CN105103741B - 一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置和方法，包括移盘装置、水平移送装置、竖直提升装置和接苗分投装置。通过在竖直提升装置上安装多个取苗爪，从而能一次性夹取多株穴盘苗，再由水平移送装置平行移送多个取苗爪夹取的穴盘苗至对应的合拢的接苗分投装置上释放，依靠接苗分投装置散开作用投放多个取苗爪夹取的穴盘苗到对应的多行栽植器里，最后由多行栽植器移植多个取苗爪夹取的穴盘苗到大田里，可配合不同行距半自动栽植器完成自动取苗、移苗、放苗、分苗、投苗需要，从而实现穴盘苗快速多株夹取、移苗分散、投放栽植的自动取苗移栽作业。本发明结构简单，使用性能可靠，可应用于穴盘苗的自动高效移栽作业。

Description

一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置和方法

技术领域

本发明属于农业机械领域，尤其是一种应用于穴盘苗多行移栽机上的能快速夹取多株幼苗再分散投放的自动取苗分投装置。

背景技术

近年来，伴随我国改革开放深入与城市化加快，特别是育苗技术的发展以及劳动力成本的上升，使移栽机械的研制成为农业装备研究领域的热点。目前，国内研制出的移栽机主要有挠性圆盘式、吊杯式、链夹式、导苗管式等，如南通富来威公司制造的系列链夹式移栽机、山东华龙机械有限公司的2ZBZ-2A型双行移栽机、山东华兴机械股份有限公司的2ZS-4型覆膜移栽机，但这些移栽机具停留在半自动作业水平，需要配备较多的人力去取苗、分苗、投苗等，工作效率低，仅仅解决了人工弯腰栽植之苦，还没有达到省工省力的目的。因此，迫切需要解决旱地移栽作业过程中劳动强度大、用工大、效率低等问题，急需开发能多行高速栽植的自动移栽机。

实现穴盘苗自动高效移栽的关键是自动高效取苗机构，1991年，Yang等报道受穴盘苗生长特性影响，要求慢速夹取才能完整取出钵苗整体，如此作业会影响机器工作效率，解决途径是一次性多株夹取穴盘苗，再进行分苗栽植。这种多株夹取技术在温室穴盘苗移栽机上得到了广泛应用，主要是完成不同规格蔬菜和花卉等穴盘苗从高密度穴盘向低密度穴盘或花盆容器里自动移栽，如荷兰飞梭PC-21型温室穴盘苗自动移栽机，由气力联动自动取苗系统、智能分苗移动平台、来源盘/目标盘自动输送装置、Tex computer型专用PLC控制单元等构成，可以实现穴盘苗从高密度穴盘移栽到低密度穴盘、从穴盘移栽到花盆，配置12个取苗手爪，每小时可移栽12000～16800株穴盘苗，是人工移栽的15～20倍。沈阳农业大学提供了一种穴盘苗自动移栽机申请号：200910187621.4，包括移栽机械手机构、龙门式机械臂机构、穴苗盘和花盆输送机构以及机架，通过在机械手分合运动导轨上滑动组装多个机械手，利用气缸活塞杆的端部连接前端的机械手，各机械手之间设置非弹性连接带，从而形成多个机械手并拢和分开，能实现从穴苗盘抓苗和到花盆放苗移栽作业。但该多个机械手的并拢和开合依靠之间的非弹性连接带驱动，其移位可靠性、准确性难以保证，对不同规格尺寸的花盆分开移栽适应性不够。这样的机器可以应用到固定模式的从高密度穴盘向低密度穴盘或花盆容器里自动移栽流水线上，难以应用到其它领域。湖南农业大学也提供了一种钵盘苗自动取苗投苗装置及其控制方法申请号：201210407579.4，利用旋转装置带动两个抓取装置分别顺时针和 逆时针交替旋转一个工位，进行交替抓取和投放，依次向转动的移栽器的苗杯投苗，如此循环往复直到钵苗盘内的苗株全部投放到苗杯内，但如何应用到移栽机械领域却没有说明。

