CN108243689A - 一种取苗机械手、取分苗装置、移栽机及取分苗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种取苗机械手、取分苗装置、移栽机及取分苗方法，取苗机械手连接在一取分苗装置上，包括机械手主体，其还包括苗针组件和苗针驱动件，所述苗针组件包括：第一固定件，所述苗针驱动件带动所述第一固定件运动；第一苗针和第二苗针，分别包括第一端和第二端，其中，所述第一端分别连接在所述第一固定件上；第二固定件，连接在所述机械手主体上，所述第二固定件上具有两穿孔，所述第二端分别穿过所述穿孔；其中，所述苗针驱动件通过所述第一固定件带动所述第一苗针以及第二苗针相对所述第二固定件运动，所述第一苗针和第二苗针的第二端之间的距离随之变化。本发明结构简单，工作稳定性好，取投效率高。

Description

一种取苗机械手、取分苗装置、移栽机及取分苗方法

技术领域

本发明涉及一种移栽机及取分苗方法，具体地说，是涉及一种基于顶-扎结合式整排取苗分排投苗的取苗机械手、取分苗装置、移栽机及取分苗方法。

背景技术

蔬菜育苗移栽可以有效提高复种指数，降低缺苗率，避免苗期干旱、霜冻等自然灾害，增加蔬菜经济效益，推动蔬菜种植业的机械化、规模化发展。传统蔬菜移栽形式主要以人工作业为主，劳动强度大，作业效率低下。国内蔬菜机械化移栽方式，主要以半自动移栽机为主，半自动移栽机作业效率一般为25-40株/分钟，相比人工移栽效率有较大提高。半自动移栽机由于需要人工取、投苗，劳动强度大，不适应长时间工作，依然制约了蔬菜移栽的规模化经营。目前，国内自动移栽机的研究尚处于探索阶段，自动取分苗方式主要形式有：迎苗扎取式：即通过取苗机械手末端执行器上的苗针，直接扎入钵苗土钵中将其取出后投送；顶出输送式：即穴盘中的钵苗由顶苗杆经穴盘底孔将其顶出，后由输送带输送；顶出夹取式：即钵苗由顶苗杆先从穴盘中顶出后，由苗夹将钵苗夹取后转移投送。

以上三种自动取分苗方式具有一定的局限性。迎苗扎取式：对钵苗育苗前期种子穴播的对中性要求较高，对苗针空间设计有要求，不适应小穴格苗盘的钵苗移栽，迎苗扎取式取苗一般为单头单穴取苗，作业效率提升有限。顶出输送式：输送过程中的速度、空间不定因素较多，影响取分苗的成功率。顶出夹取式：钵苗先顶后夹，不易伤根，比较适应中小规格穴盘苗移栽，顶出取苗时为隔穴成排取苗，作业效率较高，对钵苗育苗质量有要求，对叶菜类钵苗取苗适应性不高。

发明内容

本发明的目的解决上述问题，提供一种取苗机械手、取分苗装置、移栽机及取分苗方法，采用顶-扎结合取苗方式，整排取出苗盘中的钵苗，后分排投苗，钵苗伤损率低，作业效率高，稳定性好，对茄果类、叶菜类蔬菜均具有较好的取苗适应性。

