CN109716947A - 一种瓜类顶插接智能嫁接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，包括砧木处理系统、接穗移载斜切装置、底部框架和上部框架，上部框架支撑在底部框架上，电气设备位于底部框架内，上部框架上设有操作面板，上部框架和底部框架连接处设有启动开关；所述砧木处理系统包括砧木定位治具、砧木周转机构、旋转柔性机构、带动旋转柔性机构移动的单轴移载机构、压子叶机构和打孔机构，所述接穗移载斜切装置包括接穗移载机构、三轴移载机构和接穗斜切机构，实现了自动嫁接，提高工作效率，降低人员作业强度，自动化程度较高。

Description

一种瓜类顶插接智能嫁接机器人

技术领域

本发明涉及嫁接技术领域，具体地说是一种瓜类顶插接智能嫁接机器人。

背景技术

嫁接，是植物的人工繁殖方法之一。即把一种植物的枝或芽，嫁接到另一种植物的茎或根上，使接在一起的两个部分长成一个完整的植株。嫁接的方式分为枝接和芽接。嫁接是利用植物受伤后具有愈伤的机能来进行的。

随着设施农业的快速发展，嫁接苗生产逐渐呈现以下特点：集中化、规模化和批量化生产，但是嫁接生产有具有时令性强、作业强度大、技术性高的特点，目前嫁接苗生产主要存在的问题是劳动力需求紧张、嫁接效率低下等问题，无法适应批量化生产的需求。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，实现了自动嫁接，提高工作效率，降低人员作业强度，自动化程度较高。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，包括砧木处理系统、接穗移载斜切装置、底部框架和上部框架，上部框架支撑在底部框架上，电气设备位于底部框架内，上部框架上设有操作面板，上部框架和底部框架连接处设有启动开关；

所述砧木处理系统包括砧木定位治具、砧木周转机构、旋转柔性机构、带动旋转柔性机构移动的单轴移载机构、压子叶机构和打孔机构，所述砧木定位治具、砧木周转机构和单轴移载机构均支撑在底部框架上端面，所述上部框架内部设有支撑梁，压子叶机构和打孔机构上端设有安装板，安装板与支撑梁连接；

所述接穗移载斜切装置包括接穗移载机构、三轴移载机构和接穗斜切机构，所述接穗移载机构、三轴移载机构和接穗斜切机构均支撑在底部框架上。

进一步地，所述接穗移载机构包括第三气动夹爪和驱动第三气动夹爪移动的第一驱动机构，第三气动夹爪与底部框架之间滑动连接；

所述三轴移载机构包括X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构和第四气动夹爪，所述X轴驱动机构支撑在底部框架上，Y轴驱动机构支撑在X轴驱动机构上，Z轴驱动机构支撑在Y轴驱动机构上，第四气动夹爪安装在Z轴驱动机构下端；

所述接穗斜切机构包括第六支架、刀片、带动刀片转动的驱动机构、立柱和挡杆，所述驱动机构与第六支架连接，所述立柱与第六支架连接，挡杆包括第一挡杆和第二挡杆，第二挡杆位于第一挡杆下方，第一挡杆与立柱上端连接，第二挡杆与立柱之间活动连接，刀片与第一挡杆和第二挡杆配合，刀片倾斜。

进一步地，所述接穗移载机构还包括第四支架和第二滑轨，第二滑轨安装在底部框架上，第三气动夹爪安装在第四支架上端，第四支架下端与第二滑轨滑动连接，第一驱动机构为第二气缸，第二气缸缸体端安装在底部框架上，第二气缸活塞杆端与第四支架连接。

进一步地，所述三轴移载机构还包括第五支架，第五支架安装在底部框架上，X轴驱动机构包括X轴伺服电机、X轴滑道和X轴滑块，X轴滑道安装在第五支架上，X轴滑块在X轴滑道内滑动，X轴伺服电机安装在X轴滑道端部， X轴伺服电机输出端设有X轴丝杠，X轴滑块上设有螺纹孔，X轴丝杠与X轴滑块上的螺纹孔配合；

所述Y轴驱动机构包括Y轴伺服电机、Y轴滑道和Y轴滑块，Y轴滑道与 X轴滑块连接，Y轴滑块在Y轴滑道内滑动，Y轴伺服电机安装在Y轴滑道端部，所述Y轴伺服电机输出端设有Y轴丝杠，Y轴滑块上设有螺纹孔，Y轴丝杠与Y轴滑块上的螺纹孔配合；

