CN107637237B - 一种搂苗挖取末端执行器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业机械领域的一种搂苗挖取末端执行器和方法，包括平推关节手指、多根夹持关节手指和支撑关节手指，挖取秧苗时，采用多根夹持关节手指先搂起秧苗，再推出夹持针斜插刺入到秧苗的栽培土里，然后顶推多根夹持关节手指，使夹持针挖掘夹紧秧苗的栽培土，最后在移动平台带动下从栽培容器里搂苗挖取出秧苗，释放秧苗时，先放松夹紧秧苗的栽培土，再回缩夹持针，使栽培土脱离夹持作用，最后打开多根夹持关节手指释放秧苗。本发明结构简单，能有效避免出针夹取伤苗，模拟人工拿铲子挖掘秧苗，较好地保证了取苗质量，可用在苗床、穴盘或者花盆等容器栽培秧苗的机械化移栽领域。

Description

一种搂苗挖取末端执行器和方法

技术领域

本发明属于农业机械领域，尤其涉及一种搂苗挖取末端执行器和方法。

背景技术

移栽是农作物生产的一种常见方式，首先在苗床、穴盘或者小花盆等容器里培养种苗，待壮苗后再移植到大田或者更大的花盆里。在容器里培养的种苗，受容器空间限制，种苗的根土与容器内壁建立了黏附关系，需要使用一定的器具将其挖取出来。如果采用人工的方式进行挖取移栽，费工、费时、成本大，这就需要机械化移植作业。

取苗末端执行器是解放手工劳动的直接设备，将代替手工取苗，其工作目的是在尽量不伤苗的情况下，将穴盘苗从穴盘孔穴中夹取出来。国外温室穴盘苗自动移载机广泛采用气动手爪取苗，例如荷兰Pic-O-Mat PC系列自动移载机、意大利Transplanter RW系列移栽机等，在取苗速度和取苗质量方面表现良好。一种两指四针穴盘苗自动移栽取放苗装置申请号：201210477010.5，以及一种穴盘苗自动移栽取放苗装置申请号：201210480539.2，充分考虑夹钵取苗需要设计了末端执行器。但是这些类似的多爪取苗末端执行器，没有考虑秧苗植株的特性，特别是植株较大的秧苗，直接夹取来取苗，不可避免有伤苗情况发生，严重者会夹断秧苗茎杆，这样的取苗移栽就没有意义了。另外，对于根土较大的秧苗，直接夹取来取苗，等同于强制挣脱栽培容器，取苗质量不高。对这种情况，需要一定挖掘力度，使种苗的根土先松脱与容器内壁的黏附作用，然后再从栽培容器里提取出来。为此，需要进一步研究满足我国穴盘育苗移栽要求的取苗方法，并开发相应的取苗末端执行器，使其既结构简单，又避免伤苗。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种搂苗挖取末端执行器和方法，挖取秧苗时，采用多根夹持关节手指先搂起秧苗，再推出夹持针斜插刺入到秧苗的栽培土里，然后顶推多根夹持关节手指，使夹持针挖掘夹紧秧苗的栽培土，最后在移动平台带动下从栽培容器里搂苗挖取出秧苗，释放秧苗时，先放松夹紧秧苗的栽培土，再回缩夹持针，使栽培土脱离夹持作用，最后打开多根夹持关节手指释放秧苗。

本发明的技术方案是：一种搂苗挖取末端执行器，包括平推关节手指、多根夹持关节手指和支撑关节手指；以所述平推关节手指为轴端，径向延伸均布铰接多根夹持关节手指；

所述平推关节手指为向心多指卡盘构型，包括平推开闭手指和多根平推杆；所述平推开闭手指包括尾部缸体和多个径向开闭滑块，多个径向开闭滑块呈圆周阵列均布在尾部缸体上，且径向开闭滑块可在尾部缸体上径向开闭；所述每个径向开闭滑块上并行紧固连接一根平推杆；

