CN111165132B - 一种穴盘苗移栽装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种穴盘苗移栽装置和方法，装置包括苗箱、纵向移送苗机构、切块系统、横向移送苗机构、秧门、取苗末端执行器、旋转件、覆土镇压轮、导向槽、开沟器、苗箱支架和连接装置。穴盘苗被逐行间歇地移送至切块系统经成行分切，分切后的整行穴盘苗下移穴盘苗逐个在秧门口等待栽种，取苗末端执行器将穴盘苗逐个自秧门口拨入导向槽内，然后自动落入移栽沟内后覆土镇压轮对穴盘苗进行定植。待栽种苗离开秧门后，横向移送机构将分切好的穴盘苗逐个水平间歇移送至秧门，纵向移送苗机构向下间歇移送成行穴盘苗至切块系统进行分切，如此循环。本发明的通用性好、机构简单、作业速度高且切块精准，可应用于适宜不同作物的各类可降解穴盘苗的移栽。
Description
技术领域
本发明属于农业移栽机械领域，具体涉及一种穴盘苗的移栽技术。
背景技术
农作物移栽是将种子在适宜环境下培育成苗，再移栽到田间生长的农艺栽培技术，可以有效延长农作物的生长周期，避开低温等灾害性气候影响，提高幼苗的成活率，达到节本增效的目的。目前，全自动移栽穴盘苗通常设计取苗、送苗和栽苗三个执行机构分步骤完成或由专用一体化机构一次性完成。其中取苗机构是自动移栽机的核心部件，能实现将穴盘苗自育苗盘内取出，作业对象是易于被破坏的柔性秧苗-根系-基质组成的复合体，无论是顶出方式或夹取方式取苗，执行机构必须直接接触穴盘苗茎秆或苗钵钵体，然作物茎秆较为脆弱和存在穴盘苗根系不发达包裹成团性不佳等情况，倘若用力不当或定位不准就会造成伤苗，影响栽后穴盘苗的缓苗活棵或造成漏苗，并可能损坏育苗盘和移栽部件。取苗、送苗和栽苗由三个执行机构分步完成的移栽作业，单个机构执行往复运动，机构简单，但机构之间协调一致性要求较高，倘若一个机构存有问题则整套机构将无法作业，作业效率受限。一体化执行机构即采用一套机构完成取苗、送苗和栽苗三套动作，作业效率高，但机构设计加工复杂，穴盘苗移栽机构优化目标多、参数多、耦合性强，移栽要求机构形成复杂的轨迹，同时对姿态也有严格的要求，因此该移栽机构尚处于探索阶段，具体目标的优劣标准还未统一，部分目标还得以来试验比较来确定。
综上所述，传统的三个机构分步完成移栽作业各机构协调性要求高、移栽效率低，而采用育苗盘的顶出式或夹取式取苗的一体化移栽机构，存在机构设计复杂、移栽成本高等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种穴盘苗移栽装置和方法，以保证连续精准供苗、提高单个穴盘苗分切效果、满足机械高速移栽要求、避免伤苗、简化执行机构、提高移栽效率和效果。
为了解决以上技术问题，本发明采用移栽前无需将穴盘苗与育苗盘预先分离的带盘移栽设计，具体技术方案如下。
一种穴盘苗移栽装置，其特征在于包括：苗箱(1)、纵向移送苗机构(2)、切块装置(3)、横向移送苗机构(4)、秧门(5)、取苗末端执行器(6)、旋转件(7)、覆土镇压轮(8)、导向槽(9)、开沟器(10)、固定导轨(11)和连接装置(12)；
所述连接装置(12)上固定安装有固定导轨（11）、旋转件(7)、覆土镇压轮(8)、导向槽(9)、开沟器(10)；取苗末端执行器(6)固定安装于旋转件(7)上，并随旋转件(7)一起作旋转运动；所述固定导轨(11)上设置有秧门(5)；导向槽(9)安装于固定导轨(11)上；取苗末端执行器(6)、秧门(5)、导向槽(9)、开沟器(10)和覆土镇压轮(8)均与秧门(5)处的待栽苗处于同一平面；取苗末端执行器(6)为筷子式结构，实现将分切过的待栽苗自秧门(5)取送至开沟器(10)开出的栽植沟内；导向槽(9)由左右两片导片组合形成槽沟，以实现对脱离秧门的秧苗姿态控制；
