CN105230198A - 大蒜插播机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大蒜插播机械手，包括下种管、蒜种箱、变速电机、地轮，其特征在于：所述的蒜种箱与变速电机之间的机架上通过支点轴安装上机械摆臂，机械摆臂的中部设有升降拐柄，升降拐柄底端转环内装入凸轮，凸轮的轴端带轮通过凸轮传动带与变速电机的对应主动带轮连接传动；所述的机械摆臂的后端通过轴关节连接弧形插播柄，同时，在机械摆臂的后部和弧形插播柄的中部之间通过弹簧连接固定；所述的弧形插播柄的端部设有蒜种夹持正向插播器；在弧形插播柄的中部侧壁设有控制器；在外固定框的底壁中部设有开口微型电机。该大蒜插播机械手，不仅能够识别调正蒜瓣方向，而且能够直接进行插播、结构简单、动作灵活方便。可专用于大蒜直接插播。

Description

大蒜插播机械手

技术领域

本发明涉及一种大蒜播种设备的改进，属农业机械领域，具体地说是一种大蒜插播机械手。

背景技术

大蒜是我国北方的一种重要经济作物，具有杀菌、抑菌、抗毒等医疗和保健功能，对高血脂、糖尿病、心脏病及胃肠等癌症有减轻症状及治疗作用，因此不少人有食蒜的习惯，也产生了大蒜的加工系列产品。我国是全球最主要的大蒜生产国、消费国和出口国，年产量大约占世界总产量的1/3，种植面积逐年扩大。但是，由于大蒜的的播种具有明显的方向性，在播种过程中一般要求蒜瓣的鳞芽尖朝上直立播种，这就导致了机械播种的困难。目前的播种方法，大多采用人工一瓣一瓣的插播，虽能保证鳞芽尖朝上的播种要求，但存在着劳动强度大、费时费力、劳动效率低、生产成本高的不足，不适应大面积种植的要求。为了克服以上不足，许多科技人员做出了不懈的努力，其技术难点不仅在于蒜瓣方向的识别，而且还在于像人手一样进行插播。

通过检索可知，目前已经有关于将机械手用于大蒜播种的报道，如中国专利CN102696310A公开了一种“大蒜直立播种装置”，其中的机械手伸入V形槽中夹取蒜瓣，根据机械手伸入V形槽中、采用弹簧压力传感器判定伸入的V形槽中距离，从而判定蒜瓣方向。这种“大蒜直立播种装置”中的机械手，结构复杂，动作不灵活，而且容易损伤蒜瓣。对于蒜瓣的调向，本申请人已作了多年的研究，如中国专利201110402838研制成功的“一种蒜瓣磷芽方向调正装置”、201510152526研制成功的“大蒜蒜瓣方向夹力感应调正机械手”，但以上两项研究还需要与插播装置结合，才能实现插播。

目前，尚未见不仅能够识别调正蒜瓣方向，而且能够直接进行插播大蒜机械手的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅能够识别调正蒜瓣方向，而且能够直接进行插播、结构简单、动作灵活方便的大蒜插播机械手。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该大蒜插播机械手，包括下种管、蒜种箱、变速电机、地轮，变速电机的主动带轮通过传动带与地轮的带轮连接传动，变速电机安装在机架的中部上侧，地轮安装在机架的前部下侧，蒜种箱安装在机架的后部上侧，下种管也固定在机架上，其特征在于：所述的蒜种箱与变速电机之间的机架上通过支点轴安装上机械摆臂，机械摆臂的中部设有升降拐柄，升降拐柄底端转环内装入凸轮，凸轮的轴端带轮通过凸轮传动带与变速电机的对应主动带轮连接传动；所述的机械摆臂的后端通过轴关节连接弧形插播柄，同时，在机械摆臂的后部和弧形插播柄的中部之间通过弹簧连接固定，当变速电机工作时，在主动带轮的转动下，可使地轮向前转动，同时带动凸轮转动，凸轮驱动升降拐柄升或降，带动机械摆臂及其连接的弧形插播柄升或降，通过弹簧使弧形插播柄端部的升、降具有缓冲性能；所述的弧形插播柄的端部设有蒜种夹持正向插播器；在弧形插播柄的中部侧壁设有控制器；在两侧固定框的底壁中部设有开口微型电机。

