CN107278702B - 一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，包括：单体苗床：用于承载植物种苗，包括主体苗床框架，该主体苗床框架两侧沿侧边设有凹槽；苗床支撑架：竖直安装在地面上的直线导轨上，用于安装单体苗床；转动连接机构：设于单体苗床与苗床支撑架之间，用于单体苗床与苗床支撑架的连接，包括依次连接的移动滑块、连接条、连接转轴、伸缩气缸和旋转连接轴；驱动定位机构：对苗床系统的移动进行定位和控制。与现有技术相比，本发明可自动调节单体苗床的倾斜度，旋转至合适的角度，根据植物生长情况，自动调节位置，增大苗床的光照利用率，费用低廉，节省人力物力财力，符合传统温室向着大型植物工厂发展的趋势。

Description

一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统

技术领域

本发明属于温室苗床物流系统范畴，尤其是涉及一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统。

背景技术

温室内的种苗随着生长，可能需要移栽，盆花需要重新摆放和转移，目前在国内需要大量的劳动力，并花费大量的时间。我国的工厂化育苗将会成为重要的生产环节。目前，普遍应用在我国的温室育苗床架大多是平面床架，单位面积和空间利用率较低，我国也有一些立体床架，但空间利用率低，自然光照率低，自动控制程度低，且调节空间低，调节也不够灵活省力。

中国专利201420837740.6公开了一种自动化立体移动苗床，包括多层立体苗床支架、苗床、旋转升降平台、升降搬运车、轨道、工作平台、控制箱，多层立体苗床支架的两端铺设轨道，苗床与苗床无间距放置在多层立体苗床支架上，两个升降搬运车载苗床分别在两组轨道上行驶，轨道另一端为工作平台，工作平台两端分别放置旋转升降平台，旋转升降平台与升降搬运车的运行轨道之间无间距对接，控制箱固定在温室立柱上，还包括LED灯，所述的LED灯位于所述的多层立体苗床支架每层的顶部，该苗床形成自动化工厂流水线形式，可充分利用温室空间，提高温室效益，但调整的灵活度比较小，透光率调节不够方便。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，该苗床系统可随阳光照射位置的不同，根据植物的生长情况，自动调节苗床位置，增大苗床光照利用率，符合现代大型植物工厂的发展趋势。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，该苗床系统包括：

单体苗床：用于承载植物种苗，包括主体苗床框架，该主体苗床框架两侧沿苗床侧边设有侧边凹槽；

苗床支撑架：竖直安装在地面上的直线导轨上，用于安装单体苗床；

转动连接机构：设于单体苗床与苗床支撑架之间，用于单体苗床与苗床支撑架的连接，包括依次连接的移动滑块、连接条、连接转轴、伸缩气缸和旋转连接轴；

驱动定位机构：对苗床系统的移动进行定位和控制；

所述的苗床支撑架靠近侧边设有第一卡槽，所述的移动滑块安装于所述的第一卡槽内并沿其滑动，所述的单体苗床两侧分别通过两个转动连接机构与苗床支撑架连接，其中一个转动连接机构的旋转连接轴与单体苗床的转动轴孔配合连接，另一个转动连接机构的旋转连接轴设于单体苗床侧边的凹槽内并沿其滑动，移动滑块在苗床支撑架的第一卡槽内滑动，可调节单体苗床相对于苗床支撑架的位置以及上下单体苗床之间的相对位置，移动滑块在苗床支撑架的第一卡槽内的运动设定并不同步，并联动旋转连接轴在单体苗床侧边凹槽中旋转移动。单体苗床两侧边对称，分别设有转动轴孔以及单体苗床侧边凹槽，转动轴孔连接其中一个旋转连接轴，侧边凹槽连接另一个旋转连接轴，旋转连接轴在单体苗床侧边凹槽中旋转移动，以调节单体苗床的倾斜度。

