CN112449895A - 一种半自动化嫁接机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器人技术领域,特别是一种半自动化嫁接机器人，其特征是：至少包括工作平台、升降台、两侧Y轴定位机构、X轴定位与运输机构、旋转切苗机构、育苗盘；所述工作平台整体为一平面结构，上面开有装配孔，通过装配孔和固定件分别固定安装左右两侧Y轴定位机构、上方X轴定位与运输机构，中间升降台及旋转切苗机构，两侧Y轴定位机构用于从两侧向中间移动，通过夹板插同时配合X轴定位与运输机构的上下两层夹板交错运动插入幼苗间隙，靠拢夹紧幼苗根茎。它提供一种能极大地降低农业生产人员数量并显著降低劳动强度半自动化嫁接机器人。

Description

一种半自动化嫁接机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域,特别是一种半自动化嫁接机器人，应用于智能农机装备工程领域，可自动完成基于贴接法嫁接过程的前序和后序规范动作，辅以人工上夹动作，可同时嫁接多株幼苗，显著提高嫁接生产效率；该发明可用于智能农机作业农场、育苗产业基地、新型智慧农场等。
技术背景
人们追求更高的生活需求和相关科学技术的快速发展促进了农业生产方式的改变，面向改善品质和生产效率的嫁接技术正在兴起。农业生产中的嫁接技术有利于克服作物连作障碍、增强植株抗病性、改善品质提高产量。伴随着流程自动化及智能控制技术的快速发展，智能农机领域自动瓜果蔬菜嫁接机器人的研究越来越受到重视。以现有农业生产中的西瓜嫁接种植为例，自动嫁接的生产效率较人工嫁接能提高3倍，其成长期的健壮性也具有明显的提高。
嫁接技术是植物人工繁殖方法之一，其提出并发展已经有较长的历史。嫁接的基本原理是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。嫁接时为了确保接穗的成活率，应当使接穗与砧木的形成层紧密结合。形成的完整植株的上半部分叫做接穗；下半部分叫做砧木。已有的文献和大量实践也促进了嫁接方式的发展，目前常见的嫁接方式有靠接法、插接法、劈接法、贴接法、套管嫁接、针式嫁接等。嫁接方式对成活率和生产效率具有一定的影响，为减少劳动机械重复性和提高生产效率，嫁接机器人已被提出并快速发展。
目前，嫁接机器被提出及研究尚处在快速发展过程中，从国内外的嫁接机器人开发情况来看，用于瓜果蔬菜类的农业自动嫁接机技术基本上处于实验研究和开发推广的阶段。已有的嫁接机器人操作对象主要是瓜果类作物，以茄科类植物较多；嫁接方式以贴接法为主，嫁接固定所用材料一般为塑料夹子、套管等。绝大多数的嫁接机器人基本上只能完成接穗砧木的过程，即实现自动切削与辅助嫁接；实现全自动化嫁接的机器人几乎没有相关产品。同时，嫁接机器人在工作过程中对于嫁接苗也有一定的要求，如国外嫁接苗一般采用育苗盘种植、国内蔬菜基地一般采用营养钵育苗。
在国内外现有相关研究进展中，提出的嫁接机器人结构方案较为广泛，部分也具有明显的特色，如日本井关公司GRF800-U的瓜类全自动嫁接机，该机适用于瓜类作物，以节省人工为研发目标，开发了基于穴盘苗的自动上苗装置代替人工上苗作业，且可实现穴盘内缺苗自动检测仅需一人供给穴盘上苗，生产效率可达800株/小时，嫁接成功率为 95%，尚处在实验阶段的此类全自动机器人系统结构相对复杂，价格昂贵，全自动嫁接机售价达到100 万元人民币以上，用户难以接受，并且该嫁接机对秧苗的标准化要求很高，推广应用难度很大。