所述横向移送苗机构(4)滑动安装于固定导轨(11)上，可实现沿导轨的往复滑动；横向移送苗机构(4)上固定安装有苗箱(1)、纵向移送苗机构(2)和切块装置(3)；苗箱(1)安装相对于机器前进方向有大于等于60度小于90度的倾角，以使得穴盘苗可靠地保持在育苗盘内；纵向移送机构(2)安装于苗箱(1)底部，实现成行间歇移送育苗盘至切块装置(3)；切块装置(3)安装于苗箱(1)底部，衔接纵向移送机构(2) 并将育苗盘分切成块；
连接装置(12)与外部动力传动装置的输出端相连。
所述横向移送苗机构(4)的驱动方式为螺旋轴或气缸驱动中的一种；螺旋轴的螺距或气缸活塞单次横向移动距离等于育苗盘的横向相邻钵体中心距。
所述纵向移送苗机构(2)的驱动方式为棘轮棘爪、齿轮齿条、链轮链条、气缸驱动中的任一种；纵向间歇移送距离等于育苗盘纵向相邻钵体中心距。
开沟器(10)为靴式开沟器、双圆盘开沟器、波纹盘开沟器方式中的任一种；开沟器宽度大于等于单个穴盘苗苗钵宽度。
所述育苗盘采用可降解材料制备而成，切块移栽到土壤后可以降解；育苗盘由上盘和下盘组成，可降解育苗盘上设计有专用横向切口。
一种穴盘苗移栽方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，调整好所述移栽装置，使其处于正常的工作状态；
步骤二，送切准备：育苗盘由上盘和下盘组成，待移栽的穴盘苗生长于育苗盘苗钵内；移栽作业前将育苗盘的下盘分离出去，使待移栽的穴盘苗单独位于可降解育苗盘上盘的钵体内，上盘钵体为上下贯通上大下小的锥体，下盘位于上盘的正下方与上盘配合使用；带上盘移栽可省去自育苗盘内取出穴盘苗的操作，少伤苗并降低对育苗农艺的要求，贯通设计利于栽后穴盘苗的根系下扎吸取水分和养分；将带有待移栽穴盘苗的整个上盘放置于苗箱(1)上，以实现整盘作业，从而减少准备工作的劳动强度、提高作业效率；
步骤三，成行分切：位于苗箱(1)上的整个上盘在重力作用下移至纵向移送机构(2)，在纵向移送机构(2)的驱动下穴盘苗被逐行间歇地移送至切块系统(3)，切块系统(3)对育苗盘沿苗箱下移方向即纵向从育苗盘钵体间的连接部切开；因育苗盘上表面垂直于育苗盘下移的方向即横向设计有贯穿钵体的专用横向切口，使得成行分切后育苗盘的各育苗钵钵体间彼此独立不相连；穴盘苗位于苗钵钵体内，钵体为降解材料制成，以实现穴盘苗连同钵体的带盘移栽，成行分切钵体间的连接部，避免对娇嫩秧苗和苗钵完整性的破坏，同时提高作业效率；
所述下盘的材质为可降解材质、PVC、PS材质中的任一种；所述的可降解材质能完全分解为二氧化碳和水；所述的PS材质盘可循环使用；使用PVC以降低成本；
步骤四，成行送苗：经分切好的成行单株穴盘苗经横向移送机构(4)逐个横向移送至秧门口(5)等待栽植；
步骤五，逐棵取苗：通过安装于旋转件(7)上的取苗末端执行器(6)做简单回转运动，将位于秧门口(5)等待栽种的穴盘苗逐个自秧门口(5)拨入导向槽(9)内，调整并固定穴盘苗的姿态，以防止下落过程中苗歪斜；取苗末端执行器(7)为筷子式结构，无需设计推苗器的复杂机构，简化运动轨迹设计；
步骤六，落沟定植：穴盘苗连同钵体进一步在取苗末端执行器(6)的扶持下脱离导向槽(9)，穴盘苗不再受导向槽(9)侧边限位，逐个落入开沟器(10)开出的栽植沟中，并由取苗末端执行器(6)扶持，以保证定植前的正确姿态，然后取苗末端执行器(6)向上提起做回程动作；再利用覆土镇压轮(8)对穴盘苗进行定植；整套流程省去了传统夹取和释放穴盘苗的开闭机构设计并且避免将苗从育苗盘夹持取出时发生的伤苗；移栽装置行走过程中，开沟器(10)被动开出一条栽植沟，为穴盘苗落沟定植做准备。