进一步地，该苗床系统由多个苗床支撑架组装而成，上下相邻的苗床支撑架通过纵向升降气缸连接，前后相邻的苗床支撑架通过横向伸缩气缸连接。

进一步地，所述的苗床支撑架设有第二卡槽，所述的横向伸缩气缸以及纵向升降气缸通过第二卡槽安装在苗床支撑架上。

进一步地，所述的直线导轨固定在地面上，所述的苗床支撑架与直线导轨之间设有纵向升降气缸，所述的苗床支撑架在直线导轨上往复滑动。

进一步地，所述的驱动定位机构包括：

第一驱动定位机构：安装在移动滑块上，控制移动滑块在苗床支撑架的第一卡槽中滑动以调整单体苗床之间的间隔位置以及单体苗床与苗床支撑架的间隔位置；

第二驱动定位机构：安装在连接转轴上，控制连接转轴的转动角度以调节单体苗床的位置，具体可通过控制电机得失电以及苗床移动滑块连接转轴的转动角度调节单体苗床的位置；

第三驱动定位机构：安装在横向伸缩气缸上，控制横向伸缩气缸伸缩杆的长短以改变单体苗床的位置，具体通过控制气缸的得电和失电调节气缸伸缩杆的长短；

第四驱动定位机构：安装在旋转连接轴上，控制旋转连接轴在转动轴孔内的旋转、在单体苗床侧边凹槽的移动以调节单体苗床的倾斜度，分别控制与单体苗床转动轴孔连接的旋转连接轴内电机以及在单体苗床侧边凹槽中的旋转连接轴内电机的转动或者停止，可以编写光照强度函数，调整电机的转动，最终调节旋转连接轴在单体苗床侧边凹槽中旋转移动速度；

第五驱动定位机构：安装在苗床支撑架之间的纵向升降气缸上，控制苗床支撑架的抬升或下降，具体通过控制升降气缸的得电和失电来控制立体架体的抬升或下降；

第六驱动定位机构：安装在苗床支撑架之间的横向伸缩气缸上，控制苗床支撑架的间隔距离，具体通过控制伸缩气缸的得电和失电以控制立体苗床间隔单元的间隔距离。

第七驱动定位机构：安装在苗床支撑架与直线导轨之间的纵向升降气缸上，控制苗床支撑架在直线导轨的移动。

进一步地，所述的苗床支撑架包括苗床凹板架以及与苗床凹板架相卡合的苗床凸板架，苗床凹板架和苗床凸板架组装实现左右横向连接。

进一步地，所述的苗床凹板架和苗床凸板架均为呈“8”字形的长方形框架，所述的苗床凹板架上下边设有凹边，所述的苗床凸板架上下边设有与所述的凹边相卡合的凸块。

进一步地，所述的主体苗床框架设有多个栽培容器槽，所述的栽培容器槽呈阵列分布。

进一步地，所述的栽培容器槽内固定安装有用于种植植物种苗的栽培容器。

进一步地，所述的伸缩气缸和旋转连接轴之间设有第一连接轴和第二连接轴，所述的伸缩气缸的气缸伸缩杆通过第一连接轴和第二连接轴与旋转连接轴连接。

本发明苗床系统工作顺序为：单体苗床栽培容器槽内固定安装多个栽培容器，根据自然光的照射情况，转动连接机构与苗床支撑架之间的相对位置以及苗床支撑架之间的相对位置，单体苗床旋转至合适角度，增大光照利用率。

本发明苗床系统通过自动控制方式，可以完成生产区域内苗床的自动移动以及单体苗床自动旋转至合适角度等一系列程序，不需人工进入工作区域搬动单体苗床，运行操作简单，运行费用和管理费用低廉，节省人力、物力、财力。苗床系统自动移动，旋转调节可以与其他系统柔性结合，形成综合机械结构、精确定位、传动系统、管理规划、智能调度、电子控制等技术的集成应用系统。

