CN112997867B - 一种花生根系培养观察装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种花生根系培养观察装置及其使用方法，包括培养盒，培养盒内连接有固定支架，固定支架上放置有培养管，培养管自上而下依次固定连接有从动轮，旋转轴承和抓取座；培养盒通过驱动机构连接有抓取电机，抓取电机连接有丝杆，丝杆与驱动机构转动连接；丝杆包括丝杆螺母，丝杆螺母连接有抓取爪，抓取爪与抓取座相配合；培养盒内连接有观察支撑架，观察支撑架高度与旋转轴承高度相同，培养盒转动连接有被动轮，被动轮高度与从动轮高度相同，被动轮由与培养盒相连的旋转电机驱动；培养盒内设置有移动通道，固定支架和观察支撑架均开设有出口，每个出口均与移动通道相连通。本发明可实现对同批次不同植株之间的根系发育任意方向观察。

Description

一种花生根系培养观察装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种花生根系培养观察装置及其使用方法。

背景技术

花生根系由一条主根和若干侧根组成，当种子发芽生根时，其根系首先向下生长发育形成根系，当对种子培育及实验时，需要记录种子不同时期根系发育情况，以便了解植株生长状况。

在现有实验装置中，观察根系往往是需要从培养液中取出或只能单株分别种植，无法检测在同一环境下植株群体根系发育对比，因此，给操作者带来诸多的不变，严重影响了观察的效率，且从培养液中取出花生根系时，对花生根系的生长带来诸多不利的影响，造成了观察者的重复劳动。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种花生根系培养观察装置及其使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提出了一种花生根系培养观察装置，包括培养盒，所述培养盒内固定连接有若干个固定支架，所述固定支架上放置有培养管，所述培养管自上而下依次固定连接有从动轮，旋转轴承和抓取座，所述抓取座放置在所述固定支架上；所述培养盒通过驱动机构连接有抓取电机，所述抓取电机连接有丝杆，所述丝杆与所述驱动机构转动连接；所述丝杆包括有丝杆螺母，所述丝杆螺母底端连接有抓取爪，所述抓取爪与所述抓取座相配合；所述培养盒内还固定连接有观察支撑架，所述观察支撑架高度与所述旋转轴承高度相同，所述培养盒还转动连接有被动轮，所述被动轮高度与所述从动轮高度相同，所述培养盒还固定连接有旋转电机，所述旋转电机用于驱动所述被动轮转动；所述培养盒内设置有移动通道，所述固定支架和所述观察支撑架均开设有出口，所述出口直径大于培养管直径；每个所述出口均与所述移动通道相连通；所述驱动机构、抓取电机和旋转电机连接有控制盒。

优选的，所述驱动机构包括与培养盒固定连接的直线导轨，所述直线导轨对称设置在所述培养盒的两侧，所述直线导轨上滑动连接有滑块；所述滑块上端固定连接有支撑架，所述支撑架与所述抓取电机固定连接，所述丝杆两端与所述支撑架转动连接。

优选的，所述支撑架之间还固定连接有导向杆，所述导向杆贯穿所述丝杆螺母且与所述丝杆螺母滑动连接。

优选的，其中一个直线导轨一侧设置有与培养盒固定连接齿条，所述支撑架固定连接有移动电机，所述移动电机连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条相啮合。

优选的，所述培养管开设有若干个小孔，所述培养盒内设置有培养液，所述培养液经由小孔进入培养管内。

优选的，所述旋转电机连接有主动轮，所述被动轮通过转动轴与所述培养盒转动连接，所述转动轴上还固定连接传动轮，所述传动轮和所述主动轮上挂设有皮带。

优选的，所述观察支撑架下端固定连接有观察窗，所述观察窗上设置有刻度尺，所述观察窗设置在所述培养管的一侧。

本发明还提出了一种花生根系培养观察装置的使用方法，采用上述的一种花生根系培养观察装置，包括以下步骤：

S1：当需要对其中一个培养管内的花生根系情况进行观察时，通过控制盒选择相应的培养管，控制盒控制抓取电机开始工作，抓取电机带动丝杆转动，使抓取爪竖直方向移动到指定的位置；

S2：控制盒通过控制驱动机构带动抓取爪水平方向移动到指定的位置，然后，控制盒控制抓取电机转动，使抓取爪与抓取座相配合，随着抓取电机的继续转动，抓取爪带动抓取座和培养管移动到移动通道内；

S3：然后控制盒通过控制驱动机构和抓取电机，使抓取爪带动培养管移动到观察支撑架内，进而使培养管的旋转轴承移动到观察支撑架内，此时，从动轮与被动轮相啮合，方便操作者观察位于观察支撑架内花生的根系情况；