当所述步骤五中整行穴盘苗逐个自秧门口(5)拨入导向槽(9)内，即整行穴盘苗中最后一个穴盘苗离开秧门口(5)后，纵向移送机构(2)向下移送育苗盘，使得下一行穴盘苗移至与切块装置(3)对接，成行穴盘苗经分切后单独成块，经横向移送机构(4)逐个移送至秧门口(5)等待栽植。
本发明的工作过程如下。启动移栽装置，将整个带苗育苗盘喂入苗箱（1）内，育苗盘在重力作用下向下滑动至与纵向移送机构(2)契合，纵向移送机构(2)逐行移送穴盘苗至切块系统(3)，切块系统(3)转动与纵向移送机构(2)向下移送配合将育苗盘整行分切。经切块系统(3)分切后育苗盘成单体穴盘苗，成行移至固定导轨(11)上的秧门 (5)对应位置等待栽种。取苗末端执行器（6）旋转至秧门（5）处将单个待栽穴盘苗拨离秧门（5），并带苗滑过导向槽（9），最后脱离导向槽（9）落入开沟器（10）开出的栽植沟内，覆土镇压轮（8）对穴盘苗左右两侧覆土后压实，以完成穴盘苗的定植。在取苗末端执行器(6)移送走穴盘苗后，横向移送苗机构(4)作用带动苗箱 (1)完成水平方向的移送，将下一单体穴盘苗移送至待栽种秧门 (5)，直至整行穴盘苗全部栽种完成后纵向移送苗机构(2)继续工作。
连接装置能将整套移栽装置挂接于动力系统之后，并可依靠动力输出系统控制其升降。
本发明具有有益效果。本发明基于可降解材质育苗盘，分切后带盘移栽，使得移栽效率提高，而切块作用力直接作用于育苗盘，可防止机构伤苗；切块系统成行将整盘穴盘苗分切成块，切块精准，完成分切后取苗末端执行器采用简单的圆周运动以稳定控制穴盘苗姿态即可实现带盘高效落苗定植。采用本发明这样的技术方案可实现：分苗切块技术不受作物苗钵生长状态如茎杆粗壮、根系包裹钵体成团性等因素影响，提高了移栽技术对移栽农作物的适应性。基于可降解材质的育苗盘，本发明装置和方法可实现整个移栽过程中无需把穴盘苗从育苗盘里分离出来，而是直接切块后带盘移栽，解决了对穴盘苗抓取动作带来的伤苗问题；且执行机构简单、方便设计，作业效率高；整个移栽过程穴盘苗全部受控，其各关键点的姿态都有保证，作业轨迹简单，作业速度提高；可降解材质育苗盘可降解，无需回收，不对环境造成破坏。
附图说明
图1 为本发明装置的结构示意图。
图2 为本发明装置的工作流程图。
图中：1苗箱 2纵向移送苗机构 3切块装置 4横向移送苗机构 5秧门 6取苗末端执行器 7旋转件 8覆土镇压轮 9导向槽 10开沟器 11固定导轨 12连接装置。
具体实施方案
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明装置的结构如图1所示。一种基于可降解育苗盘的移栽装置，包括：苗箱1、纵向移送苗机构2、切块系统3、横向移送苗机构4、秧门5、取苗末端执行器6、旋转件7、覆土镇压轮8、导向槽9、开沟器10、固定导轨11和连接装置12。连接装置12上固定安装有固定导轨11、旋转件7、覆土镇压轮8、导向槽9、开沟器10。取苗末端执行器6固定安装于旋转件7上，并随旋转件7一起作旋转运动。取苗末端执行器6、秧门5、导向槽9、开沟器10和覆土镇压轮8均与秧门5处的待栽苗处于同一平面。固定导轨11上滑动安装横向移送苗机构4，可实现育苗盘沿导轨水平方向做往复滑动；横向移送苗机构4上固定安装有苗箱1、纵向移送苗机构2和切块装置3；苗箱1倾斜安装于横向移送苗机构4上；固定导轨11上设置有秧门5；纵向移送机构2安装于苗箱1底部，实现成行间歇移送育苗盘至切块系统3；切块系统3安装于苗箱1底部，承接纵向移送机构2送到位的成行穴盘苗；连接装置12与外部动力装置的输出端相连；所述育苗盘上设计有横向切口。苗箱1安装相对于机器前进方向有60度的倾角。
