CN103688631A - 一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机及其移植方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机及其移植方法，它包括一由立柱、侧梁和端梁组装而成的矩形机架，一设置在同侧立柱一侧的母瓶移入传送带，一平行设置在母瓶移入传送带一侧的子瓶移出传送带，一紧固连接在侧梁上且位于母瓶移入传送带上方的搬瓶机构，一紧固连接在端梁一端且位于母瓶移入传送带上方的取苗机构，一紧固连接在端梁另一端且位于子瓶移出传送带上方的切割机构，以及一紧固连接在侧梁一端的控制柜。本发明具有工作效率高、机械结构简单和对马铃薯脱毒苗损伤小等优点。

Description

一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机及其移植方法

技术领域

本发明涉及一种组培苗快速移植机，特别是关于一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机及其移植方法。

背景技术

马铃薯脱毒苗快速繁殖是采用植物组织培养技术，将母瓶中长成的马铃薯脱毒苗切成小段植入新的子瓶中，从而实现马铃薯脱毒苗的快速繁殖。马铃薯脱毒苗快速繁殖可以有效的解决马铃薯脱毒苗繁殖过程中病毒积累的问题，从而大规模提高产量。由于马铃薯脱毒苗快速繁殖过程工作量大且单调乏味，日本等国研制了针对该过程的自动化机器。现有的自动化机器通常采用口部较大的培养盒作为培养容器以增加机械手的操作空间，并采用基于机器视觉的单棵取苗、单株移植的工作方式。由于培养盒口部过大容易造成污染且单棵取苗、移植的工作方式效率过低，因此这种自动化机器很难应用于实际生产中。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种适用于小口径培养瓶、无机器视觉且能够整瓶取苗、整瓶移植的用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机及其移植方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机，其特征在于：它包括一由立柱、侧梁和端梁组装而成的矩形机架，一设置在同侧所述立柱一侧的母瓶移入传送带，一平行设置在所述母瓶移入传送带一侧的子瓶移出传送带，一紧固连接在所述侧梁上且位于所述母瓶移入传送带上方的搬瓶机构，一紧固连接在所述端梁一端且位于所述母瓶移入传送带上方的取苗机构，一紧固连接在所述端梁另一端且位于所述子瓶移出传送带上方的切割机构，以及一紧固连接在所述侧梁一端的控制柜；所述取苗机构包括一竖直紧固连接在所述端梁一端的支撑杆，一通过一连接板水平紧固连接在所述支撑杆上的取苗气爪，以及一通过另一连接板水平紧固连接在所述取苗气爪上的取苗爪片；所述切割机构包括竖直紧固连接在所述端梁另一端的第二支撑杆，一竖直紧固连接在所述第二支撑杆上部的电机，一顶端紧固连接所述电机输出轴的直线导轨，一通过第三连接板水平紧固连接在所述第二支撑杆中部的拢苗气爪，一通过第四连接板水平紧固连接在所述拢苗气爪末端的拢苗爪片，一通过第五连接板水平紧固连接在所述直线导轨末端的一滑块上的剪苗气爪，一紧固连接在所述剪苗气爪末端的剪苗切刀，以及一紧固连接在所述第五连接板下方的漏斗。

所述搬瓶机构包括一3自由度直角坐标机械臂、一旋转关节、一动力输出法兰、一抓瓶气爪和抓瓶爪片，其中所述3自由度直角坐标机械臂的x轴水平紧固连接在所述侧梁的上端面，y轴与x轴垂直且可沿x轴左右移动，z轴同时垂直于x轴和y轴，且z轴既可上下移动又可沿y轴前后移动；所述旋转关节通过第六连接板紧固连接在z轴的末端，所述旋转关节由设置在其上方的一电机驱动；所述动力输出法兰紧固连接所述旋转关节的一侧且与y轴平行，所述抓瓶气爪的一端通过第七连接板紧固连接所述动力输出法兰，所述抓瓶气爪的另一端紧固连接抓瓶爪片；所述抓瓶气爪为支点开闭型气爪，所述抓瓶爪片的内侧为便于贴合母瓶瓶壁的圆弧形。

