CN102823365B - 立柱栽培配套的移栽机器人 - Google Patents

Abstract

一种立柱栽培配套的移栽机器人，属于农业机器人领域。本发明立柱栽培配套的移栽机器人由移动平台、机械手、末端执行器倾角调节机构和末端执行器所组成，作业时移动平台携带穴盘苗移动至栽培立柱前，机械手运动将末端执行器送至穴盘前，电磁铁通电带动两手指伸出，弯曲的手指滑套引导指尖向内侧倾斜插入穴盘的穴孔，夹持住苗坨。机械手运动将苗坨取出并输送至落苗位置，滑座沿滑轨竖直下降将苗坨栽入土中。电磁铁断电使两手指缩回滑套内，实现放苗。本发明利用竖直滑轨两臂结构实现竖直大范围移动和运苗动作，末端执行器的倾斜角度和开度可调，满足了穴盘苗对高大栽培立柱自动化移栽的需要。

Description

立柱栽培配套的移栽机器人

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，特别涉及一种立柱栽培配套的移栽机器人。

背景技术

中国专利文献CN101306532A给出了用于穴盘苗移植装置及其中的移植机械手，该穴盘苗移植装置具有水平移动部件、垂直移动部件及移植机械手，所以移植机械手即可在水平移动部件的带动下水平移动，也可在垂直移动部件的带动下垂直移动。该穴盘苗移植装置的一个完整工作循环一般包括以下8个动作：1、甲移植机械手从原位开始，在垂直移动部件的带动下向下运动，刺入穴盘苗的泥土中；2、转动机构动作，凸轮槽盘转动，使得手指合拢，夹紧穴盘苗；3、移植机械手在垂直移动部件的带动下向上运动，将幼苗从穴盘中拔起，回到原位；4、移植机械手抓住幼苗在水平移动部件的带动下水平移动，从原位移送到移栽位置；5、移植机械手在垂直移动部件的带动下向下运动，将手中的幼苗植入移植盆中；6、转动机构动作，凸轮槽盘转动，使得手指张开，松苗；7、移植机械手在垂直移动部件的带动下向上运动，移植机械手拔出，回到移栽位置；8、移植机械手在水平移动部件的带动下水平移动，从移栽位置再回到原位。穴盘苗自动移栽是温室蔬菜和花卉工厂化生产过程中重要的环节，在国内外得到了广泛应用。立柱栽培是通过竖立的栽培柱进行叶菜、花卉等栽培生产的新型生产型式，由于其产量大大高于常规栽培，因而具有非常广阔的发展前景。但由于温室生产的栽培立柱可高达4～5米，已有穴盘苗自动化移栽装备所面对的为穴盘苗向田间、花盆移栽，或大穴盘换小穴盘的移栽任务，被栽培的田间、花盆或小穴盘处于同一水平面内，而立柱栽培需要在竖直方向的大范围移动作业。同时，向田间、花盆或小穴盘移栽时往往要求秧苗的良好直立度，而向栽培立柱移栽时则受到立柱上的栽培空间限制，通常需要以一定倾斜角度植入。因而现有自动化移栽装备无法满足高大立柱移栽作业的要求。

发明内容

为了解决立柱栽培的穴盘苗自动化移栽问题，本发明提供一种立柱栽培配套的移栽机器人，实现对各式栽培立柱的穴盘苗移栽自动化作业。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括移动平台、机械手和末端执行器；机械手包括滑轨、滑座、大臂电机、大臂、小臂电机、小臂。作业时移动平台携带穴盘苗移动至栽培立柱前，机械手运动将末端执行器送至穴盘前，电磁铁通电带动两手指伸出，弯曲的手指滑套引导指尖向内侧倾斜插入穴盘的穴孔，夹持住苗坨。机械手运动将苗坨取出并输送至落苗位置，滑座沿滑轨竖直下降将苗坨栽入土中。电磁铁断电使两手指缩回滑套内，实现放苗。

滑轨竖直固定安装于移动平台上，滑座由电机带动沿滑轨上下滑动；大臂电机带动大臂相对滑座在水平面内转动，小臂电机带动小臂相对大臂在水平面内转动；

末端执行器包括壳体背板、电磁铁、电磁铁推杆、推杆联接板、手指联接板、销钉、紧定螺钉、手指、手指滑套、上螺栓螺母、下螺栓螺母；电磁铁固定于壳体背板上，电磁铁通电时电磁铁推杆伸出；推杆联接板与电磁铁推杆固定；壳体背板上开有上水平通槽和下水平通槽，手指滑套一侧开有两个通孔，由上螺栓螺母穿过通孔和上水平通槽、下螺栓螺母穿过通孔和上水平通槽将手指滑套固定于壳体背板上；手指联接板上设有凹槽，推杆连接板分别插入左右两手指联接板的凹槽内，紧定螺钉旋入手指联接板的螺纹通孔内，通过旋紧紧定螺钉将左右两手指联接板与推杆联接板固定；手指联接板上开有手指通槽，手指通槽的宽度大于手指的厚度；手指上端有销钉孔，在宽度方向具有肩部；手指穿过手指通槽，销钉穿过销钉孔，由手指的肩部和销钉实现手指与手指联接板的联接。

