CN101569257A - 旱地穴盘苗移栽机末端执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旱地穴盘苗移栽机末端执行器，其特征是它包括有连接到移栽机机械臂的机架(1)，在机架(1)内安装有电机(24)，电机(24)的输出轴与圆柱凸轮(10)联结，圆柱凸轮(10)的从动件滚子(12)安装在指针固定环(13)上，指针固定环(13)上至少固定有三根指针(14)，在机架(1)的下端连有指针导向管(19)，各指针(14)分别设置于各指针导向管(19)内，指针(14)的长度大于指针导向管(19)长度，指针导向管(19)下端向内弯曲。本发明整体结构简单紧凑，装卸方便，其具有良好的独立性，既可以并联使用来提高取苗工作效率，也可以单独控制，增加取苗灵活性，且体积轻，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种取苗装置，具体地说是一种应用于旱地穴盘苗移栽机上的自动取苗机构。
背景技术
末端执行器是穴盘苗移栽机的重要组成部份，其作为取苗和放苗的直接设备，是区分全自动移栽和半自动移栽的关键。末端执行器的作业对象是种植在育苗盘中的蔬菜幼苗，其本身无法独立完成整个移栽作业。一般，末端执行器需要连接在移栽机械臂上，视机械臂的不同，末端执行器运动方式也不同。单一作业的机械手，末端执行器随着机械臂运动，从而完成移栽。若末端执行器连接在大型并联移栽设备上，通常配合移动育苗盘和取苗口位置等来完成移栽作业。
国外现有的全自动移栽机中使用的末端执行器均是采用气动或液动的并联形式，即将多个末端执行器并联同一设备上统一控制。该种移栽设备效率虽然尚可，但是基于气动或液动系统的特点，其只适合在温室作业，如放在户外大田中作业，则受环境影响较大，其系统稳定性不能得到保证。而且气动或液动系统成本高，体积庞大，在大田中控制难度大，灵活性差。
发明内容
本发明的目的则是针对目前现有技术的不足，提供一种具有良好独立性，即可以并联使用提高效率，也可以单独控制增加灵活性，且体积轻，成本低的旱地穴盘苗移栽机末端执行器。
本发明采用的技术方案如下：
一种旱地穴盘苗移栽机末端执行器，其特征是它包括有连接到移栽机机械臂的机架，在机架内安装有电机，电机的输出轴与圆柱凸轮联结，圆柱凸轮圆柱面上凹槽内的滚子安装在指针固定环上，指针固定环上至少固定有三根指针，在机架的下端连有与指针数目一致的指针导向管，各指针分别设置在与之相对应的指针导向管内，指针的长度大于指针导向管长度，各指针导向管的下端向内弯曲。
所述电机倒置安装在圆柱凸轮上端面的开口深槽内，电机前端的输出轴与圆柱凸轮上述开口深槽的底部相连接，且电机与机架固定连接。
所述机架为筒形架体，其上端口设有顶盖，其下端口设有下盖板，电机及圆柱凸轮安装于顶盖和下盖板之间，电机外部套有亦位于圆柱凸轮上端面开口深槽内的电机固定套，电机固定套通过电机固定法兰盘安装到顶盖上，圆柱凸轮的上端固定有凸轮顶盖，凸轮顶盖通过轴承安装在电机固定法兰盘上，其下端通过轴承安装在固定于下盖板的下支撑轴上。
所述电机为步进电机，由单片机控制。
所述指针为四根，它们均匀圆周分布在指针固定环上。
本发明的有益效果有：
整体结构简单紧凑，装卸方便，更适合在户外大田使用，其具有良好的独立性，既可以并联使用来提高取苗工作效率，也可以单独控制，增加取苗灵活性，且体积轻，成本低。
附图说明
图1为本发明的装配图。
图2为本发明指针固定环的俯视图。