本发明的移栽方法流程图如图2所示，具体包括以下步骤。
步骤一，将育有成苗的育苗盘的下盘分离出去，将带有成苗的整个上盘放置于苗箱1上；
步骤二，将整盘穴盘苗喂入苗箱，育苗盘在重力作用下移至纵向移送机构2，在纵向移送机构2的驱动下穴盘苗被逐行间歇地移送至切块系统3，切块系统3对育苗盘进行成行一次分切；
步骤三，经成行分切后的整行穴盘苗下移，有且仅有单个穴盘苗在秧门口5等待栽种；
步骤四，通过安装于旋转件7上的取苗末端执行器6做简单回转运动，将穴盘苗逐个自秧门口5拨入导向槽9内；
步骤五，当穴盘苗脱离导向槽9后自动落入开沟器10开出的栽植沟内，再利用覆土镇压轮(8)对穴盘苗进行定植；移栽装置行走过程中，开沟器10被动开出一条栽植沟，为穴盘苗落沟定植做准备；
在待栽种苗离开秧门5后，横向移送机构4将分切好的穴盘苗逐个水平间歇移送至秧门5，整行穴盘苗被逐个横向移送完后纵向移送苗机构2向下移送成行穴盘苗至切块系统3进行分切，如此循环。
实施例
2019年6月底，在江苏南京场地上，利用本装置移栽约60天苗龄的72穴（6×12）辣椒苗。本装置挂接于插秧机底盘上，自底盘接出12V电源以供切块系统工作用，插秧机动力系统输出轴驱动纵横向移送机构和取苗旋转件。当人工喂苗入苗箱后即可启动移栽操作系统，整盘辣椒苗沿苗箱下移至纵向移送苗机构，育苗盘底部与纵向送苗机构契合，并由纵向送苗机构驱动间歇成行移送至分切系统，切刀分切穴格之间纵向棱边，配合可降解育苗盘带有横向分割线结构，成行穴盘苗即被分切为单个带盘穴盘苗落至秧门口位置等待移栽；开沟器在落苗栽植点位置前方，被动开出适宜深度和宽度的栽植沟；取苗末端执行器执行连续旋转运动，单个机构完成穴盘苗的自秧门口取苗、沿导向槽送苗和落苗栽植作业；覆土镇压轮则完成对穴盘苗的挤压覆土和镇压压实功能。整个工作循环均由机器完整执行，减少了劳动用工，提高了作业效率。
Claims (5)
1.一种穴盘苗移栽装置，其特征在于包括：苗箱(1)、纵向移送苗机构(2)、切块装置(3)、横向移送苗机构(4)、秧门(5)、取苗末端执行器(6)、旋转件(7)、覆土镇压轮(8)、导向槽(9)、开沟器(10)、固定导轨(11)和连接装置(12)；
所述连接装置(12)上固定安装有固定导轨（11）、旋转件(7)、覆土镇压轮(8)、导向槽(9)、开沟器(10)；取苗末端执行器(6)固定安装于旋转件(7)上，并随旋转件(7)一起作旋转运动；所述固定导轨(11)上设置有秧门(5)；导向槽(9)安装于固定导轨(11)上；取苗末端执行器(6)、秧门(5)、导向槽(9)、开沟器(10)和覆土镇压轮(8)均与秧门(5)处的待栽苗处于同一平面；取苗末端执行器(6)为筷子式结构，实现将分切过的待栽苗自秧门(5)取送至开沟器(10)开出的栽植沟内；导向槽(9)由左右两片导片组合形成槽沟，以实现对脱离秧门的秧苗姿态控制；
所述横向移送苗机构(4)滑动安装于固定导轨(11)上，可实现沿导轨的往复滑动；横向移送苗机构(4)上固定安装有苗箱(1)、纵向移送苗机构(2)和切块装置(3)；苗箱(1)安装相对于机器前进方向有大于或等于60度小于90度的倾角；纵向移送苗机构(2)安装于苗箱(1)底部，实现成行间歇移送育苗盘至切块装置(3)；切块装置(3)安装于苗箱(1)底部，衔接纵向移送苗机构(2) 并将育苗盘分切成块；
连接装置(12)与外部动力传动装置的输出端相连；