本发明还通过如下措施实施：所述的蒜种夹持正向插播器，包括两侧固定框、上鸭嘴状夹板、下鸭嘴状夹板、图像传感器和调向步进微型电机，上鸭嘴状夹板和下鸭嘴状夹板的方向相反，分别通过转动空心轴固定在转动板上，转动板的中部通过轴承与两侧固定框的中部固定，在上鸭嘴状夹板和下鸭嘴状夹板的腰部内壁均设有电磁线圈，电磁线圈的导线埋设在鸭嘴状夹板壁内并穿过转动空心轴的管腔内与弧形插播柄的控制器和机架上的蓄电池连接；图像传感器设在两侧固定框的中部，对应上鸭嘴状夹板和下鸭嘴状夹板的开缝中间位置，图像传感器与控制器连接，图像传感器的蒜种检测图像输入控制器内，由控制器内存储的标准蒜种图像比对，做出是否调整蒜种方向的指令；调向步进微型电机安装在一侧固定框的外侧，调向步进微型电机的主轴与转动板的转轴固定连接，调向步进微型电机通过导线与控制器和蓄电池连接，接收控制器的指令，并由蓄电池供电，使调向步进微型电机在控制器的指令下步进，当控制器将接收到蒜种检测图像与控制器内存储的标准蒜种图像进行比对为一致时，表明蒜芽朝上，则做出不调整蒜种方向的指令，直接启动插播；当控制器将接收到蒜种检测图像与控制器内存储的标准蒜种图像进行比对为不一致时，表明蒜芽朝下，则做出调整蒜种方向的指令，启动调向步进微型电机步进；所述的调向步进微型电机步进角度为180度，使蒜芽翻转朝上，再启动插播；所述的上鸭嘴状夹板的内壁两个电磁线圈通过控制器控制电流的方向，使两个电磁线圈之间具有排斥力，从而保持上鸭嘴状夹板为开口状态，当通过上鸭嘴状夹板底口和下鸭嘴状夹板的上口时，接受图像传感器的检测；所述的下鸭嘴状夹板的内壁两个电磁线圈通过控制器控制电流的方向，使两个电磁线圈之间具有吸引力，从而保持下鸭嘴状夹板为闭口状态，以有利于蒜种进入后可直接插播；在两侧固定框的底壁设有下鸭嘴状夹板的开口微型电机，同时设有插深到位器，插深到位器通过导线接入控制器，控制器指令开口微型电机启动的同时，断开下鸭嘴状夹板的内壁两个电磁线圈的控制电流，使其两个电磁线圈失去吸引力，下鸭嘴状夹板开口，使蒜种落下的同时提出口下鸭嘴状夹板；提出后，经过延时，开口微型电机再次转动，同时接通下鸭嘴状夹板的内壁两个电磁线圈的控制电流，使下鸭嘴状夹板闭口，依次重复，实现插播的目的。

所述的开口微型电机的轴端设有弹性片，弹性片的长度以能卡入下鸭嘴状夹板的之间缝内为宜，同时不影响下鸭嘴状夹板的转动，当弹性片的长度方向与下鸭嘴状夹板的之间缝隙平行时，下鸭嘴状夹板的之间缝隙最小；当弹性片的长度方向与下鸭嘴状夹板的之间缝隙垂直时，下鸭嘴状夹板的之间缝隙最大；所述的开口微型电机也为步进电机，每转动一次为180度。

所述的两侧固定框也与机架固定，两侧固定框对应蒜畦的两侧，当蒜种插入后具有埋土压实的作用。

所述的蒜种箱内设有蒜种输送带，蒜种输送带的下端设有驱动辊，驱动辊的一端设有驱动电机，在蒜种输送带的上端设有被动辊，在蒜种输送带上设有垂直于蒜种输送带表面的分隔板，通过分隔板使蒜种排序输出，输出速度与插播株距相适应。

