CN103069954A - 一种穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器，主要由安装板、凸轮进给装置、机械手指和推苗装置构成；在移栽机机械臂带动到投苗点时，所述推苗装置向移栽机栽植器推穴盘苗，穴盘苗与夹取针逐渐脱离接触，在穴盘苗自身重力作用下，成功落入栽植器；该装置通过凸轮进给机构提供一个机械动力驱动，实现夹取针的张开及推苗两个动作过程分开控制，在满足推苗行程的基础上，夹取针张开角度合适，避免了撑碎穴盘苗钵体外边缘。该装置成本低、移栽质量高、取苗成功率高，与取苗机构协调配合，可应用于128穴、72穴等不同规格尺寸蔬菜穴盘苗自动移载。
Description
技术领域
本发明涉及设施农业中的移栽作业，特别是涉及一种穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器。
背景技术
近年来，我国穴盘苗半自动移栽机得到推广和应用（如中国农业大学研制的2ZDF型导苗管式移栽机、黑龙江农垦科学院研制的2Z一2型玉米钵苗移栽机等），这类半自动移栽机虽然解决了栽插作业，但仍需配置一定人员进行分苗、取苗、投苗等操作，远达不到省工节本的效果。尤其当栽植频率≥40株/min，人工投苗作业已无法适应。国外穴盘苗移栽技术起步较早，已研制出一些全自动移栽机（如澳大利亚Transplant Systems公司生产的H-D系列穴盘大田移栽机、洋马PA1A型全自动蔬菜移栽机等），对我国来说，国外自动移栽机机型庞大、价格昂贵、结构复杂，与我国的小块地作业、育苗技术及穴盘等不配套。因此，适合我国国情的全自动蔬菜旱地移栽机的研究具有重大现实意义，也极为迫切。
由半自动移栽机向全自动移栽机发展的关键技术是穴盘苗自动取苗装置。为保证自动取苗成功率，穴盘苗自动取苗装置不仅仅要满足取苗轨迹要求，同时直接接触移栽对象的取苗末端执行器需完成半自动移栽机中人工取苗过程。国外广泛应用气动控制夹取针开合、气动控制夹取针伸缩的方法双驱动实现夹取针伸出夹紧取苗、夹取针张开缩回推苗的取苗过程（如荷兰飞梭公司的Pic-O-Mat PC21等），这类移栽设备效率虽然尚可，但基于气动系统成本高，体积庞大，在大田中机械很难实施。我国已研制出一些取苗末端执行器，如2011年浙江大学蒋焕煌等设计的穴盘苗移钵系统双驱动末端执行器，其采用气动控制，同样存在上述问题；2010年湖南农业大学的惠东志等设计的种烟草自动移栽机取苗机构，其实现了夹紧取苗，但未保证成功推落钵苗，影响取苗成功率；现有的机械方法控制推苗的方式是夹苗针套在环形套内，用推杆控制四个环形套升降，同时实现夹取针张开及推苗两个过程，未实现夹取针张开及推苗两个过程分开动作，投苗工作过程中需满足：夹取针张开小角度、推苗装置的推苗行程可推落穴盘苗，此机械方法在满足推苗行程的基础上，夹取针张开角度大，撑碎穴盘苗钵体外边缘，影响推落后钵体质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器，以降低成本，提高取苗成功率和移栽质量。
为了解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案如下。
一种穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器，包括安装板1、凸轮进给装置、机械手指和推苗装置，安装板1连接到移栽机机械臂上；其特征在于：所述凸轮进给装置由凸轮2、凸轮 轴3、滚轮4、弹簧6、机械手指骨架7、推杆8、T型块9组成，凸轮轴3可旋转地安装在安装板1上，凸轮2与凸轮轴3固结在一起，机械手指骨架7固结在安装板1上，滚轮铰接于推杆的一端，滚轮在弹簧限位下与凸轮保持高副接触，推杆另一端固结T型块，推杆与机械手指骨架构成移动副连接；所述机械手指由机械手指关节11、滚轮12、滚轮支架13、夹取针骨架轴16、夹取针17组成，机械手指关节一端铰接在机械手指骨架上，滚轮支架固结在机械手指关节上，滚轮铰接在滚轮支架上，夹取针骨架轴固结在机械手指关节的另一端，夹取针固结在夹取针骨架轴上，所述两个机械手指通过收紧弹簧14预紧使两所述滚轮高副接触于T型块的两侧；所述推苗装置由推苗装置固定板10、导板A23-1和导板B23-2、支撑板20、导杆21、推苗套18、销轴22、销轴19组成，推苗装置固定板固结在所述T型块的端面，导板A和导板B铰接在推苗装置固定板上，销轴铰接在机械手指骨架上并活动在导板A和导板B的槽中，销轴固结在导板A和导板B上并活动在支撑板的槽中，导杆固结在机械手指骨架上，并与支撑板构成移动副连接，推苗套固结在支撑板上，并可在夹取针上自由滑动。