所述Z轴驱动机构包括Z轴伺服电机、Z轴滑道和Z轴滑块，所述Z轴滑道与Y轴滑道连接，Z轴滑道在Z轴滑道内滑动，Z轴伺服电机安装在Z轴滑道上端，Z轴伺服电机输出端设有Z轴丝杠，Z轴丝杠在Z轴滑道内转动，Z轴滑块上设有螺纹孔，Z轴丝杠与Z轴滑块上的螺纹孔配合；

所述第四气动夹爪与Z轴滑道连接。

进一步地，所述驱动机构为旋转气缸，刀片与旋转气缸输出轴连接；所述刀片与旋转气缸输出轴之间设有转臂和连接柱，连接柱呈圆柱形，转臂一端与旋转气缸输出轴连接，转臂另一端旋转气缸连接，刀片安装在连接柱上。

进一步地，所述砧木定位治具包括第一支架、定位板和夹紧机构，第一支架固定在底部框架上端面，定位板固定在第一支架上，定位板上设有定位槽，定位槽与砧木配合，定位板和夹紧机构之间设有间隔。

进一步地，所述单轴移载机构包括包括第三支架、第一伺服马达、第一滑道和第一滑块，第一滑块在第一滑道内滑动，伺服马达输出端连接第一丝杠，第一滑块上设有螺纹孔，第一丝杠与第一滑块上的螺纹孔配合，所述旋转柔性机构包括第二气动夹爪、第二伺服马达、转轴和底座，所述底座与第一滑块连接，转轴与底座之间转动连接，第二伺服马达安装在底座上，第二伺服马达输出端与转轴连接，转轴另一端与第二气动夹爪连接。

进一步地，所述第二伺服马达与底座之间设有减速机，所述底座左端设有第一立板，减速机与第一立板连接，减速机输出轴与转轴通过联轴器连接，底座上设有两第二立板，转轴与第二立板转动连接，转轴右端设有第一连接板，第一连接板与第二气动夹爪连接；

所述第二气动夹爪表面设有负压孔，第二气动夹爪侧面设有负压真空气管接头，气管接头与负压孔连通，气管接头通过负压真空气管与负压风机连接。

进一步地，所述压子叶机构包括第一滑台气缸、第一升降板和滚轮，第一滑台气缸缸体端与安装板连接，第一滑台气缸活塞杆端与第一升降板连接，第一升降板与第一滑台气缸缸体端侧面滑动连接，滚轮安装在第一升降板上；

所述滚轮与第一升降板之间设有缓冲机构，所述缓冲机构包括直线轴承、滑杆和压缩弹簧，直线轴承固定在第一升降板内，滑杆上端穿过直线轴承，滑杆上端设有第二限位块，所述滚轮支撑在安装架内，滑杆下端与安装架连接，压缩弹簧套在滑杆上，压缩弹簧上端与直线轴承下端接触，压缩弹簧下端与安装架接触。

进一步地，所述打孔机构包括第二连接架、第二滑台气缸、平移板、第三滑台气缸、第二升降板和打孔针，第二连接架与安装板连接，第二滑台气缸缸体端与第二连接架连接，第二滑台气缸活塞杆端与平移板连接，第三滑台气缸缸体端与平移板连接，第三滑台气缸活塞杆端与第二升降板连接，打孔针安装在第二升降板上。

本发明的有益效果是：

1、本发明设计有砧木处理系统、接穗移载斜切装置，砧木定位治具、砧木周转机构、旋转柔性机构、带动旋转柔性机构移动的单轴移载机构、压子叶机构和打孔机构，接穗移载斜切装置包括接穗移载机构、三轴移载机构、接穗斜切机构，嫁接过程中，人工分别放置砧木和接穗到定位治具上，按下启动开关，设备工作；单轴移载机构移载砧木、压子叶机构下压子叶、旋转柔性机构自动吸附子叶、打孔机构自动打孔、旋转柔性机控制砧木自动旋转一定角度等待接穗；接穗工位并联自动动作，三轴移载机构自动抓取接穗，并将接穗接穗移载到斜切机构自动斜切；三轴机械手抓取斜切好接穗扦插到打好孔的砧木中，完成自动接穗，单轴机械手移载嫁接好的苗，移载到下料工位，真空破开，人工取苗。提高嫁接效率，降低人员作业强度，自动化程度较高。

2、本发明中第二气动夹爪表面设有负压孔，第二气动夹爪侧面设有负压真空气管接头，气管接头与负压孔连通，气管接头通过负压真空气管与负压风机连接，通过负压风机和负压真空气管在负压孔形成负压，与压子叶自动配合，将子叶压到第二气动夹爪表面后，负压孔能够吸附砧木子叶，防止砧木子叶影响下一步的钻孔和扦插工序，实用性好。