借鉴温室穴盘苗自动移栽技术，旱地穴盘苗移栽机尝试多株取苗技术。江苏大学提供了一种旱地移栽机整排取苗间隔放苗装置申请号：201110342252.9，主要针对带有旋转托杯式的半自动移栽机增加一套自动取苗放苗装置，将穴盘苗整排取出后依次喂入旋转托杯中，便可实现全自动移栽作业，有效的节省人力物力，同时提高生产效率。但采用何种驱动装置、如何调整间隙以及如何顶杆复位，从而实现整排快速夹苗和放苗，所描述的技术方案没有说明。韩长杰提供了一种全自动移栽机申请号：201420270304.5，其工作过程为，穴盘苗被穴盘步进移位装置输送至取苗位置，机械手将取苗位置的穴盘苗取出并移动至投苗位置，机械手打开将穴盘苗放下，落入随动投苗装置中，随动投苗装置随着柔性链输送喂入装置移动时将穴盘苗转移至柔性链输送喂入装置中，柔性链输送喂入装置将穴盘苗逐个投给栽植器，由栽植器将穴盘苗栽入土壤中。但该机器采用每行配置自动取苗喂苗系统，结构庞大，对不同作物移栽的行距要求适应性差，仅对现有吊篮式移栽机进行改造，以提高现有机型的利用率。为了创制多行高效自动移栽机，极大程度降低劳动强度，节约用工，提高效率，有必要进一步研究简单可行的替代多工位人工取苗、分苗、投苗作业的自动取苗分投装置和方法。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置和方法，通过安装多个取苗末端执行器多株夹取穴盘苗，再平行移送至合拢的接苗杯释放，最后散开投放到栽植器移植到大田里，可配合不同行距半自动栽植器完成自动取苗、移苗、放苗、分苗、投苗需要，实现穴盘苗快速多株夹取、移苗分散、投放栽植的自动取苗移栽作业。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置，包括多行栽植器18，其特征在于，还包括移盘装置、水平移送装置、竖直提升装置、接苗分投装置；

所述移盘装置包括传动装置13与穴盘15，所述穴盘15放置于传动装置13的传送机构上，所述传动装置13将穴盘15中的穴盘苗14输送至抓取位置；

所述水平移送装置水平固定在穴盘苗14输送平面的正上方，包括直线模组A1、直线模组B11、滑块A2、滑块B12、桁架3、联轴器A6、联轴器B9、连接轴8和电机10，直线模组A1和直线模组B11并行安装，直线模组A1上的滑块A2与直线模组B11上的滑块B12同步水平布置；所述桁架3横跨设置在所述移盘装置的正上方，且其两端紧固连接在所述滑块A2和滑块B12上；联轴器A6连通直线模组A1的驱动轴和连接轴8，联轴器B9连通直 线模组B11的驱动轴和连接轴8，所述电机10与直线模组B11的驱动轴输入端固定连接，所述电机10通过联轴器A6、联轴器B9和连接轴8驱动滑块A2和滑块B12同步水平滑移；

所述竖直提升装置垂直固定在桁架3中间位置，包括直线缸A5、横梁架7和若干取苗爪4，所述桁架3上固定安装有直线缸A5，所述直线缸A5的滑块水平固定有横梁架7，所述横梁架7上间隔安装有多个取苗爪4，所述取苗爪4对准长在穴盘15里的穴盘苗14，所述直线缸A5驱动取苗爪4在一个工作循环里竖直提取多株长在穴盘15里的穴盘苗14；

所述接苗分投装置固定在多行栽植器18的机架上，包括若干接苗器16和若干直线缸B17，所述直线缸B17交错水平固定在多行栽植器18的上方，所述接苗器16分别通过安装板竖直紧固在所述直线缸B17的滑块上；所述接苗器16的接苗面安装布置在同一水平面上，其接苗位对应于取苗爪4的位置，并且所述接苗器16在投苗位分别对准多行栽植器18的栽苗口。