为了实现上述目的，本发明的取苗机械手，连接在一取分苗装置上，包括机械手主体，其还包括苗针组件和苗针驱动件，所述苗针组件包括：

第一固定件，所述苗针驱动件带动所述第一固定件运动；

第一苗针和第二苗针，分别包括第一端和第二端，其中，所述第一端分别连接在所述第一固定件上；以及

第二固定件，连接在所述机械手主体上，所述第二固定件上具有两穿孔，所述第二端分别穿过所述穿孔；

其中，所述苗针驱动件通过所述第一固定件带动所述第一苗针以及第二苗针相对所述第二固定件运动，所述第一苗针和第二苗针的第二端之间的距离随之变化。

上述的取苗机械手的一实施例中，所述苗针组件还包括导杆，所述导杆连接在所述第一固定件和第二固定件之间。

上述的取苗机械手的一实施例中，还包括弯板，所述弯板连接在所述第一固定件和苗针驱动件之间，所述导杆连接在第二固定件和弯板之间。

上述的取苗机械手的一实施例中，两所述穿孔之间的距离小于所述第一苗针和第二苗针的第一端之间的距离。

本发明的取分苗装置，包括取分苗主体，其还包括：

第一取苗机构，包括第一连接杆，所述第一连接杆上连接有多个上述的第一取苗机械手；以及

第二取苗机构，包括第二连接杆，所述第二连接杆上连接有多个上述的第二取苗机械手。

上述的取分苗装置的一实施例中，还包括取苗连杆和连杆驱动件，所述第一连接杆固定连接在所述取苗连杆上，所述第二连接杆滑动连接在所述取苗连杆上，所述连杆驱动件带动所述第二连接杆运动。

上述的取分苗装置的一实施例中，所述第一连接杆以及第二连接杆具有取苗位置，于所述取苗位置，所述连杆驱动件驱动所述第二连接杆运动至所述第二取苗机械手和第一取苗机械手并排。

上述的取分苗装置的一实施例中，还包括第一限位件，所述第一限位件设置于所述取苗位置且对应所述第一连接杆设置。

上述的取分苗装置的一实施例中，所述取苗连杆上套接有缓冲限位弹簧，所述缓冲限位弹簧位于所述第一连接杆和第二连接杆之间。

上述的取分苗装置的一实施例中，所述第一连接杆以及第二连接杆具有分苗位置，于所述分苗位置，通过所述缓冲限位弹簧，所述第二连接杆运动至所述第二取苗机械手和第一取苗机械手呈两排。

上述的取分苗装置的一实施例中，还包括第二限位件，所述第二限位件设置于所述分苗位置且对应所述第二连接杆设置。

上述的取分苗装置的一实施例中，还包括提升机构，所述机械手主体通过所述提升机构连接在所述取分苗主体上。

本发明的移栽机，包括机架以及分别连接在所述机架上的苗盘输送装置、顶苗装置、取分苗装置，其中，所述取分苗装置为上述的取分苗装置。

上述的移栽机的一实施例中，所述苗盘输送装置包括苗盘，所述苗盘与地面呈水平设置。

上述的移栽机的一实施例中，所述顶苗装置设置于所述苗盘的下方，所述顶苗装置将所述苗盘中的钵苗向上方顶出时，所述第一取苗机械手和第二取苗机械手扎取所述钵苗。

本发明的取分苗方法，包括取苗步骤和投苗步骤，其采用上的取苗机械手进行取分苗，所述取苗步骤包括：

所述苗针驱动件通过所述第一固定件带动所述第一苗针以及第二苗针相对所述第二固定件靠近，所述第一苗针和第二苗针的第二端之间的距离变小并向中间挤压聚拢，实现扎苗并夹苗。

上述的取分苗方法的一实施例中，所述取苗机械手包括两排，于取苗时，两排所述取苗机械手并拢为一排，于投苗时，两排所述取苗机械手分离为两排。

上述的取分苗方法的一实施例中，所述投苗步骤包括：

所述苗针驱动件通过所述第一固定件带动所述第一苗针以及第二苗针相对所述第二固定件远离，所述第一苗针和第二苗针的第二端之间的距离变大以松开夹取的钵苗。

本发明的有益功效在于，本发明结构简单，工作稳定性好，取投效率高。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的移栽机的结构示意图；

