CN108088700A - 种子挑选设备和种子挑选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种种子挑选设备和一种种子挑选方法。该种子挑选设备(100)包括：种子拾取机构(110)，该种子拾取机构(110)被设计用于从由第一样本容器输送装置(102)输送到预定拾取工位的第一样本容器(104)中拾取种子并将所拾取的种子放入由第二样本容器输送装置(106)输送到预定装填工位的第二样本容器(108)中，其中，第一样本容器(104)和第二样本容器(108)分别具有多个凹格，每个凹格被设计为适于容纳至多一粒种子，其中，第一样本容器(104)的容纳有种子的各个凹格由薄膜覆盖；薄膜切割工具(132)，该薄膜切割工具(132)被设计为能气动或电动地上下运动，以切开所对准的凹格上封盖的薄膜，识别装置(114)，该识别装置(114)用于识别第一样本容器(104)的位置，以便使种子拾取机构运动到适当的位置而进行拾取。

Description

种子挑选设备和种子挑选方法
技术领域
本发明涉及一种种子挑选设备以及一种种子挑选方法。
背景技术
在植物开发和改良中，通过选择性育种或遗传操纵对植物进行遗传改良。其中，种子经非破坏性或破坏性检验。传统地，对种子样本进行检验得到遗传、生物化学或表型信息，种子被采样切割后的余下部分仍保持成活力而可以发芽并生长成成熟植物。相应地，要记录种子样本与采样切割所余下的种植部分之间的一一对应关系。
在种子切片取样过程中，由于在自动化取样过程会有一部分种子不适合切片取样，因而收集样本或切片后的种子的96孔板并不是全部孔都填充了样本或种子。这时，就希望能够从收集样本或种子的96孔板中根据需要或者说预定的计划拣选出所收集的样本或种子，依次将它们放置到另一个96 孔板中。
发明内容
针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种种子挑选设备，该种子挑选设备100包括：种子拾取机构110，所述种子拾取机构110被设计用于从由第一样本容器输送装置102输送到预定拾取工位的第一样本容器 104中拾取种子并将所拾取的种子放入由第二样本容器输送装置106输送到预定装填工位的第二样本容器108中，其中，所述第一样本容器104和所述第二样本容器108分别具有多个凹格，每个凹格被设计为适于容纳至多一粒种子，其中，所述第一样本容器104的容纳有种子的各个凹格由薄膜覆盖；其中，该种子挑选设备100还包括：种子拾取机构110，所述种子拾取机构 110被设计用于从所述第一样本容器104中拾取种子并放入所述第二样本容器108；薄膜切割工具132，所述薄膜切割工具132被设计为能气动或电动地上下运动，以切开所对准的凹格上封盖的薄膜；识别装置114，所述识别装114置用于识别所述第一样本容器104的位置，以便使所述种子拾取机构 110运动到适当的位置而进行拾取。
根据本发明的种子挑选设备的一种优选实施形式，所述识别装置以相对于所述第三轴126的轴线位置固定的方式布置；并且该种子挑选设备的种子拾取机构110包括三轴机械手116，所述三轴机械手116具有相对于所述种子挑选设备的机架固定的第一轴118、通过第一臂120与所述第一轴118相连的第二轴122、通过第二臂124与第二轴122相连的第三轴126，以及与第三轴126相连的第三臂128，所述第一轴118、第二轴122、第三轴126 均以可绕竖直轴线旋转的方式布置，其中，在所述第三臂128上固定安装有拾取头130和所述薄膜切割工具132；其中，所述拾取头130包括破筒134 和同轴地布置在所述破筒134的内部的吸盘136，所述破筒134呈开口向下的圆筒状且轮廓尺寸与所述凹格的内部尺寸相适应，所述吸盘136被设计为适于气动或电动地上下运动。
根据本发明的种子挑选设备的一种优选实施形式，所述薄膜切割工具 132由若干刀刃138组成，各所述刀刃138从所述薄膜切割工具132的中心轴线向外辐射状地布置，且每个所述刀刃138在所述薄膜切割工具132的中心轴线附近比在径向外侧向下突伸更多。所述薄膜切割工具132的刀刃138 数目优选为4至6个，尤其优选为6个且在圆周上均匀分布。
根据本发明的种子挑选设备的一种优选实施形式，所述预定拾取工位和预定装填工位布置在同一水平面上。
