一种苗木嫁接机器人
技术领域
本发明涉及一种苗木嫁接机器人,具体地,涉及一种苗木硬枝嫁接机器人机械系统。
背景技术
嫁接是提高作物抗病性、耐旱性等环境适应能力、加快优良品种繁育的一种有效措施。传统的手工作业方式具有生产效率低、工人劳动强度大、嫁接苗木成活率不高、难以实现育苗的工厂化生产等诸多缺点,采用苗木嫁接机器人进行嫁接作业,可以有效避免以上缺陷。
苗木嫁接机器人技术是一门新兴技术,国内起步较晚,近年来,我国个别农业高校和科研院所已开始研究苗木嫁接机器人装置,并取得了一定进展,但是由于自动化程度不高、结构复杂、维护调整困难等诸多因素,推广应用受到较多的限制。现有技术较少涉及树苗硬枝自动嫁接技术与嫁接机器人装置。
发明内容
本发明的目的在于,针对上述技术问题,接合生产实际,提出了一种苗木嫁接机器人的机械系统,以实现结构简单、定位准确、操作方便等优点。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种苗木嫁接机器人机械系统,包括:由标准铝型材组装而成、调整方便的机架组件;上、下移苗机构,结构相近,通过螺栓配装在所述机架组件的上部和下部,位置可调,分别用于穗木苗和砧木苗的输送及切削、接合过程中的夹持固定;左、右切苗机构,结构相同,通过螺栓配装在所述机架组件的左右两侧,位置可调,分别用于砧木苗和穗木苗的Ώ形对应切口的切制;绑苗机构,通过螺栓配装在所述机架组件的中前部,用于完成砧木苗、穗木苗接合后的捆绑固定作业。
进一步地,所述机架组件包括:底座,采用30150铝型材;立柱,4根,等高,采用3030铝型材,通过铝型材角件和螺栓分别安装在所述底座左、右两侧;横梁,2根,等长,采用3030铝型材,通过铝型材角件和螺栓分别安装在所述立柱的顶端。
进一步地,所述结构相近的上、下移苗机构均包括:左、右支撑座,由标准角铝加工而成,其侧面通过螺栓分别安装在左、右两侧的两根所述立柱上,安装高度相等;电机连接板,通过螺栓固定在所述左支撑座外侧、左侧两根所述立柱之间;电机安装座,通过螺栓固定在所述电机连接板上;移动电机,采用步进电机,通过螺栓固定在所述电机安装座上;前、后丝杠安装座,分别通过螺栓固定在所述左、右支撑座的下部中间,其中部设有光孔;移动丝杠,两端分别套装在所述前、后丝杠安装座的光孔内,其前端与所述移动电机的伸出端通过联轴器连接,由移动电机驱动;移动丝杠螺母,与所述移动丝杠形成丝杠螺母副;光轴支撑座,4个,分别通过螺栓固定在所述左、右支撑座的下部两侧,其上设有光轴孔和紧固螺钉;移动光轴,2根,两端分别套装在所述左、右支撑座上对应光轴支撑座的光轴孔内,并由所述光轴支撑座上的紧固螺钉锁紧;机械手移动组件,其上部两侧套装在两根所述移动光轴上,中部与所述移动丝杠螺母通过螺栓固连,可在所述移动丝杠螺母的带动下沿所述移动光轴水平移动。
进一步地,所述机械手移动组件包括:滑动单元,2个,分别套装在两个所述移动光轴上,与移动光轴形成移动副;连接座,由标准角铝加工而成,其上部两侧通过垫板和螺钉分别固定在两个所述滑动单元上,其侧面中部通过螺栓与所述移动丝杠螺母固连;丝杠电机,由步进电机和丝杠螺母副构成,其通过螺钉固定在所述连接座顶部;导向光轴,2根,通过两个光轴支持座安装在所述连接座下部、所述丝杠电机丝杠端的两侧;直线轴承,2个,分别套装在两个所述导向光轴上,与所述导向光轴形成移动副;机械手连接座,由标准角铝加工而成,其上部两侧通过螺栓与所述直线轴承固连、中间通过螺栓与所述丝杠电机的螺母固连,可在所述丝杠电机的带动下上、下运动;机械手,采用单舵机夹持器,通过螺栓固定在所述机械手连接座的侧面。
