CN104604402B - 苗盘苗移栽的电动机械爪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种苗盘苗移栽的电动机械爪，包括主体机架、舵机、舵机安装支架、联轴器、传动轴、不完全锥齿轮摇臂、连杆、钢针、机械爪安装支架和支承轴。舵机通过舵机安装支架安装在主体机架上，四个不完全锥齿轮摇臂通过轴安装在主体机架上。舵机通过联轴器和传动轴驱动不完整锥齿轮摇臂运动，带动连接的四连杆机构运动，使安装在四连杆上的钢针动作，完成夹取或松开苗操作。本发明适用于苗盘苗的移栽，使用舵机驱动，可以精确控制夹取动作，对不同类型的苗盘和苗有很好的适应性。

Description

苗盘苗移栽的电动机械爪

技术领域

本发明属于农业机械领域，涉及一种电驱动的苗盘苗移栽机械爪，主要作为移栽机器人的末端执行器，用于夹取移栽对象。

背景技术

在苗盘育苗过程中，苗盘中个别穴位存在漏播或者苗发育不良，需要从备用苗盘中抓取健康苗移栽到这些穴位。目前，国内苗盘补苗移栽主要靠手工完成，工人需要一颗一颗将健康苗从备用苗盘移栽到作业苗盘上的缺苗位置，作业环境恶劣，劳动强度大，工作效率低，难以实现大面积作业，制约了苗盘育苗技术的发展。

随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，设施农业生产自动化成为现代化农业发展的必然趋势。其中，移栽作业的自动化技术是设施农业生产自动化的关键的技术之一。苗盘苗移栽机器人是实现苗盘苗自动移栽的关键设备，移栽机械爪是移栽机器人与苗直接接触的重要部件，其工作性能直接影响着移栽质量。因此开发性能稳定、高效的移栽机械爪对于提高移栽机器人的移栽成功率及移栽效率有很重要的意义。

现阶段研制出的移栽爪以气缸驱动为主，例如发明专利一种抓茎式穴盘苗移栽手爪(CN103797946A)，需要额外设置一个压缩空气源，小型化难度大，很难用在自动行走机器人上。同时，这类移栽爪还存在震动大，精度低，适应性不强的缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种苗盘苗移栽的电动机械爪，采用舵机驱动，驱动控制精确，噪声和振动小，可以精确稳定地完成对苗的抓取释放动作。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种苗盘苗移栽的电动机械爪，由主体机架、舵机、舵机安装支架、联轴器、传动轴、不完全锥齿轮摇臂、第一连杆、第二连杆、钢针、机械爪安装支架和支承轴组成；所述舵机固定在舵机安装支架上，所述舵机安装支架和机械爪安装支架均固定在主体机架上。

所述主体机架为上下两层的框架结构，下层焊接有四对支耳，每个支耳的上下端均开有圆孔，三条支承轴分别穿过三对支耳上端的圆孔和不完全锥齿轮摇臂上的圆孔，将不完全锥齿轮摇臂安装在支耳上，所述不完全锥齿轮摇臂能够绕支承轴转动；所述传动轴穿过第四对支耳上端的圆孔和第四个不完全锥齿轮摇臂上的圆孔，将第四个不完全锥齿轮摇臂安装在支耳上，所述不完全锥齿轮摇臂和传动轴固定连接；所述舵机的输出轴通过联轴器和传动轴连接；第一连杆和第二连杆的两端均开有圆孔；第一连杆和第二连杆之间、第二连杆和不完全锥齿轮摇臂之间、第一连杆和支耳下端之间均通过销钉连接，形成铰链结构；第一连杆、第二连杆、不完全锥齿轮摇臂和主体机架构成四连杆机构。

所述主体机架下层板开有孔洞，所述四连杆机构穿过主体机架的下层板孔洞伸出到主体机架下方；所述钢针固定在第二连杆的末端。

进一步地，所述不完全锥齿轮摇臂为两个对称的不完全锥齿轮和一个摇臂焊接而成，锥齿轮中心位置设有轴安装孔，摇臂前端设有销钉安装孔，四个不完全锥齿轮摇臂分别安装在主体机架的四对支耳上，相邻锥齿轮部分两两啮合。

本发明具有的有益效果：本发明苗盘苗移栽的电动机械爪整体体积小，噪声和振动小，爪子运动精确稳定。通过控制系统给舵机一个控制信号，可以精确地控制舵机的转动位置，从而精确控制前端钢针的张口大小。精确控制夹持动作，可以控制钢针作用在给移栽对象上的力，更好地保护移栽对象。同时钢针张口大小可通过信号控制，也使得该机械爪能适用于不同种类的苗盘。

附图说明

图1是苗盘苗移栽的电动机械爪轴测图；

图2是苗盘苗移栽的电动机械爪正视图；

图3是苗盘苗移栽的电动机械爪正视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是苗盘苗移栽的电动机械爪四连杆结构示意图；

图中，主体机架1、传动轴2、机械爪安装支架3、联轴器4、舵机安装支架5、舵机6、销钉8、第二连杆9、第一连杆10、钢针11、支承轴12、不完全锥齿轮摇臂13。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

如图1-5所示，本发明苗盘苗移栽的电动机械爪，由主体机架1、舵机6、舵机安装支架5、联轴器4、传动轴2、不完全锥齿轮摇臂13、第一连杆10、第二连杆9、钢针11、机械爪安装支架3、支承轴12和销钉8组成；所述舵机6固定在舵机安装支架5上，所述舵机安装支架5和机械爪安装支架3均固定在主体机架1上。