所述取苗气爪为平行开闭型气爪，所述取苗爪片为顶部折弯的长条状结构。

所述拢苗气爪为180°开闭型气爪，所述拢苗爪片为两半圆弧形结构。

所述剪苗气爪为支点开闭型气爪，所述剪苗切刀为双支点型剪切方式，一端为刀片，另一端为U型槽。

移植机输送马铃薯脱毒苗的工位按照马铃薯脱毒苗移植过程分为抓瓶工位、取苗工位和切苗工位；它包括以下步骤：1）启动母瓶移入传送带，将生长有待移植的马铃薯脱毒苗的母瓶移至抓瓶工位；启动搬瓶机构，抓瓶爪片抓住母瓶并提升至与取苗工位水平位置；启动旋转关节，使母瓶逆时针旋转90°至水平，然后y轴沿着x轴移动至取苗工位停止，启动取苗机构使取苗气爪张开，继续移动母瓶使取苗爪片顶端进入母瓶底部培养基的上端面处；2）启动取苗机构使取苗气爪闭合，取苗爪片抓取组培苗底部，抓瓶爪片向与取苗气爪相反的方向运动，此时马铃薯脱毒苗被拉出母瓶至培养基上端面卡在母瓶的瓶口处时取苗气爪张开，取苗爪片松开马铃薯脱毒苗，抓瓶爪片继续向与取苗气爪相反的方向运动至取苗爪片顶端离开被拉出的马铃薯脱毒苗顶部，逆时针旋转抓瓶气爪至母瓶倒立；3）移动抓瓶爪片至切苗工位，并使母瓶的瓶口端面高于拢苗爪片的上端面，母瓶中心与拢苗爪片中心重合；启动拢苗气爪带动拢苗爪片闭合，马铃薯脱毒苗在其底部被拢成一束；4）启动子瓶移出传送带使子瓶位于漏斗正下方等待被剪断的马铃薯脱毒苗段落入；5）启动剪苗电机，驱动直线导轨带动剪苗切刀和漏斗向上运动至马铃薯脱毒苗待剪切的位置；6）剪苗气爪闭合，剪苗切刀剪切马铃薯脱毒苗，被剪断的马铃薯脱毒苗段经由漏斗落入位于其正下方的子瓶内；7）启动子瓶移出传送带使下一个子瓶移至漏斗下方，剪苗切刀和漏斗上移至马铃薯脱毒苗待剪切的另一位置；8）重复所述步骤6）、7）直至母瓶内的马铃薯脱毒苗切割完毕；9）移动抓瓶气爪至抓瓶工位，并使母瓶正立，完成一个工作循环，进入下一瓶马铃薯脱毒苗的移植。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本发明以整瓶马铃薯脱毒苗为操作单位，完成一整瓶马铃薯脱毒苗的移植仅需要一次取苗及剪苗动作，因此减少了移植过程中的机器操作次数，提高了工作效率。2、由于本发明被剪下的马铃薯脱毒苗段直接落入子瓶中，因此所需的机械结构简单。3、由于本发明母瓶中的马铃薯脱毒苗在移植过程中不与母瓶相脱离，由抓瓶爪片夹持母瓶输送至各工位，因此避免了对马铃薯脱毒苗的直接机械夹持，减轻了对马铃薯脱毒苗的损伤并增加了机器的可靠性。