每根所述夹持关节手指具有相同的几何参数，包括尾座、伸缩手指A、针套筒、连接块和夹持针；所述尾座的一端与所述平推杆的末端铰接，所述伸缩手指A的一端紧固在所述尾座的另一端，伸缩手指A的另一端锁紧连接所述针套筒的一端，所述夹持针穿梭于所述针套筒内、且固定连接在所述伸缩手指A的伸缩杆上，所述连接块的一端与所述针套筒紧固连接；

所述支撑关节手指包括多根连杆、支撑架、锁紧螺母和伸缩手指B；以所述伸缩手指B为轴线，轴面均布的多根连杆呈伞骨架状态分别支撑多根伸缩手指A；所述伸缩手指B的尾部与所述尾部缸体紧固连接，其伸缩杆通过锁紧螺母锁定连接所述支撑架；所述支撑架的圆周与多跟连杆的一端铰接，每根连杆的另一端与所述连接块的另一端铰接。

上述方案中，所述多根夹持关节手指的每根伸缩手指A的铰接摆转面与连杆呈伞骨架状态支撑的轴面保持一致。

上述方案中，所述夹持关节手指的夹持针与针套筒间隙配合连通。

上述方案中，所述平推开闭手指是多爪气缸或多爪油缸。

上述方案中，所述伸缩手指A、所述伸缩手指B是直线运动往复运动的气缸、油缸、电动推杆或推拉式电磁铁中的任意一种。

上述方案中，所述尾座的一端与所述平推杆的末端通过销轴A铰接；

所述支撑架通过多个销轴C分别与多跟连杆的一端铰接，每根连杆的另一端通过销轴B与所述连接块的另一端铰接。

上述方案中，所述平推开闭手指的爪数与所述平推杆、夹持关节手指、销轴A、销轴B、销轴C、连杆的数量保持一致。

一种根据所述搂苗挖取末端执行器的搂苗挖取方法，包括以下步骤：

步骤S1、所述平推关节手指向心聚拢平推开闭手指，所述支撑关节手指的伸缩手指B顶起支撑架，使得所述多根夹持关节手指呈伞骨架状态打开；

步骤S2、移动到待夹取秧苗的正上方，所述多根夹持关节手指罩住秧苗；

步骤S3、所述支撑关节手指的伸缩手指B回收支撑架，所述多根夹持关节手指收紧搂起秧苗；

步骤S4、所述多根夹持关节手指的伸缩手指A的伸缩杆推出夹持针，所述夹持针斜插刺入到待夹取秧苗的栽培土里；

步骤S5、所述平推关节手指向外开散平推开闭手指，多个径向开闭滑块带动多根平推杆顶推所述多根夹持关节手指，所述多根夹持关节手指的夹持针挖掘夹紧待夹取秧苗的栽培土；

步骤S6、垂直背离栽培容器拔起末端执行器，从而从栽培容器里搂苗挖取出秧苗；

步骤S7、释放秧苗时，所述平推关节手指再次向心聚拢平推开闭手指，使得所述多根夹持关节手指的夹持针放松夹紧秧苗的栽培土，所述多根夹持关节手指的伸缩手指A回缩夹持针，使得秧苗的栽培土脱离夹持作用，所述支撑关节手指的伸缩手指B顶起支撑架，使得所述多根夹持关节手指呈伞骨架状态再次打开，最终使得秧苗从夹取中获得释放；

步骤S8、重复步骤S1至S7，继续执行下一株待夹取秧苗的搂苗、挖取、打开、释放操作。

上述方案中，所述步骤S1中所述多根夹持关节手指的打开开度大于待夹取秧苗的茎叶幅宽。

上述方案中，所述步骤S4中所述夹持关节手指的夹持针斜插刺入到待夹取秧苗的栽培土的深度不贯穿秧苗的栽培土。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明采用多根夹持关节手指先搂起秧苗，这样可以有效避免出针夹取伤苗；

2.本发明采用多根夹持针挖掘夹紧秧苗的栽培土来挖取秧苗，这样就使种苗的根土先松脱与容器内壁的黏附作用，然后再从栽培容器里提取出来，类似人工拿铲子挖掘，较好地保证了取苗质量。

