CN106717363A - 智能多行蒜种盒抓取投放装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能多行蒜种盒抓取投放装置，包括机架及安装在机架上的蒜种盒输送机构、导轨、十字型导轨、伸缩臂、机械手和控制系统；蒜种盒输送机构包括输送带和蒜种盒；导轨包括安装座、水平导轨、竖直导轨、滑套、步进电机一、步进电机二；滑套由两个相互垂直的套筒固定安装在一起组成；滑套的一个套筒套接在水平导轨上；竖直导轨可活动的安装在滑套的另一个套筒内；十字型导轨中心固定安装在竖直导轨正下方；伸缩臂由多组平行四杆机构组成；机械手安装在平行四杆机构中心顶点下方；控制系统包括单片机和电机驱动器；本发明能实现蒜种盒的自动抓取投放，能保证大蒜根栽种后的直立状态，株距行距均匀一致、生产率高。

Description

智能多行蒜种盒抓取投放装置

一、技术领域

本发明涉及一种智能多行蒜种盒抓取投放装置，属于农业装备技术领域。

二、背景技术

由于大蒜播种的特殊要求“根下尖上、直立栽种”，长期以来大蒜种植由人工完成。近几年，全国各地科研院所、农机企业相继研发了多种类型的大蒜播种机，但这些播种机在蒜种调头、直立栽种等方面扔不能满足大蒜种植需求。鉴于此，山东农业大学提出了种盒式播种方式，本专利涉及的智能多行蒜种盒抓取投放装置就是将装入蒜种的蒜种盒保持蒜种“根下尖上”的状态自动抓取投放，实现大蒜播种。

三、发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能多行蒜种盒抓取投放装置；本发明能实现蒜种盒的自动抓取投放，能保证大蒜根栽种后的直立状态，株距行距均匀一致、生产率高。

一种智能多行蒜种盒抓取投放装置，包括机架及安装在机架上的蒜种盒输送机构、导轨、十字型导轨、伸缩臂、机械手和控制系统；

所述的蒜种盒输送机构包括输送带和蒜种盒；输送带与机器前进方向垂直水平安装在机架上，蒜种盒均匀排列在输送带上，蒜种盒的摆放方向与机器前进方向平行。相邻蒜种盒之间设有间隔，方便机械手抓取。输送带的运动由步进电机四通过输送带两端设置的辊轴驱动，步进电机四的转动由控制系统控制。

所述导轨包括安装座、水平导轨、竖直导轨、滑套、步进电机一、步进电机二；滑套由两个相互垂直的套筒固定安装在一起组成；每个套筒上均有一个通槽；每个套筒的内孔形状与导轨的横断面形状相同，尺寸较导轨的横断面尺寸稍大；安装座沿机器前进方向垂直安装在输送带前方的机架上，水平导轨水平安装在安装座上部且位于输送带上方；水平导轨下侧面安装或加工成齿条；滑套的一个套筒可活动的套接在水平导轨上；竖直导轨可活动的安装在滑套的另一个套筒内；竖直导轨的前侧面也安装或加工成齿条，且齿条从两个套筒的通槽处露出；两个套筒上各安装有一个步进电机，步进电机输出轴上安装电机齿轮，两个电机齿轮分别与水平导轨和竖直导轨上的齿条相啮合。安装在竖直套筒上的步进电机二转动，通过齿轮齿条啮合可带动竖直导轨沿水平导轨向前或向后移动；安装在水平套筒上的步进电机一转动，通过齿轮齿条啮合可带动竖直导轨向上或向下运动。

所述的十字型导轨中心固定安装在竖直导轨正下方；安装时十字型导轨水平放置，其中十字型导轨的一条边与机器前进方向平行，另一条边与机器前进方向垂直，十字型导轨的两个边下端面均设有导槽；

所述的伸缩臂水平安装在十字型导轨下面；伸缩臂由多组平行四杆机构组成；伸缩臂上处于中心位置的平行四杆机构的四个顶点分别安装在十字型导轨的导槽中，该平行四杆机构的四个顶点在导槽内运动；且该平行四杆机构位于与机器前进方向垂直的导槽内的一个顶点安装有一条无弹性绳索和一个弹簧，弹簧的另一端固定在与该顶点相近的十字型导轨的端点上；该无弹性绳索的另一端绕在步进电机三的轴上，步进电机三安装在十字型导轨上。步进电机三转动，可克服弹簧弹力拉动平行四杆机构的顶点向十字型导轨中心方向运动，伸缩臂收缩，机械手向十字型导轨中心集中。当步进电机反转，绳索松开，在弹簧弹力下平行四杆机构的顶点向外运动，伸缩臂伸展，机械手向外伸开。

所述的机械手安装在平行四杆机构中心顶点下方，机械手的开合由控制系统通过舵机控制。每个平行四杆机构中心顶点下面均设有一个机械手，机械手可采用现有技术实现。

所述的控制系统包括单片机和电机驱动器；步进电机一、步进电机二、步进电机三、步进电机四和舵机分别连接有电机驱动器；单片机分别与步进电机一、步进电机二、步进电机三、步进电机四和舵机的电机驱动器连接；控制系统用于控制各步进电机、舵机的转动、停止的时间和角度，使蒜种盒输送抓取、运送、投放，协调配合，有序可控。

