86.67 83.33 95.00
K3 81.67 88.33 85.00
极差 R 5.00 6.67 21.67
扶苗带拉伸率 r 反映切削时将秧苗压在对位座上的
压力，砧木紧靠在对位座上可保证秧苗有良好的对中性，
压力过小，不能克服秧苗自身刚性，秧苗无法紧密靠在
对位座工作面上，造成秧苗对位不准，切削位置出现偏
农业工程学报 2012 年26
差；压力过大易造成砧木局部变形，影响砧木切削质量，
试验结果显示该因素对扶苗成功率影响最大。本研究所
用扶苗带是断面为 1.5 mm×1.5 mm 的乳胶橡胶带，如表
2 所示，拉伸率为 200%时扶苗成功率较高，利用 Motive
ZP 型测力计测得 200%拉伸率工况下橡胶带对秧苗的压
力为 0.61 N。砧木苗径由 3 增加到 5 mm 扶苗成功率随之
增加 13.2%，增幅明显。造成这种趋势的原因是，砧木扶
苗对位时，受扶苗带在上部靠压作用，细径砧木较粗径
砧木更易发生弯曲，弯曲后的秧苗在对位座上的靠合效
果较差，导致扶苗成功率降低。这说明砧木对位时，粗
苗要比细苗的对位效果好。当对位座工作面夹角由 90°
增加到 95°，扶苗成功率的平均值由 85.0%变为 86.6%时，
扶苗成功率有 1.8%的微弱提高，当夹角增大到 100°时，
扶苗成功率反而下降，这说明对位座的工作面夹角过大
后对中效果下降。通过极差分析，较优组合为 α2d3r2，
即工作面夹角为 95°、苗径为 5 mm、拉伸率为 200%时，
扶苗成功率可以达到 95%。
3.2.2 验证试验
根据试验结果分析，虽然 95°的扶苗效果较佳，但是
与 90°的效果相比差异不大，由于 α1d3r2 组合没有出现
在正交试验安排列表中，因此采用该组合再次进行补充
验证试验，试验结果表明：α1d3r2 组合的扶苗成功率也
达到了 95%，证明该组合的扶苗成功率符合设计的要求，
综合考虑对位座的加工难度和扶苗效果，工作面夹角确
定为 90°。
3.3 砧木切刀厚度与滞留时间
如图 7a 的所示，砧木切口宽度与纵向切刀厚度成正
比，切刀厚度小于 1.8 mm 时，随切刀厚度增加切口宽度
增加缓慢;切刀厚度大于 1.8 mm 后，切口宽度随切刀厚度
增加而迅速增加，这是因为切刀过厚导致砧木切口两侧砧
木纤维受挤压发生断裂，切口两侧失去了向内收缩的恢复
力。1.8 mm 为切刀厚度的破坏临界点，为保证砧木纤维在
切削时不受损伤，切刀厚度应≤1.8 mm。不同直径的砧木
变化趋势相同，砧木开口宽度与砧木直径成反比关系，这
是因为直径大的砧木刚性大，使切口较难张开。
采用 1.8 mm 厚纵向切刀切削不同苗径的砧木，切刀
切削后滞留在切口内的时间对砧木切口宽度的影响如图
7b 所示。结果表明，切刀滞留时间在 0.8 s 以内时，砧木
切口宽度与切刀滞留时间成正比，滞留时间越长，砧木
切口宽度越大。当滞留时间超过 0.8 s 后，砧木切口宽度
不再随滞留时间延长而增加，而是基本稳定在一个相对
固定的值（3 mm 砧木开口宽度为 1.69 mm，4 mm 砧木开
口宽度为 1.57 mm，5 mm 砧木开口宽度为 1.35 mm）。
主要原因是切口已适应切刀的形状，向内收缩的恢复能
力急剧下降。
3.4 接穗切削偏移
接穗切后 V 形端点与切刀中心的偏移量 分别为：
3 mm 直径接穗偏移±1.95 mm、4 mm 直径接穗偏移±
1.88 mm、5 mm 直径接穗偏移±1.79 mm。结果显示粗接
穗产生的偏移量 比细接穗略小，这是因为细接穗刚性
较差、易变形，产生的偏移也较大。
比较接穗切削偏移量与砧木切口宽度，3 种苗径接穗
产生的切削偏移量均大于与其对应的砧木切口宽度，因
此，对于Ⅳ工位砧木与接穗的自动对接作业，需要设置
接穗对位装置，扶正接穗 V 形端点，以利于接穗顺利插
入砧木的切口中。
图 7 切刀厚度与切刀滞留时间对切口的影响
Fig.7 Relation between cut width and cutter thickness or holding
time
3.5 砧木切削性能试验
人工和砧木切削机构切削作业的测试分别以 50 株苗
为单元，测量与计算结果如表 3 所示。根据表 3 的数据，
人工作业的切口对称度呈下降趋势，极差为 0.07，这显
著高于切削机构的极差 0.02；根据表 3 的数据，人工作