附图说明

图1是本发明移植机的整体结构轴测示意图；

图2是本发明移植机的整体结构俯视示意图；

图3是本发明移植机搬瓶机构的结构示意图；

图4是本发明移植机取苗机构的结构示意图；

图5是本发明移植机切割机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明包括一机架1、一母瓶移入传送带2、一搬瓶机构3、一取苗机构4、一切割机构5、一子瓶移出传送带6和一控制柜7。其中，机架1是由四根立柱10，一紧固连接在同侧两立柱10上部外侧的侧梁11，两紧固连接在侧梁11两端的两立柱10上部外侧的端梁12组成的矩形框架。母瓶移入传送带2和子瓶移出传送带6通过紧固连接在两端梁12下端的若干小立柱13相互平行的设置在机架1的内侧，母瓶移入传送带2与紧固连接侧梁11的两立柱10相邻。搬瓶机构3紧固连接在侧梁11上且位于母瓶移入传送带2的上方，取苗机构4和切割机构5均紧固连接在左侧的端梁12上，且取苗机构4位于母瓶移入传送带2的上方，切割机构5位于子瓶移出传送带6的上方。承载整机控制元器件且用于控制各机构动作的控制柜7紧固连接在侧梁11左端的外侧，且控制柜7的左端面与侧梁11的左端面平齐。

如图1～图3所示，搬瓶机构3包括一3自由度直角坐标机械臂30、一旋转关节31、一动力输出法兰32、一抓瓶气爪33和抓瓶爪片34，其中3自由度直角坐标机械臂30的x轴水平紧固连接在侧梁11的上端面，y轴与x轴垂直且可沿x轴左右移动，z轴同时垂直于x轴和y轴，且z轴既可上下移动又可沿y轴前后移动。旋转关节31通过一连接板35紧固连接在z轴的末端，旋转关节31由设置在其上方的一电机36驱动。动力输出法兰32紧固连接旋转关节31的一侧且与y轴平行，抓瓶气爪33的一端通过另一连接板37紧固连接动力输出法兰32，抓瓶气爪33的另一端紧固连接抓瓶爪片34。

在上述实施例中，抓瓶气爪33为支点开闭型气爪，抓瓶爪片34的内侧为便于贴合母瓶瓶壁的圆弧形。

如图1、图2、图4所示，取苗机构4包括一支撑杆40、一取苗气爪41和一取苗爪片42。其中支撑杆40竖直紧固连接在左侧端梁12的内侧，且位于母瓶移入传送带2的正上方，取苗气爪41通过一连接板43水平紧固连接在支撑杆40的中部内侧，取苗爪片42通过另一连接板44水平紧固连接在取苗气爪41的手指上。

在上述实施例中，取苗气爪41为平行开闭型气爪，取苗爪片42为顶部折弯的长条状结构。

如图1、图2、图5所示，切割机构5包括一支撑杆50、一直线导轨51、一电机52、一拢苗气爪53、一拢苗爪片54、一剪苗气爪55、一剪苗切刀56和一漏斗57。其中，支撑杆50竖直紧固连接在左侧端梁12的内侧，且位于子瓶移出传送带6的正上方，直线导轨51紧固连接在支撑杆50的内侧，由设置在其正上方的剪苗电机52驱动，拢苗气爪53通过一U形连接板58水平紧固连接在支撑杆50的中部，拢苗爪片54通过竖直紧固连接在拢苗气爪53末端手指上的另一连接板59水平设置。剪苗气爪55通过水平连接在支撑杆50下部的第三连接板59′固定在直线导轨51末端的滑块59〞上，滑块59〞沿直线导轨51上下移动。剪苗切刀56水平紧固连接在剪苗气爪55末端的手指上，漏斗57紧固连接在第三连接板59′的下方，以聚拢因剪切而飞散的马铃薯脱毒苗。

在上述实施例中，拢苗气爪53为180°开闭型气爪，拢苗爪片54采用两半圆弧形，以方便将马铃薯脱毒苗拢成一束。

在上述实施例中，剪苗气爪55为支点开闭型气爪，剪苗切刀56为双支点型剪切方式，一端为刀片，另一端为U型槽。

如图1、2所示，本发明的工位按马铃薯脱毒苗的移植过程可分为抓瓶工位Ⅰ、取苗工位Ⅱ和切苗工位Ⅲ。

下面详细说明本发明的使用方法：

1）启动母瓶移入传送带2，将生长有待移植的马铃薯脱毒苗的母瓶移至抓瓶工位Ⅰ。启动搬瓶机构3，抓瓶爪片34抓取母瓶并提升至与取苗工位Ⅱ相水平的位置。启动旋转关节31，使母瓶逆时针旋转90°至水平，然后y轴沿着x轴向左移动至取苗工位Ⅱ停止，启动取苗机构4使取苗气爪41张开，继续向左移动母瓶，使取苗爪片34顶端进入母瓶底部培养基的上端面处。