所述的下种管的内径为20mm，与最大的蒜种的腰部直径一致，使蒜种在下种管内只能保持垂直落下，不能横向落下。

本发明的有益效果在于：该大蒜插播机械手，不仅能够识别调正蒜瓣方向，而且能够直接进行插播、结构简单、动作灵活方便。可专用于大蒜直接插播。

附图说明

图1为本发明的结构侧视局剖示意图。

图2为本发明的结构蒜种夹持正向插播器的轴向剖视示意图。

图3为本发明的下鸭嘴状夹板的装配俯视示意图。

具体实施方式

实施例

图1、图2、图3给出了本发明的一个实施例。参照图1、图2、图3制作本发明。该大蒜插播机械手，包括下种管1、蒜种箱2、变速电机3、地轮4，变速电机3的主动带轮通过传动带5与地轮4的带轮连接传动，变速电机3安装在机架的中部上侧，地轮4安装在机架的前部下侧，蒜种箱2安装在机架的后部上侧，下种管1也固定在机架上，其特征在于：所述的蒜种箱2与变速电机3之间的机架上通过支点轴6安装上机械摆臂7，机械摆臂7的中部设有升降拐柄8，升降拐柄8底端转环内装入凸轮9，凸轮9的轴端带轮通过凸轮传动带14与变速电机3的对应主动带轮连接传动；所述的机械摆臂7的后端通过轴关节10连接弧形插播柄11，同时，在机械摆臂7的后部和弧形插播柄11的中部之间通过弹簧12连接固定，当变速电机3工作时，在主动带轮的转动下，可使地轮4向前转动，同时带动凸轮9转动，凸轮9驱动升降拐柄8升或降，带动机械摆臂7及其连接的弧形插播柄11升或降，实现插播的动作，通过弹簧12使弧形插播柄11端部的升、降具有缓冲性能，克服蒜种夹持正向插播器13入土时的迟滞和连续行走运动的矛盾；所述的弧形插播柄11的端部设有蒜种夹持正向插播器13；在弧形插播柄11的中部侧壁设有控制器15；在两侧固定框131的底壁中部设有开口微型电机16，通过开口微型电机16实现插播到深度后立即开口，使蒜种落下。

作为本发明的改进：所述的蒜种夹持正向插播器13，包括两侧固定框131、上鸭嘴状夹板132、下鸭嘴状夹板133、图像传感器134和调向步进微型电机135，上鸭嘴状夹板132和下鸭嘴状夹板133的方向相反，其外形长度设计适应播种深度和要求，分别通过转动空心轴136固定在转动板137上，转动板137的中部通过轴承与两侧固定框131的中部固定，在上鸭嘴状夹板132和下鸭嘴状夹板133的腰部内壁均设有电磁线圈138，电磁线圈138的导线埋设在鸭嘴状夹板壁内并穿过转动空心轴136的管腔内与弧形插播柄11的控制器15和机架上的蓄电池连接；图像传感器134设在两侧固定框131的中部，对应上鸭嘴状夹板132和下鸭嘴状夹板133的开缝中间位置，图像传感器134与控制器15连接，图像传感器134的蒜种检测图像输入控制器15内，由控制器15内存储的标准蒜种图像比对，做出是否调整蒜种方向的指令；调向步进微型电机135安装在一侧固定框131的外侧，调向步进微型电机135的主轴与转动板137的转轴固定连接，调向步进微型电机135通过导线与控制器15和蓄电池连接，接收控制器15的指令，并由蓄电池供电，使调向步进微型电机135在控制器15的指令下步进，当控制器15将接收到蒜种检测图像与控制器15内存储的标准蒜种图像进行比对为一致时，表明蒜芽朝上，则做出不调整蒜种方向的指令，直接启动插播；当控制器15将接收到蒜种检测图像与控制器15内存储的标准蒜种图像进行比对为不一致时，表明蒜芽朝下，则做出调整蒜种方向的指令，启动调向步进微型电机135步进；所述的调向步进微型电机135步进角度为180度，使蒜芽翻转朝上，再启动插播；所述的上鸭嘴状夹板132的内壁两个电磁线圈138通过控制器15控制电流的方向，使两个电磁线圈138之间具有排斥力，从而保持上鸭嘴状夹板132为开口状态，以有利于蒜种的通过，当通过上鸭嘴状夹板132底口和下鸭嘴状夹板133的上口时，接受图像传感器134的检测；所述的下鸭嘴状夹板133的内壁两个电磁线圈138通过控制器15控制电流的方向，使两个电磁线圈138之间具有吸引力，从而保持下鸭嘴状夹板133为闭口状态，以有利于蒜种进入后可直接插播，同时，由于图像传感器134可隔离外部光线的干扰，避免图像采集时受天气变化、全天时间不同光线强度的不同影响；在两侧固定框131的底壁设有下鸭嘴状夹板133的开口微型电机16，同时设有插深到位器139，插深到位器139通过导线接入控制器15，控制器15指令开口微型电机16启动的同时，断开下鸭嘴状夹板133的内壁两个电磁线圈138的控制电流，使其两个电磁线圈138失去吸引力，下鸭嘴状夹板133开口，使蒜种落下的同时提出口下鸭嘴状夹板133；提出后，经过延时，开口微型电机16再次转动，同时接通下鸭嘴状夹板133的内壁两个电磁线圈138的控制电流，使下鸭嘴状夹板133闭口，依次重复，实现插播的目的。

