CN112262644A - 全自动钵苗取喂苗系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动钵苗取喂苗系统，包括机架、钵苗横向输送机构、钵苗纵向输送机构、旋转支架、导苗管和双升降型气动取苗机械手，钵苗横向输送机构设置在机架上，钵苗纵向输送机构设置在钵苗横向输送机构上，钵苗横向输送机构用于带动钵苗纵向输送机构在水平面上左右移动，钵苗纵向输送机构上放置有多个钵苗盘，钵苗纵向输送机构用于带动钵苗盘在水平面上前后移动，钵苗横向输送机构和钵苗纵向输送机构的运动方向相互垂直，导苗管设置在机架上且位于钵苗纵向输送机构前方。本发明能实现水稻钵苗的自动喂入、抓取、夹紧、运送、推离和栽植，可以连续栽植，稳定性好，自动化程度高，结构简单、制造成本低、维修更换方便。

Description

全自动钵苗取喂苗系统

技术领域

本发明涉及钵苗移栽技术领域，具体涉及一种全自动钵苗取喂苗系统。

背景技术

水稻移栽技术主要适用于小面积种植，按照秧苗的类型可以可分为毯状苗插秧技术和钵苗移栽技术。毯状苗插秧技术的钵苗比较整齐划一且苗直立性较好，但是分秧钢针在取苗的过程中，钵苗根部由于撕扯作用会受到较大的损伤，钵土内的营养基质大部分丢失，钵苗生长发育周期长，后期生长发育追肥量高，造成不必要成本的增加。钵苗移栽技术利用塑料钵盘培育钵苗，分插机构再抓取钵苗时对苗根系损伤较小，栽植后根部的营养基质基本保留，有效分蘖多，栽植深度浅，能够充分利用光照等自然条件来积累温度，生长较快。钵苗移栽机械的研究前景大,并具有市场潜力。

取苗机械手是钵苗移栽机的重要组成部分，它的作用是夹持钵苗的基质，快速平稳准确地将钵苗送至栽植机构，并尽可能减少“伤秧”和“基质丢失”现象的发生。目前的取苗方式主要分成两种，迎面扎取式和顶出夹取式。迎面扎取式取苗是直接将秧爪插入钵苗基质中，靠秧爪的夹紧力和秧爪与基质之间的摩擦力完成钵苗的抓取；而顶出夹取式取苗需要设计一个顶出机构，从苗盘底部小孔向上将钵苗顶出。由于顶出夹取式相比于迎面扎取式多一道工序，涉及的结构会更加复杂，并且难以实现动作同步，在田间恶劣环境下工作时稳定性较差。并且目前的取苗机械手大都是机械式的，机构比较复杂，自动化程度低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述问题，提供一种全自动钵苗取喂苗系统，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种全自动钵苗取喂苗系统，包括机架、钵苗横向输送机构、钵苗纵向输送机构、旋转支架、导苗管和双升降型气动取苗机械手，所述钵苗横向输送机构设置在机架上，所述钵苗纵向输送机构设置在钵苗横向输送机构上，所述钵苗横向输送机构用于带动钵苗纵向输送机构在水平面上左右移动，所述钵苗纵向输送机构上放置有多个钵苗盘，所述钵苗纵向输送机构用于带动钵苗盘在水平面上前后移动，所述钵苗横向输送机构和钵苗纵向输送机构的运动方向相互垂直，所述导苗管设置在机架上且位于钵苗纵向输送机构前方；

所述旋转支架一端通过转轴与机架铰接，双升降型气动取苗机械手设置在旋转支架一端，旋转支架用于带动双升降型气动取苗机械手在水平面上绕转轴转动，并带动双升降型气动取苗机械手在钵苗纵向输送机构上方和导苗管上方之间往复移动；

所述双升降型气动取苗机械手包括提秧升降机构和抓秧机构，所述提秧升降机构用于带动抓秧机构上升或下降，所述抓秧机构用于对钵苗盘内的钵苗进行抓取。

进一步的，钵苗纵向输送机构包括压盘装置、步进电机和两套型号尺寸相同的链条和链轮，两套链条之间水平平行均匀设置有多个销轴，钵苗盘背面设置有能与销轴配合的沟槽，所述钵苗盘通过沟槽可拆卸安装在销轴上；所述链条用于通过带动销轴向前移动进而带动钵苗盘向前移动；

所述钵苗纵向输送机构上表面两侧的钵苗盘外侧边位于压盘装置和销轴之间的间隙内。

进一步的，钵苗横向输送机构为滚珠丝杆机构。

进一步的，所述抓秧机构包括筷子式秧爪、推秧器、秧爪固定平台和推秧器升降机构，所述推秧器升降机构固定在秧爪固定平台上方，筷子式秧爪固定在秧爪固定平台下方，所述推秧器升降机构用于带动推秧器上下移动，使得推秧器相对靠近或远离筷子式秧爪，进而使得推秧器和筷子式秧爪夹紧或放松钵苗。