2）启动取苗机构4使取苗气爪41闭合，取苗爪片42抓取组培苗底部，抓瓶爪片34水平向右运动，马铃薯脱毒苗被拉出母瓶直至培养基上端面卡在母瓶的瓶口，取苗气爪41张开，取苗爪片42松开马铃薯脱毒苗，抓瓶爪片34继续水平向右运动至取苗爪片42顶端离开被拉出的马铃薯脱毒苗顶部，逆时针旋转抓瓶气爪至母瓶倒立。

3）移动抓瓶爪片34至切苗工位Ⅲ，并使母瓶的瓶口高于拢苗爪片54的上端面，母瓶中心与拢苗爪片54中心重合。拢苗气爪53带动拢苗爪片54闭合，马铃薯脱毒苗在其底部被拢成一束。

4）启动子瓶移出传送带6使子瓶位于漏斗57正下方等待被剪断的马铃薯脱毒苗段落入。

5）启动剪苗电机52，驱动直线导轨51带动剪苗切刀56及漏斗57向上运动至马铃薯脱毒苗待剪切的位置。

6）剪苗气爪55闭合，剪苗切刀56剪切马铃薯脱毒苗，被剪断的马铃薯脱毒苗段经由漏斗57落入位于其正下方的子瓶内。

7）启动子瓶移出传送带6使下一个子瓶移至漏斗57下方，剪苗切刀56和漏斗57上移至马铃薯脱毒苗待剪切的另一位置。

8）重复步骤6）、7）直至母瓶内的马铃薯脱毒苗切割完毕。

9）移动抓瓶气爪33至抓瓶工位Ⅰ，并使母瓶正立，完成一个工作循环，进入下一瓶马铃薯脱毒苗的移植。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机，其特征在于：它包括一由立柱、侧梁和端梁组装而成的矩形机架，一设置在同侧所述立柱一侧的母瓶移入传送带，一平行设置在所述母瓶移入传送带一侧的子瓶移出传送带，一紧固连接在所述侧梁上且位于所述母瓶移入传送带上方的搬瓶机构，一紧固连接在所述端梁一端且位于所述母瓶移入传送带上方的取苗机构，一紧固连接在所述端梁另一端且位于所述子瓶移出传送带上方的切割机构，以及一紧固连接在所述侧梁一端的控制柜；

所述取苗机构包括一竖直紧固连接在所述端梁一端的支撑杆，一通过一连接板水平紧固连接在所述支撑杆上的取苗气爪，以及一通过另一连接板水平紧固连接在所述取苗气爪上的取苗爪片；

所述切割机构包括竖直紧固连接在所述端梁另一端的第二支撑杆，一竖直紧固连接在所述第二支撑杆上部的电机，一顶端紧固连接所述电机输出轴的直线导轨，一通过第三连接板水平紧固连接在所述第二支撑杆中部的拢苗气爪，一通过第四连接板水平紧固连接在所述拢苗气爪末端的拢苗爪片，一通过第五连接板水平紧固连接在所述直线导轨末端的一滑块上的剪苗气爪，一紧固连接在所述剪苗气爪末端的剪苗切刀，以及一紧固连接在所述第五连接板下方的漏斗。