进一步地，所述移盘装置中的传动装置13可以是带传动、链传动以及任何能实现穴盘15平移输送的传动机构一种。

进一步地，所述取苗爪4的数量与所述接苗器16的数量相等；所述取苗爪4为同种构型的取苗装置，所述接苗器16为同种构型的接苗装置。

进一步地，所述水平移送装置的直线模组采用步进电机进行控制与驱动，所述竖直提升装置和接苗分投装置采用直线缸进行控制与驱动。

进一步地，竖直提升装置中的直线缸A5和接苗分投装置中的直线缸B17可以是气缸、液压缸或电动缸，其行程能够适应取苗分投的位移要求。

还包括一种应用自动取苗分投装置的取苗分投方法，包括以下步骤，步骤1，移盘装置平移输送长在穴盘15里的穴盘苗14到取苗点；

步骤2，水平移送装置平行驱动竖直提升装置到待移栽的穴盘苗14上方，并且使竖直提升装置的取苗爪4对准穴孔位；

步骤3，所述竖直提升装置的直线缸A5下放间隔固定在横梁架7上的取苗爪4，并且使取苗爪4夹持穴盘苗14的钵体；

步骤4，竖直提升装置的直线缸A5提起间隔固定在横梁架7上的多个取苗爪4，使得取苗爪4从穴盘15的孔穴里夹取出多株穴盘苗14；

步骤5，水平移送装置平行驱动安装取苗爪4的竖直提升装置到接苗分投装置的接苗位，从而将取出的多个穴盘苗14移送到接苗分投装置上方；

步骤6，多个取苗爪4释放取出的多个穴盘苗14到对应的多个接苗器16里，从而将取出的多个穴盘苗14转移到接苗分投装置里；

步骤7，接苗分投装置分散开接苗器16到多行栽植器18的正上方，接苗器14底部打开，从而将取出的多个穴盘苗14释放投入到多个栽植器18里；

步骤8，重复步骤2至7，直到取完整盘苗，再进行接下来一盘苗自动取苗、移苗、分苗、投苗作业。

本发明的有益效果为：本发明提供的一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置和方法，针对现有的多行半自动栽植器需要，能对平直输送的穴盘苗一次性多株夹取，从而替代人工取苗；水平移送装置平行移送至接苗分投装置释放，从而替代人工移苗和放苗；接苗分投装置散开投放到栽植器，从而替代人工分苗和投苗；最后由栽植器移植到大田里，可配合不同行距半自动栽植器完成自动取苗、移苗、放苗、分苗、投苗需要，减轻人工劳作，从而实现穴盘苗快速多株夹取、移苗分散、投放栽植的自动取苗移栽作业。

附图说明

图1是本发明所述的自动取苗分投装置结构示意图。

图2是本发明的接苗分投装置示意图。

附图标记说明如下：1.直线模组A，2.滑块A，3.桁架，4.取苗爪，5.直线缸A，6.联轴器A，7.横梁架，8.连接轴，9.联轴器B，10.电机，11.直线模组B，12.滑块B，13.传动装置，14.穴盘苗，15.穴盘，16.接苗器，17.直线缸B，18.栽植器。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置，包括移盘装置、水平移送装置、竖直提升装置、接苗分投装置；所述移盘装置包括传动装置13与穴盘15，所述穴盘15放置于传动装置13的传送机构上，所述传动装置13将穴盘15中的穴盘苗14输送至抓取位置。所述传动装置13可以是带传动、链传动以及任何能实现穴盘15平移输送的传动机构一种。