附图中，1、机架；2、顶盖；3、电机固定法兰盘；4、六角薄螺母(M16)；5、垫圈；6、标准型弹簧垫圈；7、螺钉(M3X8)；8、凸轮顶盖；9、电机固定套；10、凸轮；11、联轴器；12、滚子；13、指针固定环；14、指针；15、内六角圆柱头螺钉(M3X8)；16、标准型弹簧垫圈；17、小六角特扁细牙螺母(M6X0.75)；18、标准型弹筑垫圈；19、指针导向管；20、螺钉；21、下支撑轴；22、下盖板；23、轴承；24、电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明：
如图1、2所示，本发明中的机架1用于连接到移栽机机械臂或者其他移栽设备上。在机架1内固定安装有电机24，电机24采用步进电机，通过单片机控制。电机24的输出轴与圆柱凸轮10通过联轴器11联结，从而带动圆柱凸轮10转动。圆柱凸轮10圆柱面上凹槽内的从动件为两个滚子12，两个滚子12均安装到指针固定环13上，当圆柱凸轮10作水平面方向圆周转动时，从动件滚子12可使指针固定环13作竖直方向的直线运动。指针固定环13上至少固定有三根指针14，它们圆周分布在指针固定环13上，指针14下端位于固定在机架1下端的指针导向管19内，随着指针固定环13的上下直线运动，指针14也作上下直线运动，由于指针14长度大于指针导向管19长度，且指针导向管19的下端向内弯曲收拢，所以由于指针导向管19的定位作用，各指针14同时伸出时形成收拢状，收缩时成散开状，实现穴盘苗的抓取和推放。之所以指针14要设置成三根或三根以上，是为了保证取苗时，三根指针14之间的相互作用可牢牢抓紧穴盘苗。指针4的数目优选设置成四根，它们均匀圆周分布在指针固定环13上，它们同时伸缩，伸出时形成收拢状，收缩时成散开状，既保证取苗成功率，又方便推苗。
本发明中的电机24可以设置成倒置安装在圆柱凸轮10上端面的开口深槽内，槽的形状大小与电机24的形状大小相吻合，以减小机构体积。电机24前端的输出轴通过联轴器11与圆柱凸轮10上述开口深槽的底部相连接。机架1可以设置为筒形架体，其上端口固定安装顶盖2，其下端口固定安装有下盖板22，电机24及圆柱凸轮10安装于顶盖2和下盖板22之间。指针导向管19则是通过螺纹连接固定于下盖板22上，拆换方便，即可根据不同的穴盘苗更换不同型号的指针导向管，从而达到一机多用目的。电机24的外部可以套上电机固定套9，电机固定套9也位于圆柱凸轮10上端面开口深槽内的，为了不影响圆柱凸轮10的转动，电机固定套9外壁与圆柱凸轮10内开口深槽的内壁留有间隙。电机固定套9通过电机固定法兰盘3安装到顶盖2上，圆柱凸轮10的上端固定有凸轮顶盖8，凸轮顶盖8再通过轴承安装在电机固定法兰盘3上，其下端通过轴承23安装在固定于下盖板22的下支撑轴21上，以使其转动灵活性更好。
根据幼苗移栽的要求，不同蔬菜幼苗移栽时生长期不同，加之幼苗种类多样，因此幼苗高度不尽相同。对于深度差别不大的穴盘，可以是用同一长度的指针取苗。对于深度差别较大的穴盘，更换指针导向管和指针，来实现一机多用目的，移栽不同品种的幼苗。