所述推苗套18为一个臂固定在支撑板上，前方弯折出一个间隙地套在四根夹取针上的环，且环面比穴盘苗对应穴孔的上口小。
所述推苗套为两个臂固定在支撑板上，两臂前方各弯折出一个直角，所述直角位于夹取针17的内侧；所述推苗套可以两个臂固定在支撑板上，两臂前方各弯折出一个环，分别间隙地套在两个机械手指中的夹取针上。
所述夹取针骨架轴的固结角度以及夹取针的固结长度为可调。
本发明具有有益效果。本装置利用一个机械动力控制机械手指的开合和推苗装置的推苗两个动作分开进行，减少了驱动力，降低成本。夹取针张开及推苗两过程分开控制，使推苗行程、夹取针开合角度都能满足需求，提高了取苗成功率和移栽质量。该穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器在移栽机机械臂带动到投苗点时，机械手指先张开，推苗装置向移栽机栽植器推穴盘苗，穴盘苗与夹取针脱离接触，成功落入栽植器，取苗成功率高。
附图说明
图1是本发明的整体结构简图。
图2是机械手指关节简图。
图3是凸轮进给机构滚轮推杆机构简图。
图4是机械手指推苗装置简图。
图中，1.安装板 2.凸轮 3.凸轮轴 4、12.滚轮 19、22.销轴 6.弹簧 7.机械手指骨架 8.推杆 9.T型块 10.推苗装置固定板 11.机械手指关节 13.滚轮支架14.收紧弹簧 16.夹取针骨架轴 17.夹取针 18.推苗套 20.支撑板 21.导杆 23-1. 导板A 23-2.导板B。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
一种穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器，包括安装板1、凸轮进给装置、机械手指和推苗装置，实现夹紧取苗、张开推苗，既保证成功将穴盘苗取出穴盘，又保证穴盘苗成功落入栽植器中，安装板1连接到移栽机机械臂上；其特征在于：所述凸轮进给装置由凸轮2、凸轮轴3、滚轮4、弹簧6、机械手指骨架7、推杆8、T型块9组成，凸轮轴3可旋转地安装在安装板1上，凸轮2与凸轮轴3固结在一起，滚轮4、机械手指骨架7、推杆8、T型块9构成凸轮进给装置滚轮推杆从动件，如图3所示，机械手指骨架7固结在安装板1上，滚轮4铰接于推杆8的一端，弹簧6限位下，所述滚轮4与凸轮2保持高副接触，推杆8另一端固结T型块，所述推杆8与机械手指骨架7构成移动副连接；所述机械手指由机械手指关节11、滚轮12、滚轮支架13、夹取针骨架轴16、夹取针17组成，如图2所示，机械手指关节11一端铰接在机械手指骨架7上，滚轮支架13固结在机械手指关节11上，滚轮12铰接在滚轮支架13上，夹取针骨架轴16固结在机械手指关节11的另一端，夹取针17固结在夹取针骨架轴16上，所述两个机械手指通过收紧弹簧14预紧使两所述滚轮12高副接触于所述T型块9的两侧；所述推苗装置由推苗装置固定板10、导板A23-1和导板B23-2、支撑板20、导杆21、推苗套18、销轴22、销轴19组成，如图4所示，推苗装置固定板10固结在所述T型块9的端面，导板A23-1和导板B23-2铰接在推苗装置固定板上，销轴22铰接在机械手指骨架上并活动在所述导板A23-1和所述导板B23-2的槽中，销轴19固结在所述导板A23-1和所述导板B23-2上并活动在支撑板20的槽中，导杆21固结在机械手指骨架7上，并与所述支撑板20构成移动副连接，推苗套18固结在支撑板20上，并可在夹取针17上自由滑动。
所述推苗套18可以是一个臂固定在支撑板20上，前方弯折出一个间隙地套在四根夹取针上的环，且环面比穴盘苗对应穴孔的上口小；所述推苗套18可以两个臂固定在支撑板20上，两臂前方各弯折出一个直角，所述直角位于夹取针17的内侧；所述推苗套18可以两个臂固定在支撑板20上，两臂前方各弯折出一个环，分别间隙地套在两个机械手指中的夹取针17上。
所述夹取针骨架轴16的固结角度、所述夹取针17的固结长度可调。