3.本发明采用多根夹持关节手指挖掘秧苗，不需要顶松秧苗，对于苗床、穴盘或者花盆等容器栽培均适用。

附图说明

图1是本发明一实施方式的整体结构示意图。

图2是本发明一实施方式的平推和支撑骨架结构示意图。

图3是本发明一实施方式的夹持关节手指结构示意图。

图4是本发明一实施方式的搂起秧苗状态示意图。

图5是本发明一实施方式的斜插入土状态示意图。

图6是本发明一实施方式的挖掘夹持状态示意图。

图中：1、平推开闭手指；101、尾部缸体；102、径向开闭滑块；2、平推杆；3、销轴A；4、尾座；5、伸缩手指A；6、针套筒；7、连接块；8、销轴B；9、连杆；10、夹持针；11、秧苗；12、栽培土；13、栽培容器；14、销轴C；15、支撑架；16、锁紧螺母；17、伸缩手指B。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图1所示为所述搂苗挖取末端执行器的一种实施方式，所述一种搂苗挖取末端执行器，由多根几何参数相同的能伸缩出针开闭夹持的关节手指构成，包括平推关节手指、多根夹持关节手指和支撑关节手指。

图2所示为所述的平推骨架结构示意图，所述平推关节手指为向心多指卡盘构型，包括平推开闭手指1、多根平推杆2和多根销轴A3；所述平推开闭手指1由尾部缸体101和多个径向开闭滑块102构成，多个径向开闭滑块102呈圆周阵列均布在尾部缸体101上，且径向开闭滑块102可在尾部缸体101上径向开闭，向四周散开和向中心聚集；所述尾部缸体101紧固在夹取移动平台上，每个径向开闭滑块102上并行紧固连接一根平推杆2，每根平推杆2的末端铰接一根销轴A3。

图3所示为所述的夹持关节手指结构示意图，所述多根夹持关节手指通过多根销轴A3均布铰接在所述平推关节手指上，每根夹持关节手指具有相同的几何参数，包括尾座4、伸缩手指A5、针套筒6、连接块7、销轴B8和夹持针10；所述尾座4的一端与所述平推关节手指的销轴A3铰接，所述伸缩手指A5的一端紧固在所述尾座4的另一端，伸缩手指A5的另一端锁紧连接所述针套筒6的一端，所述夹持针10穿梭于所述针套筒6内，固定连接在所述伸缩手指A5的伸缩杆上，所述连接块7的一端与所述针套筒6紧固连接，其连接末端铰接所述销轴B8。

图2所示为所述的支撑骨架结构示意图，所述支撑关节手指通过多根销轴B8的铰接作用支撑所述多根夹持关节手指，包括多根连杆9、多根销轴C14、支撑架15、锁紧螺母16和伸缩手指B17；所述伸缩手指B17的尾部与所述尾部缸体101紧固连接，其伸缩杆通过锁紧螺母16锁定连接所述支撑架15；所述支撑架15上通过多个销轴C14分别与多跟连杆9的一端铰接，每根连杆9的另一端通过销轴B8与所述连接块7的另一端铰接。

以所述平推关节手指为轴端，径向延伸均布铰接所述多根夹持关节手指，以所述支撑关节手指的伸缩手指B17为轴线，轴面均布的多根连杆9呈伞骨架状态支撑所述多根夹持关节手指的伸缩手指A5。