针对上述问题，本发明所要解决的技术问题还包括提供一种种子挑选方法，采用如上所述的种子挑选设备100，该方法包括如下步骤：由所述第一样本容器输送装置102将盛放有待挑选种子的所述第一样本容器104输送到预定拾取工位；由所述第二样本容器输送装置106将用于收集挑选出的种子的所述第二样本容器108输送到预定装填工位；将所述识别装置114移动到布置在预定拾取工位的所述第一样本容器104上方，识别所述第一样本容器104的位置；根据所述识别装置114的识别结果，使所述薄膜切割工具132 运动到适于切割封盖着所述第一样本容器104中的相应凹格的薄膜的位置；气动或电动地驱动所述薄膜切割工具132向下运动而切开所对准的薄膜，然后使所述薄膜切割工具132向上退出所述凹格；根据所述识别装置114的识别结果，使所述种子拾取机构110运动到适于从所述第一样本容器104中拾取需要被取出的种子的位置；用所述种子拾取机构110从所述第一样本容器 104中拾取种子并放入所述第二样本容器108；检查所述第一样本容器104 中需要被取出的种子是否已全部被取出，以及检查所述第二样本容器108是否已被装满，当判定所述第一样本容器104中需要被取出的种子全部被取出时，由所述第一样本容器输送装置102将该第一样本容器104运送离开预定拾取工位并将新的第一样本容器104运送到预定拾取工位，当判定所述第二样本容器108中已被装满时，则由所述第二样本容器输送装置106将该第二样本容器108运送离开预定装填工位并将新的第二样本容器108运送到预定装填工位，当已经没有新的第一样本容器可以提供时所述种子挑选方法结束，否则，就重复上述步骤。
根据本发明的种子挑选方法的一种优选实施形式，该方法还包括在用所述薄膜切割工具132切开封盖所述凹格的薄膜的步骤之后，在所述第三轴 126的轴线固定不动的情况下，通过所述第三臂128围绕所述第三轴126的轴线的旋转，将所述拾取头130旋转到适于从所述第一样本容器104中拾取种子的位置。
附图说明
图1以立体图示出了根据本发明的种子挑选设备的预定拾取工位以及第一样本容器输送装置；
图2以立体图示出了根据本发明的种子挑选设备的局部，其中示出了三轴机械手以及种子拾取机构和薄膜切割工具的细节。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一实施例的种子挑选设备100，该种子挑选设备100的种子拾取机构包括三轴机械手116。如图所示，所述第一轴118、第二轴122、第三轴126均以可绕竖直轴线旋转的方式布置，第三臂128绕三轴机械手116的第三轴126的轴线旋转且在第三轴126的轴线的两侧分别固定安装有拾取头130和薄膜切割工具132，所述拾取头130和所述薄膜切割工具132距所述第三轴126的轴线的距离相等，这样，在用所述薄膜切割工具132切开封盖所述凹格的薄膜的步骤之后，在所述第三轴126的轴线固定不动的情况下，仅通过所述第三臂128围绕所述第三轴126的轴线的旋转，就可以将所述拾取头130旋转到适于从所述第一样本容器104中拾取种子的位置，从而在从薄膜切割工具132切换到拾取头130的过程中实现了快速动作并最大限度地维持了定位精度。
薄膜切割工具130在对准凹格后，能气动或电动地上下运动并在向下运动时切开所对准的凹格上封盖的薄膜。薄膜切割工具132由若干刀刃138组成，各所述刀刃138从所述薄膜切割工具132的中心轴线向外辐射状地布置，且每个所述刀刃138在所述薄膜切割工具132的中心轴线附近比在径向外侧向下突伸更多，使得每个刀刃138与薄膜切割工具132的中心轴线呈一个大约30-45度之间的角度。所述薄膜切割工具132的刀刃数目在本实施例中为 6个且在圆周上均匀分布。薄膜切割工具132在气缸的带动下，由上往下运动，将覆盖在样本容器的盛有种子的凹格上的薄膜刺破并分成六部分。
拾取头130包括破筒134和同轴地布置在所述破筒134的内部的吸盘 136，所述破筒134呈开口向下的圆筒状且轮廓尺寸与所述凹格的内部尺寸相适应，所述吸盘136被设计为适于气动或电动地上下运动。在本实施例中，样本容器为96孔板，所述凹格因而为96孔板内的各孔。破筒134在破筒驱动气缸的作用下插入到样本容器的凹格内，吸盘136在吸盘驱动气缸的作用下相对破筒134运动，吸取样本容器的凹格中的种子，破筒在向下运动时其外壁突入凹格的内部，将已被薄膜切割工具132刺破的薄膜向周边拨动使之贴在凹格内壁上，防止被刺破的薄膜影响吸盘吸取种子。
在该种子拾取机构110运行时，首先由以相对于所述第三轴126的轴线位置固定的方式布置的识别装置114(在此为智能相机及相应的控制单元) 识别第一样本容器104的位置，然后使所述种子拾取机构110运动到适当的位置而进行拾取。由于识别装置114相对于所述第三轴126的轴线是位置固定的，因而在识别后，容易通过第三轴126轴线的运动或微调以及第三臂128 的旋转依次将薄膜切割工具132和拾取头130以高精度定位在相应凹格上方。