当同输送带上的蒜种盒输送到待抓取位置时，输送带停止转动，步进电机一转动通过齿轮齿条带动竖直导轨向下运动，此时机械手张开，当步进电机一转动到设定角度时，机械手正好能抓取到蒜种盒；机械手抓到蒜种盒后夹紧蒜种盒，步进电机一反转，将蒜种盒抓起离开输送带，步进电机一停止转动。当输送带上蒜种盒被取走后，控制系统控制输送带转动，将后面的蒜种盒输送到待抓取位置。同时步进电机二开始转动，通过齿轮齿条带动竖直导轨、十字型导轨、伸缩臂、机械手蒜种盒向后平移。同时，步进电机三反转，无弹性绳索松开，弹簧拉动平行四杆机构的顶点沿十字型导轨向外伸展，伸缩臂伸开，当步进电机三转到事先计算好的角度时停止转动，此时相邻蒜种盒间距等于大蒜播种行距，步进电机一转动，竖直导轨向下运动，步进电机一转到设定好的角度时，机械手张开，实现蒜种盒投放。蒜种盒投放后，步进电机一反转，机械手提起，步进电机一转到设定好角度时停止转动，此时机械手最下缘的高度稍高于输送带上蒜种盒上缘。接下来步进电机二反转，带动竖直导轨、机械手等向前平移；同时步进电机三转动，通过无弹性绳索拉动平行四杆机构顶点内收，伸缩臂缩回，当相邻机械手中心间距等于输送带上相邻蒜种盒中心距时，步进电机三停止转动。步进电机一转动带动竖直导轨向下运动抓取下一组蒜种盒。各步进电机、舵机的转动、停止的时间和角度等可根据播种实际依据现有技术在单片机中事先设定。

四、附图说明

图1是智能多行蒜种盒抓取投放装置整体结构示意图；

图2是十字型导轨与伸缩臂组装图；

图3是滑套结构示意图；

图中：1.机架2.十字型导轨3.伸缩臂4.机械手5.控制系统6.安装座7.步进电机二8.水平导轨9.竖直导轨10.步进电机一11.滑套12.蒜种盒输送机构13.平行四杆机构14.无弹性绳索15.销钉16.弹簧17.步进电机三18.连接孔19.竖直套筒20.步进电机二安装孔21.水平套筒22.步进电机一安装孔

五、具体实施方式

一种全自动化蒜种盒提取投放播种机，输送带水平安装在机架1上方，输送带转动由控制系统5控制步进电机驱动。安装座6安装在输送带前面的机架1靠近输送带一端，水平导轨8固定安装在安装座6上，安装时水平导轨8的长度方向与机器前进方向平行，水平导轨8一面安装或加工成齿条。滑套11由两个开口套筒相互垂直固定连接在一起，滑套11的内孔形状与导轨的断面形状相同，尺寸较导轨的断面尺寸稍大，滑套11的水平套筒套21在水平导轨8外面，水平导轨8的齿条从套筒的开口处露出滑套可沿水平导轨8滑动。竖直导轨9装在滑套11的竖直套筒19中，竖直导轨9的齿条也从竖直套筒19的开口处露出。竖直套筒19和水平套筒21上各固定安装一个步进电机，步进电机输出轴上各安装一个齿轮，分别与水平导轨和竖直导轨上的齿条相啮合。步进电机二7转动，通过齿轮齿条带动滑套11、竖直导轨9沿水平导轨8向前或向后滑动；步进电机一10转动，通过齿轮齿条带动竖直导轨9向上或下滑动。竖直导轨9下方用螺栓安装一个十字型导轨2，安装时十字型导轨2的一条边与机器前进方向平行，另一条边与机器前进方向垂直，每条边上有长通槽，伸缩臂3装在十字型导轨2下面，伸缩臂3根据需要有多组平行四杆机构13组成，处于中间位置的平行四杆机构的四个顶点用销钉15分别装在十字型导轨2的通槽中，销钉15从十字型导轨2通槽中向上伸出，一个销钉上固定连接一根无弹性绳索和一根弹簧，弹簧的另一端固定连接在靠近该销钉的十字型导轨2的一端；在十字型导轨2上面靠近竖直导轨4的位置安装步进电机三17，无弹性绳索14的另一端绕在步进电机三17的输出轴上。步进电机三17转动，通过无弹性绳索14拉动平行四杆机构的顶点沿十字型导轨2向内运动，伸缩臂3收缩，步进电机三17反转，无弹性绳索14松开，在弹簧16作用下平行四杆机构的顶点沿十字型导轨2向内运动，伸缩臂3伸开。伸缩臂3上中间顶点下方各安装一个机械手4，机械手4的开合由控制系统5通过舵机控制。