图2为本发明的取苗机械手的结构示意图；

图3a为本发明的取苗机械手的苗针部分结构示意图(取苗前)；

图3b为本发明的取苗机械手的苗针部分结构示意图(取苗中)；

图4为本发明的取分苗装置的立体结构视图；

图5为本发明的取分苗装置的俯视图；

图6为本发明的取分苗装置的俯视图；

图7为本发明整排取苗分排投苗示意图。

其中，附图标记

1：机架

2：苗盘输送装置

21：苗盘

22：苗盘输送链

3：顶苗装置

4：控制单元

5：动力单元

6：取分苗装置

100：第一取苗机构

110：第一连接杆

200：取苗机械手、第一取苗机械手

210：机械手主体

220：苗针组件

230：苗针驱动件

221：第一固定件

222：第二固定件

223：第一苗针

224：第二苗针

223a、224a：第一端

223b、224b：第二端

225：导杆

226：弯板

300：第二取苗机构

310：第二连接杆

400：第二取苗机械手

61：取分苗主体

62：取苗连杆

63：连杆驱动件

64：第一限位件

65：缓冲限位弹簧

66：第二限位件

67：提升机构

671：提升气缸

672：滑轨

681：导轨

682：驱动连杆

7：导苗单元

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

如图1所示，本发明的移栽机包括机架1、苗盘输送装置2、顶苗装置3、控制单元4、动力单元5、导苗单元7以及取分苗装置6，苗盘输送装置2、顶苗装置3、控制单元4、动力单元5、导苗单元7以及取分苗装置6分别连接在机架1上。

如图4至图6所示，取分苗装置6包括第一取苗机构100和第二取苗机构300。第一取苗机构100包括第一连接杆110以及第一取苗机械手200，第一取苗机械手200较佳地为多个，多个第一取苗机械手200分别连接在第一连接杆110上。同样地，第二取苗机构300包括第二连接杆310以及第二取苗机械手400，第二取苗机械手400较佳地为多个，多个第二取苗机械手400分别连接在第二连接杆310上。

更具体地，其中，多组第一取苗机械手200、第二取苗机械手400分别由两机械手固定弯板(上弯板、下弯板)固定，上弯板用于支撑取苗机械手的固定成排取苗针，相对应的下弯板用于控制单组苗针间距。用于驱动苗针的驱动气缸与上弯板固连，通过伸缩实现扎取钵苗和推出钵苗。以上部件组通过双侧滑道与连接机架连接，通过另一驱动气缸推杆伸缩实现上下的移动。

本发明的取分苗装置6用一种基于顶-扎结合式的结构设计。其中，第一取苗机械手200以及第二取苗机械手400为相同的结构，以下结合图2以及图3a、图3b说明本发明的取苗机械手。

取苗机械手200包括机械手主体210、苗针组件220和苗针驱动件230。其中，苗针组件220包括第一固定件221、第二固定件222、第一苗针223以及第二苗针224。第一固定件221与苗针驱动件230相连接，苗针驱动件230工作时带动第一固定件221运动。本实施例中，苗针驱动件230采用的是驱动气缸的形式。第一苗针223以及第二苗针224为特殊材料制成的弹性苗针，选取具有良好的刚性和韧性，并具备一定的表面硬度以及耐磨的材料，材料例如可以选用65Mn调质处理，不锈钢等。

第一苗针223和第二苗针224分别包括第一端223a、224a和第二端223b、224b，其中，第一苗针223和第二苗针224的第一端223a、224a分别连接在第一固定件221上。第二固定件222连接在机械手主体210上，即第二固定件222相对于机械手主体210为固定不动的。第二固定件222上具有两穿孔，第一苗针223和第二苗针224的第二端223b、224b分别穿过该穿孔。

工作时，苗针驱动件230的活塞杆一端运动，带动连接其上的第一固定件221运动。第一固定件221运动带动第一苗针223以及第二苗针224运动，从而使第一苗针223以及第二苗针224相对固定的第二固定件222运动。

本发明利用第一苗针223、第二苗针224头部固定端间距和第二固定件222穿孔间距差，实现苗针外伸过程中，第一苗针223、第二苗针224末端间距变小并向中间挤压，从而扎苗并夹苗。