与现有技术相比，本苗床系统可以在X、Y、Z三个维度方向上自动调节苗床旋转单元之间的相对间距，可以使第二层和第一层或者更多层的单体苗床上摆放的植物都可以享受到自然光的照射，整个系统还可以自动对接辅助工作台，装置机动性好，可根据具体生产要求模块化批量生产，也可以在三个维度的方向上拓宽或者节约生产的场地，形成了具有的植物工厂特点的产业体系。

具体优点为：

(1)系统灵活性好，使用时可根据植物的生长情况，实现自动调节单体苗床的倾斜度，旋转至合适的角度，单体苗床之间的相对位置也可以自动调节，使单体苗床准确的到达指定位置，增大光照利用率。

(2)单体苗床栽培容器槽固定安装多个栽培容器，单体苗床在旋转一定角度，在增大光照利用率的同时，容器中植株不会掉出来。

(3)在苗床系统中，苗床凹板架或苗床凸板架各自相互配合，与纵向升降气缸以及横向伸缩气缸组合成为系统框架，通过实现纵向升降气缸以及横向伸缩气缸自动调节苗床凹板架或者苗床凸板架之间的相对距离，达到调节相对位置的目的。

(4)直线导轨固定在地面上，苗床支撑架可以在导轨上往复滑动，调节整个立体苗床系统与地面的相对位置。

(5)根据实际生产需求模块化生产，同时可以在三个维度X、Y和Z方向上拓宽或者节约生产的使用面积，通过自动控制方式，对植物进行相应的操作，运行操作简单，运行费用和管理费用低廉，节省人力物力财力，将优势相结合可以显著提高生产率和光照利用率，加速生产进程。

附图说明

图1为本发明苗床系统的整体结构示意图；

图2、3为本发明单体苗床与苗床支撑架连接示意图；

图4为苗床凹板架的结构示意图；

图5为苗床凸板架的结构示意图；

图6为转动连接机构的结构示意图；

图7为单体苗床的结构示意图；

图8为苗床凹板架与苗床凸板架组合的示意图；

图9为横向伸缩气缸和纵向升降气缸的布局图；

图10、11为本发明苗床系统驱动定位机构布局图；

图中标号：A-单体苗床；B-苗床支撑架；C-转动连接机构；1-苗床凹板架；2-第一卡槽；3-第二卡槽；4-移动滑块；5-连接条；6-连接转轴；7-伸缩气缸；8-连接轴；81-第一连接轴：82-第二连接轴：9-苗床侧边；10-主体苗床框架；11-栽培容器槽；12-栽培容器；13-侧边凹槽；14-旋转连接轴；15-苗床凸板架；16-转动轴孔；17-横向伸缩气缸；18-纵向升降气缸；19-直线导轨；20-第一驱动定位机构；21-第二驱动定位机构；22-第三驱动定位机构；23-第四驱动定位机构；24-第五驱动定位机构；26-第六驱动定位机构；27-第七驱动定位机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，如图1所示，包括：

单体苗床A：如图7所示，用于承载植物种苗，包括主体苗床框架10，该主体苗床框架10两侧沿苗床侧边9设有侧边凹槽13；苗床支撑架B：竖直安装在地面上的直线导轨19上，用于安装单体苗床A；转动连接机构C：设于单体苗床A与苗床支撑架B之间，用于单体苗床A与苗床支撑架B的连接，如图6所示，包括依次连接的移动滑块4、连接条5、连接转轴6、伸缩气缸7、连接轴8和旋转连接轴14；驱动定位机构：对苗床系统的移动进行定位和控制，该苗床系统由多个苗床支撑架B组装而成，多个苗床支撑架B上下通过纵向升降气缸18连接，前后通过横向伸缩气缸17连接，单体苗床A与苗床支撑架B具体连接如图2、3所示，图9为横向伸缩气缸和纵向升降气缸的布局图。

