CN106358818A - 穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪及补苗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪及补苗方法。该机械爪包括步进电机、顶板、竖板、轴承座、联轴器、丝杆、滚珠螺母、L型支板、竖直导轨、滑块、V型拨杆、滑轮导向板、底台、倾斜导轨、固定板、导向滑块、滑块转接板和苗铲。步进电机通过联轴器驱动丝杆旋转，带动滚珠螺母上下运动，使安装在L型支板上的V型拨杆推动滑轮导向板，使倾斜导轨上的四个导向滑块带动苗铲沿一定倾斜角度上下运动，完成夹持或释放。本发明适用于穴盘育苗的补苗操作，苗铲结构包裹性能良好，能完整取出基质与幼苗，配合直线导轨，使得机械爪的夹持释放可靠。该机械爪对于不同类型的苗或育苗基质都有着很好的适应性，满足自动化补苗与移栽要求。

Description

穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪及补苗方法

技术领域

本发明涉及一种在工厂化穴盘育苗过程中用于补苗操作的包裹式的专用机械未端执行器，特别涉及一种能够将子叶期穴盘幼苗、穴孔无苗基质完整取出的包裹式补苗专用机械爪。

背景技术

穴盘育苗技术通常利用不同规格的苗盘作为育苗容器，采用机械化、自动化的操作完成，具有效率高、病虫害少、节省劳动力等优点，适用于规模化、商品化和工厂化生产，对于发展现代农业具有重要意义。但在育苗初期，由于种子发芽率的限制、种子的个体变异以及外界环境的差异，穴盘中幼苗的生长状况不一致，部分孔穴可能出现缺苗。而工厂化育苗过程中的后续操作对穴盘苗的一致性要求较高，为充分利用每个孔穴，使穴盘苗整齐一致，为后期机械化自动移栽提供无漏苗的穴盘苗，需要对无苗或劣苗的孔穴进行补苗操作。传统的补苗操作由人工完成，而温室内通常温度高、湿度大，人工作业劳动强度大、效率低，无法适应现代化农业发展需求。因此自动化的补苗机构对于实现自动化育苗生产具有重要的意义。

自动化补苗机构通过对待检测苗盘的识别、判断并计算出缺苗孔穴的坐标位置之后，移栽机械爪会基于此坐标完成补苗操作，由于子叶期幼苗根系不发达，基质松散，取出子叶期穴孔内的幼苗和基质一直是补苗工作的难题。传统的移栽机械的取苗爪通常为针状手指，用于插入苗盘孔穴内的将根系与基质成团的幼苗一起取出，但是这种针状手指只适用于根系发达、基质成团的幼苗，而在育苗初期进行补苗操作时，首先需要将缺苗孔穴内的基质取出以便移入新苗，针状手指无法直接取出松散的基质，处于子叶期的幼苗根系较小，无法使松散的基质成团，针状手指同样无法完整取出幼苗。因此，特别需要研究开发一种能够将苗盘缺苗孔穴中的基质完整取出、子叶期幼苗基质整体取出的机械爪，以满足穴盘苗自动化补苗的需求。

发明内容

本发明为了适应现代农业机械化、自动化的发展需求，解决人工补苗时效率低下、劳动强度大，传统移栽机成苗取苗机械手无法完整取出松散的基质和子叶期幼苗等问题，提供了一种用于育苗初期补苗操作的穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪。

本发明所采取的技术方案是：穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪包括步进电机、顶板、竖板、轴承座、联轴器、丝杆、滚珠螺母、L型支板、竖直导轨、滑块、V型拨杆、滑轮导向板、底台、倾斜导轨、固定板、导向滑块、滑块转接板和苗铲；顶板水平固定在竖板上端，轴承座水平固定在竖板中上部，底台水平固定在竖板下端，整体构成“E”字型结构；步进电机固定于顶板上，丝杆的上部通过轴承固定于轴承座的圆孔中，丝杆的下端通过轴承固定于底台的圆孔中；步进电机输出轴通过联轴器与丝杆的上端相连；丝杆与滚珠螺母配合构成螺旋副；滚珠螺母与L型支板的水平侧固定；L型支板的竖直侧与滑块连接；滑块10与竖直导轨配合构成移动副；竖直导轨安装于竖板上，位于轴承座与底台之间；两个V型拨杆左右对称地固定于L型支板水平侧的下方，两个V型拨杆的四个杆端分别与四个滑轮导向板对应；每个滑轮导向板上部设有两个滑轮，滑轮导向板的两个滑轮夹住V型拨杆的一个杆端，构成一个移动副；滑轮导向板安装于滑块转接板侧面，滑块转接板固定在导向滑块上，苗铲固定在滑块转接板的下端；底台的侧面共有四个中心对称的导轨安装面，每个导轨安装面有一定倾斜角度；四只倾斜导轨固定于底台的导轨安装面之上，四只倾斜导轨下端设有挡土板；固定板安装于底台导轨安装面的侧面；导向滑块与倾斜导轨配合构成移动副，使滑轮导向板、导向滑块、滑块转接板及苗铲沿一定倾斜角度上下滑动。