如专利CN209964697U和CN109716949A发明了一种嫁接机器人，该嫁接机器人包括底座、旋转切削机构、送夹机构、穗木送苗机构和砧木送苗机构；其中旋转切削机构包括刀头固定块，且采用机械手的形式实现对嫁接对象的抓取等。该结构形式复杂，且单株嫁接的效率并不高，操作控制难度较大。褚佳等（褚佳,张立博,张铁中,张文波,王粮局,刘展.葫芦科穴盘苗单人操作嫁接机器人设计与试验[J].农业机械学报,2017,48(1):7-13.）发展优化了单株嫁接机器人，采用机械手的方式实现对单株苗的嫁接；但该结构复杂且不能显著提高农业嫁接效率。此外，也有基于视觉的嫁接机器人的方案被提出（张健. 视觉驱动的自动嫁接机样机的试制研究[D].浙江理工大学,2018.），但其对识别和定位精度要求过高，在农业生产中适用性较差。结合我国实际农机装备发展需求，本发明提出一种能极大地降低农业生产人员数量并显著降低劳动强度半自动化嫁接机器人。
发明内容
本发明的目的是提供一种能极大地降低农业生产人员数量并显著降低劳动强度半自动化嫁接机器人。
本发明的所涉及的一种半自动化嫁接机器人，其特征是：至少包括工作平台（1-1）、升降台（1-2）、两侧Y轴定位机构（1-3）、X轴定位与运输机构（1-4）、旋转切苗机构（1-5）、育苗盘（1-6）；所述工作平台（1-1）整体为一平面结构，上面开有装配孔，通过装配孔和固定件分别固定安装左右两侧Y轴定位机构（1-3）、上方X轴定位与运输机构（1-4），中间升降台（1-2）及旋转切苗机构（1-5），两侧Y轴定位机构用于从两侧向中间移动，通过夹板插同时配合X轴定位与运输机构的上下两层夹板交错运动插入幼苗间隙，靠拢夹紧幼苗根茎；所述的旋转切苗机构在工作平台（1-1）的中间，在升降台（1-2）作用下向下移动到工作位置，刀具旋转开始切断接穗和砧木，然后在升降台（1-2）作用下切苗机构上移回到原来位置。
所述的工作平台（1-1）长度范围600mm-1200mm，宽400-800mm，厚度为6-15mm，工作平台（1-1）左侧开大孔用来丢弃切掉的砧木苗的枝或芽，中间开孔用来安装升降台（1-2），升降台（1-2）活动固定育苗盘（1-6），通过升降台（1-2）控制育苗盘（1-6）上下移动。
所述工作平台（1-1），嫁接时处在生产线上的育苗盘（1-6）沿着挡板进入升降台（1-2）处，左右两侧的Y轴定位机构（1-3）夹紧幼苗，在旋转切苗机构（1-5）完成切削操作后，中间升降台（1-2)下降，X轴定位与运输机构(1-4)把接穗运往砧木苗所在位置，升降台(1-2)上升，使接穗砧木对齐；左右两边的电机用来驱动Y轴定位机构(1-3)沿X轴方向运动插入幼苗间隙，上方电机用来驱动X轴定位与运输机构(1-4)沿X轴运动，将切好的幼苗运输到指定位置。
所述的升降台(1-2)在工作平台(1-1)中间位置，升降台(1-2)通过工作平台(1-1)中间开孔安装，升降台(1-2)与X轴定位与运输机构(1-4)连接，嫁接时处在生产线上的育苗盘(1-6)沿着挡板进入升降台(1-2)处，左右两侧的Y轴定位机构(1-3)夹紧幼苗，在旋转切苗机构(1-5)完成切削操作后，X轴定位与运输机构(1-4)向左移动，升降台下移，把切好的接穗苗运输到砧木根茎所在位置，X轴定位与运输机构(1-4)把接穗运往砧木苗所在位置，X轴定位与运输机构(1-4)向右移动升降台上移，使接穗砧木对齐,左右两边的电机用来驱动Y轴定位机构(1-3)沿X轴方向运动插入幼苗间隙，上方电机用来驱动X轴定位与运输机构(1-4)沿X轴运动，将切好的幼苗运输到指定位置。