工作时，机械手4位于输送带蒜种盒待抓取位置上方，机械手4处于张开状态，此时步进电机一10转动通过齿轮齿条带动竖直导轨9向下运动，当控制系统5控制步进电机转动到设定角度时，机械手4正好能抓取到蒜种盒，步进电机一3停止转动；控制系统5控制机械手4上舵机转动，机械手4内收夹紧蒜种盒，舵机停止转动；接着步进电机一3反转，竖直导轨9向上运动，机械手4将蒜种盒抓起离开输送带，步进电机一3停止转动。当输送带上蒜种盒被取走后，控制系统5控制输送带转动，将后面的蒜种盒输送到待抓取位置。同时步进电机二7开始转动，通过齿轮齿条带动竖直导轨9、十字型导轨2、伸缩臂3、机械手4和蒜种盒向后移动。此时，步进电机三17反转，无弹性绳索步进电机三14松开，弹簧16拉动平行四杆机构14的顶点沿十字型导轨2向外伸展，伸缩臂3伸开，当相邻机械手4中心距等于大蒜种植行距时控制系统控制步进电机三17停止转动，此时相邻蒜种盒间距等于大蒜播种行距；然后步进电机一10转动，竖直导轨9向下运动，当蒜种盒到达合适投放高度时，机械手4张开，实现蒜种盒投放。蒜种盒投放后，步进电机一10反转，机械手4提起，当机械手4最下缘的高度稍高于输送带上蒜种盒上缘时，步进电机一10停止转动。接下来步进电机二7反转，带动竖直导轨9、机械手4等向前移动；同时步进电机三17转动，通过无弹性绳索14拉动平行四杆机构13顶点内收，伸缩臂3缩回，当相邻机械手中心4间距等于输送带上相邻蒜种盒中心距时，步进电机三17停止转动。步进电机一10转动带动竖直导轨4向下运动抓取下一组蒜种盒。

本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种智能多行蒜种盒抓取投放装置，其特征在于包括机架及安装在机架上的蒜种盒输送机构、导轨、十字型导轨、伸缩臂、机械手和控制系统；

所述的蒜种盒输送机构包括输送带和蒜种盒；输送带与机器前进方向垂直水平安装在机架上，蒜种盒均匀排列在输送带上，蒜种盒的摆放方向与机器前进方向平行；相邻蒜种盒之间设有间隔，方便机械手抓取；输送带的运动由步进电机四通过输送带两端设置的辊轴驱动，步进电机四的转动由控制系统控制；

所述导轨包括安装座、水平导轨、竖直导轨、滑套、步进电机一和步进电机二；滑套由两个相互垂直的套筒固定安装在一起组成；每个套筒上均有一个通槽；每个套筒的内孔形状与导轨的横断面形状相同，尺寸较导轨的横断面尺寸稍大；安装座沿机器前进方向垂直安装在输送带前方的机架上，水平导轨水平安装在安装座上部且位于输送带上方；水平导轨下侧面安装或加工成齿条；滑套的一个套筒可活动的套接在水平导轨上；竖直导轨可活动的安装在滑套的另一个套筒内；竖直导轨的前侧面也安装或加工成齿条，且齿条从两个套筒的通槽处露出；两个套筒上各安装有一个步进电机，步进电机输出轴上安装电机齿轮，两个电机齿轮分别与水平导轨和竖直导轨上的齿条相啮合；安装在竖直套筒上的步进电机二转动，通过齿轮齿条啮合可带动竖直导轨沿水平导轨向前或向后移动；安装在水平套筒上的步进电机一转动，通过齿轮齿条啮合可带动竖直导轨向上或向下运动；

所述的十字型导轨中心固定安装在竖直导轨正下方；安装时十字型导轨水平放置，其中十字型导轨的一条边与机器前进方向平行，另一条边与机器前进方向垂直，十字型导轨的两个边下端面均设有导槽；

所述的伸缩臂水平安装在十字型导轨下面；伸缩臂由多组平行四杆机构组成；伸缩臂上处于中心位置的平行四杆机构的四个顶点分别安装在十字型导轨的导槽中，该平行四杆机构的四个顶点在导槽内运动；且该平行四杆机构位于与机器前进方向垂直的导槽内的一个顶点安装有一条无弹性绳索和一个弹簧，弹簧的另一端固定在与该顶点相近的十字型导轨的端点上；该无弹性绳索的另一端绕在步进电机三的轴上，步进电机三安装在十字型导轨上；步进电机三转动，可克服弹簧弹力拉动平行四杆机构的顶点向十字型导轨中心方向运动，伸缩臂收缩，机械手向十字型导轨中心集中；当步进电机反转，绳索松开，在弹簧弹力下平行四杆机构的顶点向外运动，伸缩臂伸展，机械手向外伸开；

所述的机械手安装在平行四杆机构中心顶点下方，机械手的开合由控制系统通过舵机控制；每个平行四杆机构中心顶点下面均设有一个机械手；

所述的控制系统包括单片机和电机驱动器；步进电机一、步进电机二、步进电机三、步进电机四和舵机分别连接有电机驱动器；单片机分别与步进电机一、步进电机二、步进电机三、步进电机四和舵机的电机驱动器连接；控制系统用于控制各步进电机、舵机转动、停止的时间和角度。