S4：进行旋转观察时，控制盒控制旋转电机开始工作，旋转电机带动被动轮转动，在旋转轴承的作用下，通过从动轮带动培养管转动，方便操作者观察观察支撑架内花生的根系情况，当观察结束后，通过控制盒控制驱动机构和抓取电机，使培养管移动到初始位置。

优选的，所述步骤S2中，驱动机构带动抓取爪移动的方法包括，控制盒控制移动电机转动，移动电机带动齿轮转动，齿轮在齿条上移动，进而带动支撑架整体在直线导轨上移动，从而带动抓取爪水平方向移动。

优选的，所述步骤S4中，旋转电机转动带动主动轮转动，通过皮带带动传动轮转动，进而带动被动轮转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过设置的直线导轨和支撑架相配合的机构，其中直线导轨对支撑架的移动起到支撑的作用，通过移动电机带动齿轮转动，齿轮与齿条配合，从而带动抓取爪水平方向移动。

2.本发明通过设置的丝杆机构，通过丝杆带动丝杆螺母移动，进而带动抓取爪竖直方向移动，其中抓取爪与抓取座相适配，通过抓取爪可带动抓取座移动，进而带动培养管整体移动，方便根据实际观察需要，选择相对应的培养管。

3.本发明还设置有与旋转轴承相配合的观察支撑架，当培养管旋转轴承移动到观察支撑架内时，旋转电机通过同步带带动被动轮转动，进而带动从动轮转动，在旋转轴承的作用下，带动培养管任意角度转动，方便观察者观察培养管内花生根系的情况，同时设置的具有刻度尺的观察窗，方便观察者观察花生根系的具体生长情况，观察支撑架与固定支架均开设有出口，从而方便培养管在移动通道内的移动，使培养管移动到观察支撑架内。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明整体侧视图；

图2是本发明整体俯视图；

图3是图2中观察支撑架部分结构示意图（工作状态下）；

图4是本发明控制盒结构示意图；

图5是本发明中观察支撑架结构示意图。

附图标记说明:

1培养盒；2培养管；3齿条；4直线导轨；5支撑架；6移动电机；7齿轮；8抓取电机；9丝杆；10丝杆螺母；11抓取支架；12从动轮；13旋转轴承；14抓取座；15固定支架；16抓取爪；17被动轮；18传动轮；19皮带；20主动轮；21旋转电机；22观察支撑架；23观察窗；25导向杆；101移动通道。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-5所示，本实施例提出了一种花生根系培养观察装置包括培养盒1，培养盒1内固定连接有若干个固定支架15，固定支架15上放置有培养管2，固定支架15根据实际需要设置有若干个，且每个固定支架15上均设置有编号，编号对应相应的培养管2。

培养管2自上而下依次固定连接有从动轮12，旋转轴承13和抓取座14，抓取座14放置在固定支架15上；抓取座14与固定支架15相接触，起到支撑培养管2的作用，旋转轴承13的内圈与培养管2固定连接，用于实现培养管2的相对转动。

培养盒1通过驱动机构连接有抓取电机8，抓取电机8连接有丝杆9，丝杆9与驱动机构转动连接；丝杆9包括有丝杆螺母10，抓取电机8连接有控制盒。

驱动机构包括与培养盒1固定连接的直线导轨4，直线导轨4对称设置在培养盒1的两侧，直线导轨4上滑动连接有滑块；滑块上端固定连接有支撑架5，支撑架5与抓取电机8固定连接，丝杆9两端与支撑架5转动连接，直线导轨4对支撑架5起到支撑限位的作用。

支撑架5之间还固定连接有导向杆25，导向杆25贯穿丝杆螺母10且与丝杆螺母10滑动连接，在导向杆25的作用下，丝杆螺母10沿丝杆9进行水平方向的移动，而不会产生转动。

其中一个直线导轨4一侧设置有与培养盒1固定连接齿条3，支撑架5固定连接有移动电机6，移动电机6连接有齿轮7，齿轮7与齿条3相啮合，移动电机6与控制盒相连。

丝杆螺母10底端通过抓取支架11固定连接有抓取爪16，抓取爪16与抓取座14相配合，抓取爪16一端设置有开口，该开口的直径大于培养管2的直径，从而方便抓取爪16与抓取座14相配合。移动电机6带动齿轮7转动，齿轮7在齿条3上移动，从而实现抓取爪16水平方向的移动，抓取电机8用于驱动丝杆9，从而实现抓取爪16竖直方向的移动。

培养盒1内还固定连接有观察支撑架22，观察支撑架22设置在培养盒1的右端，观察支撑架22高度与旋转轴承13高度相同。培养盒1还转动连接有被动轮17，被动轮17高度与从动轮12高度相同，从而方便当旋转轴承13进入观察支撑架22内后，被动轮17与从动轮12相啮合。