所述Y轴定位机构(1-3)包括：Y轴定位机构上层夹板(1)、Y轴定位机构下层夹板(2)、Y轴定位机构柔性插杆(5)、Y轴定位机构电机(6)、Y轴定位机构滑动杆(3)、Y轴定位机构上层夹板(1)和Y轴定位机构下层夹板(2)与Y轴定位机构滑动杆(3)滑动连接，Y轴定位机构上层夹板(1)和Y轴定位机构下层夹板(2)与Y轴定位机构传动杆(4)通过Y轴定位机构电机(6)连接，电机轴转动，Y轴定位机构传动杆(4)带动Y轴定位机构上层夹板(1)和Y轴定位机构下层夹板(2)以相反方向沿Y轴定位机构滑动杆(3)反方向滑动。
所述Y轴定位机构上层夹板（1）和Y轴定位机构下层夹板（2）分别固定有Y轴定位机构柔性插杆（5），工作时Y轴定位机构上层夹板（1）和Y轴定位机构下层夹板（2）沿X轴方向运动以相反方向运动，夹板靠拢在一起就可夹紧幼苗；在育苗盘（1-6）进入工作平台（1-1）的工作区后沿X轴方向运动插入幼苗间隙，通过Y轴定位机构柔性插杆（5）夹紧幼苗；Y轴定位机构柔性插杆（5）有力传感器以测试夹紧力，防夹板损伤幼苗。
所述Y轴定位机构（1-3）实现Y方向固定接穗苗和砧木苗；传送带运送育苗盘（1-6）到升降台（1-2）处后，左Y轴定位机构（1-3）在Y轴定位机构电机（6）的驱动下沿X轴方向插如幼苗间隙；然后右Y轴定位机构（1-3）的X轴定位电机（12）工作，带动X轴定位传动杆（9）转动使上下两层夹具沿相反的方向运动，最终夹紧幼苗根茎；上下两层夹具夹板靠拢后相距4-10mm，为了使幼苗既能被夹住，又不对其造成损伤，所以在夹板上添加柔性垫片来保护脆弱的幼苗，根据统计的接穗与砧木幼苗平均根茎，对夹持接穗苗的夹板上添加厚度为1-5mm的柔性材料,对夹持砧木的夹板上添加厚度为1-5mm的柔性材料，添加柔性材料后，砧木侧夹板合拢后有1-8mm间隙，接穗侧有1-5mm间隙。
所述X轴定位与运输机构（1-4）包括：X轴定位上层夹板（7）、X轴定位下层夹板（8）、X轴定位传动杆（9）、X轴定位滑动杆（10）、X轴定位柔性插杆（11）、X轴定位电机（12）；X轴定位上层夹板（7）和X轴定位下层夹板（8）与X轴定位滑动杆（10）滑动连接，X轴定位上层夹板（7）和X轴定位下层夹板（8）与X轴定位传动杆（9）通过X轴定位电机（12）连接，X轴定位电机（12）轴转动，X轴定位传动杆（9）带动X轴定位上层夹板（7）和X轴定位下层夹板（8）以相反方向沿X轴定位滑动杆（10）反方向滑动。
所述旋转切苗机构（1-5）包括4个刀具，4个刀具分别固定在螺旋升降孔架上，刀具包括：刀片（16）、刀具支架（13），刀片（16）固定在U型刀具支架（13）口内，U型口两边有对称的刀具转轴（15），4个刀具两两一组分别切削接穗苗和砧木苗；刀架沿Z轴方向上下移动，做进出工作区的动作；刀具固定的螺旋升降孔架中间为螺旋升降孔（14），刀具通过螺旋升降孔（14）的固定轴使刀片做圆周运动来切削幼苗茎秆。
所述刀片（16）刀臂20-35mm，刀片长度为10-20mm，刀臂与刀片夹角为60度。
所述嫁接机器人流程示意步骤是：
1）传送带将两个育苗盘送入升降台指定位置处，然后按下开关按钮，机器开始工作,耗时3s；
2）两侧Y轴定位机构向中间移动，同时夹板插入幼苗间隙,耗时2s；
3）Y轴定位机构与X轴定位与运输机构的上下两层夹板1、2、7、8交错运动，靠拢夹紧幼苗根茎，耗时1s；
4）旋转切苗机构向下移动到工作位置，刀具旋转开始切断接穗和砧木，然后切苗机构上移回到原来位置，耗时6s；
