CN114846966A - 一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置及方法，包括总机架、不规则块茎、根茎全自动供给装置、具有多种运动路径的种植机械手爪；不规则块茎、根茎全自动供给装置包括供种卷盘、携种橡胶带、伺服驱动回收卷盘和异型槽轮，携种橡胶带一端缠绕在供种卷盘上，另一端缠绕在伺服驱动回收卷盘上，从供种卷盘到伺服驱动回收卷盘的运动路径由异型槽轮约束，伺服驱动回收卷盘由伺服电机驱动；具有多种运动路径的种植机械手爪安装在总机架上，将携种橡胶带上的不规则块茎、根茎种植到田间，且具有多种运动路径的种植机械手爪由控制电机驱动；种植机械手爪的控制电机每转动一圈，伺服驱动回收卷盘的控制电机带动携种橡胶带运动一个携种位。

Description

一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置及方法

技术领域

本发明涉及一种不规则块茎、根茎全自动种植装置和方法，特别是涉及一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动供给装置及具有多种运动路径的种植机械手爪。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

种植是农作物全程机械化作业的重要环节，包括播种和移栽。现有播种机具主要针对玉米、豆类、小麦、水稻等形状大小规则的种子进行设计，种子装入种箱后通过排种器进行有序播种作业，且播种前多需要进行种子筛选；而现有移栽机具主要通过装入形状大小规则的钵体苗苗盘，结合顶出或夹出方式实现全自动移栽。

发明人发现，上述种植方式可实现全自动作业，但主要作业对象仅限于形状大小规则的种子或钵苗。实际生产中，有大量作物需要采用不规则块茎或根茎进行种植，如土豆、山药、半夏、红薯、丹参等，受作业机具限制，目前仅能实现半自动化作业。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置及方法，通过伺服驱动的不规则块茎、根茎不规则块茎、根茎全自动供给装置及具有多种运动路径的种植机械手爪，实现不规则块茎、根茎多形态全自动种植，克服了人工现场辅助投种、投苗作业的局限性和种植姿态单一等问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现。

第一方面，本发明的实施例提供了一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置，包括总机架，设置在总机架上的不规则块茎、根茎全自动供给装置和具有多种运动路径的种植机械手爪；

所述不规则块茎、根茎全自动供给装置包括供种卷盘、携种橡胶带、伺服驱动回收卷盘和异型槽轮，所述的携种橡胶带一端缠绕在供种卷盘上，另一端缠绕在伺服驱动回收卷盘上，从供种卷盘到伺服驱动回收卷盘的运动路径由异型槽轮约束，所述的伺服驱动回收卷盘由伺服电机驱动；具有多种运动路径的种植机械手爪安装在总机架上，将携种橡胶带上的不规则块茎、根茎种植到田间，且具有多种运动路径的种植机械手爪控制电机驱动。

作为进一步的技术方案，所述的具有多种运动路径的种植机械手爪由种植机架、多孔位曲柄、带有机械手爪的连杆、多安装位摇杆组成，种植机架的一端与多安装位摇杆的一端铰接，种植机架另外一端与多孔位曲柄的铰接，带有机械手爪的连杆的一端与多安装位摇杆的另一端铰接，带有机械手爪的连杆的另一端与多孔位曲柄铰接。

作为进一步的技术方案，所述的携种橡胶带由橡胶和增强材料定制而成。

作为进一步的技术方案，所述的携种橡胶带包括长条皮带、分隔板组、方孔、携种位；沿着长条皮带的传输方向，在长条皮带上间隔的设置有分隔板组，分隔板组包括两个分隔板，在两个分隔板之间的皮带上设有两个方孔，两个方孔沿着皮带的宽度方向设置；携种位设置在相邻的分隔板组之间。