具体地，第二固定件222上的两穿孔之间的距离小于第一苗针223、第二苗针224的第一端223a、224a之间的距离。当第一固定件221相对第二固定件222的距离较大时，第一苗针223和第二苗针224的第二端223b、224b之间的间距如图3a所示。如图3b所示，当第一固定件221相对第二固定件222的距离减小时，第一苗针223和第二苗针224的穿过第二固定板222上的两个穿孔的第二端223b、224b外推，从而第二端223b、224b之间的间距变小并向中间挤压聚拢，实现扎苗并夹苗，以完成取苗作业。

其中，苗针组件220还包括导杆225，导杆225连接在第一固定件221和第二固定件222之间。

另，苗针组件220还包括弯板226(弯板226即为上述的上弯板，第二固定件222设置为上述的下弯板)，弯板226连接在第一固定件221和苗针驱动件230之间，导杆225连接在第二固定件222和弯板225之间。第一苗针223和第二苗针224的第一端223a、224a通过固定件221与弯板226固连，第二端223b、224b另一端穿过下弯板(第二固定件222)的穿孔，弯板226同时与气缸230的活塞杆一端固连。

导杆225具有导向作用，其一端有螺纹与弯板225固连，另一端穿过第二固定件222，苗针驱动件230伸缩运动时，第一苗针223和第二苗针224在弯板226带动作用下沿导杆225来回运动。

本发明的取苗机械手与传统取苗机械手相比，后者一般为复杂铰接结构，调整装配不便。本发明涉及的取苗机械手结构相对简单，占用空间小，可组配为具有多组取苗机械手特征的成排取苗单元，用于自动移栽机成排取苗设计中。另外，取苗机械手的动作特征在于，苗针扎取钵苗过程的同时具备夹取特征，即扎、夹结合的形式，更有利于穴盘中钵苗的稳定取出与可靠转移。

如图4至图6所示，本发明的取分苗装置6还包括取分苗主体61，第一取苗机构100的第一连接杆110以及第二取苗机构300的第二连接杆310分别连接在取分苗主体61上。

结合图3，本发明的取分苗装置6还包括提升机构67，第一取苗机构100以及第二取苗机构300的取苗机械手的机械手主体210通过该提升机构67分别连接在第一连接杆110以及第二连接杆310上。在提升机构67的提升气缸671的作用下，第一取苗机械手200与第二取苗机械手400能够沿着滑轨672上下移动。

取分苗装置还包括取苗连杆62和连杆驱动件63。其中，第一连接杆110固定连接在取苗连杆62上，第二连接杆310滑动连接在取苗连杆62上，连杆驱动件63带动第二连接杆310运动。本实施例中，连杆驱动件63采用驱动气缸的形式，即连杆驱动件63的活塞杆带动第二连接杆310上的第二取苗机械手400运动，第二连接杆310通过取苗连杆62带动第一连接杆110上的第一取苗机械手200运动。

第一取苗机构100的第一连接杆110以及第二取苗机构300的第二连接杆310均具有取苗位置，于该取苗位置，连杆驱动件63驱动第二连接杆310运动至第二取苗机械手400和第一取苗机械手100并排，即实现本发明的整排取苗。

本发明的取分苗装置6还包括第一限位件64，第一限位件64对应于第一取苗机构100的取苗位置设置。

取苗连杆62上套接有缓冲限位弹簧65，缓冲限位弹簧65位于第一连接杆110和第二连接杆310之间。

本发明的取分苗装置6还包括第二限位件66，第二限位件66对应于第一取苗机构100的分苗位置设置。

具体地，第二取苗机构300通过驱动连杆682与连杆驱动件63的活塞杆相连接，第一取苗机构100与第二取苗机构300间通过取苗连杆62连接。其中，取苗连杆62一端与第一取苗机构100固连，另一端穿过第二取苗机构300上的直线轴承，取苗连杆62能够穿过第二取苗机构300，带动第二取苗机构300沿导轨681移动。