5）X轴定位与运输机构1-4向左移动，升降台下移，把切好的接穗苗运输到砧木根茎所在位置，X轴定位与运输机构1-4向右移动升降台上移，耗时5s；
6）工人使用塑料夹一一固定幼苗，完成确认后各机构复位，工人撤离育苗盘，准备下一轮嫁接，耗时28s；
7）一轮嫁接共耗时45s，共嫁接10株秧苗（育苗盘2×5穴），效率为800株/小时。
本发明的优点是：由于嫁接机器人通过在工作平台1-1安装左右两侧Y轴定位机构1-3、上方X轴定位与运输机构1-4，中间升降台1-2及旋转切苗机构1-5，两侧Y轴定位机构用于从两侧向中间移动，通过夹板插同时配合X轴定位与运输机构的上下两层夹板交错运动插入幼苗间隙，靠拢夹紧幼苗根茎；旋转切苗机构在工作平台1-1的中间，在升降台1-2作用下向下移动到工作位置，刀具旋转开始切断接穗和砧木，然后在升降台1-2作用下切苗机构上移回到原来位置。嫁接机器人工作过程中，辅以人工辅助夹持动作，可实现全嫁接过程的流水半自动化育苗嫁；每个循环动作内可完成采用育苗盘内多排幼苗嫁接，极大地降低农业生产人员数量并显著降低劳动强度。
附图说明
附图1是本发明实施例结构示意图；
附图2是Y轴定位机构结构示意图；
附图3是X轴定位与运输机构示意图；
附图4是旋转切苗机构的结构示意图；
附图5是育苗盘结构示意图；
附图6是动作流程图。
附图标记说明：1-1、工作平台；1-2、升降台；1-3、Y轴定位机构；1-4、X轴定位与运输机构；1-5、旋转切苗机构；1-6、育苗盘；1、Y轴定位机构上层夹板；2、Y轴定位机构下层夹板；3、Y轴定位机构滑动杆；4、Y轴定位机构传动杆；5、Y轴定位机构柔性插杆；6、Y轴定位机构电机；7、X轴定位上层夹板；8、X轴定位下层夹板；9、X轴定位传动杆；10、X轴定位滑动杆；11、X轴定位柔性插杆；12、X轴定位电机；13、刀具支架；14、螺旋升降孔；15、刀具转轴；16、刀片。
具体实施方式
如图1所示，一种半自动化嫁接机器人，其特征是：至少包括工作平台1-1、升降台1-2、两侧Y轴定位机构1-3、X轴定位与运输机构1-4、旋转切苗机构1-5、育苗盘1-6；所述工作平台1-1整体为一平面结构，上面开有装配孔，通过装配孔和固定件分别固定安装左右两侧Y轴定位机构1-3、上方X轴定位与运输机构1-4，中间升降台1-2及旋转切苗机构1-5，两侧Y轴定位机构用于从两侧向中间移动，通过夹板插同时配合X轴定位与运输机构的上下两层夹板交错运动插入幼苗间隙，靠拢夹紧幼苗根茎；所述的旋转切苗机构在工作平台1-1的中间，在升降台1-2作用下向下移动到工作位置，刀具旋转开始切断接穗和砧木，然后在升降台1-2作用下切苗机构上移回到原来位置。
所述的工作平台1-1长度范围600mm-1200mm，宽400-800mm，厚度为6-15mm，工作平台1-1左侧开大孔用来丢弃切掉的砧木苗的枝或芽，中间开孔用来安装升降台1-2，升降台1-2活动固定育苗盘1-6，通过升降台1-2可以控制育苗盘1-6上下移动，嫁接机器人工作过程中，辅以人工辅助夹持动作，可实现全嫁接过程的流水半自动化育苗嫁；每个循环动作内可完成采用专门设计的育苗盘内多排幼苗嫁接。
所述工作平台1-1，嫁接时处在生产线上的育苗盘1-6沿着挡板进入升降台1-2处，左右两侧的Y轴定位机构1-3夹紧幼苗，在旋转切苗机构1-5完成切削操作后，中间升降台1-2下降，X轴定位与运输机构1-4把接穗运往砧木苗所在位置，升降台1-2上升，使接穗砧木对齐。左右两边的电机用来驱动Y轴定位机构1-3沿X轴方向运动插入幼苗间隙，上方电机用来驱动X轴定位与运输机构1-4沿X轴运动，将切好的幼苗运输到指定位置。