苗床支撑架B靠近侧边设有第一卡槽2，移动滑块4安装于第一卡槽2内并沿其滑动，单体苗床A两侧分别通过两个转动连接机构C与苗床支撑架B连接，其中一个转动连接机构C的旋转连接轴14与单体苗床A的转动轴孔16配合连接，另一个转动连接机构C的旋转连接轴14设于单体苗床A苗床侧边9的凹槽内并沿其滑动。苗床支撑架B设有第二卡槽3，横向伸缩气缸17以及纵向升降气缸18通过第二卡槽3安装在苗床支撑架B上。直线导轨19固定在地面上，苗床支撑架B与直线导轨19之间设有纵向升降气缸18，苗床支撑架B在直线导轨19上往复滑动。

图10、11为本发明苗床系统驱动定位机构布局图，驱动定位机构包括：

第一驱动定位机构20：安装在移动滑块4上，控制移动滑块4在苗床支撑架B的第一卡槽2中滑动以调整单体苗床A之间的间隔位置以及单体苗床A与苗床支撑架B的间隔位置；

第二驱动定位机构21：安装在连接转轴6上，控制连接转轴6的转动角度以调节单体苗床A的位置；

第三驱动定位机构22：安装在横向伸缩气缸17上，控制横向伸缩气缸17伸缩杆的长短以改变单体苗床A的位置；

第四驱动定位机构23：安装在旋转连接轴14上，控制旋转连接轴14在转动轴孔16内的旋转、在单体苗床A苗床侧边9凹槽13的移动以调节单体苗床A的倾斜度；

第五驱动定位机构24：安装在苗床支撑架B之间的纵向升降气缸18上，控制苗床支撑架B的抬升或下降；

第六驱动定位机构26：安装在苗床支撑架B之间的横向伸缩气缸17上，控制苗床支撑架B的间隔距离；

第七驱动定位机构27：安装在苗床支撑架B与直线导轨19之间的纵向升降气缸18上，控制苗床支撑架B在直线导轨19的移动。

如图4、5、8所示，苗床支撑架B包括苗床凹板架1以及与苗床凹板架1相卡合的苗床凸板架15，苗床凹板架1和苗床凸板架15组装实现左右横向连接，苗床凹板架1和苗床凸板架15均为呈“8”字形的长方形框架，苗床凹板架1上下边设有凹边，苗床凸板架15上下边设有与凹边相卡合的凸块。

主体苗床框架10设有多个栽培容器槽11，栽培容器槽11呈阵列分布。栽培容器槽11内固定安装有用于种植植物种苗的栽培容器槽12。连接轴8由第一连接轴81和第二连接轴82组成，伸缩气缸7的气缸伸缩杆通过第一连接轴81和第二连接轴82与旋转连接轴14连接。

单体苗床A两侧的移动滑块4在第一卡槽2内的运动设定并不同步，联动旋转连接轴在单体苗床侧边凹槽13中旋转移动，根据自然光的照射情况，调节单体苗床的倾斜度，转动连接机构C与苗床支撑架B之间的相对位置以及苗床支撑架B之间的相对位置，单体苗床A旋转至合适角度，以增大光照利用率。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，其特征在于，该苗床系统包括：

单体苗床(A)：用于承载植物种苗，包括主体苗床框架(10)，该主体苗床框架(10)两侧沿苗床侧边(9)设有侧边凹槽(13)；

苗床支撑架(B)：竖直安装在地面上的直线导轨(19)上，用于安装单体苗床(A)；

转动连接机构(C)：设于单体苗床(A)与苗床支撑架(B)之间，用于单体苗床(A)与苗床支撑架(B)的连接，包括依次连接的移动滑块(4)、连接条(5)、连接转轴(6)、伸缩气缸(7)和旋转连接轴(14)；