连杆驱动件63的活塞杆收缩，如图6所示，第二取苗机构300在活塞杆、驱动连杆682的作用下向左运动，取苗连杆62上安装有缓冲限位弹簧65，第二取苗机构300经过缓冲限位弹簧65压缩第一取苗机构100左移，第一取苗机构100最左侧有第一限位件64，活塞杆收缩到最短时，第一取苗机构100运动至左侧极限位置，第二取苗机构300相应运动至左侧极限位置。此时，双排取苗针(第一取苗机械手200以及第二取苗机械手400)呈交错并拢状态，即处于同一排。此时成排取苗状态，根据上述的取苗机械手的工作原理进行取苗作业。

取完苗后，取苗机构先向上提升同时连杆驱动件63的活塞杆伸长，通过驱动连杆682先通过第二连接杆310带动第二取苗机构300右移，第二取苗机构300脱离压紧的缓冲限位弹簧65，并逐渐与第一取苗机构100分离并保持一定的分苗距离，此时第一取苗机构100与第二取苗机构300完成分苗动作。随后，第一取苗机构100、第二取苗机构200保持这一距离，随活塞杆的继续伸长而一起沿导轨681右移。第一取苗机构100运动过程中，当与其固连第一限位件64与第二限位件66相碰时，第一取苗机构100停止后移，此时第一取苗机构100到达其投苗位置，而第二取苗机构300在气缸推杆继续伸长中带动其继续后移，至两取苗机构分别居于取苗连杆62两端最末端时，第二取苗机构亦对应其投苗位。此为分排投苗状态，从而实现本发明的分苗投送钵苗。

整排取苗分排投苗示意图如图7所示。苗盘输送装置2包括苗盘21，苗盘21与地面呈水平设置。顶苗装置3设置于苗盘21的下方，顶苗装置3将苗盘21中的钵苗向上方顶出时，取分苗装置6的第一取苗机械手200和第二取苗机械手400扎取钵苗。其中，取苗机构根据需要更换后，能够适应不同种规格苗盘。

工作时，将苗盘输送装置2的苗盘21平放于苗盘输送链22上，苗盘21在苗盘输送链22上运动至顶苗位置。顶苗装置3向上运动，穿过苗盘21底孔并将苗盘21中的钵苗整排向上顶出。取分苗装置6在连杆驱动件63、提升机构67的提升气缸671和第一取苗机械手200、第二取苗机械手400的苗针驱动件230的作用下完成整排取苗。然后第一取苗机构100、第二取苗机构300连带取出的钵苗一起自动分成两排并后退至分苗位置，进行分排投苗，钵苗被投至导苗单元7中。

本发明的取分苗方法，包括取苗步骤和投苗步骤，其采用上的取苗机械手进行取分苗，所述取苗步骤包括：

所述苗针驱动件通过所述第一固定件带动所述第一苗针以及第二苗针相对所述第二固定件靠近，所述第一苗针和第二苗针的第二端之间的距离变小并向中间挤压聚拢，实现扎苗并夹苗。

上述的取分苗方法的一实施例中，所述取苗机械手包括两排，于取苗时，两排所述取苗机械手并拢为一排，于投苗时，两排所述取苗机械手分离为两排。

上述的取分苗方法的一实施例中，所述投苗步骤包括：

所述苗针驱动件通过所述第一固定件带动所述第一苗针以及第二苗针相对所述第二固定件远离，所述第一苗针和第二苗针的第二端之间的距离变大以松开夹取的钵苗。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (18)