进一步地,所述结构相同的左、右切苗机构均包括:安装座,由标准角铝加工而成,其侧面通过螺栓固定在所述机架组件一侧的两根立柱上,水平布置;丝杠电机,由步进电机和丝杠螺母副构成,其通过螺钉固定在所述安装座侧面中部;导向光轴,2根,通过两个光轴支持座安装在所述安装座中部、所述丝杠电机丝杠端的两侧;直线轴承,2个,分别套装在两个所述导向光轴上,与导向光轴形成移动副;切刀连接座,由标准角铝加工而成,其侧面两端通过螺栓与所述直线轴承固连、中间通过螺栓与所述丝杠电机的螺母固连,可在所述丝杠电机的带动下水平移动;切刀连接板,2片,通过螺栓固定在所述切刀连接座上部;切苗刀,采用市场上嫁接器的Ώ型嫁接刀片,通过螺栓固定在两片所述切刀连接板之间;垫片座及橡胶垫片,通过螺栓固定在所述安装座上,橡胶垫片与所述切刀相对。
进一步地,所述绑苗机构包括:底板;立柱,两根,等高,采用3030铝型材,通过铝型材角件和螺栓分别安装在所述底板前端左、右两侧;前、后支撑座,由标准角铝加工而成,其侧面通过螺栓分别固定在所述立柱的前、后两侧;滑动单元,4个,通过螺钉分别固定在所述前、后支撑座下部左、右两端,其中部设有光轴孔;支撑光轴,2个,左、右布置,分别穿过两个相应滑动单元的光轴孔,与所述滑动单元形成移动副;光轴支撑座,两个,分别配装在所述两个支撑光轴的后端;推杆安装座,由标准角铝加工而成,其侧面通过螺栓固定在所述前支撑座的下部;移动座,由标准角铝加工而成,其侧面通过螺栓固定在所述光轴支撑上;电动推杆,两端分别通过两个推杆支座安装在所述推杆安装座与所述移动座上;绑苗组件,通过螺栓安装在所述移动座上。
进一步地,所述绑苗组件包括:盖板,两个,中部设有长槽,右侧后部设有一字型短槽,两盖板通过螺钉和隔柱连为一体,中间形成等距空间,其左侧通过螺栓安装在所述移动座的上部;带轮,两端架在所述两盖板的一字型短槽上,其圆周上可缠绕捆绑带;齿轮,安装在所述两盖板右侧、长槽与一字型短槽之间,可自由转动;压爪,其中部通过隔柱铰接在所述两盖板右侧,一端设有与所述齿轮外圆周相匹配的圆弧面,另一端通过弹簧与两盖板间一隔柱相连;电磁铁,通过螺栓安装在所述盖板上,其伸出端与长槽相对;断带刀及刀座,与所述电磁铁的伸出端相连。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明实施例的总体结构示意图;
图2为本发明实施例的机架组件结构示意图;
图3为本发明实施例的上移苗机构结构示意图;
图4为本发明实施例的上移苗机构中机械手移动组件结构示意图;
图5为本发明实施例的左切苗机构结构示意图;
图6为本发明实施例的绑苗机构结构示意图;
图7为本发明实施例的绑苗机构中绑苗组件结构示意图。
结合附图,本发明实施例中附图标记如下:
1-机架组件;2-上移苗机构;3-下移苗机构;4-左切苗机构;5-右切苗机构;6-绑苗机构;7-底座;8-立柱;9-横梁;10-左支撑座;11-右支撑座;12-电机连接板;13-电机安装座;14-移动电机;15-前丝杠安装座;16-后丝杠安装座;17-移动丝杠;18-移动丝杠螺母;19-光轴支撑座;20-移动光轴;21-机械手移动组件;22-滑动单元;23-连接座;24-丝杠电机;25-导向光轴;26-直线轴承;27-机械手连接座;28-机械手;29-安装座;30-丝杠电机;31-导向光轴;32-直线轴承;33-切刀连接座;34-切刀连接板;35-切苗刀;36-垫片座;37-橡胶垫片;38-底板;39-立柱;40-前支撑座;41-后支撑座;42-滑动单元;43-支撑光轴;44-光轴支撑座;45-推杆安装座;46-移动座;47-电动推杆;48-推杆支座;49-绑苗组件;50-盖板;51-带轮;52-齿轮;53-压爪;54-电磁铁;55-断带刀;56-刀座。
具体实施方式
以下接合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