所述多根夹持关节手指的每根伸缩手指A5的铰接摆转面与连杆9呈伞骨架状态支撑的轴面保持一致。

所述平推开闭手指1的爪数与所述平推杆2、夹持关节手指、销轴A3、销轴B8、销轴C14、连杆9的根数保持一致。

所述夹持关节手指的夹持针10与针套筒6保持间隙配合连通。

所述平推开闭手指1是多爪气缸或多爪油缸。

所述伸缩手指A5、所述伸缩手指B17是直线运动往复运动的气缸、油缸、电动推杆、推拉式电磁铁中的任意一种。

一种根据所述搂苗挖取末端执行器的搂苗挖取方法，包括以下步骤：

步骤S1、如图1所示，所述平推关节手指向心聚拢平推开闭手指1，所述支撑关节手指的伸缩手指B17顶起支撑架15，使得所述多根夹持关节手指呈伞骨架状态打开；

步骤S2、移动到待夹取秧苗11的正上方，使所述多根夹持关节手指罩住秧苗11；

步骤S3、如图4所示，所述支撑关节手指的伸缩手指B17回收支撑架15，使得所述多根夹持关节手指收紧搂起秧苗11；

步骤S4、如图5所示，所述多根夹持关节手指的伸缩手指A5的伸缩杆推出夹持针10，使得夹持针10斜插刺入到待夹取秧苗11的栽培土12里；

步骤S5、如图6所示，所述平推关节手指向外开散平推开闭手指1，多个径向开闭滑块102带动多根平推杆2顶推所述多根夹持关节手指，使得所述多根夹持关节手指的夹持针10挖掘夹紧待夹取秧苗11的栽培土12；

步骤S6、垂直背离栽培容器13拔起末端执行器，从而从栽培容器13里搂苗挖取出秧苗11；

步骤S7、释放秧苗11时，所述平推关节手指再次向心聚拢平推开闭手指1，使得所述多根夹持关节手指的夹持针10放松夹紧秧苗11的栽培土12，所述多根夹持关节手指的伸缩手指A5回缩夹持针10，使得秧苗11的栽培土12脱离夹持作用，所述支撑关节手指的伸缩手指B17顶起支撑架15，使得所述多根夹持关节手指呈伞骨架状态再次打开，最终使得秧苗11从夹取中获得释放；

步骤S8、重复步骤S1至S7，继续执行下一株待夹取秧苗11的搂苗、挖取、打开、释放操作，直到完成需要的秧苗11夹取任务。

上述方法中，所述步骤S1中所述多根夹持关节手指的打开开度大于待夹取秧苗11的茎叶幅宽。

上述方法中，所述步骤S4中所述夹持关节手指的夹持针10斜插刺入到待夹取秧苗11的栽培土12的深度不贯穿秧苗11的栽培土12。

本发明结构简单，能有效避免出针夹取伤苗，模拟人工拿铲子挖掘秧苗，较好地保证了取苗质量，可用在苗床、穴盘或者花盆等容器栽培秧苗的机械化移栽领域。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种搂苗挖取末端执行器，其特征在于，包括平推关节手指、多根夹持关节手指和支撑关节手指；以所述平推关节手指为轴端，径向延伸均布铰接多根夹持关节手指；

所述平推关节手指为向心多指卡盘构型，包括平推开闭手指(1)和多根平推杆(2)；所述平推开闭手指(1)包括尾部缸体(101)和多个径向开闭滑块(102)，多个径向开闭滑块(102)呈圆周阵列均布在尾部缸体(101)上，且径向开闭滑块(102)可在尾部缸体(101)上径向开闭；所述每个径向开闭滑块(102)上并行紧固连接一根平推杆(2)；

每根所述夹持关节手指具有相同的几何参数，包括尾座(4)、伸缩手指A(5)、针套筒(6)、连接块(7)和夹持针(10)；所述尾座(4)的一端与所述平推杆(2)的末端铰接，所述伸缩手指A(5)的一端紧固在所述尾座(4)的另一端，伸缩手指A(5)的另一端锁紧连接所述针套筒(6)的一端，所述夹持针(10)穿梭于所述针套筒(6)内、且固定连接在所述伸缩手指A(5)的伸缩杆上，所述连接块(7)的一端与所述针套筒(6)紧固连接；

所述支撑关节手指包括多根连杆(9)、支撑架(15)、锁紧螺母(16)和伸缩手指B(17)；以所述伸缩手指B(17)为轴线，轴面均布的多根连杆(9)呈伞骨架状态分别支撑多根伸缩手指A(5)；所述伸缩手指B(17)的尾部与所述尾部缸体(101)紧固连接，其伸缩杆通过锁紧螺母(16)锁定连接所述支撑架(15)；所述支撑架(15)的圆周与多跟连杆(9)的一端铰接，每根连杆(9)的另一端与所述连接块(7)的另一端铰接；