所述的苗铲折弯具有一定的弧度，苗铲横截面的两翼板夹角与穴盘穴孔的两侧面形成的夹角一致，四个苗铲在下极限位置时形成一个四周封闭的四面锥台体包裹空间，四个苗铲向上运动时逐渐分开。

基于上述穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪的补苗方法是：包裹式穴盘苗补苗专用机械爪安装在机械手臂的未端，工作时在机械手臂作用下，包裹式穴盘苗补苗专用机械爪移至子叶期无苗的穴孔上方，首先，步进电机正向旋转工作，丝杆随步进电机同步旋转，与丝杆螺旋配合的滚珠螺母向下运动，滚珠螺母带动V型拨杆下移，两个V型拨杆的四个杆端压向四个滑轮导向板下部的滑轮，滑轮导向板推动导向滑块沿倾斜导轨向下运动，同时滑轮导向板的滑轮在V型拨杆上滑动，导向滑块带动滑块转接板和苗铲向下运动，四个苗铲倾斜插向无苗穴孔的基质中，当四个苗铲移动至下极限位置时形成一个四周封闭的包裹空间将穴孔中基质整体包裹，完成无苗穴孔基质取出；其次，机械手臂将包裹式穴盘苗补苗专用机械爪移至放无苗基质处，步进电机反向旋转带动丝杆旋转使滚珠螺母带动V型拨杆上移，V型拨杆杆端压向滑轮导向板上部的滑轮，滑轮导向板带动导向滑块沿倾斜导轨向上运动，从而带动苗铲向上运动，四个苗铲逐渐分开，上升一小段距离后倾斜导轨下端的挡土板阻挡基质不得向上运动，无苗基质便落下，完成子叶期无苗穴孔基质退出；再次，机械手臂将包裹式穴盘苗补苗专用机械爪移至同龄替补子叶期穴盘苗有苗穴孔上方，按上述取出无苗基质的方法整体取出有苗的基质和幼苗，完成替换苗取出；最后，机械手臂再将包裹式穴盘苗补苗专用机械爪的苗铲部分移至已取出无苗基质的穴孔中，按上述退出无苗基质的方法将幼苗和基质整体放入待补苗的穴孔中，完成缺苗的补苗工作。

本发明具有的有益效果：通过安装在底台导轨安装面上的四个倾斜导轨导向，通过滑轮导向板与V型拨杆的杆端所形成的移动副完成运动方向的改变，从而使带折弯的苗铲能以一定的倾斜角度插入育苗基质中，整体刚度好，插入角度精确，随着苗铲沿穴孔边插入基质中，四个苗铲的翼边逐渐靠拢，在下极限位置时形成一个四周封闭的四面锥台体包裹空间，无论穴孔中是无苗基质，还是子叶期幼苗和基质，均整体包裹在由四个苗铲组成的锥台空间内，能够将无苗基质或叶期幼苗和基质完整取出，满足子叶期自动化补苗和移栽补苗要求。

附图说明

图1是穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪的轴测图；

图2是穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪的主视图；

图3是穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪的仰视图；

图4是穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪底台的轴测图；

图中：步进电机1、顶板2、竖板3、轴承座4、联轴器5、丝杆6、滚珠螺母7、L型支板8、竖直导轨9、滑块10、V型拨杆11、滑轮导向板12、底台13、倾斜导轨14、固定板15、导向滑块16、滑块转接板17和苗铲18。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本产品作进一步说明。