进一步的，所述筷子式秧爪为开口向下的U形，且两臂下方为锥尖，两臂外侧设置有凸块，所述推秧器下端水平设置有八字形推秧块，所述推秧器位于筷子式秧爪的后方且用于带动八字形推秧块沿筷子式秧爪外侧上下移动，所述推秧块两端位于凸块正下方，所述推秧器用于通过带动推秧块上下移动靠近或远离凸块对钵苗进行夹紧。

进一步的，所述凸块为三角形凸块，且三角形的斜边朝下，所述推秧块两端相对的一侧开设有凹槽，凹槽外侧面为斜面，且推秧块两端位于凸块正下方时，凹槽的外侧面与凸块的下表面贴合。

进一步的，所述提秧升降机构和推秧器升降机构均为气缸。

本发明的有益效果为：本发明能实现水稻钵苗的自动喂入、抓取、夹紧、运送、推离和栽植，可以连续栽植，稳定性好，自动化程度高，结构简单、制造成本低、维修更换方便。本发明的双升降型气动取苗机械手采用两个升降机构即可完成钵苗的抓取、夹紧和推离，结构简单新颖，反应速度快，自动化程度高，采用的筷子式秧爪侧面设置有两个凸块，配合推秧器升降气缸可以夹紧钵苗，防止钵苗从取苗点运送至投苗点的过程中掉落，减少漏栽现象的发生，移栽质量好。本发明采用的推秧器的八字型推秧块可以有效地钵苗推离筷子式秧爪，避免出现夹秧现象，提高移栽效率。

附图说明

图1是本发明的送苗路线示意图；

图2是钵苗输送机构结构示意图；

图3是本发明的俯视结构示意图；

图4是双升降型气动取苗机械手立体结构示意图；

图5是双升降型气动取苗机械手下端结构示意图；

图6是双升降型气动取苗机械手剖视结构示意图。

附图中各标号代表的部件列表如下：

1、机架；2、钵苗横向输送机构；3、钵苗纵向输送机构；4、旋转支架；5、导苗管；6、双升降型气动取苗机械手；7、钵苗盘；61、提秧升降机构；62、抓秧机构；31、压盘装置；32、步进电机；33、链条；34、链轮；35、销轴；621、筷子式秧爪；622、推秧器；623、秧爪固定平台；624、推秧器升降机构；625、凸块；626、八字形推秧块；627、凹槽

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”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。

如图1-图3所示，一种全自动钵苗取喂苗系统，包括机架1、钵苗横向输送机构2、钵苗纵向输送机构3、旋转支架4、导苗管5和双升降型气动取苗机械手6，所述钵苗横向输送机构2设置在机架1上，所述钵苗纵向输送机构3设置在钵苗横向输送机构2上，所述钵苗横向输送机构2用于带动钵苗纵向输送机构3在水平面上左右移动，所述钵苗纵向输送机构3上放置有多个钵苗盘7，所述钵苗纵向输送机构3用于带动钵苗盘7在水平面上前后移动，所述钵苗横向输送机构2和钵苗纵向输送机构3的运动方向相互垂直，所述导苗管5设置在机架1上且位于钵苗纵向输送机构3前方，

所述旋转支架4一端通过转轴与机架1铰接，双升降型气动取苗机械手6设置在旋转支架4一端，旋转支架4用于带动双升降型气动取苗机械手6在水平面上绕转轴转动，并带动双升降型气动取苗机械手6在钵苗纵向输送机构3上方和导苗管5上方之间往复移动；

所述双升降型气动取苗机械手6包括提秧升降机构61和抓秧机构62，所述提秧升降机构61用于带动抓秧机构62上升或下降，所述抓秧机构62用于对钵苗盘7内的钵苗进行抓取。

作为一种实施方式，钵苗纵向输送机构3包括压盘装置31、步进电机32和两套型号尺寸相同的链条33和链轮34，两套链条33之间水平平行均匀设置有多个销轴35，钵苗盘7背面设置有能与销轴35配合的沟槽，所述钵苗盘7通过沟槽可拆卸安装在销轴35上；所述链条33用于通过带动销轴35向前移动进而带动钵苗盘7向前移动；

所述压盘装置31对称设置在销轴35两端且固定在机架1上表面两侧，所述钵苗纵向输送机构3上表面两侧的钵苗盘7外侧边位于压盘装置31和销轴35之间的间隙内。

作为一种实施方式，钵苗横向输送机构2为滚珠丝杆机构。

如图4-图6所示，作为一种实施方式，所述抓秧机构62包括筷子式秧爪621、推秧器622、秧爪固定平台623和推秧器升降机构624，所述推秧器升降机构624固定在秧爪固定平台623上方，筷子式秧爪621固定在秧爪固定平台623下方，所述推秧器升降机构624用于带动推秧器622上下移动，使得推秧器622相对靠近或远离筷子式秧爪621，进而使得推秧器622和筷子式秧爪621夹紧或放松钵苗。