所述多根夹持关节手指的每根伸缩手指A(5)的铰接摆转面与连杆(9)呈伞骨架状态支撑的轴面保持一致。

2.根据权利要求1所述的一种搂苗挖取末端执行器，其特征在于，所述夹持关节手指的夹持针(10)与针套筒(6)间隙配合连通。

3.根据权利要求1所述的一种搂苗挖取末端执行器，其特征在于，所述平推开闭手指(1)是多爪气缸或多爪油缸。

4.根据权利要求1所述的一种搂苗挖取末端执行器，其特征在于，所述伸缩手指A(5)、所述伸缩手指B(17)是直线运动往复运动的气缸、油缸、电动推杆或推拉式电磁铁中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种搂苗挖取末端执行器，其特征在于，所述尾座(4)的一端与所述平推杆(2)的末端通过销轴A(3)铰接；

所述支撑架(15)通过多个销轴C(14)分别与多根连杆(9)的一端铰接，每根连杆(9)的另一端通过销轴B(8)与所述连接块(7)的另一端铰接。

6.根据权利要求5所述的一种搂苗挖取末端执行器，其特征在于，所述平推开闭手指(1)的爪数与所述平推杆(2)、夹持关节手指、销轴A(3)、销轴B(8)、销轴C(14)、连杆(9)的数量保持一致。

7.一种根据权利要求1所述搂苗挖取末端执行器的搂苗挖取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、所述平推关节手指向心聚拢平推开闭手指(1)，所述支撑关节手指的伸缩手指B(17)顶起支撑架(15)，使得所述多根夹持关节手指呈伞骨架状态打开；

步骤S2、移动到待夹取秧苗(11)的正上方，所述多根夹持关节手指罩住秧苗(11)；

步骤S3、所述支撑关节手指的伸缩手指B(17)回收支撑架(15)，所述多根夹持关节手指收紧搂起秧苗(11)；

步骤S4、所述多根夹持关节手指的伸缩手指A(5)的伸缩杆推出夹持针(10)，所述夹持针(10)斜插刺入到待夹取秧苗(11)的栽培土(12)里；

步骤S5、所述平推关节手指向外开散平推开闭手指(1)，多个径向开闭滑块(102)带动多根平推杆(2)顶推所述多根夹持关节手指，所述多根夹持关节手指的夹持针(10)挖掘夹紧待夹取秧苗(11)的栽培土(12)；

步骤S6、垂直背离栽培容器(13)拔起末端执行器，从而从栽培容器(13)里搂苗挖取出秧苗(11)；

步骤S7、释放秧苗(11)时，所述平推关节手指再次向心聚拢平推开闭手指(1)，使得所述多根夹持关节手指的夹持针(10)放松夹紧秧苗(11)的栽培土(12)，所述多根夹持关节手指的伸缩手指A(5)回缩夹持针(10)，使得秧苗(11)的栽培土(12)脱离夹持作用，所述支撑关节手指的伸缩手指B(17)顶起支撑架(15)，使得所述多根夹持关节手指呈伞骨架状态再次打开，最终使得秧苗(11)从夹取中获得释放；

步骤S8、重复步骤S1至S7，继续执行下一株待夹取秧苗(11)的搂苗、挖取、打开、释放操作。

8.根据权利要求7所述搂苗挖取末端执行器的搂苗挖取方法，其特征在于，所述步骤S1中所述多根夹持关节手指的打开开度大于待夹取秧苗(11)的茎叶幅宽。

9.根据权利要求7所述搂苗挖取末端执行器的搂苗挖取方法，其特征在于，所述步骤S4中所述夹持关节手指的夹持针(10)斜插刺入到待夹取秧苗(11)的栽培土(12)的深度不贯穿秧苗(11)的栽培土(12)。

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