作为进一步的技术方案，所述分隔板组、方孔、携种位均等距分布在长条皮带上，其等距长度与异型槽轮齿间周向长度一致。

作为进一步的技术方案，所述的方孔的长、宽尺寸与异型槽轮齿长、宽尺寸一致，用于与异型槽的轮齿配合，实现携种橡胶带的传输。

作为进一步的技术方案，所述携种位由弹塑性橡胶一体化加工后通过粘接整合在携种橡胶带上。

作为进一步的技术方案，根据不同种植作物，携种位设计有多种携种槽。

作为进一步的技术方案，携种槽的槽面粘贴有薄层高泡海绵。

作为进一步的技术方案，所述总架体可与拖拉机或田园机等不同动力源实现不同角度安装。

第二方面，本发明提出一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植方法，通过在室内将不规则块茎、根茎装载在供种卷盘上，田间作业时进行卷盘跟换，随后通过种植机械手爪实现不规则块茎、根茎夹取种植，实现了田间的不规则块茎、根茎全自动种植。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械和方法，只需装载携种橡胶带，即可实现不规则块茎、根茎的全自动种植，解决了人工田间劳动强度大、舒适性差、机械种植速度和作业质量受种植机具移动作业下的人工投种、投苗速度限制等问题。

本发明的携种橡胶带可在室内实现批量装载生产，减少了人工田间劳动强度，增加了不规则块茎、根茎工厂化装载生产的可能性，同时可重复使用，减少了资源浪费和环境污染。

本发明中多种运动路径的种植机械手爪，可通过调整多孔位曲柄和多安装位摇杆和安装位调整，实现连杆上机械手爪抓取不规则块茎、根茎后进行直立倾斜等多种形态种植，可满足多种不规则块茎、根茎作物的农艺种植需求。

本发明的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械可与拖拉机或田园机等多种动力源配合作业，同时采用伺服驱动系统控制不规则块茎、根茎全自动供给装置、具有多种运动路径的种植机械手爪系统作业，简化了传统传动引起的复杂机械结构，同时可实现种植单行的独立变株距调节，根据每行墒情，以一台机器实现不同行的精量种植作业要求。

本发明的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械和方法可在露地和覆膜等多种土壤地表上进行作业。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械和方法的整体结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械和方法的主视结构示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械和方法的不规则块茎、根茎全自动供给装置整体结构示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械和方法的具有多种运动路径的种植机械手爪整体结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械和方法的携种位的结构示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械和方法的携种位装载多种不规则块茎、根茎作物的结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1、总机架；1-1、安装架体；1-2、种植机架；2、不规则块茎、根茎全自动供给装置；2-1、供种卷盘；2-2、伺服驱动回收卷盘；2-3、异型槽轮；2-4、携种橡胶带；2-4-1、长条皮带；2-4-2、分隔板；2-4-3、方孔；2-4-4、携种位；3、具有多种运动路径的种植机械手爪；3-1、多孔位曲柄；3-2、带有机械手爪的连杆；3-3、多安装位摇杆；3-4、机械手爪；4、伺服驱动系统；4-1、伺服驱动回收卷盘控制电机；4-2、种植机械手爪控制电机；5、不规则块茎、根茎。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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。

术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械，包括总机架1，固定于总机架1上的不规则块茎、根茎全自动供给装置2、具有多种运动路径的种植机械手爪3及伺服驱动系统4；

进一步的，上述的不规则块茎、根茎全自动供给装置2包括供种卷盘2-1、伺服驱动回收卷盘2-2、异型槽轮2-3和携种橡胶带2-4，携种橡胶带2-4从供种卷盘2-1到伺服驱动回收卷盘2-1的运动路径由多个异型槽轮2-3约束；异型槽轮2-3、供种卷盘2-1、伺服驱动回收卷盘2-2均固定在总机架1上，供种卷盘2-1上缠绕有携种橡胶带2-4，携种橡胶带2-4的另一端缠绕在伺服驱动回收卷盘2-2上，当具有多种运动路径的种植机械手爪3将携种橡胶带2-4上不规则块茎、根茎等取下一个后，伺服驱动回收卷盘2-2旋转一个携种位，然后多种运动路径的种植机械手爪3再将携种橡胶带2-4上不规则块茎、根茎取下一个后，伺服驱动回收卷盘2-2再旋转一个携种位，即伺服驱动回收卷盘2-2是用于缠绕取走不规则块茎、根茎的后的携种橡胶带2-4，而供种卷盘2-1是用于缠绕携种橡胶带2-4。

