CN103329737A - 一种子叶方向可调的气吸式供苗末端执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种子叶方向可调的气吸式供苗末端执行器，包括双杆气缸、安装板一、取苗调向装置和气爪装置。取苗调向装置中：安装板一固定在双杆气缸的活塞杆上，两装有吸盘的支板通过滑块和导杆对称地安装在安装板三上，支板夹角可调，安装板三与电机主轴连接，工作时吸盘利用负压吸附幼苗，电机带动安装板三在水平面内转动调整幼苗子叶方向；气爪装置中：剪切手爪安装在平行开合气爪的手指上，高度定位扶持手爪下端固定在剪切手爪内侧边缘，两对手爪的高度距离固定；平行开合气爪的缸体固定在单杆气缸的活塞杆上。本发明可以对幼苗进行柔性抓取，精确调整幼苗子叶方向，保证幼苗断根后茎杆高度一致，适用于子叶大小和夹角不同的幼苗，结构简单，调整方便，适应性强。

Description

一种子叶方向可调的气吸式供苗末端执行器

技术领域

本发明涉及一种果蔬嫁接机供苗执行器，特别是涉及一种子叶方向可调的气吸式供苗末端执行器。

背景技术

嫁接是一项技术性很强的工种，需要操作人员在短时间内嫁接完成大量的嫁接苗。目前国际上嫁接机械化的研究逐渐由半自动化向全自动方向发展。

单子叶断根嫁接法操作简单，嫁接速度快，切面较大，断根时保证嫁接苗的茎杆高度一致，嫁接苗成活率和整齐度好，适于机械化作业，它要求嫁接苗砧木和穗木的子叶伸展方向呈十字形，便于见光。由于机械嫁接工序中供苗工序仍由人工完成，需要实现自动化，其关键点为保证所供幼苗茎杆高度和子叶方向的一致性。

申请号为201210213966.4的专利“基于视觉的子叶方向可调式上苗末端执行器”，采用手指相对运动调整嫁接苗子叶方向；传统的手指式机械爪，在夹持幼苗时容易损伤幼苗茎杆，影响嫁接苗成活率。申请号为201010151597.1的专利“气吸式接穗夹持插入机构”，采用真空吸盘手实现对嫁接接穗的柔性夹持；该专利中的抓取幼苗的真空吸盘手，采用在刚性结构上开气孔吸附幼苗的方式，无法适用不同子叶夹角和大小的幼苗，且容易将幼苗吸破，同时工作过程为手工上苗，无法实现自动供苗。

申请号为201210043521.6的专利“子叶方向可调式上苗执行器”，使幼苗自重下落过程中沿着导向器弧形表面滑动，实现调向；申请号为201210325772.3的专利“一种嫁接苗子叶方向可调的气动式上苗末端执行器”，采用半弧形导向片加左右气管吹气的方式调整幼苗子叶方向；申请号为201210325286.1的专利“一种嫁接苗子叶方向可调的振动式上苗执行器”，采用半弧形导向片加机械振动的方式调整幼苗子叶方向；申请号为201010578343.8的专利“瓜类嫁接苗子叶定向取苗装置”，采用使幼苗自重在对称斜边或尖峰形边导套上滑动，和导套顶端边沿的气口间断吹气辅助幼苗滑落的方式，调整幼苗子叶方向。以上专利对子叶方向的调整，采取靠幼苗自重沿导套边沿下滑调向的方式，或者配合气吹，振动等措施辅助幼苗下滑调向，但幼苗茎杆高度不一致，未考虑到幼苗的等高断根。

申请号为200910096211.9的专利“穴盘自动供苗装置”，采用竖直布置的传感器和旋转电机，检测和调整幼苗子叶方向，并采取二次切削的方式实现幼苗茎杆长度相同，效率较低。

发明内容

为了克服上述背景技术中的不足，本发明提出了一种子叶方向可调的气吸式供苗末端执行器，该末端执行器具有对穴盘中的嫁接苗进行柔性抓取，准确调整幼苗子叶方向，同时对幼苗进行等高断根的功能，可适用于子叶夹角和大小不同的幼苗。