3、本发明中缓冲机构包括直线轴承、滑杆和压缩弹簧，直线轴承固定在第一升降板内，滑杆上端穿过直线轴承，滑杆上端设有限位块，限位块防止滚轮掉落，可靠性好，所述滚轮支撑在安装架内，滑杆下端与安装架连接，压缩弹簧套在滑杆上，压缩弹簧上端与直线轴承下端接触，压缩弹簧下端与安装架接触，压子叶过程中，第一滑台气缸驱动滚轮向下移动，将子叶压平，压缩弹簧起到缓冲作用，防止压坏子叶，可靠性好。

4、本发明中第一气动夹爪内设有子叶定位槽和接穗定位孔，将接穗放置到第一气动夹爪上后，接穗下端的杆插入到接穗定位孔中，子叶位于子叶定位槽内，能够更好的固定接穗，同时防止第一气动夹爪夹坏接穗子叶，可靠性好；第一气动夹爪上设有开口，开口方便三轴移载机构上的第二气动夹爪夹取接穗，实用性好。

5、本发明中所述接穗斜切机构包括第三支架、刀片、带动刀片转动的驱动机构、立柱和挡杆，驱动机构与支架连接，所述立柱与支架连接，挡杆包括第一挡杆和第二挡杆，第一挡杆和第二挡杆与立柱连接，刀片与第一挡杆和第二挡杆配合，刀片倾斜，使用过程中，驱动机构驱动刀片绕驱动机构输出轴旋转，将接穗下端放置到第一挡杆和第二挡杆处，刀片在将接穗下端斜切处尖角，方便插接到砧木上，操作简单方便，降低了劳动强度，效率高，尖角的角度精确度高，嫁接效果好；刀片和第一挡杆、第二挡杆配合，更好的定位接穗，防止接穗摆动，保证斜切的可靠性。

6、本发明中第二挡杆与立柱之间活动连接，第二挡杆可沿立柱上下移动移动，用以适应不同的接穗长度，实用性好。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明内部结构示意图；

图3为本发明内部结构主视图；

图4为本发明内部结构俯视图

图5为本发明砧木定位治具结构示意图一；

图6为本发明砧木定位治具结构示意图二；

图7为本发明砧木周转机构结构示意图；

图8为本发明砧木定位治具和砧木周转机构工作状态示意图；

图9为本发明单轴移载机构和旋转柔性机构配合结构示意图一；

图10为本发明单轴移载机构和旋转柔性机构配合结构示意图二；

图11为本发明旋转柔性机构结构示意图；

图12为本发明压子叶机构和打孔机构配合结构示意图；

图13为本发明压子叶机构结构示意图；

图14为本发明打孔机构结构示意图；

图15为本发明压子叶机构工作状态主视图；

图16为本发明打孔机构工作状态主视图；

图17为本发明接穗移载机构结构示意图；

图18为本发明第三气动夹爪俯视图；

图19为本发明三轴移载机构结构示意图一；

图20为本发明三轴移载机构结构示意图二；

图21为本发明三轴移载机构俯视图；

图22为本发明三轴移载机构与接穗移载机构工作状态示意图；

图23为本发明接穗斜切机构结构示意图；

图24为本发明第二挡杆与立柱连接处剖视图；

图25为本发明三轴移载机构与接穗斜切机构工作状态示意图。

图中：砧木定位治具1，第一支架101，定位板102，定位槽103，固定块 104，活动块105，调整螺栓106，斜板107，间隔108；

砧木周转机构2，第一滑轨201，第二支架202，第一气动夹爪203，第一气缸204；

旋转柔性机构3，第二气动夹爪301，第二伺服马达302，转轴303，底座304，减速机305，第一立板306，第二立板307，第一连接板308，传感器感应片309，传感器310，第一限位块311，负压孔312，气管接头313；

单轴移载机构4，第三支架401，第一丝杠402，第一伺服马达403，第一滑道支撑架404，第一滑块405；

压子叶机构5，第一滑台气缸501，第一升降板502，滚轮503，第一连接架504，第三立板505，压缩弹簧506，第二限位块507，安装架508，直线轴承 509，滑杆510；

打孔机构6，第二连接架601，第二滑台气缸602，平移板603，第三滑台气缸604，第二升降板605，打孔针606，第四立板607，固定爪608；

接穗移载机构7，第三气动夹爪701，第四支架702，第二滑轨703，第二气缸704，子叶定位槽705，接穗定位孔706，开口707；

三轴移载机构8，第四气动夹爪801，第五支架802，X轴伺服电机803，X 轴滑道804，X轴滑块805，X轴丝杠806，Y轴伺服电机807，Y轴滑道808， Y轴滑块809，Y轴丝杠810，Z轴伺服电机811，Z轴滑道812，Z轴滑块813， Z轴丝杠814，第三连接架815，连接板816，T形架817；