作为一种实施方式，所述筷子式秧爪621为开口向下的U形，且两臂下方为锥尖，两臂外侧设置有凸块625，所述推秧器622下端水平设置有八字形推秧块626，所述推秧器622位于筷子式秧爪621的后方且用于带动八字形推秧块626沿筷子式秧爪621外侧上下移动，所述推秧块两端位于凸块625正下方，所述推秧器622用于通过带动推秧块上下移动靠近或远离凸块625对钵苗进行夹紧。

作为一种实施方式，所述凸块625为三角形凸块，且三角形的斜边朝下，所述推秧块两端相对的一侧开设有凹槽627，凹槽627外侧面为斜面，且推秧块两端位于凸块625正下方时，凹槽627的外侧面与凸块625的下表面贴合。

作为一种实施方式，所述提秧升降机构61和推秧器升降机构624均为气缸。

本实施例中，钵苗盘为水稻钵苗盘，采用406孔的水稻育秧钵苗软塑料盘，横向14个孔，纵向29个孔，穴孔呈正四棱台形状，下方开有渗水小孔，穴距为20mm，钵苗纵向输送机构和钵苗横向输送机构的移动一个单位的距离均为20mm。

本实施例中，本发明的全自动钵苗取喂苗系统水稻用于水稻钵苗的移栽，

所述的推秧器升降机构的气缸的行程为20mm，其活塞杆提升至最上方时，推秧器的八字型推秧块的上表面与筷子式秧爪凸起的上表面齐平。提秧升降机构的气缸的行程为40mm，两个气缸由同一气泵供气。

使用时，将本发明的全自动钵苗取喂苗系统放置在行走机构上，如图1所示，取喂苗系统一次可以移栽两株水稻钵苗，抓取水稻钵苗的位置为取苗点A₁、A₂，即靠近导苗管的最前端一排水稻钵苗，投放水稻钵苗的位置为投苗点B₁和B₂，取苗点和投苗点的位置在移栽过程中始终保持不变，序号1-14表示水稻钵苗的移栽顺序，每次移栽一行水稻钵苗，钵苗横向输送机构需要横向移动六次，移栽下一行水稻钵苗时，钵苗纵向输送机构需要纵向移动一次，水稻钵苗输送装置呈“己”字型的喂苗路线。取苗机械手将水稻钵苗从苗盘中取出后，跟随着旋转支架转动将水稻钵苗移至导苗管的上方，水稻钵苗沿着导苗管栽植在水田中，最前端一排水稻钵苗被移栽完毕后，剩下一排空的钵苗盘，然后钵苗纵向输送机构继续向前移动一个株距，链条带动空钵苗盘移动到压盘装置外，随着链条转动掉落到下方的苗盘回收箱内，后一排水稻钵苗被移动到前端位置，同时行走机构带动取喂苗系统向前移动一个株距，继续进行栽植，如此往复进行，可连续移栽水稻钵苗，并对空钵苗盘进行回收。

本发明的工作过程为：

钵苗纵向输送机构的链轮由步进电机通过联轴器连接链轮轴进行驱动，当一行苗取完之后，步进电机转动一定角度使得钵苗盘向前移动一个穴距，给步进电机一定规律的脉冲，将步进电机的间歇旋转运动转化成钵苗盘间歇直线运动。整个纵向移动机构固定在直线轴承座，可以在光轴上横向移动，摩擦阻力小，光轴承担着纵向送苗机构的全部重量。同时在喂苗机构下方安装有滚珠丝杠结构，同样滚珠丝杠的丝杠由步进电机连接着联轴器驱动，丝杠的旋转运动带动螺母直线运动，螺母直线运动带着钵苗纵向输送机构做横向运动。取苗机械手的筷子式秧爪在提秧升降机构的作用下插入至水稻钵苗的基质中，与此同时推秧杆升降气缸通过联轴器将推秧器提升至筷子式秧爪的凸起上方，秧爪之间的距离缩小，夹紧水稻钵苗。然后提秧升降机构将水稻钵苗提升，脱离钵苗盘，完成抓取夹紧提升动作。随后取喂苗系统将水稻钵苗送至导苗管的上方，此时，推秧杆升降气缸向下通过推秧器将水稻钵苗推离秧爪。最后在取喂苗系统作用下，取苗机械手沿原路返回取苗点，完成了一个取苗周期。