进一步的，携种橡胶带2-4由橡胶和增强材料定制而成，包括长条皮带2-4-1、分隔板组2-4-2、方孔2-4-3、携种位2-4-4；沿着长条皮带2-4-1的传输方向，在长条皮带2-4-1上间隔的设置有分隔板组2-4-2，分隔板组2-4-2包括两个分隔板，在两个分隔板之间的皮带上设有两个方孔2-4-3，两个方孔2-4-3沿着皮带的宽度方向设置；携种位2-4-4设置在相邻的分隔板组2-4-2之间。

作为进一步的技术方案，所述分隔板组、方孔、携种位均等距分布在长条皮带上，其等距长度与异型槽轮齿间周向长度一致。

上述方孔2-4-3的长、宽尺寸与异型槽轮齿长、宽尺寸一致，用于与异型槽的轮齿配合，实现携种橡胶带2-4的传输。

作为进一步的技术方案，所述携种位2-4-4由弹塑性橡胶一体化加工后通过粘接整合在携种橡胶带上，根据不同种植作物，携种位2-4-4设计有多种携种槽，如图5(a)所示的U型，图5(b)所示T型，图5(b)所示V型，槽面粘贴有薄层高泡海绵，可有效装载不规则块茎或根茎，具体参加图6(a)、图6(b)、图6(c)所示。

进一步的，多种运动路径的种植机械手爪安装在靠近伺服驱动回收卷盘2-2的位置，多种运动路径的种植机械手爪由种植机架1-2、多孔位曲柄3-1、带有机械手爪的连杆3-2、多安装位摇杆3-3组成；其中，种植机架1-2的一端与多安装位摇杆3-3的一端铰接，种植机架1-2另外一端与多孔位曲柄3-1的铰接，带有机械手爪的连杆3-2的一端与多安装位摇杆3-3的另一端铰接，带有机械手爪的连杆3-2的另一端与多孔位曲柄3-1铰接，机械手爪3-4固连在连杆3-2上。本实施例中多种运动路径的种植机械手爪，其多孔位曲柄、多安装位摇杆上均各自设计了多种相对安装孔位，带有机械手爪的连杆3-2可以与多孔位曲柄、多安装位摇杆的不同空位通过螺栓进行配合，本实施例中的种植机械手可通过固定螺栓等实现种植机架、多孔位曲柄、带有机械手爪的连杆和多安装位摇杆的不同尺寸形态，从而实现种植机械手爪的直线往返、折线往返、曲线往返等多种运动路径。

进一步的，通过不同安装孔位，可实现种植机械手爪3的不同作业路径，当多孔位曲柄3-1、连杆3-2、多安装位摇杆3-3、种植机架1-2和机械手爪3-4通过采用不同孔位连接，形成的长度比为1:2.0:3.0：3.5:2.5或1:2.0:3.0：2.5:2.5时，可实现近直线往返；当满足其他曲柄摇杆比例时，可实现曲线往返等；总架体1可与拖拉机或田园机等不同动力源实现不同角度安装，从而使得种植机械手爪通过近直线往返实现土豆、山药、半夏等作物的直立形态种植，防止作物生长后倒伏；通过曲线往返等实现红薯、丹参的船底型等姿态种植，以保证多埋节，实现高产。

进一步的，上述的机械手爪本本身属于现有技术在此不进行赘述了。

上述的所述不规则块茎、根茎全自动供给装置和具有多种运动路径的种植机械手爪的协同动作由伺服驱动系统控制。

上述的所述伺服驱动系统由伺服驱动回收卷盘控制电机、种植机械手爪控制电机组成，种植机械手爪控制电机每转动一圈，伺服驱动回收卷盘控制电机带动携种橡胶带运动一个携种位。

上述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植方法，通过在室内将不规则块茎、根茎装载在供种卷盘上，田间作业时进行卷盘跟换，随后通过种植机械手爪实现不规则块茎、根茎夹取种植，实现了田间的不规则块茎、根茎全自动种植。