1.一种取苗机械手，连接在一取分苗装置上，包括机械手主体，其特征在于，还包括苗针组件和苗针驱动件，所述苗针组件包括：

第一固定件，所述苗针驱动件带动所述第一固定件运动；

第一苗针和第二苗针，分别包括第一端和第二端，其中，所述第一端分别连接在所述第一固定件上；以及

第二固定件，连接在所述机械手主体上，所述第二固定件上具有两穿孔，所述第二端分别穿过所述穿孔；

其中，所述苗针驱动件通过所述第一固定件带动所述第一苗针以及第二苗针相对所述第二固定件运动，所述第一苗针和第二苗针的第二端之间的距离随之变化。

2.根据权利要求1所述的取苗机械手，其特征在于，所述苗针组件还包括导杆，所述导杆连接在所述第一固定件和第二固定件之间。

3.根据权利要求1所述的取苗机械手，其特征在于，还包括弯板，所述弯板连接在所述第一固定件和苗针驱动件之间，所述导杆连接在第二固定件和弯板之间。

4.根据权利要求1所述的取苗机械手，其特征在于，两所述穿孔之间的距离小于所述第一苗针和第二苗针的第一端之间的距离。

5.一种取分苗装置，包括取分苗主体，其特征在于，还包括：

第一取苗机构，包括第一连接杆，所述第一连接杆上连接有多个如权利要求1至4任一项所述的第一取苗机械手；以及

第二取苗机构，包括第二连接杆，所述第二连接杆上连接有多个如权利要求1至4任一项所述的第二取苗机械手。

6.根据权利要求5所述的取分苗装置，其特征在于，还包括取苗连杆和连杆驱动件，所述第一连接杆固定连接在所述取苗连杆上，所述第二连接杆滑动连接在所述取苗连杆上，所述连杆驱动件带动所述第二连接杆运动。

7.根据权利要求6所述的取分苗装置，其特征在于，所述第一连接杆以及第二连接杆具有取苗位置，于所述取苗位置，所述连杆驱动件驱动所述第二连接杆运动至所述第二取苗机械手和第一取苗机械手并排。

8.根据权利要求7所述的取分苗装置，其特征在于，还包括第一限位件，所述第一限位件对应所述第一取苗机构的取苗位置设置。

9.根据权利要求7所述的取分苗装置，其特征在于，所述取苗连杆上套接有缓冲限位弹簧，所述缓冲限位弹簧位于所述第一连接杆和第二连接杆之间。

10.根据权利要求9所述的取分苗装置，其特征在于，所述第一连接杆以及第二连接杆具有分苗位置，于所述分苗位置，通过所述缓冲限位弹簧，所述第二连接杆运动至所述第二取苗机械手和第一取苗机械手呈两排。

11.根据权利要求10所述的取分苗装置，其特征在于，还包括第二限位件，所述第二限位件对应所述第一取苗机构的分苗位置设置。

12.根据权利要求5所述的取分苗装置，其特征在于，还包括提升机构，所述机械手主体通过所述提升机构连接在所述取分苗主体上。

13.一种移栽机，包括机架以及分别连接在所述机架上的苗盘输送装置、顶苗装置、取分苗装置，其特征在于，所述取分苗装置为权利要求5至12任一项所述的取分苗装置。

14.根据权利要求13所述的移栽机，其特征在于，所述苗盘输送装置包括苗盘，所述苗盘与地面呈水平设置。

15.根据权利要求14所述的移栽机，其特征在于，所述顶苗装置设置于所述苗盘的下方，所述顶苗装置将所述苗盘中的钵苗向上方顶出时，所述第一取苗机械手和第二取苗机械手扎取所述钵苗。

16.一种取分苗方法，包括取苗步骤和投苗步骤，其特征在于，采用权利要求1至4任一项所述的取苗机械手进行取分苗，所述取苗步骤包括：

所述苗针驱动件通过所述第一固定件带动所述第一苗针以及第二苗针相对所述第二固定件靠近，所述第一苗针和第二苗针的第二端之间的距离变小并向中间挤压聚拢，实现扎苗并夹苗。

17.根据权利要求16所述的取分苗方法，其特征在于，所述取苗机械手包括两排，于取苗时，两排所述取苗机械手并拢为一排，于投苗时，两排所述取苗机械手分离为两排。

18.根据权利要求16所述的取分苗方法，其特征在于，所述投苗步骤包括：

所述苗针驱动件通过所述第一固定件带动所述第一苗针以及第二苗针相对所述第二固定件远离，所述第一苗针和第二苗针的第二端之间的距离变大以松开夹取的钵苗。