驱动定位机构：对苗床系统的移动进行定位和控制；

所述的苗床支撑架(B)靠近侧边设有第一卡槽(2)，所述的移动滑块(4)安装于所述的第一卡槽(2)内并沿其滑动，所述的单体苗床(A)两侧分别通过两个转动连接机构(C)与苗床支撑架(B)连接，其中一个转动连接机构(C)的旋转连接轴(14)与单体苗床(A)的转动轴孔(16)配合连接，另一个转动连接机构(C)的旋转连接轴(14)设于单体苗床(A)苗床侧边(9)的凹槽内并沿其滑动。

2.根据权利要求1所述的一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，其特征在于，该苗床系统由多个苗床支撑架(B)组装而成，上下相邻的苗床支撑架(B)通过纵向升降气缸(18)连接，前后相邻的苗床支撑架(B)通过横向伸缩气缸(17)连接。

3.根据权利要求2所述的一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，其特征在于，所述的苗床支撑架(B)设有第二卡槽(3)，所述的横向伸缩气缸(17)以及纵向升降气缸(18)通过第二卡槽(3)安装在苗床支撑架(B)上。

4.根据权利要求2所述的一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，其特征在于，所述的直线导轨(19)固定在地面上，所述的苗床支撑架(B)与直线导轨(19)之间设有纵向升降气缸(18)，所述的苗床支撑架(B)在直线导轨(19)上往复滑动。

5.根据权利要求4所述的一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，其特征在于，所述的驱动定位机构包括：

第一驱动定位机构(20)：安装在移动滑块(4)上，控制移动滑块(4)在苗床支撑架(B)的第一卡槽(2)中滑动以调整单体苗床(A)之间的间隔位置以及单体苗床(A)与苗床支撑架(B)的间隔位置；

第二驱动定位机构(21)：安装在连接转轴(6)上，控制连接转轴(6)的转动角度以调节单体苗床(A)的位置；

第三驱动定位机构(22)：安装在横向伸缩气缸(17)上，控制横向伸缩气缸(17)伸缩杆的长短以改变单体苗床(A)的位置；

第四驱动定位机构(23)：安装在旋转连接轴(14)上，控制旋转连接轴(14)在转动轴孔(16)内的旋转、在单体苗床(A)苗床侧边(9)凹槽(13)的移动以调节单体苗床(A)的倾斜度；

第五驱动定位机构(24)：安装在苗床支撑架(B)之间的纵向升降气缸(18)上，控制苗床支撑架(B)的抬升或下降；

第六驱动定位机构(26)：安装在苗床支撑架(B)之间的横向伸缩气缸(17)上，控制苗床支撑架(B)的间隔距离；

第七驱动定位机构(27)：安装在苗床支撑架(B)与直线导轨(19)之间的纵向升降气缸(18)上，控制苗床支撑架(B)在直线导轨(19)的移动。

6.根据权利要求1所述的一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，其特征在于，所述的苗床支撑架(B)包括苗床凹板架(1)以及与苗床凹板架(1)相卡合的苗床凸板架(15)，苗床凹板架(1)和苗床凸板架(15)组装实现左右横向连接。

7.根据权利要求6所述的一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，其特征在于，所述的苗床凹板架(1)和苗床凸板架(15)均为呈“8”字形的长方形框架，所述的苗床凹板架(1)上下边设有凹边，所述的苗床凸板架(15)上下边设有与所述的凹边相卡合的凸块。

8.根据权利要求1所述的一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，其特征在于，所述的主体苗床框架(10)设有多个栽培容器槽(11)，所述的栽培容器槽(11)呈阵列分布。

9.根据权利要求8所述的一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，其特征在于，所述的栽培容器槽(11)内固定安装有用于种植植物种苗的栽培容器槽(12)。

10.根据权利要求1所述的一种可调节透光率的多自由度自动化立体苗床系统，其特征在于，所述的伸缩气缸(7)和旋转连接轴(14)之间设有第一连接轴和第二连接轴，所述的伸缩气缸(7)的气缸伸缩杆通过第一连接轴(81)和第二连接轴(82)与旋转连接轴(14)连接。