上述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械和方法，只需装载携种橡胶带，即可实现不规则块茎、根茎的全自动种植，解决了人工田间劳动强度大、舒适性差、机械种植速度和作业质量受种植机具移动作业下的人工投种、投苗速度限制等问题。

本发明的携种橡胶带可在室内实现批量装载生产，减少了人工田间劳动强度，增加了不规则块茎、根茎工厂化装载生产的可能性。

本发明中多种运动路径的种植机械手爪，可通过调整多孔位曲柄和多安装位摇杆和安装位调整，实现连杆上机械手爪抓取不规则块茎、根茎后进行直立倾斜等多种形态种植，可满足多种不规则块茎、根茎作物的农艺种植需求。

本发明的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械可与拖拉机或田园机等多种动力源配合作业，同时采用伺服驱动系统控制不规则块茎、根茎全自动供给装置、具有多种运动路径的种植机械手爪系统作业，简化了传统传动引起的复杂机械结构，同时可实现种植单行的独立变株距调节，根据每行墒情，以一台机器实现不同行的精量种植作业要求。

本发明的一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植机械和方法可在露地和覆膜等多种土壤地表上进行作业。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置，其特征在于，包括总机架，设置在总机架上的不规则块茎、根茎全自动供给装置、具有多种运动路径的种植机械手爪；

所述不规则块茎、根茎全自动供给装置包括供种卷盘、携种橡胶带、伺服驱动回收卷盘和异型槽轮，所述的携种橡胶带一端缠绕在供种卷盘上，另一端缠绕在伺服驱动回收卷盘上，从供种卷盘到伺服驱动回收卷盘的运动路径由异型槽轮约束，所述的伺服驱动回收卷盘由伺服电机驱动；具有多种运动路径的种植机械手爪安装在总机架上，将携种橡胶带上的不规则块茎、根茎种植到田间，且具有多种运动路径的种植机械手爪由控制电机驱动；种植机械手爪的控制电机每转动一圈，伺服驱动回收卷盘的控制电机带动携种橡胶带运动一个携种位。

2.如权利要求1所述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置，其特征在于，所述的具有多种运动路径的种植机械手爪由种植机架、多孔位曲柄、带有机械手爪的连杆、多安装位摇杆组成，种植机架的一端与多安装位摇杆的一端铰接，种植机架另外一端与多孔位曲柄的铰接，带有机械手爪的连杆的一端与多安装位摇杆的另一端铰接，带有机械手爪的连杆的另一端与多孔位曲柄铰接。

3.如权利要求1所述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置，其特征在于，所述的携种橡胶带由橡胶和增强材料定制而成。

4.如权利要求1所述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置，其特征在于，所述的携种橡胶带包括长条皮带、分隔板组、方孔、携种位；沿着长条皮带的传输方向，在长条皮带上间隔的设置有若干分隔板组，每个分隔板组包括两个分隔板，在两个分隔板之间的皮带上设有两个方孔，两个方孔沿着皮带的宽度方向设置；携种位设置在相邻的分隔板组之间。

5.如权利要求4所述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置，其特征在于，所述分隔板组、方孔、携种位均各自等距分布在长条皮带上，等距长度与异型槽轮齿间周向长度一致。

6.如权利要求4所述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置，其特征在于，所述的方孔的长、宽尺寸与异型槽轮齿长、宽尺寸一致，用于与异型槽的轮齿配合，实现携种橡胶带的传输。

7.如权利要求4所述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置，其特征在于，所述携种位由弹塑性橡胶一体化加工后通过粘接整合在携种橡胶带上。

8.如权利要求1所述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置，其特征在于，根据不同种植作物，携种位设计有多种携种槽，携种槽的槽面粘贴有薄层高泡海绵。

9.如权利要求1所述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置，其特征在于，所述总架体可与不同动力源实现不同角度安装。

10.利用权利要求1-9任一所述的伺服驱动的不规则块茎、根茎全自动种植装置进行全自动种植的方法，其特征在于，通过在室内将不规则块茎、根茎装载在供种卷盘上，田间作业时进行卷盘跟换，随后通过种植机械手爪实现不规则块茎、根茎夹取种植，实现了田间的不规则块茎、根茎全自动种植。

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