预定拾取工位和预定装填工位(未示出)布置在同一水平面上。这样的设计使拾取头携带种子在预定拾取工位和预定装填工位之间的运动能够简化为三轴机械手在同一水平面内的运动。
在根据本发明的第二实施例中，第三臂128以相对于所述第三轴126的轴线位置固定的方式布置，所述拾取头130和所述薄膜切割工具132分别固定安装在所述第三臂128上。此时，在从薄膜切割工具132切换到拾取头130 的过程中，需要平移第三臂128。这种布置要求三轴机械手116的三条轴线联动来实现第三臂128的平移，但优点在于，此时将第三臂128设计成相对于第三轴126的轴线完全固定，在任何情况下都无需旋转第三臂128。
虽然上文说明了本发明的种子挑选设备的一种实施形式，但上述公开内容也能够引申到应用本发明的种子挑选设备实现的种子挑选方法。根据本发明的种子挑选方法的一种实施形式，该方法包括如下步骤：
由所述第一样本容器输送装置102将盛放有待挑选种子的所述第一样本容器104输送到预定拾取工位；
由所述第二样本容器输送装置106将用于收集挑选出的种子的所述第二样本容器108输送到预定装填工位；
将所述识别装置114移动到布置在预定拾取工位的所述第一样本容器 104上方，识别所述第一样本容器104的位置；
根据所述识别装置114的识别结果，使所述薄膜切割工具132运动到适于切割封盖着所述第一样本容器104中的相应凹格的薄膜的位置；
气动或电动地驱动所述薄膜切割工具132向下运动而切开所对准的薄膜，然后使所述薄膜切割工具132向上退出所述凹格；
根据所述识别装置的识别结果，在所述第三轴126的轴线固定不动的情况下，通过所述第三臂128围绕所述第三轴126的轴线的旋转，将所述拾取头130旋转到适于从所述第一样本容器104中拾取需要被取出的种子的位置；
用拾取头130从所述第一样本容器104中拾取种子并放入所述第二样本容器108；
检查所述第一样本容器104中需要取出的种子是否已全部被取出，以及检查所述第二样本容器108是否已被装满，当判定所述第一样本容器104中需要取出的种子全部被取出时，由所述第一样本容器输送装置106将该第一样本容器104运送离开预定拾取工位并将新的第一样本容器104运送到预定拾取工位，当判定所述第二样本容器108中已被装满时，则由所述第二样本容器输送装置106将该第二样本容器108运送离开预定装填工位并将新的第二样本容器108运送到预定装填工位，否则，就重复上述步骤。
以上记载了本发明的优选实施例，但是本发明的精神和范围不限于这里所公开的具体内容。本领域技术人员能够根据本发明的教导而做出更多的实施方式和应用，这些实施方式和应用都在本发明的精神和范围内。本发明的精神和范围不由具体实施例来限定，而由权利要求来限定。
附图标记列表
100 种子挑选设备
102 第一样本容器输送装置
104 第一样本容器
106 第二样本容器输送装置
108 第二样本容器
110 种子拾取机构
114 识别装置
116 三轴机械手
118 第一轴
120 第一臂
122 第二轴
124 第二臂
126 第三轴
128 第三臂
130 拾取头
132 薄膜切割工具
134 破筒
136 吸盘
138 刀刃。

Claims (10)

1.一种种子挑选设备，其特征在于，该种子挑选设备包括：
种子拾取机构(110)，所述种子拾取机构(110)被设计用于从由第一样本容器输送装置(102)输送到预定拾取工位的第一样本容器(104)中拾取种子并将所拾取的种子放入由第二样本容器输送装置(106)输送到预定装填工位的第二样本容器(108)中，其中，所述第一样本容器(104)和所述第二样本容器(108)分别具有多个凹格，每个凹格被设计为适于容纳至多一粒种子，其中，所述第一样本容器(104)的容纳有种子的各个凹格由薄膜覆盖；
薄膜切割工具(132)，所述薄膜切割工具(132)被设计为能气动或电动地上下运动，以切开所对准的凹格上封盖的薄膜；
识别装置(114)，所述识别装置(114)用于识别所述第一样本容器(104)的位置，以便使所述种子拾取机构(110)运动到适当的位置而进行拾取。
2.根据权利要求1所述的种子挑选设备，其特征在于，
所述识别装置(114)以相对于所述第三轴(126)的轴线位置固定的方式布置；并且