接穗斜切机构9，第六支架901，刀片902，立柱903，第一挡杆904，第二挡杆905，旋转气缸906，转臂907，连接柱908，，支撑臂909，长条孔910，环形凸台911，凸台912，挡板913；

底部框架10，上部框架11，支撑梁12，安装板13，操作面板14，启动开关15。

具体实施方式

为方便描述，现定义坐标系如图1所示。

如图1至图4所示，一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，包括砧木处理系统、接穗移载斜切装置、底部框架10和上部框架11，上部框架11支撑在底部框架 10上，电气设备位于底部框架10内，上部框架11上设有操作面板14，操作面板14上设有操作按钮，上部框架11和底部框架10连接处设有启动开关15。

所述砧木处理系统包括砧木定位治具1、砧木周转机构2、旋转柔性机构3、带动旋转柔性机构3移动的单轴移载机构4、压子叶机构5和打孔机构6，所述砧木定位治具1、砧木周转机构2和单轴移载机构4均支撑在底部框架10上端面，所述上部框架11内部设有支撑梁12，压子叶机构5和打孔机构6上端设有安装板13，安装板13与支撑梁12连接，单轴移载机构4安装在底部框架10上端面左端，所述砧木定位治具1和砧木周转机构2位于单轴移载机构4前方，压子叶机构5和打孔机构6位于单轴移载机构4上方。

所述砧木定位治具1包括第一支架101、定位板102和夹紧机构，第一支架 101固定在底部框架10上端面，定位板102固定在第一支架101上，定位板102 上设有定位槽103，定位槽103与砧木配合，定位板102和夹紧机构之间设有间隔108；所述砧木周转机构2包括第一滑轨201、第二支架202和第一气动夹爪 203，所述第一滑轨201固定在底部框架10上端面，第二支架202下端与第一滑轨201之间滑动连接，所述第一气动夹爪203安装在第二支架202上端，第二支架202前后两侧均设有第一气缸204，第一气缸204缸体端固定在底部框架10上端面，第一气缸204活塞杆端与第二支架202连。

所述单轴移载机构4包括包括第三支架401、第一伺服马达403、第一滑道 404和第一滑块405，第一滑块405在第一滑道404内滑动，伺服马达3输出端连接第一丝杠402，第一滑块405上设有螺纹孔，第一丝杠402与第一滑块405 上的螺纹孔配合，所述旋转柔性机构包括第二气动夹爪301、第二伺服马达302、转轴303和底座304，所述底座304与第一滑块405连接，转轴303与底座304 之间转动连接，第二伺服马达302安装在底座上，第二伺服马达302输出端与转轴303连接，转轴303另一端与第二气动夹爪301连接。

所述第二伺服马达302与底座304之间设有减速机305，所述底座304左端设有第一立板306，减速机305与第一立板306连接，减速机305输出轴与转轴 303通过联轴器连接，底座304上设有两第二立板307，转轴303与第二立板307 转动连接，转轴303右端设有第一连接板308，第一连接板308与第二气动夹爪 301连接；所述第二气动夹爪301表面设有负压孔312，第二气动夹爪301侧面设有负压真空气管接头313，气管接头313与负压孔312连通，气管接头313通过负压真空气管与负压风机连接。

所述压子叶机构5包括第一滑台气缸501、第一升降板502和滚轮503，第一滑台气缸501缸体端与安装板13连接，第一滑台气缸501活塞杆端与第一升降板502连接，第一升降板502与第一滑台气缸501缸体端侧面滑动连接，滚轮503安装在第一升降板502上。

所述滚轮503与第一升降板502之间设有缓冲机构，所述缓冲机构包括直线轴承509、滑杆510和压缩弹簧506，直线轴承509固定在第一升降板502内，滑杆510上端穿过直线轴承509，滑杆510上端设有第二限位块507，所述滚轮 503支撑在安装架508内，滑杆510下端与安装架508连接，压缩弹簧506套在滑杆510上，压缩弹簧506上端与直线轴承509下端接触，压缩弹簧506下端与安装架508接触。

所述打孔机构包括第二连接架601、第二滑台气缸602、平移板603、第三滑台气缸604、第二升降板605和打孔针606，第二连接架601与安装板13连接，第二滑台气缸602缸体端与第二连接架601连接，第二滑台气缸602活塞杆端与平移板603连接，第三滑台气缸604缸体端与平移板603连接，第三滑台气缸604活塞杆端与第二升降板605连接，打孔针606安装在第二升降板605 上。