所述育苗盘采用可降解材料制备而成，切块移栽到土壤后可以降解；育苗盘由上盘和下盘组成，可降解育苗盘上盘设计有专用横向切口；
所述切块装置(3)对育苗盘沿苗箱下移方向即纵向从育苗盘钵体间的连接部切开；因育苗盘上表面垂直于育苗盘下移的方向即横向设计有贯穿钵体的专用横向切口，使得成行分切后育苗盘的各育苗钵钵体间彼此独立不相连；
所述横向移送苗机构(4)的驱动方式为螺旋轴或气缸驱动中的一种；螺旋轴的螺距或气缸活塞单次横向移动距离等于育苗盘的横向相邻钵体中心距。
2.根据权利要求1所述的穴盘苗移栽装置，其特征在于：所述纵向移送苗机构(2)的驱动方式为棘轮棘爪、齿轮齿条、链轮链条、气缸驱动中的任一种；纵向间歇移送距离等于育苗盘纵向相邻钵体中心距。
3.根据权利要求1所述的穴盘苗移栽装置，其特征在于：开沟器(10)为靴式开沟器、双圆盘开沟器、波纹盘开沟器方式中的任一种；开沟器宽度大于或等于单个穴盘苗苗钵宽度。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的穴盘苗移栽装置的移栽方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，调整好所述移栽装置，使其处于正常的工作状态；
步骤二，送切准备：育苗盘由上盘和下盘组成，待移栽的穴盘苗生长于育苗盘苗钵内；移栽作业前将育苗盘的下盘分离出去，使待移栽的穴盘苗单独位于可降解育苗盘上盘的钵体内，上盘钵体为上下贯通上大下小的锥体，下盘位于上盘的正下方与上盘配合使用；将带有待移栽穴盘苗的整个上盘放置于苗箱(1)上，以实现整盘作业；
步骤三，成行分切：位于苗箱(1)上的整个上盘在重力作用下移至纵向移送苗机构(2)，在纵向移送苗机构(2)的驱动下穴盘苗被逐行间歇地移送至切块装置(3)，切块装置(3)对育苗盘沿苗箱下移方向即纵向从育苗盘钵体间的连接部切开；因育苗盘上表面垂直于育苗盘下移的方向即横向设计有贯穿钵体的专用横向切口，使得成行分切后育苗盘的各育苗钵钵体间彼此独立不相连；穴盘苗位于苗钵钵体内，钵体为降解材料制成；
所述下盘的材质为可降解材质、PVC、PS材质中的任一种；所述的可降解材质为能完全分解为二氧化碳和水，所述的PS材质盘为实现循环使用，使用PVC以降低成本；
步骤四，成行送苗：经分切好的成行单株穴盘苗经横向移送苗机构(4)逐个横向移送至秧门口等待栽植；
步骤五，逐棵取苗：通过安装于旋转件(7)上的取苗末端执行器(6)做简单回转运动，将位于秧门口等待栽种的穴盘苗逐个自秧门口拨入导向槽(9)内，调整并固定穴盘苗的姿态，以防止下落过程中苗歪斜；取苗末端执行器(6)为筷子式结构，无需设计推苗器的复杂机构，简化运动轨迹设计；
步骤六，落沟定植：穴盘苗连同钵体进一步在取苗末端执行器(6)的扶持下脱离导向槽(9)，穴盘苗不再受导向槽(9)侧边限位，逐个落入开沟器(10)开出的栽植沟中，并由取苗末端执行器(6)扶持，以保证定植前的正确姿态，然后取苗末端执行器(6)向上提起做回程动作；再利用覆土镇压轮(8)对穴盘苗进行定植；移栽装置行走过程中，开沟器(10)被动开出一条栽植沟，为穴盘苗落沟定植做准备。
5.根据权利要求4所述的移栽方法，其特征在于：当所述步骤五中整行穴盘苗逐个自秧门口拨入导向槽(9)内，即整行穴盘苗中最后一个穴盘苗离开秧门口后，纵向移送苗机构(2)向下移送育苗盘，使得下一行穴盘苗移至与切块装置(3)对接，成行穴盘苗经分切后单独成块，经横向移送苗机构(4)逐个移送至秧门口等待栽植。
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