本发明中采用西红柿和辣椒的幼苗为实验对象，根据该两种苗的大小选择534*280育苗盘，育苗盘的深度大多在30mm～50mm之间，该育苗盘单个穴的横断面为梯形，其育苗盘深度为40mm。本发明末端执行器的整体高度就是机架和导管长度之和，其中指针伸出指针导向管长度为40mm，由于摩擦力和幼苗重力的影响，从插入基质到拔出幼苗的过程中指针会有约5mm的回缩，即指针的理论收缩长度为40mm，而实际与基质接触的长度大约为35mm。结合最佳取苗角度，确定指针导向管19的弯曲角度为25°。柔性指针13经过指针导向管导向后，插入基质取苗，即由指针导向管规定指针的运动方向，使其能够按照既定角度插入基质，达到成功取苗同时避免伤苗的目的。指针缩回时完全隐藏进入指针导向管内部，推苗的同时，将可能粘连在指针上的育苗基质清理掉。
上述取苗的具体过程为：圆柱凸轮内部的步进电机在单片机的控制下以1r/s的速度转动，同时圆柱凸轮随电机的输出轴转动一周；在圆柱凸轮的带动下，从动件滚子使指针向下伸出40mm，插入位于末端执行器下方的育苗盘基质中；抓住幼苗后电机停转，末端执行器跟随机械臂运动到放苗口处——即大概间隔4s后，电机以同样的速度反转一圈，圆柱凸轮再通过从动件滚子带动指针缩回到指针导向管内(此时指针导向管相当于还起到推苗的作用)，幼苗经自身重力和指针导向管的推苗作用，从指针上脱落落入导苗口，末端执行器完成放苗动作。
由于穴盘苗中的幼苗是人工播种，难免出现漏播或者不出苗的情况。所以，为提高移栽效率，可以采用红外传感器对穴盘进行检测，并将检测结果反馈给控制步进电机的单片机，单片机根据传感器检测结果控制步进电机转动。即穴盘中有苗时，电机转动指针伸出；穴盘无苗时，电机停止转动，等待下一运动周期。传感器的具体位置可以根据移栽设备的情况设置。
本发明涉及的其它未说明部份与现有技术相同。
Claims (6)
1、一种旱地穴盘苗移栽机末端执行器，其特征是它包括有连接到移栽机机械臂的机架(1)，在机架(1)内安装有电机(24)，电机(24)的输出轴与圆柱凸轮(10)联结，圆柱凸轮(10)圆柱面上凹槽内的滚子(12)安装在指针固定环(13)上，指针固定环(13)上至少固定有三根指针(14)，在机架(1)的下端连有与指针(14)数目一致的指针导向管(19)，各指针(14)分别设置在与之相对应的指针导向管(19)内，指针(14)的长度大于指针导向管(19)长度，各指针导向管(19)的下端向内弯曲。
2、根据权利要求1所述的旱地穴盘苗移栽机末端执行器，其特征是所述电机(24)倒置安装在圆柱凸轮(10)上端面的开口深槽内，电机(24)前端的输出轴与圆柱凸轮(10)上述开口深槽的底部相连接，且电机(24)与机架(1)固定连接。
3、根据权利要求1或2所述的旱地穴盘苗移栽机末端执行器，其特征是所述机架(1)为筒形架体，其上端口设有顶盖(2)，其下端口设有下盖板(22)，电机(24)及圆柱凸轮(10)安装于顶盖(2)和下盖板(22)之间，电机(24)外部套有亦位于圆柱凸轮(10)上端面开口深槽内的电机固定套(9)，电机固定套(9)通过电机固定法兰盘(3)安装到顶盖(2)上，圆柱凸轮(10)的上端固定有凸轮顶盖(8)，凸轮顶盖(8)通过轴承安装在电机固定法兰盘(3)上，其下端通过轴承(23)安装在固定于下盖板(22)的下支撑轴(21)上。
4、根据权利要求1或2所述的旱地穴盘苗移栽机末端执行器，其特征是所述电机(24)为步进电机。
5、根据权利要求1或2所述的旱地穴盘苗移栽机末端执行器，其特征是所述指针(14)为四根，它们均匀圆周分布在指针固定环(13)上。
6、根据权利要求3所述的旱地穴盘苗移栽机末端执行器，其特征是所述指针(14)为四根，它们均匀圆周分布在指针固定环(13)上。
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