本发明的有益效果是，利用竖直滑轨两臂结构实现竖直大范围移动和运苗动作，末端执行器的倾斜角度和开度可调，满足了穴盘苗对高大栽培立柱自动化移栽的需要。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为立柱栽培配套的移栽机器人结构及作业示意图。

图2为末端执行器倾角调节机构示意图。

图3为末端执行器结构示意图。

图4为手指联接板结构示意图。

图5为手指结构示意图。

图6为手指滑套结构示意图。

图中1.移动平台，2.滑轨，3. 滑座，4.大臂电机，5.大臂，6.小臂电机，7.小臂，8.角度调节滑块，9.角度调节杆，10.锁紧螺钉，11.壳体背板，12.电磁铁，13.电磁铁推杆，14.推杆联接板，15.手指联接板，16.销钉，17.紧定螺钉，18.手指，19.手指滑套，20.上螺栓螺母，21.下螺栓螺母，22.上水平通槽，23.下水平通槽，24.凹槽，25.手指通槽，26.螺纹通孔，27.销钉孔，28.肩部，29.指尖，30.滑孔，31.通孔。

具体实施方式

如图1、图2所示，该立柱栽培配套的移栽机器人由移动平台1、机械手、末端执行器倾角调节机构和末端执行器组成。其中机械手包括滑轨2、滑座3、大臂电机4、大臂5、小臂电机6、小臂7。滑轨2竖直固定安装于移动平台1上，滑座3由电机带动沿滑轨2上下滑动。大臂电机4带动大臂5相对滑座3在水平面内转动，小臂电机6带动小臂7相对大臂5在水平面内转动。

如图3所示，末端执行器包括壳体背板11、电磁铁12、电磁铁推杆13、推杆联接板14、手指联接板15、销钉16、紧定螺钉17、手指18、手指滑套19、上螺栓螺母20、下螺栓螺母21。壳体背板上开有上水平通槽22和下水平通槽23。

如图4所示，手指联接板15上设有凹槽24，并开有手指通槽25和螺纹通孔26。手指通槽25的宽度大于手指18的厚度。

如图5所示，手指18上端有销钉孔27，在宽度方向具有肩部28，其指尖29具有一定的弯曲。

如图6所示，手指滑套19下部具有一定弯曲，其弯曲弧度与手指18下部的弯曲弧度相一致。手指滑套19内滑孔30的厚度大于手指18的厚度。手指滑套19一侧开有两个通孔31。

电磁铁12固定于壳体背板上，电磁铁12通电时电磁铁推杆13伸出。推杆联接板与电磁铁推杆13固定。推杆连接板14分别插入左右两手指联接板15的凹槽24内，紧定螺钉17旋入手指联接板15的螺纹通孔26内，通过旋紧紧定螺钉17将左右两手指联接板15与推杆联接板14固定。手指18穿过手指联接板15的手指通槽25，销钉16穿过手指18的销钉孔27，由手指18的肩部28和销钉27实现手指18与手指联接板15的联接。手指18穿过手指滑套19的滑孔30，由上螺栓螺母20穿过通孔31和上水平通槽22、下螺栓螺母20穿过通孔31和上水平通槽22将手指滑套19固定于壳体背板11上。

如图1、图2所示，末端执行器倾角调节机构由角度调节滑块8、角度调节杆9、锁紧螺钉10组成。角度调节滑块8与机械手的小臂7滑动联接并沿小臂7长度方向滑动。机械手的小臂7与壳体背板11的中部相铰接，角度调节杆9两端分别与壳体背板11的顶端和角度调节滑块8相铰接，角度调节滑块8上的螺纹孔内安装锁紧螺钉10。

由图1～图6, 该立柱栽培配套的移栽机器人作业时，移动平台1携带穴盘苗移动至栽培立柱前，机械手的大臂电机4和小臂电机6带动大臂5和小臂7运动，将末端执行器送至穴盘前，电磁铁12通电，电磁铁推杆13伸出，通过推杆联接板14和手指联接板15带动两手指18沿手指滑套19的滑孔30向下伸出，插入穴盘的穴孔内。由于手指滑套19的滑孔30宽度大于手指18的厚度，同时手指18与手指联接板15的联接允许手指18向内侧产生一定的倾斜，因而在具有一定弯曲的手指滑套19导引下，手指18的指尖29向内侧倾斜插入穴盘的穴孔，夹持住苗坨。