培养盒1还固定连接有旋转电机21，旋转电机21用于驱动被动轮17转动；旋转电机21连接有主动轮20，被动轮17通过转动轴与培养盒1转动连接，转动轴上还固定连接传动轮18，传动轮18和主动轮20上挂设有皮带19。

旋转电机21与控制盒相连，旋转电机21用于驱动被动轮17转动，进而带动从动轮12转动，在旋转轴承13的作用下，从动轮12可带动培养管2相对转动。

培养盒1内设置有移动通道101，固定支架15和观察支撑架22均开设有出口，观察支撑架22的结构如图5所示，固定支架15与观察支撑架22的形状相同，只是尺寸大小不同。

每个出口均与移动通道101相连通，出口直径大于培养管2直径；培养管2开设有若干个小孔，培养盒1内设置有培养液，培养液经由小孔进入培养管2内。

相对于常规装置来说，常规装置在观察花生根茎情况时，往往将培养管2取出培养盒1，这时培养管2的高度发生变化，培养管2的底端不在浸入培养液内，如果观察时间过长，很容易影响花生根茎的正常发育。而本装置中的培养管2在移动通道101内移动时，培养液始终位于培养管2内，培养管2的高度不发生变化，只是水平位置发生相应的变化。

控制盒用于控制装置的整体运行。其中在移动管道101内设置有原点，该原点用于对培养管2的位置进行精准的定位，控制盒设置有显示区，用于显示相应的情况，数字键与固定支架15的编号相对于，通过数字键选择对应的培养管2。复位键用于对培养管2的位置起到复位的作用，原点起到当培养管2的位置不准确时，通过按下原点键，带动培养管2回到原点位置，从而对培养管2的位置进行精准的定位，方便后续工作的进行。旋转键与旋转电机21相连，通过旋转键控制旋转电机21的转动，从而当培养管2位于观察支撑架22内时，旋转电机21带动该培养管2转动。

观察支撑架22下端固定连接有观察窗23，观察窗23上设置有刻度尺，观察窗23设置在培养管2的一侧，观察窗23同样设置有出口，该出口大小与观察支撑架22的出口大小相同，从而不影响培养管2的正常移动。

本发明还提出了一种花生根系培养观察装置的使用方法，采用本实施例所述的一种花生根系培养观察装置，包括以下步骤：

S1：当需要对其中一个培养管2内的花生根系情况进行观察时，通过控制盒选择相应的培养管2，控制盒控制抓取电机8开始工作，抓取电机8带动丝杆9转动，使抓取爪16竖直方向移动到指定的位置；

S2：控制盒通过控制驱动机构带动抓取爪16水平方向移动到指定的位置，然后，控制盒控制抓取电机8转动，使抓取爪16与抓取座14相配合，随着抓取电机8的继续转动，抓取爪16带动抓取座14和培养管2移动到移动通道101内；

S3：然后控制盒通过控制驱动机构和抓取电机8，使抓取爪16带动培养管2移动到观察支撑架22内，进而使培养管2的旋转轴承13移动到观察支撑架22内，此时，从动轮12与被动轮17相啮合，方便操作者观察位于观察支撑架22内花生的根系情况；

S4：进行旋转观察时，控制盒控制旋转电机21开始工作，旋转电机21带动被动轮17转动，在旋转轴承13的作用下，通过从动轮12带动培养管2转动，方便操作者观察观察支撑架22内花生的根系情况，当观察结束后，通过控制盒控制驱动机构和抓取电机8，使培养管2移动到初始位置。

步骤S2中，驱动机构带动抓取爪16移动的方法包括，控制盒控制移动电机6转动，移动电机6带动齿轮7转动，齿轮7在齿条3上移动，进而带动支撑架5整体在直线导轨4上移动，从而带动抓取爪16水平方向移动。