在嫁接过程中，人工放置砧木到砧木定位治具1上预定的位置，按下启动开关15，设备工作；通过砧木周转机构2上的夹爪抓取砧木并移载，之后单轴移载机构4带动旋转柔性机构3移动到砧木周转机构2处，旋转柔性机构3上的夹爪抓取砧木，并将砧木移动到压子叶机构5下方，压子叶机构5下压将砧木上的子叶压平到夹爪上，旋转柔性机构3上的夹爪表面设有负压孔，通过负压空将子叶紧紧的吸附到夹爪表面，之后旋转柔性机构3转动30°，单轴移载机构4移动将砧木移动到打孔机构6下方，进行打孔，实现了砧木的自动打孔，自动化程度高，提高工作效率，降低人员作业强度，一台设备只需要1个人员即可轻松完成之前多人配合嫁接作业，效率高。

如图17和图18所示，所述接穗移载斜切装置包括接穗移载机构7、三轴移载机构8、接穗斜切机构9和底部框架10，所述接穗移载机构7、三轴移载机构 8和接穗斜切机构9均支撑在底部框架10上，所述三轴移载机构8位于底部框架10上端面后端，接穗移载机构7和接穗斜切机构9均位于三轴移载机构8左侧，接穗斜切机构9位于接穗移载机构7前方；所述接穗移载机构7包括第三气动夹爪701和驱动第三气动夹爪701移动的第一驱动机构，第三气动夹爪701 与底部框架10之间滑动连接；所述接穗移载机构7还包括第四支架702和第二滑轨703，第二滑轨703安装在底部框架10上，第三气动夹爪701通过螺栓安装在第四支架702上端，第四支架702下端与第二滑轨703滑动连接，第一驱动机构为第二气缸704，第二气缸704缸体端安装在底部框架10上，第二气缸 704活塞杆端与第四支架702连接，通过第二气缸704推动第三气动夹爪701前后移动，第三气动夹爪701向前移出后，方便将接穗放置到第三气动夹爪701 上，之后第二气缸704推动第三气动夹爪701将接穗移载到三轴移载机构8的取料位置。

如图17和图18所示，所述第三气动夹爪701内设有子叶定位槽705和接穗定位孔706，将接穗放置到第三气动夹爪701上后，接穗下端的杆插入到接穗定位孔706中高，子叶位于子叶定位槽705内，能够更好的固定接穗，防止第三气动夹爪701夹坏接穗子叶，可靠性好；第三气动夹爪701上设有开口707，开口707方便三轴移载机构8上的第四气动夹爪801夹取接穗，实用性好。所述第三气动夹爪701下端设有磁性开关，第二气缸704缸体端两端分别设有传感器，磁性开关通过感应传感器的位置来确定第三气动夹爪701是否到位，可靠性好。

如图19至图22所示，所述三轴移载机构8包括X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构和第四气动夹爪801，所述X轴驱动机构支撑在底部框架 10上，Y轴驱动机构支撑在X轴驱动机构上，Z轴驱动机构支撑在Y轴驱动机构上，第四气动夹爪801安装在Z轴驱动机构下端；使用时，通过X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构驱动第四气动夹爪801从第三气动夹爪701 取下接穗，如图22所示，同时也能够驱动第四气动夹爪801将夹取到的接穗移载到接穗斜切机构9处，如图25所示，自动化程度到，运送位置精确，实用性好。

所述三轴移载机构8还包括第五支架802，第五支架802安装在底部框架 10上，X轴驱动机构包括X轴伺服电机803、X轴滑道804和X轴滑块805，X 轴滑道804通过螺栓安装在第五支架802上，X轴滑块805在X轴滑道804内滑动，X轴伺服电机803通过螺栓安装在X轴滑道804端部，X轴伺服电机803 输出端设有X轴丝杠806，X轴丝杠806在X轴滑道804内转动，X轴滑块805 上设有螺纹孔，X轴丝杠806与X轴滑块805上的螺纹孔配合，X轴伺服电机 803驱动X轴滑块805在X轴滑道804内左右移动；所述Y轴驱动机构包括Y 轴伺服电机807、Y轴滑道808和Y轴滑块809，Y轴滑道808与X轴滑块805 连接，Y轴滑块809在Y轴滑道808内滑动，Y轴伺服电机807通过螺栓安装在Y轴滑道808端部，所述Y轴伺服电机807输出端设有Y轴丝杠810，Y轴丝杠810在Y轴滑道808内转动，Y轴滑块809上设有螺纹孔，Y轴丝杠810 与Y轴滑块809上的螺纹孔配合，Y轴伺服电机807驱动Y轴滑块809在Y轴滑道808内前后移动；所述Z轴驱动机构包括Z轴伺服电机811、Z轴滑道812 和Z轴滑块813，所述Z轴滑道812与Y轴滑道808连接，Z轴滑道812在Z 轴滑道812内滑动，Z轴伺服电机811通过螺栓安装在Z轴滑道812上端，Z轴伺服电机811输出端设有Z轴丝杠814，Z轴丝杠814在Z轴滑道812内转动， Z轴滑块813上设有螺纹孔，Z轴丝杠814与Z轴滑块813上的螺纹孔配合，Z 轴伺服电机811驱动Z轴滑块813在Z轴滑道812内前后移动；所述第四气动夹爪801与Z轴滑道812连接，X轴伺服电机803、Y轴伺服电机807和Z轴伺服电机811均通过导线与PLC控制器连接，通过PLC控制器空气是否动作，从而带动第四气动夹爪801沿X轴、Y轴和Z轴移动。