所述的升降台1-2在工作平台1-1中间位置，升降台1-2通过工作平台1-1中间开孔安装，升降台1-2与X轴定位与运输机构1-4连接，嫁接时处在生产线上的育苗盘1-6沿着挡板进入升降台1-2处，左右两侧的Y轴定位机构1-3夹紧幼苗，在旋转切苗机构1-5完成切削操作后，X轴定位与运输机构1-4向左移动，升降台下移，把切好的接穗苗运输到砧木根茎所在位置，X轴定位与运输机构1-4把接穗运往砧木苗所在位置，X轴定位与运输机构1-4向右移动升降台上移，使接穗砧木对齐。左右两边的电机用来驱动Y轴定位机构1-3沿X轴方向运动插入幼苗间隙，上方电机用来驱动X轴定位与运输机构1-4沿X轴运动，将切好的幼苗运输到指定位置。
如图2所示，所述Y轴定位机构1-3包括：Y轴定位机构上层夹板1、Y轴定位机构下层夹板2、Y轴定位机构柔性插杆5、Y轴定位机构电机6、Y轴定位机构滑动杆3、Y轴定位机构上层夹板1和Y轴定位机构下层夹板2与Y轴定位机构滑动杆3滑动连接，Y轴定位机构上层夹板1和Y轴定位机构下层夹板2与Y轴定位机构传动杆4通过Y轴定位机构电机6连接，电机轴转动，Y轴定位机构传动杆4带动Y轴定位机构上层夹板1和Y轴定位机构下层夹板2以相反方向沿Y轴定位机构滑动杆3反方向滑动。
Y轴定位机构上层夹板1和Y轴定位机构下层夹板2分别固定有Y轴定位机构柔性插杆5，工作时Y轴定位机构上层夹板1和Y轴定位机构下层夹板2沿X轴方向运动以相反方向运动，夹板靠拢在一起就可夹紧幼苗（接穗或砧木幼苗）；在育苗盘1-6进入工作平台1-1的工作区后沿X轴方向运动插入幼苗间隙，通过Y轴定位机构柔性插杆5夹紧幼苗；Y轴定位机构柔性插杆5有力传感器以测试夹紧力，防夹板损伤幼苗。
Y轴定位机构1-3实现Y方向固定接穗苗和砧木苗；传送带运送育苗盘1-6到升降台1-2处后，左Y轴定位机构1-3在Y轴定位机构电机6的驱动下沿X轴方向插如幼苗间隙；然后右Y轴定位机构1-3的X轴定位电机12工作，带动X轴定位传动杆9转动使上下两层夹具沿相反的方向运动，最终夹紧幼苗根茎。上下两层夹具夹板靠拢后相距4-10mm，为了使幼苗既能被夹住，又不对其造成损伤，所以在夹板上添加柔性垫片来保护脆弱的幼苗，根据统计的接穗与砧木幼苗平均根茎，对夹持接穗苗的夹板上添加厚度为1-5mm的柔性（橡胶、硅胶等）材料，对夹持砧木的夹板上添加厚度为1-5mm的柔性材料，添加柔性材料（橡胶、硅胶等）后，砧木侧夹板合拢后有1-8mm间隙，接穗侧有1-5mm间隙。这样既能夹紧幼苗，又能避免用力过度损伤幼苗。除此之外还添有力传感器，进一步控制夹紧力保护幼苗。
如图3所示，所述X轴定位与运输机构1-4，X轴定位与运输机构1-4和Y轴定位机构1-3类似，除了在X方向固定幼苗的位置外，还实现运输切苗之后的接穗到达砧木所在位置的功能。
所述X轴定位与运输机构1-4包括：X轴定位上层夹板7、X轴定位下层夹板8、X轴定位传动杆9、X轴定位滑动杆10、X轴定位柔性插杆11、X轴定位电机12；X轴定位上层夹板7和X轴定位下层夹板8与X轴定位滑动杆10滑动连接，X轴定位上层夹板7和X轴定位下层夹板8与X轴定位传动杆9通过X轴定位电机12连接，X轴定位电机12轴转动，X轴定位传动杆9带动X轴定位上层夹板7和X轴定位下层夹板8以相反方向沿X轴定位滑动杆10反方向滑动。