业与切削机构的切口对称度的平均值分别为0.85和0.73，
因此切削机构的作业质量较高。另外，随着作业量的增
加，人工切削作业耗时呈单调增加趋势，其主要原因是
人工作业易出现疲劳，导致动作迟缓。总之，与人工作
业相比采用切削机构可提高砧木切削质量和作业生产
率，并且作业质量较稳定。
4 结 论
1）采用流水线式作业法，通过增加嫁接机作业工位，
减少单工位作业环节可使作业生产率达到 1 200 株/h。
2）当砧木直径为 4 mm、扶苗带拉伸率为 200%、对
位座工作面角度为 90°时，扶苗成功率达到 95%。
3）为保证砧木纤维在切削时不受损伤,砧木纵向切刀
厚度应小于等于 1.8 mm；砧木纵向切刀滞留时间超过
0.8 s，砧木切口宽度不再随滞留时间延长而增加。
第 16 期 刘 凯等：流水线式茄科嫁接机砧木切削机构的试验研究 27
4）对于劈接法自动嫁接机，为保证接穗顺利插入砧
木的切口中，在对接上夹工位设置接穗对位装置。
5）与人工切削砧木作业相比，砧木切削机构作业生
产率高，作业质量稳定，有利于后期嫁接苗的成活。
[参 考 文 献]
[1] 辜松. 蔬菜工厂化嫁接育苗生产装备与技术[M]. 北京：中
国农业出版社，2006.
[2] 刘凯，初麒，辜松. 茄科蔬菜自动嫁接机的研究现状[J]. 农
机化研究，2011(2)：230－233.
Liu Kai, Chu Qi, Gu Song. Research development of
solanaceae vegetables automatic grafting machines[J].
Journal of Agricultural Mechanization, 2011(2): 230－233.
(in Chinese with English abstract)
[3] Chieri Kubota, Michael A McClure, Nancy Kokalis-Burelle,
et al. Vegetable grafting: history, use, and current
technology status in North America[J]. HortScience, 2008,
43(6): 1664－1669.
[4] Zhang Libin, Yang Qinghua, Bao Guanjun, et al. Overview
of research on agricultural robots in China[J]. Int J Agric and
Biol Eng. 2008, 1(1): 12－21.
[5] 白杉，子荫. 农业机器人[J]. 现代农业，2002(5)：28－29.
[6] 别之龙. 我国瓜类作物嫁接育苗生产的现状、问题与对
策[J]. 长江蔬菜，2009(4)：1－5.
Bie Zhilong. Present Status, problem and countermeasures of
grafted cucurbit seedlings flow in China[J]. Journal of
Changjiang Vegetables, 2009(4): 1－5. (in Chinese with
English abstract)
[7] 尚庆茂，张志斌. 构建工厂化育苗网络 促进现代蔬菜产业
发展[J]. 中国蔬菜，2008(6)：1－4.
[8] 别之龙. 我国西瓜甜瓜嫁接育苗产业发展现状和对策[J].
中国瓜菜，2011，24(2)：68－71.
[9] 辜松，江林斌. 国内外蔬菜嫁接机的发展现状[J]. 东北农
业大学学报，2007(6)：847－851.
Gu Song, Jiang Linbin. Development of domestic and foreign
vegetable grafting robot[J]. Journal of Northeast Agricultural
University, 2007(6): 847－851. (in Chinese with English abstract)
[10] 姜凯，乔晓军，王成. 蔬菜自动嫁接机在设施生产中的研究
与应用[J]. 农业工程技术：温室园艺，2009，1(1)：16－17.