本发明的技术方案是：

一种子叶方向可调的气吸式供苗末端执行器，包括双杆气缸、安装板一、取苗调向装置和气爪装置；

所述双杆气缸安装在嫁接机机械臂上，安装板一固定在双轴气缸的活塞杆上，安装板二用螺栓固定在安装板一的上方，单杆气缸缸体用螺栓固定在安装板一的下方，安装板一随着双杆气缸的活塞杆前后运动。

所述取苗调向装置，包括安装板二、电机、安装板三、滑块、导杆、支板和吸盘；所述电机固定安装在安装板二上，电机主轴与安装板三用键连接，带动安装板三在水平面上转动，安装板三上对称地开有滑槽，两个滑块卡在滑槽内，滑块下端与支板上端用铰链连接，两支板另一端及导杆下端用铰链连接，同时导杆在安装板三上的导向孔内上下运动，导杆上端有螺纹，调整好导杆位置后用螺母将导杆固定在安装板三上，以确定两支板的夹角。所述支板上开有长圆孔，通过螺栓将两吸盘对称地固定在两支板上。

所述气爪装置，包括光电传感器、高度定位扶持手爪、切削刀片、光电传感器、剪切手爪、单杆气缸和平行开合气爪。所述平行开合气爪的缸体固定在单杆气缸活塞杆上，随活塞杆上下运动。所述剪切手爪通过螺栓安装在平行开合气爪的手指上，两只手爪内侧边缘分别装有光电传感器，左侧剪切手爪上有扶苗横杆二，扶苗横杆二横跨两个手爪，用于防止取苗时幼苗向后倾斜。切削刀片用螺栓安装在右侧剪切手爪上。所述高度定位扶持手爪下端开有长圆孔，用螺栓固定在剪切手爪内侧边缘；两对手爪工作时的高度距离固定，根据需要可以调整；两个高度定位扶持手爪上侧分别装有光电传感器，检测高度定位扶持手爪上移时手爪距离幼苗子叶的高度。左侧高度定位扶持手爪上有扶苗横杆一，右侧高度定位扶持手爪上开有对应横槽，扶苗横杆一横跨两个手爪，始终在横槽中滑动，用于防止取苗时幼苗向后倾斜。

所述双杆气缸、电机、单杆气缸和平行开合气爪分别与嫁接机的控制主机连接。

所述双杆气缸、平行开合气爪、单杆气缸和吸盘分别与气源相连。

本发明的有益效果是：本发明提供的子叶方向可调的气吸式供苗末端执行器，取苗调向装置可以实现对幼苗的柔性抓取并准确调整幼苗子叶方向，气爪装置可以保证幼苗断根后茎杆高度一致。该末端执行器适用于子叶大小和夹角不同的幼苗，结构简单，调整方便，适应性强，可以为嫁接机提供满足要求的砧木苗和接穗苗。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明中幼苗断根调向前的工作示意图。

图3是本发明中幼苗断根调向后的工作示意图。

图4是本发明中吸附子叶夹角小于180°的幼苗的工作示意图。

图5是本发明取苗调向装置的立体结构示意图。

图6是本发明气爪装置的装配分解视图。

图7是本发明中气爪装置打开时的立体结构示意图。

图8是本发明中气爪装置闭合时的立体结构示意图。

以下是图中各部件的标号说明：

1双杆气缸，2安装板一，3安装板二，4电机，5安装板三，6滑块，7导杆，8支板，9吸盘，10光电传感器一，11扶苗横杆一，12高度定位扶持手爪，12-1左侧高度定位扶持手爪，12-2右侧高度定位扶持手爪，13切削刀片，14光电传感器二，15剪切手爪，15-1左侧剪切手爪，15-2右侧剪切手爪，16扶苗横杆二，17单杆气缸，18平行开合气爪，19幼苗。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明进行进一步说明。

如图1、图2、图3和图4所示，所示，一种子叶方向可调的气吸式供苗末端执行器，包括双杆气缸(1)、安装板一(2)、取苗调向装置和气爪装置；

所述双杆气缸(1)安装在嫁接机机械臂上，安装板一(2)固定在双轴气缸的活塞杆上，安装板二(3)用螺栓固定在安装板一的上方，单杆气缸(17)缸体用螺栓固定在安装板一的下方。整个机构在双杆气缸活塞杆的驱动下前后运动。