Y轴定位机构有两个一左一右，一个负责接穗，一个负责砧木；X轴定位机构只有一个，所以在它上面需要分别添加两种柔性插，左侧两对夹板添加的是砧木侧柔性插，右侧两对夹板添加的是接穗侧柔性插。除此之外，X轴定位与运输机构1-4是不具备插入幼苗间隙的能力的，它是通过传送带把育苗盘送入指定工作位置。最后该机构还负责运输幼苗的作用。在刀片把接穗和砧木都切削之后需要把接穗苗运输到砧木所在位置，但是切削的平面为斜面，直接平移运输势必发生干涉，为此设计了可以升降的工作平台，在完成切苗之后平台下降5-15mm，X轴定位与运输机构把接穗苗运往砧木所在位置，再上升5-15mm使接穗和砧木对齐，操作辅助位工人此时可以使用夹子固定幼苗了。上夹之后X与Y轴夹板松开，X轴所夹持的砧木苗从工作平台的开孔中掉落进入收集器，然后两机构返回各自初始位置，工人撤离育苗盘，至此完成一轮嫁接，所有机构也恢复到初始状态，可以准备下一轮嫁接操作。
如图4所示，所述旋转切苗机构1-5包括4个刀具，4个刀具分别固定在螺旋升降孔架上，刀具包括：刀片16、刀具支架13，刀片16固定在U型刀具支架13口内，U型口两边有对称的刀具转轴15，4个刀具两两一组分别切削接穗苗和砧木苗；刀架可以沿Z轴方向上下移动，做进出工作区的动作；刀具固定的螺旋升降孔架中间为螺旋升降孔14，刀具通过螺旋升降孔14的固定轴使刀片做圆周运动来切削幼苗茎秆。
所述旋转切苗机构1-5可同时切6-20株幼苗，由于幼苗整齐排列为单排形式，所以刀片16设计为长条形；又因为切苗之后X轴定位机构又要运输幼苗，所以旋转切苗机构1-5具备上下移动，进入和撤离工作区域的能力。
旋转切苗机构1-5用于切断砧木上端和接穗根部，根据贴接法嫁接的一般要求，切削面需要与水平面保持约60度的夹角才能保证嫁接苗的成活率，角度太大或太小都不利于幼苗的成活。切苗过程花费时间越短，刀片切削越快速凌厉，对幼苗伤害越小。
旋转切苗机构1-5在保证切削角度的情况下旋转式切苗具有更大的动能。当嫁接苗被固定后刀架向下移动到切削位置，电机带动刀片从水平位置旋转135度切下接穗和砧木。由于旋转刀臂上各点始终做圆周运动，所以切削面一定是圆弧面，与嫁接要求的平面不符。因此在设计时要考虑刀臂长度，当刀臂足够长时切出的面才越近似平面，但是刀臂太长会使旋转切苗机构的占用空间增大，又因为其他机构的存在使切苗机构刀臂的可用空间存在上限，单纯改变刀臂长度还不足以解决问题，所以还要综合考虑刀片与刀臂的夹角，刀片的长度。综上所述，在既满足平面的要求，又尽量减少机构尺寸的情况下选择刀片刀臂20-35mm，刀片长度为10-20mm，刀臂与刀片夹角为60度。
所述的育苗盘1-6如图5所示， 育苗盘长250-350mm，宽100-150mm，采用2×(3-10)（穴）的规格，根据调查和实际需要穴孔大小约为（40-60）mm×（40-60）mm；育苗盘设计两列方便切苗时刀片从育苗盘两侧切入，更多列将会影响切削刀具的工作；设计成3-10排是考虑人手臂的工作范围，如果增加穴位则会增加工人上夹的难度。
所述嫁接机器人流程示意如图6所示，包括：接穗砧木的装载、定位、切苗、平台下移、运输接穗、平台上移、工人上夹、取消定位、撤离育苗盘。秧苗的装载由传送带把育苗盘运输到工作区；Y轴定位机构和X轴定位与运输机构完成幼苗的定位；切苗机构进入工作位置完成切苗操作；然后升降台下降，X轴定位与运输机构运输接穗苗到砧木根茎位置；升降台上移，工人对每个幼苗上夹；最后各机构复位，撤去育苗盘等待下一轮嫁接。
动作步骤
1）传送带将两个育苗盘送入升降台指定位置处，然后按下开关按钮，机器开始工作,耗时3s；
2）两侧Y轴定位机构图2向中间移动，同时夹板插入幼苗间隙,耗时2s；