滑座3由电机带动沿滑轨2竖直移动，同时大臂电机4和小臂电机6带动大臂5和小臂7转动，将苗坨取出并输送至栽培立柱的待栽入位置。机械手带动末端执行器将苗坨向斜下方栽入土中。电磁铁12断电，电磁铁推杆13在电磁铁12内置的弹簧作用下自动缩回，从而带动两手指18缩回滑套19内。此时滑套19底端压住苗坨，从而避免手指18缩回时由摩擦力将苗坨重新带出，保证了移栽的质量。

针对不同的穴盘取苗和立柱放苗角度，可以将末端执行器倾角调节机构的锁紧螺钉10松开，移动角度调节滑块8将末端执行器调整至所需角度后，再度将锁紧螺钉10旋紧。针对不同作物秧苗和不同穴盘规格，可以将紧定螺钉17、上螺栓螺母20、下螺栓螺母21松开，并分别将推杆联接板14在手指联接板15的凹槽24内移动、将上螺栓螺母20和下螺栓螺母21分别在上水平通槽22和下水平通槽23内移动后，将紧定螺钉17、上螺栓螺母20和下螺栓螺母21再次旋紧固定，以自由调整手指18的夹持开度，从而具有良好的通用性。

Claims (3)

1.一种立柱栽培配套的移栽机器人，其特征在于：包括移动平台（1）、机械手和末端执行器；机械手包括滑轨（2）、滑座（3）、大臂电机（4）、大臂（5）、小臂电机（6）、小臂（7）；所述滑轨（2）竖直固定安装于移动平台（1）上，滑座（3）由电机带动沿滑轨（2）上下滑动；大臂电机（4）带动大臂（5）相对滑座（3）在水平面内转动，小臂电机（6）带动小臂（7）相对大臂（5）在水平面内转动；

末端执行器包括壳体背板（11）、电磁铁（12）、电磁铁推杆（13）、推杆联接板（14）、手指联接板（15）、销钉（16）、紧定螺钉（17）、手指（18）、手指滑套（19）、上螺栓螺母（20）、下螺栓螺母（21）；所述电磁铁（12）固定于壳体背板（11）上，电磁铁（12）通电时电磁铁推杆（13）伸出；推杆联接板（14）与电磁铁推杆（13）固定；所述壳体背板（11）上开有上水平通槽（22）和下水平通槽（23），手指滑套（19）一侧开有两个通孔（31），由上螺栓螺母（20）穿过通孔（31）和上水平通槽（22）、下螺栓螺母（20）穿过通孔（31）和上水平通槽（22）将手指滑套（19）固定于壳体背板（11）上；手指联接板（15）上设有凹槽（24），推杆连接板（14）分别插入左右两手指联接板（15）的凹槽（24）内，紧定螺钉（17）旋入手指联接板（15）的螺纹通孔（26）内，通过旋紧紧定螺钉（17）将左右两手指联接板（15）与推杆联接板（14）固定；手指联接板（15）上开有手指通槽（25），手指通槽（25）的宽度大于手指（18）的厚度；手指（18）上端有销钉孔（27），在宽度方向具有肩部（28）；手指（18）穿过手指通槽（25），销钉（16）穿过销钉孔（27）；两手指（18）沿手指滑套（19）的滑孔（30）向下伸出，两手指（18）分别向内侧产生一定的倾斜弯曲，手指滑套（19）下部具有一定弯曲，其弯曲弧度与手指（18）下部的弯曲弧度相一致。

2.根据权利要求1所述的立柱栽培配套的移栽机器人，其特征在于：还包括末端执行器倾角调节机构，所述末端执行器倾角调节机构包括角度调节滑块（8）、角度调节杆（9）、锁紧螺钉（10）；所述角度调节滑块（8）与机械手的小臂（7）滑动联接并沿小臂（7）长度方向滑动；机械手的小臂（7）与壳体背板（11）的中部相铰接，角度调节杆（9）两端分别与壳体背板（11）的顶端和角度调节滑块（8）相铰接，角度调节滑块（8）上的螺纹孔内安装锁紧螺钉（10）。

3.根据权利要求1或2所述的立柱栽培配套的移栽机器人，其特征在于：所述手指滑套（19）内滑孔（30）的厚度大于手指（18）的厚度。