如图1～4所示，穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪包括步进电机1、顶板2、竖板3、轴承座4、联轴器5、丝杆6、滚珠螺母7、L型支板8、竖直导轨9、滑块10、V型拨杆11、滑轮导向板12、底台13、倾斜导轨14、固定板15、导向滑块16、滑块转接板17和苗铲18；顶板2水平固定在竖板3上端，轴承座4水平固定在竖板3中上部，底台13水平固定在竖板3下端，整体构成“E”字型结构；步进电机1固定于顶板2上，丝杆6的上部通过轴承固定于轴承座4的圆孔中，丝杆6的下端通过轴承固定于底台13的圆孔中；步进电机1输出轴通过联轴器5与丝杆6的上端相连；丝杆6与滚珠螺母7配合构成螺旋副；滚珠螺母7与L型支板8的水平侧固定；L型支板8的竖直侧与滑块10连接；滑块10与竖直导轨9配合构成移动副；竖直导轨9安装于竖板3上，位于轴承座4与底台13之间；两个V型拨杆11左右对称地固定于L型支板8水平侧的下方，两个V型拨杆11的四个杆端分别与四个滑轮导向板12对应；每个滑轮导向板12上部设有两个滑轮，滑轮导向板12的两个滑轮夹住V型拨杆11的一个杆端，构成一个移动副；滑轮导向板12安装于滑块转接板17侧面，滑块转接板17固定在导向滑块16上，苗铲18固定在滑块转接板17的下端；底台13的侧面共有四个中心对称的导轨安装面，每个导轨安装面有一定倾斜角度；四只倾斜导轨14固定于底台13的导轨安装面之上，四只倾斜导轨14下端设有挡土板；固定板15安装于底台13导轨安装面的侧面；导向滑块16与倾斜导轨14配合构成移动副，使滑轮导向板12、导向滑块16、滑块转接板17及苗铲18沿一定倾斜角度上下滑动。

所述的苗铲18折弯具有一定的弧度，苗铲18横截面的两翼板夹角与穴盘穴孔的两侧面形成的夹角一致，四个苗铲18在下极限位置时形成一个四周封闭的四面锥台体包裹空间，四个苗铲18向上运动时逐渐分开。

穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪的补苗方法是：包裹式穴盘苗补苗专用机械爪安装在机械手臂的未端，工作时在机械手臂作用下，包裹式穴盘苗补苗专用机械爪移至子叶期无苗的穴孔上方，首先，步进电机1正向旋转工作，丝杆6随步进电机1同步旋转，与丝杆6螺旋配合的滚珠螺母7向下运动，滚珠螺母7带动V型拨杆11下移，两个V型拨杆11的四个杆端压向四个滑轮导向板12下部的滑轮，滑轮导向板12推动导向滑块16沿倾斜导轨14向下运动，同时滑轮导向板12的滑轮在V型拨杆11上滑动，导向滑块16带动滑块转接板17和苗铲18向下运动，四个苗铲18倾斜插向无苗穴孔的基质中，当四个苗铲18移动至下极限位置时形成一个四周封闭的包裹空间将穴孔中基质整体包裹，完成无苗穴孔基质取出；其次，机械手臂将包裹式穴盘苗补苗专用机械爪移至放无苗基质处，步进电机1反向旋转带动丝杆6旋转使滚珠螺母7带动V型拨杆11上移，V型拨杆11杆端压向滑轮导向板12上部的滑轮，滑轮导向板12带动导向滑块16沿倾斜导轨14向上运动，从而带动苗铲18向上运动，四个苗铲18逐渐分开，上升一小段距离后倾斜导轨14下端的挡土板阻挡基质不得向上运动，无苗基质便落下，完成子叶期无苗穴孔基质退出；再次，机械手臂将包裹式穴盘苗补苗专用机械爪移至同龄替补子叶期穴盘苗有苗穴孔上方，按上述取出无苗基质的方法整体取出有苗的基质和幼苗，完成替换苗取出；最后，机械手臂再将包裹式穴盘苗补苗专用机械爪的苗铲18部分移至已取出无苗基质的穴孔中，按上述退出无苗基质的方法将幼苗和基质整体放入待补苗的穴孔中，完成缺苗的补苗工作。

本发明的工作过程：步进电机1工作时，通过联轴器5带动丝杆6旋转，滚珠螺母7与滑块10通过L型支板8固定，不会随着丝杆6而旋转，所以通过此结构使步进电机1的旋转运动转化为滚珠螺母7的上下移动。与L型支板8固定的V型拨杆11推动滑轮导向板12，每个滑轮导向板12上的两个滑轮与V型拨杆11的一杆端接触构成移动副，通过此结构使得V型拨杆11的上下运动转化为滑轮导向板12及与其固定的滑块16沿倾斜导轨14的倾斜方向运动，滑轮导向板12与导向滑块16通过滑块转接板17转接固定，从而带动固定在滑块转接板17上的苗铲18以一定的角度上下移动。四个苗铲18完全插入育苗基质之后会形成一个圆锥形包裹空间，此时机械手整体上升取出所包裹的育苗基质。释放时机械手整体下降使幼苗放入待补苗的孔穴中，步进电机1带动丝杆6反转，滚珠螺母7、L型支板8及两个V型拨杆11向上运动，滑轮导向板12、滑块16与滑块转接板17随之向上运动，从而带动苗铲18缩回，育苗基质在直线导轨14下端挡土板的阻挡下落回孔穴中，实现补苗或移栽操作。

Claims (3)