如图5所示，所述取苗调向装置，包括安装板二(3)、电机(4)、安装板三(5)、滑块(6)、导杆(7)、支板(8)和吸盘(9)。所述电机(4)固定安装在安装板二(3)上，电机主轴与安装板三(5)用键连接，带动安装板三(5)在水平面上转动，安装板三(5)上对称地开有滑槽，两个滑块(6)卡在滑槽内，滑块下端与支板(8)上端用铰链连接，两支板(8)另一端及导杆(7)下端用铰链连接，同时导杆(7)在安装板三上的导向孔内上下运动，导杆(7)上端有螺纹，调整好导杆(7)位置后用螺母将导杆(7)固定在安装板三(5)上，以确定两支板(8)的夹角。支板(8)上开有长圆孔，通过螺栓将两吸盘(9)对称地固定在两支板(8)上。取苗调向装置用于实现对嫁接苗的柔性抓取和调向操作。吸盘可产生负压，吸附幼苗子叶表面以实现对幼苗(19)的柔性抓取。吸盘支板用于实现支撑两吸盘，并可调整两吸盘的相对夹角和距离。调整导杆的上下位置，同时滑块在安装板三上的滑槽中移动到相应位置，由于支板的对称结构和导杆的导向作用，以上机构可实现对支板夹角左右等角度调整，它可以适应不同夹角的幼苗子叶，角度调整范围由导杆和滑槽的长度确定。支板上开有长圆孔，调整吸盘相对安装距离，实现对子叶跨度不同的幼苗的吸附。吸盘直径可根据需要更换，实现对不同子叶大小幼苗的吸附。吸盘采用硅胶材料的薄形吸盘，工作时吸盘与幼苗叶片的弧度贴合，实现柔性接触，避免对叶片的损伤。

如图6、图7和图8所示，所述气爪装置，包括光电传感器一(10)、高度定位扶持手爪(12)、切削刀片(13)、光电传感器二(14)、剪切手爪(15)、单杆气缸(17)和平行开合气爪(18)。平行开合气爪(18)的缸体固定在单杆气缸(17)的活塞杆上，随活塞杆上下运动。剪切手爪(15)通过螺栓安装在平行开合气爪(18)的手指上，两只剪切手爪内侧边缘分别装有光电传感器二(14)，左侧剪切手爪(15-1)上有扶苗横杆二(16)，扶苗横杆二(16)横跨两个剪切手爪，防止取苗时幼苗向后倾斜。切削刀片(13)用螺栓安装在右侧剪切手爪(15-2)上。高度定位扶持手爪(12)下端开有长圆孔，用螺栓固定在剪切手爪(15)内侧边缘；高度定位扶持手爪和剪切手爪工作时的高度距离固定，根据需要可以调整；两个高度定位扶持手爪(12)上侧分别装有光电传感器一(10)，检测高度定位扶持手爪上移时该手爪距离幼苗子叶的位置。左侧高度定位扶持手爪(12-1)上有扶苗横杆一(11)，右侧高度定位扶持手爪(12-2)上开有对应横槽，扶苗横杆一(11)横跨两个高度定位扶持手爪，始终在横槽中滑动，防止取苗时幼苗向后倾斜。气爪装置用于实现对嫁接苗进行高度定位和剪切操作。工作时，高度定位扶持手爪和剪切手爪的相对高度距离固定，保证幼苗断根后茎杆高度一致。剪切手爪上的光电传感器，检测幼苗是否进入手爪。当幼苗进入剪切手爪时，剪切手爪合拢，剪断幼苗茎杆，刀片超过合拢中心线位置，实现剪切后对幼苗茎杆底端的支撑。高度扶持手爪合拢后留有一U形槽，槽宽度大于幼苗茎杆直径，避免幼苗向左右倾斜。高度扶持手爪安装孔为长圆孔，可以根据需要调整其相对剪切手爪的高度距离，剪切时获得不同幼苗茎杆长度。