3）Y轴定位机构与X轴定位与运输机构图3的上下两层夹板1、2、7、8交错运动，靠拢夹紧幼苗根茎，耗时1s；
4）旋转切苗机构图4向下移动到工作位置，刀具旋转开始切断接穗和砧木，然后切苗机构上移回到原来位置。耗时6s；
5）X轴定位与运输机构1-4向左移动，升降台下移，把切好的接穗苗运输到砧木根茎所在位置，X轴定位与运输机构1-4向右移动升降台上移。耗时5s；
6）工人使用塑料夹一一固定幼苗，完成确认后各机构复位，工人撤离育苗盘，准备下一轮嫁接。耗时28s；
7）一轮嫁接共耗时45s，共嫁接10株秧苗（育苗盘2×5穴），效率为800株/小时。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (10)

1.一种半自动化嫁接机器人，其特征是：至少包括工作平台（1-1）、升降台（1-2）、两侧Y轴定位机构（1-3）、X轴定位与运输机构（1-4）、旋转切苗机构（1-5）、育苗盘（1-6）；所述工作平台（1-1）整体为一平面结构，上面开有装配孔，通过装配孔和固定件分别固定安装左右两侧Y轴定位机构（1-3）、上方X轴定位与运输机构（1-4），中间升降台（1-2）及旋转切苗机构（1-5），两侧Y轴定位机构用于从两侧向中间移动，通过夹板插同时配合X轴定位与运输机构的上下两层夹板交错运动插入幼苗间隙，靠拢夹紧幼苗根茎；所述的旋转切苗机构在工作平台（1-1）的中间，在升降台（1-2）作用下向下移动到工作位置，刀具旋转开始切断接穗和砧木，然后在升降台（1-2）作用下切苗机构上移回到原来位置。
2.根据权利要求1所述的一种半自动化嫁接机器人，其特征是：所述的工作平台（1-1）长度范围600mm-1200mm，宽400-800mm，厚度为6-15mm，工作平台（1-1）左侧开大孔用来丢弃切掉的砧木苗的枝或芽，中间开孔用来安装升降台（1-2），升降台（1-2）活动固定育苗盘（1-6），通过升降台（1-2）控制育苗盘（1-6）上下移动。
3.根据权利要求1所述的一种半自动化嫁接机器人，其特征是：所述工作平台（1-1），嫁接时处在生产线上的育苗盘（1-6）沿着挡板进入升降台（1-2）处，左右两侧的Y轴定位机构（1-3）夹紧幼苗，在旋转切苗机构（1-5）完成切削操作后，中间升降台（1-2)下降，X轴定位与运输机构(1-4)把接穗运往砧木苗所在位置，升降台(1-2)上升，使接穗砧木对齐；左右两边的电机用来驱动Y轴定位机构(1-3)沿X轴方向运动插入幼苗间隙，上方电机用来驱动X轴定位与运输机构(1-4)沿X轴运动，将切好的幼苗运输到指定位置。
4.根据权利要求1所述的一种半自动化嫁接机器人，其特征是：所述的升降台(1-2)在工作平台(1-1)中间位置，升降台(1-2)通过工作平台(1-1)中间开孔安装，升降台(1-2)与X轴定位与运输机构(1-4)连接，嫁接时处在生产线上的育苗盘(1-6)沿着挡板进入升降台(1-2)处，左右两侧的Y轴定位机构(1-3)夹紧幼苗，在旋转切苗机构(1-5)完成切削操作后，X轴定位与运输机构(1-4)向左移动，升降台下移，把切好的接穗苗运输到砧木根茎所在位置，X轴定位与运输机构(1-4)把接穗运往砧木苗所在位置，X轴定位与运输机构(1-4)向右移动升降台上移，使接穗砧木对齐,左右两边的电机用来驱动Y轴定位机构(1-3)沿X轴方向运动插入幼苗间隙，上方电机用来驱动X轴定位与运输机构(1-4)沿X轴运动，将切好的幼苗运输到指定位置。