所述水平移送装置水平固定在穴盘苗14输送平面的正上方，包括直线模组A1、直线模组B11、滑块A2、滑块B12、桁架3、联轴器A6、联轴器B9、连接轴8和电机10，直线模组A1和直线模组B11并行安装，直线模组A1上的滑块A2与直线模组B11上的滑块B12同步水平布置；所述桁架3横跨设置在所述移盘装置的正上方，且其两端紧固连接在所述滑块A2和滑块B12上；联轴器A6连通直线模组A1的驱动轴和连接轴8，联轴器B9连通直线模组B11的驱动轴和连接轴8，所述电机10与直线模组B11的驱动轴输入端固定连接，所述电机10通过联轴器A6、联轴器B9和连接轴8驱动滑块A2和滑块B12同步水平滑移。所 述竖直提升装置垂直固定在桁架3中间位置，包括直线缸A5、横梁架7和若干取苗爪4，所述桁架3上固定安装有直线缸A5，所述直线缸A5的滑块水平固定有横梁架7，所述横梁架7上间隔安装有多个取苗爪4，所述取苗爪4对准长在穴盘15里的穴盘苗14，所述直线缸A5驱动取苗爪4在一个工作循环里竖直提取多株长在穴盘15里的穴盘苗14。所述接苗分投装置固定在多行栽植器18的机架上，包括若干接苗器16和若干直线缸B17，所述直线缸B17交错水平固定在多行栽植器18的上方，所述接苗器16分别通过安装板竖直紧固在所述直线缸B17的滑块上；所述接苗器16的接苗面安装布置在同一水平面上，其接苗位对应于取苗爪4的位置，并且所述接苗器16在投苗位分别对准多行栽植器18的栽苗口。

如图2所示，接苗分投装置的各个接苗器16具有在取苗点承接取出的穴盘苗14功能，并且具有散开在投苗点释放移栽的穴盘苗14到栽植器18里功能。所述竖直提升装置的多个取苗爪4和所述接苗分投装置的多个接苗器16的数量匹配多行栽植需要。

水平移送装置的直线模组驱动采用成熟的电机步进移位控制技术，对竖直提升装置和接苗分投装置的直线缸驱动采用成熟的直线缸控制技术。

竖直提升装置和接苗分投装置中的直线缸可以是气缸、液压缸、电动缸，也可以是其它以直线平移的运动单元，且直线缸具有平移调节功能，能满足不同平移尺寸要求以适应不同取苗分投位移要求。

以四行栽植器为例，本发明所实现的自动取苗分投方法如下：

步骤1，移盘装置平移输送长在穴盘15里的穴盘苗14到取苗点；

步骤2，水平移送装置平行驱动竖直提升装置到待移栽的穴盘苗14上方，并且使竖直提升装置的取苗爪4对准穴孔位；

步骤3，所述竖直提升装置的直线缸A5下放间隔固定在横梁架7上的取苗爪4，并且使取苗爪4夹持穴盘苗14的钵体；

步骤4，竖直提升装置的直线缸A5提起间隔固定在横梁架7上的多个取苗爪4，使得取苗爪4从穴盘15的孔穴里夹取出多株穴盘苗14；

步骤5，水平移送装置平行驱动安装取苗爪4的竖直提升装置到接苗分投装置的接苗位，从而将取出的多个穴盘苗14移送到接苗分投装置上方；

步骤6，多个取苗爪4释放取出的多个穴盘苗14到对应的多个接苗器16里，从而将取出的多个穴盘苗14转移到接苗分投装置里；

步骤7，接苗分投装置分散开接苗器16到多行栽植器18的正上方，接苗器14底部打开，从而将取出的多个穴盘苗14释放投入到多个栽植器18里；

步骤8，重复步骤2至7，直到取完整盘苗，再进行接下来一盘苗自动取苗、移苗、分苗、 投苗作业。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置，包括多行栽植器(18)，其特征在于，还包括移盘装置、水平移送装置、竖直提升装置、接苗分投装置；

所述移盘装置包括传动装置(13)与穴盘(15)，所述穴盘(15)放置于传动装置(13)的传送机构上，所述传动装置(13)将穴盘(15)中的穴盘苗(14)输送至抓取位置；