根据本发明实施例,提供了一种苗木嫁接机器人机械系统。如图1-图7所示,本实施例包括:由标准铝型材组装而成、调整方便的机架组件1;上、下移苗机构2、3,结构相近,通过螺栓配装在机架组件1的上部和下部,位置可调,分别用于穗木苗和砧木苗的输送及切削、接合过程中的夹持固定;左、右切苗机构4、5,结构相同,通过螺栓配装在机架组件1的左右两侧,位置可调,分别用于砧木苗和穗木苗的Ώ形对应切口的切制;绑苗机构6,通过螺栓配装在机架组件1的中前部,用于完成砧木苗、穗木苗接合后的绑缚固定作业。
这里,上移苗机构2在取苗位装夹穗木苗,并带着穗木苗移动到左切苗机构4处,左切苗机构4在穗木苗末端切制出Ώ形楔面,切苗后,上移苗机构2带着穗木苗移动到接合位;同时,下移苗机构3在取苗位装夹砧木苗,并带着砧木苗移动到右切苗机构5处,右切苗机构5在砧木苗末端切制出与穗木苗相对应的Ώ形槽,切苗后,下移苗机构3带着砧木苗移动到接合位,与穗木苗接合。接合后,绑苗机构6动作,实现对接口的绑缚作业。
进一步地,机架组件1包括:底座7,采用30150铝型材;立柱8,4根,等高,采用3030铝型材,通过铝型材角件和螺栓分别安装在底座7左、右两侧;横梁9,2根,等长,采用3030铝型材,通过铝型材角件和螺栓分别安装在立柱8的顶端。
这里,机架组件1的各部件均采用标准铝型材和角件,安装、调整方便。
进一步地,结构相近的上、下移苗机构2、3均包括:左、右支撑座10、11,由标准角铝加工而成,其侧面通过螺栓分别安装在左、右两侧的两根立柱8上,安装高度相等;电机连接板12,通过螺栓固定在左支撑座10外侧、左侧两根立柱8之间;电机安装座13,通过螺栓固定在电机连接板12上;移动电机14,采用步进电机,通过螺栓固定在电机安装座13上;前、后丝杠安装座15、16,分别通过螺栓固定在左、右支撑座10、11的下部中间,其中部设有光孔;移动丝杠17,两端分别套装在前、后丝杠安装座15、16的光孔内,其前端与移动电机14的伸出端通过联轴器连接,由移动电机14驱动;移动丝杠螺母18,与移动丝杠17形成丝杠螺母副;光轴支撑座19,4个,分别通过螺栓固定在左、右支撑座10、11的下部两侧,其上设有光轴孔和紧固螺钉;移动光轴20,2根,两端分别套装在左、右支撑座10、11上对应光轴支撑座的光轴孔内,并由光轴支撑座19上的紧固螺钉锁紧;机械手移动组件21,其上部两侧套装在两根移动光轴20上,中部与移动丝杠螺母18通过螺栓固连,可在移动丝杠螺母18的带动下沿移动光轴20水平移动。
这里,移动电机14通过联轴器带动移动丝杠17旋转,并由此带动移动丝杠螺母18和与其固连的机械手移动组件21做水平移动;运动过程中,移动丝杠17仅承受轴向力,移动光轴20、滑动单元、光轴支撑座19等部件为机械手移动组件21提供导向,该设计既保证了运动的可靠性,又保证了移动丝杠17的使用寿命。移动电机14采用伺服电机,可精确控制机械手移动组件21的位置与位移。
进一步地,机械手移动组件21包括:滑动单元22,2个,分别套装在两个移动光轴20上,与移动光轴20形成移动副;连接座23,由标准角铝加工而成,其上部两侧通过垫板和螺钉分别固定在两个滑动单元22上,其侧面中部通过螺栓与移动丝杠螺母18固连;丝杠电机24,由步进电机和丝杠螺母副构成,其通过螺钉固定在连接座23顶部;导向光轴25,2根,通过两个光轴支持座安装在连接座23下部、丝杠电机24丝杠端的两侧;直线轴承26,2个,分别套装在两个导向光轴25上,与导向光轴25形成移动副;机械手连接座27,由标准角铝加工而成,其上部两侧通过螺栓与直线轴承26固连、中间通过螺栓与丝杠电机24的螺母固连,可在丝杠电机24的带动下上、下运动;机械手28,采用单舵机夹持器,通过螺栓固定在机械手连接座27的侧面。