在全自动钵苗取喂苗系统中，取苗机械手抓取水稻钵苗的位置保持不变，将水稻钵苗推离筷子式秧爪的位置也保持不变，水稻钵苗输送装置呈“己”字型喂苗路线，取苗机械手将水稻钵苗从苗盘中取出后，步进电机驱动旋转支架，取苗机械手绕定轴旋转将水稻钵苗移至导苗管的正上方，在推秧器的作用下，水稻钵苗脱离筷子式秧爪沿着导苗管栽植到水田中，当水稻钵苗脱离秧爪的位置距离地面750-1500mm时，秧苗栽植深度可以满足农艺要求。

移栽完毕后，取苗机械手最后又在旋转支架的作用下，返回至下一个待取钵苗的正上方，继续进行钵苗栽植。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全自动钵苗取喂苗系统，其特征在于，包括机架(1)、钵苗横向输送机构(2)、钵苗纵向输送机构(3)、旋转支架(4)、导苗管(5)和双升降型气动取苗机械手(6)，所述钵苗横向输送机构(2)设置在机架(1)上，所述钵苗纵向输送机构(3)设置在钵苗横向输送机构(2)上，所述钵苗横向输送机构(2)用于带动钵苗纵向输送机构(3)在水平面上左右移动，所述钵苗纵向输送机构(3)上放置有多个钵苗盘(7)，所述钵苗纵向输送机构(3)用于带动钵苗盘(7)在水平面上前后移动，所述钵苗横向输送机构(2)和钵苗纵向输送机构(3)的运动方向相互垂直，所述导苗管(5)设置在机架(1)上且位于钵苗纵向输送机构(3)前方；

所述旋转支架(4)一端通过转轴与机架(1)铰接，双升降型气动取苗机械手(6)设置在旋转支架(4)一端，旋转支架(4)用于带动双升降型气动取苗机械手(6)在水平面上绕转轴转动，并带动双升降型气动取苗机械手(6)在钵苗纵向输送机构(3)上方和导苗管(5)上方之间往复移动；

所述双升降型气动取苗机械手(6)包括提秧升降机构(61)和抓秧机构(62)，所述提秧升降机构(61)用于带动抓秧机构(62)上升或下降，所述抓秧机构(62)用于对钵苗盘(7)内的钵苗进行抓取。

2.根据权利要求1所述的全自动钵苗取喂苗系统，其特征在于，钵苗纵向输送机构(3)包括压盘装置(31)、步进电机(32)和两套型号尺寸相同的链条(33)和链轮(34)，两套链条(33)之间水平平行均匀设置有多个销轴(35)，钵苗盘(7)背面设置有能与销轴(35)配合的沟槽，所述钵苗盘(7)通过沟槽可拆卸安装在销轴(35)上；所述链条(33)用于通过带动销轴(35)向前移动进而带动钵苗盘(7)向前移动；

所述压盘装置(31)对称设置在销轴(35)两端且固定在机架(1)上表面两侧，所述钵苗纵向输送机构(3)上表面两侧的钵苗盘(7)外侧边位于压盘装置(31)和销轴(35)之间的间隙内。

3.根据权利要求1所述的全自动钵苗取喂苗系统，其特征在于，钵苗横向输送机构(2)为滚珠丝杆机构。

4.根据权利要求1所述的全自动钵苗取喂苗系统，其特征在于，所述抓秧机构(62)包括筷子式秧爪(621)、推秧器(622)、秧爪固定平台(623)和推秧器升降机构(624)，所述推秧器升降机构(624)固定在秧爪固定平台(623)上方，筷子式秧爪(621)固定在秧爪固定平台(623)下方，所述推秧器升降机构(624)用于带动推秧器(622)上下移动，使得推秧器(622)相对靠近或远离筷子式秧爪(621)，进而使得推秧器(622)和筷子式秧爪(621)夹紧或放松钵苗。

5.根据权利要求1所述的全自动钵苗取喂苗系统，其特征在于，所述筷子式秧爪(621)为开口向下的U形，且两臂下方为锥尖，两臂外侧设置有凸块(625)，所述推秧器(622)下端水平设置有八字形推秧块(626)，所述推秧器(622)位于筷子式秧爪(621)的后方且用于带动八字形推秧块(626)沿筷子式秧爪(621)外侧上下移动，所述推秧块两端位于凸块(625)正下方，所述推秧器(622)用于通过带动推秧块上下移动靠近或远离凸块(625)对钵苗进行夹紧。

6.根据权利要求1所述的全自动钵苗取喂苗系统，其特征在于，所述凸块(625)为三角形凸块，且三角形的斜边朝下，所述推秧块两端相对的一侧开设有凹槽(627)，凹槽(627)外侧面为斜面，且推秧块两端位于凸块(625)正下方时，凹槽(627)的外侧面与凸块(625)的下表面贴合。

7.根据权利要求1所述的全自动钵苗取喂苗系统，其特征在于，所述提秧升降机构(61)和推秧器升降机构(624)均为气缸。

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