如图23和图24所示，所述接穗斜切机构9包括第六支架901、刀片902、带动刀片902转动的驱动机构、立柱903和挡杆，所述驱动机构与第六支架901 连接，所述立柱903与第六支架901连接，挡杆包括第一挡杆904和第二挡杆 905，第二挡杆905位于第一挡杆904下方，第一挡杆904与立柱903上端连接，第二挡杆905与立柱903之间活动连接，刀片902与第一挡杆904和第二挡杆 905配合，既刀片902在转动过程中从第一挡杆904和第二挡杆905下方通过，刀片902倾斜，刀片902在经过第一挡杆904和第二挡杆905时，刀片902与竖直面之间的夹角是30°，使得最后接穗斜切后尖角的角度是30°，使用过程中，驱动机构驱动刀片902绕驱动机构输出轴旋转，三轴移载机构8将接穗下端放置到第一挡杆904和第二挡杆905处，刀片902在经过第一挡杆904和第二挡杆905时，将接穗下端斜切处尖角，方便插接到砧木上，操作简单方便，降低了劳动强度，效率高，尖角的角度精确度高，嫁接效果好；刀片和第一挡杆904、第二挡杆905配合，保证斜切的可靠性；第二挡杆905可沿立柱903上下移动移动，用以适应不同的接穗长度，实用性好。

嫁接过程中，人工放置接穗到接穗移载机构7上，接穗移载机构7上的第三气动夹爪701闭合，接穗移载机构7移载接穗到三轴移载机构8取料位置，三轴移载机构8上的第四气动夹爪801自动抓取接穗移载机构7上的接穗，并自动移动到接穗斜切机构9处将底部切成30°的尖角，配合砧木打孔的角度，以便扦插嫁接。实现了接穗的自动处理，降低人工，提高了工作效率。

如图23和图24所示，所述Y轴滑道808侧面设有第三连接架815，Y轴滑道808侧面与第三连接架815通过螺栓连接，第三连接架815下端与X轴滑块805连接；Z轴滑道812与Y轴滑道808之间设有连接板816，Z轴滑道812 与连接板816通过螺栓连接，连接板816与Y轴滑道808侧面通过螺栓连接；所述第四气动夹爪801与Z轴滑道812之间设有T形架817，T形架817与Z 轴滑块813通过螺栓连接，第四气动夹爪801安装在T形架817上。

所述驱动机构为旋转气缸906，刀片902与旋转气缸906输出轴连接，旋转气缸通过气管与气源连接，气管上设有电磁阀，电磁阀通过导线与PLC控制器连接，PLC控制器控制旋转气缸输出轴转动；所述刀片902与旋转气缸906输出轴之间设有转臂907和连接柱908，转臂907呈长方体形，连接柱908呈圆柱形，转臂907一端与旋转气缸906输出轴连接，转臂907另一端旋转气缸906 连接，刀片902安装在连接柱908上。所述连接柱908上设有平面，刀片902 上方设有压板，压板312与连接柱908通过螺栓连接，通过压板压紧刀片902。

所述立柱903与第六支架901之间设有支撑臂909，支撑臂909一端与立柱 903下端通过螺栓连接，支撑臂909另一端与立柱903通过第六支架901通过连接板连接，连接板与第六支架901和支撑臂909之间均通过螺栓连接。

第一挡杆904与立柱903上端通过固定爪连接，固定爪夹紧第一挡杆904 并通过螺钉锁紧，立柱903上设有长条孔910，长条孔910内设有环形凸台911，第二挡杆905端部设有凸台912，凸台912深入到长条孔910内，凸台912与环形凸台911内侧面接触，环形凸台911外侧面设有挡板913，此处所说的环形凸台911内侧面是指靠近旋转气缸906的一侧，环形凸台911外侧面是指远离旋转气缸906的一侧，挡板913与环形凸台911通过螺钉连接，旋松螺钉即可上下移动第二挡杆905，从而适应不懂长度的接穗，实用性好。