2.如权利要求1所述的一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机，其特征在于：所述搬瓶机构包括一3自由度直角坐标机械臂、一旋转关节、一动力输出法兰、一抓瓶气爪和抓瓶爪片，其中所述3自由度直角坐标机械臂的x轴水平紧固连接在所述侧梁的上端面，y轴与x轴垂直且可沿x轴左右移动，z轴同时垂直于x轴和y轴，且z轴既可上下移动又可沿y轴前后移动；所述旋转关节通过第六连接板紧固连接在z轴的末端，所述旋转关节由设置在其上方的一电机驱动；所述动力输出法兰紧固连接所述旋转关节的一侧且与y轴平行，所述抓瓶气爪的一端通过第七连接板紧固连接所述动力输出法兰，所述抓瓶气爪的另一端紧固连接抓瓶爪片；所述抓瓶气爪为支点开闭型气爪，所述抓瓶爪片的内侧为便于贴合母瓶瓶壁的圆弧形。

3.如权利要求1所述的一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机，其特征在于：所述取苗气爪为平行开闭型气爪，所述取苗爪片为顶部折弯的长条状结构。

4.如权利要求2所述的一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机，其特征在于：所述取苗气爪为平行开闭型气爪，所述取苗爪片为顶部折弯的长条状结构。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机，其特征在于：所述拢苗气爪为180°开闭型气爪，所述拢苗爪片为两半圆弧形结构。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机，其特征在于：所述剪苗气爪为支点开闭型气爪，所述剪苗切刀为双支点型剪切方式，一端为刀片，另一端为U型槽。

7.如权利要求5所述的一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机，其特征在于：所述剪苗气爪为支点开闭型气爪，所述剪苗切刀为双支点型剪切方式，一端为刀片，另一端为U型槽。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的一种用于马铃薯脱毒苗快速繁殖的移植机的移植方法，移植机输送马铃薯脱毒苗的工位按照马铃薯脱毒苗移植过程分为抓瓶工位、取苗工位和切苗工位；它包括以下步骤：

1）启动母瓶移入传送带，将生长有待移植的马铃薯脱毒苗的母瓶移至抓瓶工位；启动搬瓶机构，抓瓶爪片抓住母瓶并提升至与取苗工位水平位置；启动旋转关节，使母瓶逆时针旋转90°至水平，然后y轴沿着x轴移动至取苗工位停止，启动取苗机构使取苗气爪张开，继续移动母瓶使取苗爪片顶端进入母瓶底部培养基的上端面处；

2）启动取苗机构使取苗气爪闭合，取苗爪片抓取组培苗底部，抓瓶爪片向与取苗气爪相反的方向运动，此时马铃薯脱毒苗被拉出母瓶至培养基上端面卡在母瓶的瓶口处时取苗气爪张开，取苗爪片松开马铃薯脱毒苗，抓瓶爪片继续向与取苗气爪相反的方向运动至取苗爪片顶端离开被拉出的马铃薯脱毒苗顶部，逆时针旋转抓瓶气爪至母瓶倒立；

3）移动抓瓶爪片至切苗工位，并使母瓶的瓶口端面高于拢苗爪片的上端面，母瓶中心与拢苗爪片中心重合；启动拢苗气爪带动拢苗爪片闭合，马铃薯脱毒苗在其底部被拢成一束；

4）启动子瓶移出传送带使子瓶位于漏斗正下方等待被剪断的马铃薯脱毒苗段落入；

5）启动剪苗电机，驱动直线导轨带动剪苗切刀和漏斗向上运动至马铃薯脱毒苗待剪切的位置；

6）剪苗气爪闭合，剪苗切刀剪切马铃薯脱毒苗，被剪断的马铃薯脱毒苗段经由漏斗落入位于其正下方的子瓶内；

7）启动子瓶移出传送带使下一个子瓶移至漏斗下方，剪苗切刀和漏斗上移至马铃薯脱毒苗待剪切的另一位置；

8）重复所述步骤6）、7）直至母瓶内的马铃薯脱毒苗切割完毕；

9）移动抓瓶气爪至抓瓶工位，并使母瓶正立，完成一个工作循环，进入下一瓶马铃薯脱毒苗的移植。

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