步骤S4中，旋转电机21转动带动主动轮20转动，通过皮带19带动传动轮18转动，进而带动被动轮17转动。

观察完成后，按下控制盒的复位键，从而使培养管2回到初始位置，通过数字键选择对应的培养管2，从而进行新的培养管2的观察工作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种花生根系培养观察装置的使用方法，花生根系培养观察装置包括培养盒（1），所述培养盒（1）内固定连接有若干个固定支架（15），其特征在于，所述固定支架（15）上放置有培养管（2），所述培养管（2）自上而下依次固定连接有从动轮（12），旋转轴承（13）和抓取座（14），所述抓取座（14）放置在所述固定支架（15）上；所述培养盒（1）通过驱动机构连接有抓取电机（8），所述抓取电机（8）连接有丝杆（9），所述丝杆（9）与所述驱动机构转动连接；所述丝杆（9）包括有丝杆螺母（10），所述丝杆螺母（10）底端连接有抓取爪（16），所述抓取爪（16）与所述抓取座（14）相配合；所述培养盒（1）内还固定连接有观察支撑架（22），所述观察支撑架（22）高度与所述旋转轴承（13）高度相同，所述培养盒（1）还转动连接有被动轮（17），所述被动轮（17）高度与所述从动轮（12）高度相同，所述培养盒（1）还固定连接有旋转电机（21），所述旋转电机（21）用于驱动所述被动轮（17）转动；所述培养盒（1）内设置有移动通道（101），所述固定支架（15）和所述观察支撑架（22）均开设有出口，每个所述出口均与所述移动通道（101）相连通，所述出口直径大于培养管（2）直径；所述驱动机构、抓取电机（8）和旋转电机（21）连接有控制盒；

所述驱动机构包括与培养盒（1）固定连接的直线导轨（4），所述直线导轨（4）对称设置在所述培养盒（1）的两侧，所述直线导轨（4）上滑动连接有滑块；所述滑块上端固定连接有支撑架（5），所述支撑架（5）与所述抓取电机（8）固定连接，所述丝杆（9）两端与所述支撑架（5）转动连接；

其中一个直线导轨（4）一侧设置有与培养盒（1）固定连接齿条（3），所述支撑架（5）固定连接有移动电机（6），所述移动电机（6）连接有齿轮（7），所述齿轮（7）与所述齿条（3）相啮合；

所述旋转电机（21）连接有主动轮（20），所述被动轮（17）通过转动轴与所述培养盒（1）转动连接，所述转动轴上还固定连接传动轮（18），所述传动轮（18）和所述主动轮（20）上挂设有皮带（19）；

所述抓取爪（16）一端设置有开口，该开口的直径大于培养管（2）的直径，从而方便抓取爪（16）与抓取座（14）相配合，所述抓取爪（16）开口的方向和所述固定支架（15）出口的方向相同；

包括以下步骤：

S1：当需要对其中一个培养管（2）内的花生根系情况进行观察时，通过控制盒选择相应的培养管（2），控制盒控制抓取电机（8）开始工作，抓取电机（8）带动丝杆（9）转动，使抓取爪（16）竖直方向移动到指定的位置；

S2：控制盒通过控制驱动机构带动抓取爪（16）水平方向移动到指定的位置，然后，控制盒控制抓取电机（8）转动，使抓取爪（16）与抓取座（14）相配合，随着抓取电机（8）的继续转动，抓取爪（16）带动抓取座（14）和培养管（2）移动到移动通道（101）内；

S3：然后控制盒通过控制驱动机构和抓取电机（8），使抓取爪（16）带动培养管（2）移动到观察支撑架（22）内，进而使培养管（2）的旋转轴承（13）移动到观察支撑架（22）内，此时，从动轮（12）与被动轮（17）相啮合，方便操作者观察位于观察支撑架（22）内花生的根系情况；

S4：进行旋转观察时，控制盒控制旋转电机（21）开始工作，旋转电机（21）带动被动轮（17）转动，在旋转轴承（13）的作用下，通过从动轮（12）带动培养管（2）转动，方便操作者观察观察支撑架（22）内花生的根系情况，当观察结束后，通过控制盒控制驱动机构和抓取电机（8），使培养管（2）移动到初始位置；

所述步骤S2中，驱动机构带动抓取爪（16）移动的方法包括，控制盒控制移动电机（6）转动，移动电机（6）带动齿轮（7）转动，齿轮（7）在齿条（3）上移动，进而带动支撑架（5）整体在直线导轨（4）上移动，从而带动抓取爪（16）水平方向移动；

所述步骤S4中，旋转电机（21）转动带动主动轮（20）转动，通过皮带（19）带动传动轮（18）转动，进而带动被动轮（17）转动。

2.根据权利要求1所述的一种花生根系培养观察装置的使用方法，其特征在于，所述支撑架（5）之间还固定连接有导向杆（25），所述导向杆（25）贯穿所述丝杆螺母（10）且与所述丝杆螺母（10）滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种花生根系培养观察装置的使用方法，其特征在于，所述培养管（2）开设有若干个小孔，所述培养盒（1）内设置有培养液，所述培养液经由小孔进入培养管（2）内。

4.根据权利要求1所述的一种花生根系培养观察装置的使用方法，其特征在于，所述观察支撑架（22）下端固定连接有观察窗（23），所述观察窗（23）上设置有刻度尺，所述观察窗（23）设置在所述培养管（2）的一侧。

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