所述双杆气缸(1)、电机(4)、单杆气缸(17)和平行开合气爪(18)分别与嫁接机的控制主机连接；

所述双杆气缸(1)、吸盘(9)、单杆气缸(17)和平行开合气爪(18)分别与气源相连。

本发明的工作过程如下：

首先在嫁接机控制器的控制下，双杆气缸启动，通过安装板一推动取苗调向装置和气爪装置向前移动并靠近嫁接苗；剪切手爪上的光电传感器检测到幼苗茎杆进入剪切手爪之后，单杆气缸带动气爪装置相对于取苗调向装置竖直向上移动；装在高度定位扶持手爪上的光电传感器检测到高度定位扶持手爪到幼苗子叶的高度达到规定值时，单杆气缸停止运动，气爪装置闭合，剪切气爪带动切削刀片切断幼苗茎杆；嫁接机上摄像头可俯视拍摄幼苗图像，经图像处理获得幼苗子叶方向与水平线的夹角，为电机提供转角信息，由控制器控制电机旋转相应角度，真空发生器打开，吸盘利用负压吸附幼苗；最后取苗调向装置带动幼苗回复到水平位置，实现幼苗调向。

根据上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更与修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种子叶方向可调的气吸式供苗末端执行器，其特征在于：所述末端执行器包括双杆气缸(1)、安装板一(2)、取苗调向装置和气爪装置；

所述双杆气缸(1)安装在嫁接机机械臂上，安装板一(2)固定在双杆气缸(1)的活塞杆上，安装板二(3)用螺栓固定在安装板一(2)的上方，单杆气缸(17)的缸体用螺栓固定在安装板一(2)的下方，安装板一(2)随着双杆气缸(1)的活塞杆前后运动；

所述取苗调向装置，包括安装板二(3)、电机(4)、安装板三(5)、滑块(6)、导杆(7)、支板(8)和吸盘(9)；所述电机(4)固定在安装板二(3)上，电机主轴与安装板三(5)用键连接，带动安装板三(5)在水平面上转动，安装板三(5)上对称地开有滑槽，两个滑块(6)卡在滑槽内，滑块下端与支板(8)上端用铰链连接，两支板(8)另一端及导杆(7)下端用铰链连接，同时导杆(7)在安装板三(5)上的导向孔内上下运动，导杆(7)上端有螺纹，调整好导杆(7)位置后用螺母将导杆(7)固定在安装板三(5)上，以确定两支板(8)的夹角；所述支板(8)上开有长圆孔，通过螺栓将两吸盘(9)对称地固定在两支板(8)上；

所述气爪装置，包括光电传感器一(10)、高度定位扶持手爪(12)、切削刀片(13)、光电传感器二(14)、剪切手爪(15)、单杆气缸(17)和平行开合气爪(18)；所述平行开合气爪(18)的缸体固定在单杆气缸(17)的活塞杆上，随活塞杆上下运动；所述剪切手爪(15)通过螺栓安装在平行开合气爪(18)的手指上，两只剪切手爪内侧边缘分别装有光电传感器二(14)，左侧剪切手爪(15-1)上有扶苗横杆二(16)，扶苗横杆二(16)横跨两个剪切手爪，用于防止取苗时幼苗向后倾斜；切削刀片(13)用螺栓安装在右侧剪切手爪(15-2)上；所述高度定位扶持手爪(12)下端开有长圆孔，用螺栓固定在剪切手爪(15)内侧边缘；高度定位扶持手爪和剪切手爪工作时的高度距离固定，根据需要可以调整；两个高度定位扶持手爪(12)上侧装有光电传感器一(10)，检测高度定位扶持手爪(12)上移时该手爪距离幼苗子叶的高度；左侧高度定位扶持手爪(12-1)上有扶苗横杆一(11)，右侧高度定位扶持手爪(12-2)上开有对应横槽，扶苗横杆一(11)横跨两个高度定位扶持手爪，始终在横槽中滑动，用于防止取苗时幼苗向后倾斜；

所述双杆气缸(1)、电机(4)、单杆气缸(17)和平行开合气爪(18)分别与嫁接机的控制主机连接；

所述双杆气缸(1)、吸盘(9)、单杆气缸(17)和平行开合气爪(18)分别与气源相连。

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