所述水平移送装置水平固定在穴盘苗(14)输送平面的正上方，包括直线模组A(1)、直线模组B(11)、滑块A(2)、滑块B(12)、桁架(3)、联轴器A(6)、联轴器B(9)、连接轴(8)和电机(10)，直线模组A(1)和直线模组B(11)并行安装，直线模组A(1)上的滑块A(2)与直线模组B(11)上的滑块B(12)同步水平布置；所述桁架(3)横跨设置在所述移盘装置的正上方，且其两端紧固连接在所述滑块A(2)和滑块B(12)上；联轴器A(6)连通直线模组A(1)的驱动轴和连接轴(8)，联轴器B(9)连通直线模组B(11)的驱动轴和连接轴(8)，所述电机(10)与直线模组B(11)的驱动轴输入端固定连接，所述电机(10)通过联轴器A(6)、联轴器B(9)和连接轴(8)驱动滑块A(2)和滑块B(12)同步水平滑移；

所述竖直提升装置垂直固定在桁架(3)中间位置，包括直线缸A(5)、横梁架(7)和若干取苗爪(4)，所述桁架(3)上固定安装有直线缸A(5)，所述直线缸A(5)的滑块水平固定有横梁架(7)，所述横梁架(7)上间隔安装有多个取苗爪(4)，所述取苗爪(4)对准长在穴盘(15)里的穴盘苗(14)，所述直线缸A(5)驱动取苗爪(4)在一个工作循环里竖直提取多株长在穴盘(15)里的穴盘苗(14)；

所述接苗分投装置固定在多行栽植器(18)的机架上，包括若干接苗器(16)和若干直线缸B(17)，所述直线缸B(17)交错水平固定在多行栽植器(18)的上方，所述接苗器(16)分别通过安装板竖直紧固在所述直线缸B(17)的滑块上；所述接苗器(16)的接苗面安装布置在同一水平面上，其接苗位对应于取苗爪(4)的位置，并且所述接苗器(16)在投苗位分别对准多行栽植器(18)的栽苗口。

2.如权利要求1所述的一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置，其特征在于，所述移盘装置中的传动装置(13)是任何能实现穴盘(15)平移输送的传动机构一种。

3.如权利要求1所述的一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置，其特征在于，所述取苗爪(4)的数量与所述接苗器(16)的数量相等；所述取苗爪(4)为同种构型的取苗装置，所述接苗器(16)为同种构型的接苗装置。

4.如权利要求1所述的一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置，其特征在于，所述水平移送装置的直线模组采用电机进行步进移位控制与驱动，所述竖直提升装置和接苗分投装置采用直线缸进行控制与驱动。

5.如权利要求4所述的一种适用于多行栽植的自动取苗分投装置，其特征在于，竖直提升装置中的直线缸A(5)和接苗分投装置中的直线缸B(17)可以是气缸、液压缸或电动缸，其行程能够适应取苗分投的位移要求。

6.一种应用如权利要求1-5中任一项所述的自动取苗分投装置的取苗分投方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，移盘装置中的传动装置(13)平移输送长在穴盘(15)里的穴盘苗(14)到取苗点；

步骤2，水平移送装置平行驱动竖直提升装置到待移栽的穴盘苗(14)上方，并且使竖直提升装置的取苗爪(4)对准穴孔位；

步骤3，所述竖直提升装置的直线缸A(5)下放间隔固定在横梁架(7)上的取苗爪(4)，并且使取苗爪(4)夹持穴盘苗(14)的钵体；

步骤4，竖直提升装置的直线缸A(5)提起间隔固定在横梁架(7)上的多个取苗爪(4)，使得取苗爪(4)从穴盘(15)的孔穴里夹取出多株穴盘苗(14)；

步骤5，水平移送装置平行驱动安装取苗爪(4)的竖直提升装置到接苗分投装置的接苗位，从而将取出的多个穴盘苗(14)移送到接苗分投装置上方；

步骤6，多个取苗爪(4)释放取出的多个穴盘苗(14)到对应的多个接苗器(16)里，从而将取出的多个穴盘苗(14)转移到接苗分投装置里；

步骤7，接苗分投装置分散开接苗器(16)到多行栽植器(18)的正上方，接苗器(16)底部打开，从而将取出的多个穴盘苗(14)释放投入到多个栽植器(18)里；

步骤8，重复步骤2至7，直到取完整盘苗，再进行接下来一盘苗自动取苗、移苗、分苗、投苗作业。