这里,丝杠电机24丝杠端的转动可通过螺母带动与其固连的机械手28做垂直移动;运动过程中,丝杠仅承受轴向力,导向光轴25、直线轴承26、光轴支撑座等部件为机械手28提供导向。丝杠电机24采用步进电机,可较精确控制机械手28的位置与位移。机械手28采用BigHand单舵机夹持器,可控制舵机可靠实现砧木、穗木的夹、松及夹紧力的调整。
进一步地,结构相同的左、右切苗机构4、5均包括:安装座29,由标准角铝加工而成,其侧面通过螺栓固定在机架组件1一侧的两根立柱8上,水平布置;丝杠电机30,由步进电机和丝杠螺母副构成,其通过螺钉固定在安装座29侧面中部;导向光轴31,2根,通过两个光轴支持座安装在安装座29中部、丝杠电机30丝杠端的两侧;直线轴承32,2个,分别套装在两个导向光轴31上,与导向光轴31形成移动副;切刀连接座33,由标准角铝加工而成,其侧面两端通过螺栓与直线轴承32固连、中间通过螺栓与丝杠电机30的螺母固连,可在丝杠电机30的带动下水平移动;切刀连接板34,2片,通过螺栓固定在切刀连接座33上部;切苗刀35,采用市场上嫁接器的Ώ型嫁接刀片,通过螺栓固定在两片切刀连接板34之间;垫片座36及橡胶垫片37,通过螺栓固定在安装座上,橡胶垫片与切刀相对。
这里,丝杠电机30丝杠端的转动可通过螺母带动与其固连的切刀连接座33、切刀连接板34及切苗刀35做水平移动;运动过程中,丝杠仅承受轴向力,导向光轴31、直线轴承32、光轴支撑座等部件提供导向。丝杠电机30采用步进电机,可较精确控制切苗刀35的位置与位移。切削时,苗木位于切苗刀35和橡胶垫片37之间,切苗刀35水平移动完成切削。
进一步地,绑苗机构6包括:底板38;立柱39,两根,等高,采用3030铝型材,通过铝型材角件和螺栓分别安装在底板38前端左、右两侧;前、后支撑座40、41,由标准角铝加工而成,其侧面通过螺栓分别固定在立柱39的前、后两侧;滑动单元42,4个,通过螺钉分别固定在前、后支撑座40、41下部左、右两端,其中部设有光轴孔;支撑光轴43,2个,左、右布置,分别穿过两个相应滑动单元42的光轴孔,与滑动单元42形成移动副;光轴支撑座44,两个,分别配装在两个支撑光轴43的后端;推杆安装座45,由标准角铝加工而成,其侧面通过螺栓固定在前支撑座40的下部;移动座46,由标准角铝加工而成,其侧面通过螺栓固定在光轴支撑43上;电动推杆47,两端分别通过两个推杆支座48安装在推杆安装座45与移动座46上;绑苗组件49,通过螺栓安装在移动座46上。
进一步地,绑苗组件49包括:盖板50,两个,中部设有长槽,右侧后部设有一字型短槽,两盖板50通过螺钉和隔柱连为一体,中间形成等距空间,其左侧通过螺栓安装在移动座46的上部;带轮51,两端架在两盖板50的一字型短槽上,其圆周上可缠绕捆绑带;齿轮52,安装在两盖板50右侧、长槽与一字型短槽之间,可自由转动;压爪53,其中部通过隔柱铰接在两盖板50右侧,一端设有与齿轮52外圆周相匹配的圆弧面,另一端通过弹簧与两盖板50间一隔柱相连;电磁铁54,通过螺栓安装在盖板50上,其伸出端与长槽相对;断带刀55及刀座56,与电磁铁54的伸出端相连。
这里,盖板50的长槽对准嫁接苗的接口,捆绑带绕过齿轮52,安放在齿轮52与压爪53之间。绑苗时,首先,控制电动推杆47动作,使嫁接苗进入齿轮52的齿槽,并相对长槽移动,捆绑带将嫁接苗接口裹上,并在压爪53的压力下捆绑带粘牢;然后,控制电磁铁54动作,带动断带刀55将捆绑带切断,完成捆绑作业,取下嫁接苗;最后,控制电动推杆47和电磁铁54复位,等待下一次作业。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。