1.一种穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪，其特征在于：包括步进电机(1)、顶板(2)、竖板(3)、轴承座(4)、联轴器(5)、丝杆(6)、滚珠螺母(7)、L型支板(8)、竖直导轨(9)、滑块(10)、V型拨杆(11)、滑轮导向板(12)、底台(13)、倾斜导轨(14)、固定板(15)、导向滑块(16)、滑块转接板(17)和苗铲(18)；顶板(2)水平固定在竖板(3)上端，轴承座(4)水平固定在竖板(3)中上部，底台(13)水平固定在竖板(3)下端，整体构成“E”字型结构；步进电机(1)固定于顶板(2)上，丝杆(6)的上部通过轴承固定于轴承座(4)的圆孔中，丝杆(6)的下端通过轴承固定于底台(13)的圆孔中；步进电机(1)输出轴通过联轴器(5)与丝杆(6)的上端相连；丝杆(6)与滚珠螺母(7)配合构成螺旋副；滚珠螺母(7)与L型支板(8)的水平侧固定；L型支板(8)的竖直侧与滑块(10)连接；滑块(10)与竖直导轨(9)配合构成移动副；竖直导轨(9)安装于竖板(3)上，位于轴承座(4)与底台(13)之间；两个V型拨杆(11)左右对称地固定于L型支板(8)水平侧的下方，两个V型拨杆(11)的四个杆端分别与四个滑轮导向板(12)对应；每个滑轮导向板(12)上部设有两个滑轮，滑轮导向板(12)的两个滑轮夹住V型拨杆(11)的一个杆端，构成一个移动副；滑轮导向板(12)安装于滑块转接板(17)侧面，滑块转接板(17)固定在导向滑块(16)上，苗铲(18)固定在滑块转接板(17)的下端；底台(13)的侧面共有四个中心对称的导轨安装面，每个导轨安装面有一定倾斜角度；四只倾斜导轨(14)固定于底台(13)的导轨安装面之上，四只倾斜导轨(14)下端设有挡土板；固定板(15)安装于底台(13)导轨安装面的侧面；导向滑块(16)与倾斜导轨(14)配合构成移动副，使滑轮导向板(12)、导向滑块(16)、滑块转接板(17)及苗铲(18)沿一定倾斜角度上下滑动。

2.根据权利要求1所述的穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪，其特征在于：所述的苗铲(18)折弯具有一定的弧度，苗铲(18)横截面的两翼板夹角与穴盘穴孔的两侧面形成的夹角一致，四个苗铲(18)在下极限位置时形成一个四周封闭的四面锥台体包裹空间，四个苗铲(18)向上运动时逐渐分开。

3.一种采用权利要求1所述穴盘苗子叶期包裹式补苗专用机械爪的补苗方法，其特征在于:包裹式穴盘苗补苗专用机械爪安装在机械手臂的未端，工作时在机械手臂作用下，包裹式穴盘苗补苗专用机械爪移至子叶期无苗的穴孔上方，首先，步进电机(1)正向旋转工作，丝杆(6)随步进电机(1)同步旋转，与丝杆(6)螺旋配合的滚珠螺母(7)向下运动，滚珠螺母(7)带动V型拨杆(11)下移，两个V型拨杆(11)的四个杆端压向四个滑轮导向板(12)下部的滑轮，滑轮导向板(12)推动导向滑块(16)沿倾斜导轨(14)向下运动，同时滑轮导向板12的滑轮在V型拨杆11上滑动，导向滑块(16)带动滑块转接板(17)和苗铲(18)向下运动，四个苗铲(18)倾斜插向无苗穴孔的基质中，当四个苗铲(18)移动至下极限位置时形成一个四周封闭的包裹空间将穴孔中基质整体包裹，完成无苗穴孔基质取出；其次，机械手臂将包裹式穴盘苗补苗专用机械爪移至放无苗基质处，步进电机(1)反向旋转带动丝杆(6)旋转使滚珠螺母(7)带动V型拨杆(11)上移，V型拨杆(11)杆端压向滑轮导向板(12)上部的滑轮，滑轮导向板(12)带动导向滑块(16)沿倾斜导轨(14)向上运动，从而带动苗铲(18)向上运动，四个苗铲(18)逐渐分开，上升一小段距离后倾斜导轨(14)下端的挡土板阻挡基质不得向上运动，无苗基质落下，完成子叶期无苗穴孔基质退出；再次，机械手臂将包裹式穴盘苗补苗专用机械爪移至同龄替补子叶期穴盘苗有苗穴孔上方，按上述取出无苗基质的方法整体取出有苗的基质和幼苗，完成替换苗取出；最后，机械手臂再将包裹式穴盘苗补苗专用机械爪的苗铲(18)部分移至已取出无苗基质的穴孔中，按上述退出无苗基质的方法将幼苗和基质整体放入待补苗的穴孔中，完成缺苗的补苗工作。