所述的开口微型电机16的轴端设有弹性片161，弹性片161的长度以能卡入下鸭嘴状夹板133的之间缝内为宜，同时不影响下鸭嘴状夹板133的转动，当弹性片161的长度方向与下鸭嘴状夹板133的之间缝隙平行时，下鸭嘴状夹板133的之间缝隙最小；当弹性片161的长度方向与下鸭嘴状夹板133的之间缝隙垂直时，下鸭嘴状夹板133的之间缝隙最大；所述的开口微型电机16也为步进电机，每转动一次为180度。

所述的两侧固定框131也与机架固定，两侧固定框131对应蒜畦的两侧，当蒜种插入后具有埋土压实的作用。

所述的蒜种箱2内设有蒜种输送带21，蒜种输送带21的下端设有驱动辊22，驱动辊22的一端设有驱动电机，在蒜种输送带21的上端设有被动辊23，在蒜种输送带21上设有垂直于蒜种输送带21表面的分隔板24，通过分隔板24使蒜种排序输出，输出速度与插播株距相适应。

所述的下种管1的内径为20mm，与最大的蒜种的腰部直径一致，使蒜种在下种管1内只能保持垂直落下，不能横向落下。

使用本发明时，需要与大蒜播种机机架配套使用，其地轮4的移动速度、插播株距、插播速度、蒜种输出速度由传动系统调节一致，此为公知技术，故不多述。

Claims (4)

1.大蒜插播机械手，包括下种管（1）、蒜种箱（2）、变速电机（3）、地轮（4），变速电机（3）的主动带轮通过传动带（5）与地轮（4）的带轮连接传动，变速电机（3）安装在机架的中部上侧，地轮（4）安装在机架的前部下侧，蒜种箱（2）安装在机架的后部上侧，下种管（1）也固定在机架上，其特征在于：所述的蒜种箱（2）与变速电机（3）之间的机架上通过支点轴（6）安装上机械摆臂（7），机械摆臂（7）的中部设有升降拐柄（8），升降拐柄（8）底端转环内装入凸轮（9），凸轮（9）的轴端带轮通过凸轮传动带（14）与变速电机（3）的对应主动带轮连接传动；所述的机械摆臂（7）的后端通过轴关节（10）连接弧形插播柄（11），同时，在机械摆臂（7）的后部和弧形插播柄（11）的中部之间通过弹簧（12）连接固定；所述的弧形插播柄（11）的端部设有蒜种夹持正向插播器（13）；在弧形插播柄（11）的中部侧壁设有控制器（15）；在外固定框（131）的底壁中部设有开口微型电机（16）。