该种子挑选设备(100)的种子拾取机构(110)包括三轴机械手(116)，所述三轴机械手(116)具有相对于所述种子挑选设备的机架固定的第一轴(118)、通过第一臂(120)与所述第一轴(118)相连的第二轴(122)、通过第二臂(124)与第二轴(122)相连的第三轴(126)，以及与第三轴(126)相连的第三臂(128)，所述第一轴(118)、第二轴(122)、第三轴(126)均以可绕竖直轴线旋转的方式布置，其中，在所述第三臂(128)上固定安装有拾取头(130)和所述薄膜切割工具(132)；
其中，所述拾取头(130)包括破筒(134)和同轴地布置在所述破筒(134)的内部的吸盘(136)，所述破筒(134)呈开口向下的圆筒状且轮廓尺寸与所述凹格的内部尺寸相适应，所述吸盘(136)被设计为适于气动或电动地上下运动。
3.根据权利要求2所述的种子挑选设备，其特征在于，
所述第三臂(128)以可绕所述第三轴(126)的轴线旋转的方式布置，在所述第三臂(128)上，所述拾取头(130)和所述薄膜切割工具(132)分别固定安装在第三轴(126)的轴线两侧，距所述第三轴(126)的轴线的距离相等。
4.根据权利要求2所述的种子挑选设备，其特征在于，
所述第三臂(128)以相对于所述第三轴(126)的轴线位置固定的方式布置，所述拾取头(130)和所述薄膜切割工具(132)分别固定安装在所述第三臂上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的种子挑选设备，其特征在于，所述薄膜切割工具(132)由若干刀刃(138)组成，各所述刀刃(138)从所述薄膜切割工具(132)的中心轴线向外辐射状地布置，且每个所述刀刃(138)在所述薄膜切割工具(132)的中心轴线附近比在径向外侧向下突伸更多。
6.根据权利要求5所述的种子挑选设备，其特征在于，所述薄膜切割工具(132)的刀刃(138)数目为4至6个。
7.根据权利要求6所述的种子挑选设备，其特征在于，所述薄膜切割工具(132)的刀刃(138)数目为6个且在圆周上均匀分布。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的种子挑选设备，其特征在于，所述预定拾取工位和预定装填工位布置在同一水平面上。
9.一种种子挑选方法，采用如权利要求1至7中任一项所述的种子挑选设备，该方法包括如下步骤：
由所述第一样本容器输送装置(102)将盛放有待挑选种子的所述第一样本容器(104)输送到预定拾取工位；
由所述第二样本容器输送装置(106)将用于收集挑选出的种子的所述第二样本容器(108)输送到预定装填工位；
将所述识别装置(114)移动到布置在预定拾取工位的所述第一样本容器(104)上方，识别所述第一样本容器(104)的位置；
根据所述识别装置(114)的识别结果，使所述薄膜切割工具(132)运动到适于切割封盖着所述第一样本容器(104)中的相应凹格的薄膜的位置；
气动或电动地驱动所述薄膜切割工具(132)向下运动而切开所对准的薄膜，然后使所述薄膜切割工具(132)向上退出所述凹格；
根据所述识别装置(114)的识别结果，使所述种子拾取机构运动到适于从所述第一样本容器(104)中拾取需要被取出的种子的位置；
用所述种子拾取机构(110)从所述第一样本容器(104)中拾取需要被取出的种子并放入所述第二样本容器(108)；
检查所述第一样本容器(104)中需要被取出的种子是否已全部被取出，以及检查所述第二样本容器(108)是否已被装满，当判定所述第一样本容器(104)中需要取出的种子全部被取出时，由所述第一样本容器输送装置(102)将该第一样本容器运送离开预定拾取工位并将新的第一样本容器运送到预定拾取工位，当判定所述第二样本容器(108)中已被装满时，则由所述第二样本容器输送装置(106)将该第二样本容器运送离开预定装填工位并将新的第二样本容器运送到预定装填工位，当已经没有新的第一样本容器可以提供时所述种子挑选方法结束，否则，就重复上述步骤。
10.根据权利要求9所述的种子挑选方法，采用如权利要求2至7中任一项所述的种子挑选设备，该方法包括如下步骤：
在用所述薄膜切割工具(132)切开封盖所述凹格的薄膜的步骤之后，在所述第三轴(126)的轴线固定不动的情况下，通过所述第三臂(128)围绕所述第三轴(126)的轴线的旋转，将所述拾取头(130)旋转到适于从所述第一样本容器(104)中拾取种子的位置。
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