Jiang Kai, Qiao Xiaojun, Wang Cheng. Study and
Application of automatic grafting machine in agricultural
facilities production[J]. Agricultural Engineering Technology
(Greenhouse and Horticulture), 2009，1(1)：16－17.
[11] 辜松，刘宝伟，王希英，等. 2JC-500 型自动嫁接机西瓜苗嫁
接效果生产试验[J]. 农业工程学报，2008，24(12)：84－87.
Gu Song, Liu Baowei, Wang Xiying, et al. Flow test of
2JC-500 automatic grafting machine for watermelon[J].
Transactions of the Chinese Society of Agricultural
Engineering (Transactions of the CSAE), 2008, 24(12): 84－
87. (in Chinese with English abstract)
[12] 杨丽，刘长青，张铁中. 双臂蔬菜嫁接机设计与试验[J].
农业机械学报，2010，40(9)：175－181.
Yang Li, Liu Changqing, Zhang Tiezhong. Design and
experiment of vegetable grafting machine with double
manipulators[J]. Transactions of the Chinese Society for
Agricultural Machinery, 2010, 40(9): 175－181. (in Chinese
with English abstract)
[13] 初麒，姜凯，辜松. 2JC-600 型自动嫁接机的试验研究[J].
农机化研究，2010(1)：183－185.
Chu Qi, Jiang Kai, Gu Song. Experimental study on
2JC-600 automatic grafting machine[J]. Journal of
Agricultural Mechanization, 2011(1): 183－185. (in Chinese
with English abstract)
[14] 罗军, 高英武，何幸保. 自动嫁接机的研究现状与展望[J].
湖南农机，2010，37(2)：1－2.
Luo Jun, Gao Yingwu, He Xingbao. The research status and
development trend of automatic grafting machine[J]. Hunan
Agricultural Machinery, 2010, 37(2): 1－2. (in Chinese with
English abstract)
[15] 姜凯，辜松，郑文刚. 瓜科全自动嫁接机设计与试验[J].
农机化研究，2010(12)：129－132.
Jiang Kai, Gu Song, Zheng Wengang. Design and experiment
of automatic grafting machine of cucurbits[J]. Journal of
Agricultural Mechanization, 2010(12): 129 － 132. (in
Chinese with English abstract)
[16] 初麒，刘凯，辜松，等. 间接驱动式嫁接秧苗夹设计[J].
农机化研究，2011(2)：51－54.
Chu Qi, Liu Kai, Gu Song. The design on indirect-driven
grafted seedlings folder[J]. Journal of Agricultural
Mechanization, 2011(2): 51－54. (in Chinese with English
abstract)
[17] 谭妮克，张铁中，杨丽. 蔬菜嫁接机器人砧、穗木套管式接
合装置的设计[J]. 中国农业大学学报，2005，10(5)：85－88.
Tan Nike, Zhang Tiezhong, Yang Li. Tube jointing device of
grafting robot[J]. Journal of China Agricultural University,
2005, 10(5): 85－88. (in Chinese with English abstract)
[18] 罗辉，张铁中，刘旭东. 自动嫁接机运动控制仿真系统设
计[J]. 农业机械学报，2005，36(5)：90－92，100.
Luo Hui, Zhang Tiezhong, Liu Xudong. Design of a
movement controlling simulation system for vegetable
grafting robot[J]. Transactions of the Chinese Society of
Agricultural Machinery, 2005, 36(5): 90 － 92, 100. (in
Chinese with English abstract)
[19] 王锋锋，刘明刚，吴晓峰，等. 油茶嫁接机器人的研究设
计[J]. 林业机械与木工设备，2011，39(4)：36－38.
Wang Fengfeng, Liu Minggang, Wu Xiaofeng. Study and
design of grafting robot for camellia oleifera seedlings[J].
Forestry Machinery and Woodworking Equipment, 2011,
39(4): 36－38. (in Chinese with English abstract)
[20] 辜松，姜凯. 中国野菜接ぎ木苗生産の発展[J]. 農作業研
究，2007，42(3)：179－182.