2.根据权利要求1所述的大蒜插播机械手，其特征在于：所述的蒜种夹持正向插播器（13），包括两侧固定框（131）、上鸭嘴状夹板（132）、下鸭嘴状夹板（133）、图像传感器（134）和调向步进微型电机（135），上鸭嘴状夹板（132）和下鸭嘴状夹板（133）的方向相反，分别通过转动空心轴（136）固定在转动板（137）上，转动板（137）的中部通过轴承与两侧固定框（131）的中部固定，在上鸭嘴状夹板（132）和下鸭嘴状夹板（133）的腰部内壁均设有电磁线圈（138），电磁线圈（138）的导线埋设在鸭嘴状夹板壁内并穿过转动空心轴（136）的管腔内与弧形插播柄（11）的控制器（15）和机架上的蓄电池连接；图像传感器（134）设在两侧固定框（131）的中部，对应上鸭嘴状夹板（132）和下鸭嘴状夹板（133）的开缝中间位置，图像传感器（134）与控制器（15）连接，图像传感器（134）的蒜种检测图像输入控制器（15）内，由控制器（15）内存储的标准蒜种图像比对，做出是否调整蒜种方向的指令；调向步进微型电机（135）安装在一侧固定框（131）的外侧，调向步进微型电机（135）的主轴与转动板（137）的转轴固定连接，调向步进微型电机（135）通过导线与控制器（15）和蓄电池连接，接收控制器（15）的指令，并由蓄电池供电，使调向步进微型电机（135）在控制器（15）的指令下步进，当控制器（15）将接收到蒜种检测图像与控制器（15）内存储的标准蒜种图像进行比对为一致时，表明蒜芽朝上，则做出不调整蒜种方向的指令，直接启动插播；当控制器（15）将接收到蒜种检测图像与控制器（15）内存储的标准蒜种图像进行比对为不一致时，表明蒜芽朝下，则做出调整蒜种方向的指令，启动调向步进微型电机（135）步进；所述的调向步进微型电机（135）步进角度为180度，使蒜芽翻转朝上，再启动插播；所述的上鸭嘴状夹板（132）的内壁两个电磁线圈（138）通过控制器（15）控制电流的方向，使两个电磁线圈（138）之间具有排斥力，从而保持上鸭嘴状夹板（132）为开口状态；所述的下鸭嘴状夹板（133）的内壁两个电磁线圈（138）通过控制器（15）控制电流的方向，使两个电磁线圈（138）之间具有吸引力，从而保持下鸭嘴状夹板（133）为闭口状态；在两侧固定框（131）的底壁设有下鸭嘴状夹板（133）的开口微型电机（16），同时设有插深到位器（139），插深到位器（139）通过导线接入控制器（15），控制器（15）指令开口微型电机（16）启动的同时，断开下鸭嘴状夹板（133）的内壁两个电磁线圈（138）的控制电流，使其两个电磁线圈（138）失去吸引力，下鸭嘴状夹板（133）开口，使蒜种落下的同时提出口下鸭嘴状夹板（133）；提出后，经过延时，开口微型电机（16）再次转动，同时接通下鸭嘴状夹板（133）的内壁两个电磁线圈（138）的控制电流，使下鸭嘴状夹板（133）闭口，依次重复。

3.根据权利要求1所述的大蒜插播机械手，其特征在于：所述的开口微型电机（16）的轴端设有弹性片（161），弹性片（161）的长度以能卡入下鸭嘴状夹板（133）的之间缝内为宜，同时不影响下鸭嘴状夹板（133）的转动；所述的开口微型电机（16）也为步进电机，每转动一次为180度。

4.根据权利要求1所述的大蒜插播机械手，其特征在于：所述的蒜种箱（2）内设有蒜种输送带（21），蒜种输送带（21）的下端设有驱动辊（22），驱动辊（22）的一端设有驱动电机，在蒜种输送带（21）的上端设有被动辊（23），在蒜种输送带（21）上设有垂直于蒜种输送带（21）表面的分隔板（24）。