嫁接过程中，人工分别放置砧木和接穗到定位治具上，按下启动开关15，设备工作；单轴移载机构4移载砧木、压子叶机构5下压子叶、旋转柔性机构自动吸附子叶、打孔机构6自动打孔、旋转柔性机控制砧木自动旋转一定角度等待接穗；接穗工位并联自动动作：三轴移载机构8自动抓取，并将接穗接穗移载到斜切机构9自动斜切；自动通过三轴机械手抓取斜切好接穗扦插到打好孔的砧木中，完成自动接穗，单轴机械手移载嫁接好的苗，移载到下料工位，真空破开，人工取苗。提高嫁接效率，降低人员作业强度，自动化程度较高。一台设备只需要1个人员即可轻松完成之前多人配合嫁接作业，设备采用了先进的伺服电机、丝杆模组、气缸、真空系统等，配合PLC电气控制完成。

在对本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，其特征是，包括砧木处理系统、接穗移载斜切装置、底部框架(10)和上部框架(11)，上部框架(11)支撑在底部框架(10)上，电气设备位于底部框架(10)内，上部框架(11)上设有操作面板(14)，上部框架(11)和底部框架(10)连接处设有启动开关(15)；

所述砧木处理系统包括砧木定位治具(1)、砧木周转机构(2)、旋转柔性机构(3)、带动旋转柔性机构(3)移动的单轴移载机构(4)、压子叶机构(5)和打孔机构(6)，所述砧木定位治具(1)、砧木周转机构(2)和单轴移载机构(4)均支撑在底部框架(10)上端面，所述上部框架(11)内部设有支撑梁(12)，压子叶机构(5)和打孔机构(6)上端设有安装板(13)，安装板(13)与支撑梁(12)连接；

所述接穗移载斜切装置包括接穗移载机构(7)、三轴移载机构(8)和接穗斜切机构(9)，所述接穗移载机构(7)、三轴移载机构(8)和接穗斜切机构(9)均支撑在底部框架(10)上。

2.如权利要求1所述的一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，其特征在于，所述接穗移载机构(7)包括第三气动夹爪(701)和驱动第三气动夹爪(701)移动的第一驱动机构，第三气动夹爪(701)与底部框架(10)之间滑动连接；

所述三轴移载机构(8)包括X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构和第四气动夹爪(801)，所述X轴驱动机构支撑在底部框架(10)上，Y轴驱动机构支撑在X轴驱动机构上，Z轴驱动机构支撑在Y轴驱动机构上，第四气动夹爪(801)安装在Z轴驱动机构下端；

所述接穗斜切机构(9)包括第六支架(901)、刀片(902)、带动刀片(902)转动的驱动机构、立柱(903)和挡杆，所述驱动机构与第六支架(901)连接，所述立柱(903)与第六支架(901)连接，挡杆包括第一挡杆(904)和第二挡杆(905)，第二挡杆(905)位于第一挡杆(904)下方，第一挡杆(904)与立柱(903)上端连接，第二挡杆(905)与立柱(903)之间活动连接，刀片(902)与第一挡杆(904)和第二挡杆(905)配合，刀片(902)倾斜。

3.如权利要求2所述的一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，其特征在于，所述接穗移载机构(7)还包括第四支架(702)和第二滑轨(703)，第二滑轨(703)安装在底部框架(10)上，第三气动夹爪(701)安装在第四支架(702)上端，第四支架(702)下端与第二滑轨(703)滑动连接，第一驱动机构为第二气缸(704)，第二气缸(704)缸体端安装在底部框架(10)上，第二气缸(704)活塞杆端与第四支架(702)连接。

4.如权利要求2所述的一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，其特征在于，所述三轴移载机构(8)还包括第五支架(802)，第五支架(802)安装在底部框架(10)上，X轴驱动机构包括X轴伺服电机(803)、X轴滑道(804)和X轴滑块(805)，X轴滑道(804)安装在第五支架(802)上，X轴滑块(805)在X轴滑道(804)内滑动，X轴伺服电机(803)安装在X轴滑道(804)端部，X轴伺服电机(803)输出端设有X轴丝杠(806)，X轴滑块(805)上设有螺纹孔，X轴丝杠(806)与X轴滑块(805)上的螺纹孔配合；

所述Y轴驱动机构包括Y轴伺服电机(807)、Y轴滑道(808)和Y轴滑块(809)，Y轴滑道(808)与X轴滑块(805)连接，Y轴滑块(809)在Y轴滑道(808)内滑动，Y轴伺服电机(807)安装在Y轴滑道(808)端部，所述Y轴伺服电机(807)输出端设有Y轴丝杠(810)，Y轴滑块(809)上设有螺纹孔，Y轴丝杠(810)与Y轴滑块(809)上的螺纹孔配合；