所述主体机架1为上下两层的框架结构，下层焊接有四对支耳，每个支耳的上下端均开有圆孔，所述三条支承轴12分别穿过三对支耳上端的圆孔和不完全锥齿轮摇臂13上的圆孔，将不完全锥齿轮摇臂13安装在支耳上，所述不完全锥齿轮摇臂13能够绕支承轴12转动；所述传动轴2穿过第四对支耳上端的圆孔和第四个不完全锥齿轮摇臂13上的圆孔，将第四个不完全锥齿轮摇臂13安装在支耳上，所述不完全锥齿轮摇臂13和传动轴2固定连接；所述舵机6的输出轴通过联轴器4和传动轴2连接；第一连杆10和第二连杆9的两端均开有圆孔；第一连杆10和第二连杆9之间、第二连杆9和不完全锥齿轮摇臂13之间、第一连杆10和支耳下端之间均通过销钉8连接，形成铰链结构；第一连杆10、第二连杆9、不完全锥齿轮摇臂13和主体机架1构成四连杆机构。

所述主体机架1下层板开有孔洞，所述四连杆机构穿过主体机架1的下层板孔洞伸出到主体机架1下方。所述钢针11固定在第二连杆9的末端。

所述不完全锥齿轮摇臂13为两个对称的不完全锥齿轮和一个摇臂焊接而成，锥齿轮为不完全齿结构，锥齿两面齿面夹角为90度，锥齿轮中心位置设有支撑轴12安装孔，摇臂前端设有销钉8安装孔。四个不完全锥齿轮摇臂13分别安装在主体机架1的四对支耳上。相邻锥齿轮部分两两啮合，能相互同步转动。与传动轴2连接的为主动不完全锥齿轮摇臂，其余三个为从动不完全锥齿轮摇臂，通过啮合关系一起运动。

本发明的工作过程如下：

移栽机械爪工作时，通过控制信号线给舵机6输入一定的电信号，舵机6主轴能转动至规定角度，转动的时候带动与之相连的联轴器4和传动轴2转动。传动轴2的转动，同时也驱动了一个与之固定的不完全锥齿轮摇臂13转动，四个不完全锥齿轮摇臂13的锥齿轮部分两两啮合，同步转动。不完全锥齿轮摇臂13的转动会引起四连杆机构的运动。不完全锥齿轮摇臂13只在一定的角度范围内摆动，其运动的位置与四连杆机构的形状构成一一对应关系。因此，控制舵机6输出轴的转动角度即能精确控制前端钢针11张开姿势。

在实际工作时，机械爪需要配合机械臂才能工作。移栽机械爪安装在相应的机械臂上，机械臂先带动机械爪移动到需要移栽的苗的上空，再带动其插入苗盘基质中。控制系统给机械爪控制信号，爪子前端钢针11并拢，夹住苗所在的基质，机械臂上提，将基质连同苗一并取出。机械臂带动机械爪运动到待放穴的上方，然后下降至释放高度，机械爪张开钢针11，将基质连同苗一起释放，完成一个移栽过程。

Claims (2)

1.一种苗盘苗移栽的电动机械爪，其特征在于，由主体机架(1)、舵机(6)、舵机安装支架(5)、联轴器(4)、传动轴(2)、不完全锥齿轮摇臂(13)、第一连杆(10)、第二连杆(9)、钢针(11)、机械爪安装支架(3)和支承轴(12)组成；所述舵机(6)固定在舵机安装支架(5)上，所述舵机安装支架(5)和机械爪安装支架(3)均固定在主体机架(1)上；

所述主体机架(1)为上下两层的框架结构，下层焊接有四对支耳，每个支耳的上下端均开有圆孔，三条支承轴(12)分别穿过三对支耳上端的圆孔和不完全锥齿轮摇臂(13)上的圆孔，将不完全锥齿轮摇臂(13)安装在支耳上，所述不完全锥齿轮摇臂(13)能够绕支承轴(12)转动；所述传动轴(2)穿过第四对支耳上端的圆孔和第四个不完全锥齿轮摇臂(13)上的圆孔，将第四个不完全锥齿轮摇臂(13)安装在支耳上，所述不完全锥齿轮摇臂(13)和传动轴(2)固定连接；所述舵机(6)的输出轴通过联轴器(4)和传动轴(2)连接；第一连杆(10)和第二连杆(9)的两端均开有圆孔；第一连杆(10)和第二连杆(9)之间、第二连杆(9)和不完全锥齿轮摇臂(13)之间、第一连杆(10)和支耳下端之间均通过销钉(8)连接，形成铰链结构；第一连杆(10)、第二连杆(9)、不完全锥齿轮摇臂(13)和主体机架(1)构成四连杆机构；

所述主体机架(1)下层板开有孔洞，所述四连杆机构穿过主体机架(1)的下层板孔洞伸出到主体机架(1)下方；所述钢针(11)固定在第二连杆(9)的末端。

2.根据权利要求1所述一种苗盘苗移栽的电动机械爪，其特征在于，所述不完全锥齿轮摇臂(13)为两个对称的不完全锥齿轮和一个摇臂焊接而成，锥齿轮中心位置设有轴安装孔，摇臂前端设有销钉安装孔，四个不完全锥齿轮摇臂(13)分别安装在主体机架(1)的四对支耳上，相邻锥齿轮部分两两啮合。