Gu Song, Jiang Kai. Development of vegetables grafting in
China[J]. Japanese Journal of Farm Work Research, 2007,
42(3): 179－182. (in Japanese with English abstract)
[21] 赵燕平，张铁中，王红英，等. 树苗自动嫁接机砧木切削
机构研究[J]. 农业工程学报，2008，24(9)：79－83.
Zhao Yanping, Zhang Tiezhong, Wang Hongying, et al.
Cutting mechanism of root parental stock in automatic
sapling grafting machine[J]. Transactions of the Chinese
农业工程学报 2012 年28
Society of Agricultural Engineering (Transactions of the
CSAE), 2008, 24(9): 79－83. (in Chinese with English
abstract)
[22] 李明，戴思慧，汤楚宙，等. 苗木嫁接机器人切削机构模
拟试验[J]. 农业工程学报，2008，24(6)：129－132.
Li Ming, Dai Sihui, Tang Chuzhou, et al. Simulation test on
plantlet-cutting mechanism of grafting robot[J]. Transactions
of the Chinese Society of Agricultural Engineering
(Transactions of the CSAE), 2008, 24(6): 129－132. (in
Chinese with English abstract)
[23] 辜松，李恺，初麒，等. 2JX-M 系列蔬菜嫁接切削器作业
试验[J]. 农业工程学报，2012，28(10)：27－32.
Gu Song, Li Kai, Chu Qi, et al. Experiment of 2JX-M series
vegetable cutting devices for grafting[J]. Transactions of the
Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the
CSAE), 2012, 28(10): 27－32. (in Chinese with English abstract)
[24] 初麒，刘凯，杨艳丽，等. 斜插式自动嫁接机的开发研究
[C]// 中国农业工程学会 2011 年学术年会，2011，10：22.
Chu Qi, Liu Kai, Yang Yanli, et al. An Study on Automatic
Grafting machine with Obliquely Inserting for Melon[C]//
Chinese Society of Agricultural Engineering, 2011, 10: 22.
(in Chinese with English abstract)
[25] Suming Chen, Yi-Chich Chiu, Yung-Chiung Chang.
Development of a tubing-grafting robotic system for
fruit-bearing vegetable seedlings[J]. Applied Engineering in
Agriculture, 2010, 26(4): 707－712.
[26] 李恺，辜松，刘凯，等. 2JT-M 型茄科嫁接切削器的试验
研究[C]// 中国农业工程学会 2011 年学术年会，2011，10：
2.
Li Kai, Gu Song, Liu Kai, et al. Study on 2JT-M grafting
cutter of solanum vegetable[C]//Chinese Society of
Agricultural Engineering, 2011, 10: 2. (in Chinese with
English abstract)
[27] 周兴宇. 茄科自动嫁接机的设计与研究[D]. 东北农业大
学硕士论文，2010，6－8.
Zhou Xingyu. The Design and Research on Solanaceae
Automatic Grafting Machine[D]. Northeast Agricultural
University , 2010, 6－8. (in Chinese with English abstract)
Experimental study on rootstock cutting mechanism of pipeline grafting
machine for solanaceae
Liu Kai1, Yang Yanli1, Li Kai1, Chu Qi1, Zhong Lüxiang1, Gu Song1,2
(1. College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 2. Key Laboratory of Key Technology on
Agricultural Machine and Equipment, Ministry of Education, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China)
Abstract: To enhance the productivity of semi-automatic grafting machines, a automatic grafting method with flow line
was proposed. Based on the characters of multi-position, a rootstock cutting mechanism was designed to cut rootstock in
transverse and longitudinal section. The results showed that With 4 mm of the diameter of rootstocks, the elongation of
holding belt was 200% and the included angle of aligning faces for holding rootstock was 90°, the successful ratio for
holding rootstock was 95%. With 1.8 mm of the blade thickness, the residence time for cutting in longitudinal section
was equal or greater than 0.8 s, the incision width of rootstock cut by the blade was the maximum. A leading unit was
installed to the lead scions deflected at the inserting position to guarantee inserting a scion into a incision of rootstock cut
by the rootstock cutting mechanism. The research indicated that compared with the manual operation, the rootstock
cutting mechanism exhibits the advantage of the fast cutting speed and fine operating stability.
Key words: grafts, cutting machines, pipelines, cleft grafting, solanaceae