本发明的工作过程如下：
整个工作过程：当移栽机取苗时，所述凸轮进给装置控制所述夹取针17张开，推苗套18与穴盘苗钵体不接触，取苗末端执行器在移栽机机械臂的带动下，夹取针17从穴盘苗两侧插进钵体，凸轮进给装置滚轮推杆向上推动所述T型块9、收紧弹簧14作用下，机械手指 关节11合拢，夹取针17夹紧穴盘苗；在移栽机机械臂带动下，穴盘苗脱离穴盘；当取苗末端执行器到达投苗点时，凸轮进给装置滚轮推杆向下推动T型块9，机械手指关节11张开，推苗套18向靠近穴盘苗的方向运动并未接触穴盘苗钵体；所述凸轮进给装置滚轮推杆继续向下推动T型块9，机械手指关节11保持张开角度，推苗套18向靠近穴盘苗的方向运动，最终向移栽机栽植器推落穴盘苗。
推苗装置工作过程：在投苗点时，凸轮进给装置控制所述机械手指上的夹取针17张开，凸轮进给装置带动推苗装置固定板10向靠近穴盘苗的方向运动，所述推苗装置固定板10带动导板A23-1和导板B23-2绕销轴22旋转，支撑板20在所述导板A23-1和导板B23-2的带动下，沿导杆21的方向向靠近穴盘苗的方向运动，所述支撑板20带动推苗套18沿所述夹取针17向移栽机栽植器方向推落穴盘苗，保证穴盘苗与所述夹取针17瞬时脱离；所述取苗末端执行器在移栽机机械臂带回取苗点的过程中，所述凸轮进给装置带动所述推苗装置固定板10向靠近所述机械手指骨架7的方向运动，推苗装置固定板10带动导板A23-1和导板B23-2绕销轴22旋转，支撑板20在导板A23-1和导板B23-2的带动下，沿导杆21的方向向靠近机械手指骨架7的方向运动，所述支撑板20带动推苗套18沿夹取针17向靠近所述机械手指骨架7的方向运动，所述推苗套18返回，给夹取针夹留出空间夹取穴盘苗钵体。
Claims (4)
1.一种穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器，包括安装板（1）、凸轮进给装置、机械手指和推苗装置，安装板（1）连接到移栽机机械臂上；其特征在于：所述凸轮进给装置由凸轮（2）、凸轮轴（3）、滚轮（4）、弹簧（6）、机械手指骨架（7）、推杆（8）、T型块（9）组成，凸轮轴（3）可旋转地安装在安装板上，凸轮（2）与凸轮轴（3）固结在一起，机械手指骨架固结在安装板上，滚轮铰接于推杆的一端，滚轮在弹簧限位下与凸轮保持高副接触，推杆另一端固结T型块，推杆与机械手指骨架构成移动副连接；所述机械手指由机械手指关节（11）、滚轮（12）、滚轮支架（13）、夹取针骨架轴（16）、夹取针（17）组成，机械手指关节一端铰接在机械手指骨架上，滚轮支架固结在机械手指关节上，滚轮铰接在滚轮支架上，夹取针骨架轴固结在机械手指关节的另一端，夹取针固结在夹取针骨架轴上，所述两个机械手指通过收紧弹簧（14）预紧使两所述滚轮高副接触于T型块的两侧；所述推苗装置由推苗装置固定板（10）、导板A（23-1）和导板B（23-2）、支撑板（20）、导杆（21）、推苗套（18）、销轴（22）、销轴(19)组成，推苗装置固定板固结在所述T型块的端面，导板A和导板B铰接在推苗装置固定板上，销轴铰接在机械手指骨架上并活动在导板A和导板B的槽中，销轴固结在导板A和导板B上并活动在支撑板的槽中，导杆固结在机械手指骨架上，并与支撑板构成移动副连接，推苗套固结在支撑板上，并可在夹取针上自由滑动。
2.如权利要求1所述的一种穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器，其特征在于：所述推苗套(18)为一个臂固定在支撑板上，前方弯折出一个间隙地套在四根夹取针上的环，且环面比穴盘苗对应穴孔的上口小。
3.如权利要求1所述的一种穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器，其特征在于：所述推苗套为两个臂固定在支撑板上，两臂前方各弯折出一个直角，所述直角位于夹取针的内侧；所述推苗套可以两个臂固定在支撑板上，两臂前方各弯折出一个环，分别间隙地套在两个机械手指中的夹取针上。
4.如权利要求1、2或3所述的一种穴盘苗自动移栽机取苗末端执行器，其特征在于：所述夹取针骨架轴的固结角度以及夹取针的固结长度为可调。
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