所述Z轴驱动机构包括Z轴伺服电机(811)、Z轴滑道(812)和Z轴滑块(813)，所述Z轴滑道(812)与Y轴滑道(808)连接，Z轴滑道(812)在Z轴滑道(812)内滑动，Z轴伺服电机(811)安装在Z轴滑道(812)上端，Z轴伺服电机(811)输出端设有Z轴丝杠(814)，Z轴丝杠(814)在Z轴滑道(812)内转动，Z轴滑块(813)上设有螺纹孔，Z轴丝杠(814)与Z轴滑块(813)上的螺纹孔配合；

所述第四气动夹爪(801)与Z轴滑道(812)连接。

5.如权利要求2所述的一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，其特征在于，所述驱动机构为旋转气缸(906)，刀片(902)与旋转气缸(906)输出轴连接；所述刀片(902)与旋转气缸(906)输出轴之间设有转臂(907)和连接柱(908)，连接柱(908)呈圆柱形，转臂(907)一端与旋转气缸(906)输出轴连接，转臂(907)另一端旋转气缸(906)连接，刀片(902)安装在连接柱(908)上。

6.如权利要求1所述的一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，其特征在于，所述砧木定位治具(1)包括第一支架(101)、定位板(102)和夹紧机构，第一支架(101)固定在底部框架(10)上端面，定位板(102)固定在第一支架(101)上，定位板(102)上设有定位槽(103)，定位槽(103)与砧木配合，定位板(102)和夹紧机构之间设有间隔(108)。

7.如权利要求1所述的一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，其特征在于，所述单轴移载机构(4)包括包括第三支架(401)、第一伺服马达(403)、第一滑道(404)和第一滑块(405)，第一滑块(405)在第一滑道(404)内滑动，伺服马达(3)输出端连接第一丝杠(402)，第一滑块(405)上设有螺纹孔，第一丝杠(402)与第一滑块(405)上的螺纹孔配合，所述旋转柔性机构包括第二气动夹爪(301)、第二伺服马达(302)、转轴(303)和底座(304)，所述底座(304)与第一滑块(405)连接，转轴(303)与底座(304)之间转动连接，第二伺服马达(302)安装在底座上，第二伺服马达(302)输出端与转轴(303)连接，转轴(303)另一端与第二气动夹爪(301)连接。

8.如权利要求7所述的一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，其特征在于，所述第二伺服马达(302)与底座(304)之间设有减速机(305)，所述底座(304)左端设有第一立板(306)，减速机(305)与第一立板(306)连接，减速机(305)输出轴与转轴(303)通过联轴器连接，底座(304)上设有两第二立板(307)，转轴(303)与第二立板(307)转动连接，转轴(303)右端设有第一连接板(308)，第一连接板(308)与第二气动夹爪(301)连接；

所述第二气动夹爪(301)表面设有负压孔(312)，第二气动夹爪(301)侧面设有负压真空气管接头(313)，气管接头(313)与负压孔(312)连通，气管接头(313)通过负压真空气管与负压风机连接。

9.如权利要求1所述的一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，其特征在于，所述压子叶机构(5)包括第一滑台气缸(501)、第一升降板(502)和滚轮(503)，第一滑台气缸(501)缸体端与安装板(13)连接，第一滑台气缸(501)活塞杆端与第一升降板(502)连接，第一升降板(502)与第一滑台气缸(501)缸体端侧面滑动连接，滚轮(503)安装在第一升降板(502)上；

所述滚轮(503)与第一升降板(502)之间设有缓冲机构，所述缓冲机构包括直线轴承(509)、滑杆(510)和压缩弹簧(506)，直线轴承(509)固定在第一升降板(502)内，滑杆(510)上端穿过直线轴承(509)，滑杆(510)上端设有第二限位块(507)，所述滚轮(503)支撑在安装架(508)内，滑杆(510)下端与安装架(508)连接，压缩弹簧(506)套在滑杆(510)上，压缩弹簧(506)上端与直线轴承(509)下端接触，压缩弹簧(506)下端与安装架(508)接触。

10.如权利要求1所述的一种瓜类顶插接智能嫁接机器人，其特征在于，所述打孔机构包括第二连接架(601)、第二滑台气缸(602)、平移板(603)、第三滑台气缸(604)、第二升降板605)和打孔针(606)，第二连接架(601)与安装板(13)连接，第二滑台气缸(602)缸体端与第二连接架(601)连接，第二滑台气缸(602)活塞杆端与平移板(603)连接，第三滑台气缸(604)缸体端与平移板(603)连接，第三滑台气缸(604)活塞杆端与第二升降板605)连接，打孔针(606)安装在第二升降板605)上。