5.根据权利要求1所述的一种半自动化嫁接机器人，其特征是：所述Y轴定位机构(1-3)包括：Y轴定位机构上层夹板(1)、Y轴定位机构下层夹板(2)、Y轴定位机构柔性插杆(5)、Y轴定位机构电机(6)、Y轴定位机构滑动杆(3)、Y轴定位机构上层夹板(1)和Y轴定位机构下层夹板(2)与Y轴定位机构滑动杆(3)滑动连接，Y轴定位机构上层夹板(1)和Y轴定位机构下层夹板(2)与Y轴定位机构传动杆(4)通过Y轴定位机构电机(6)连接，电机轴转动，Y轴定位机构传动杆(4)带动Y轴定位机构上层夹板(1)和Y轴定位机构下层夹板(2)以相反方向沿Y轴定位机构滑动杆(3)反方向滑动。
6.根据权利要求5所述的一种半自动化嫁接机器人，其特征是：所述Y轴定位机构上层夹板（1）和Y轴定位机构下层夹板（2）分别固定有Y轴定位机构柔性插杆（5），工作时Y轴定位机构上层夹板（1）和Y轴定位机构下层夹板（2）沿X轴方向运动以相反方向运动，夹板靠拢在一起就可夹紧幼苗；在育苗盘（1-6）进入工作平台（1-1）的工作区后沿X轴方向运动插入幼苗间隙，通过Y轴定位机构柔性插杆（5）夹紧幼苗；Y轴定位机构柔性插杆（5）有力传感器以测试夹紧力，防夹板损伤幼苗。
7.根据权利要求1所述的一种半自动化嫁接机器人，其特征是：所述Y轴定位机构（1-3）实现Y方向固定接穗苗和砧木苗；传送带运送育苗盘（1-6）到升降台（1-2）处后，左Y轴定位机构（1-3）在Y轴定位机构电机（6）的驱动下沿X轴方向插如幼苗间隙；然后右Y轴定位机构（1-3）的X轴定位电机（12）工作，带动X轴定位传动杆（9）转动使上下两层夹具沿相反的方向运动，最终夹紧幼苗根茎；上下两层夹具夹板靠拢后相距4-10mm，为了使幼苗既能被夹住，又不对其造成损伤，所以在夹板上添加柔性垫片来保护脆弱的幼苗，根据统计的接穗与砧木幼苗平均根茎，对夹持接穗苗的夹板上添加厚度为1-5mm的柔性材料,对夹持砧木的夹板上添加厚度为1-5mm的柔性材料，添加柔性材料后，砧木侧夹板合拢后有1-8mm间隙，接穗侧有1-5mm间隙。
8.根据权利要求1所述的一种半自动化嫁接机器人，其特征是：所述X轴定位与运输机构（1-4）包括：X轴定位上层夹板（7）、X轴定位下层夹板（8）、X轴定位传动杆（9）、X轴定位滑动杆（10）、X轴定位柔性插杆（11）、X轴定位电机（12）；X轴定位上层夹板（7）和X轴定位下层夹板（8）与X轴定位滑动杆（10）滑动连接，X轴定位上层夹板（7）和X轴定位下层夹板（8）与X轴定位传动杆（9）通过X轴定位电机（12）连接，X轴定位电机（12）轴转动，X轴定位传动杆（9）带动X轴定位上层夹板（7）和X轴定位下层夹板（8）以相反方向沿X轴定位滑动杆（10）反方向滑动。
9.根据权利要求1所述的一种半自动化嫁接机器人，其特征是：所述旋转切苗机构（1-5）包括4个刀具，4个刀具分别固定在螺旋升降孔架上，刀具包括：刀片（16）、刀具支架（13），刀片（16）固定在U型刀具支架（13）口内，U型口两边有对称的刀具转轴（15），4个刀具两两一组分别切削接穗苗和砧木苗；刀架沿Z轴方向上下移动，做进出工作区的动作；刀具固定的螺旋升降孔架中间为螺旋升降孔（14），刀具通过螺旋升降孔（14）的固定轴使刀片做圆周运动来切削幼苗茎秆。
10.根据权利要求9所述的一种半自动化嫁接机器人，其特征是：所述刀片（16）刀臂20-35mm，刀片长度为10-20mm，刀臂与刀片夹角为60度。
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