CN115589816B - 一种基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机 - Google Patents

一种基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机 Download PDF

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Abstract

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种基于铲松‑顶钵‑夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机。包括自走履带组件用于移栽机驱动，自走履带组件前连接有机架，机架上连接有Z向可将钵体与苗盘分离的四壁铲松机构，机架下设有钵底顶出机构，钵底顶出机构设有顶杆和气缸可将钵体自下至上顶起，使钵体与穴盘分离脱盘，机架上还连接有夹茎取苗投苗机构可在XYZ三方向上进行移动，将分离后所得到的钵体夹取并送至移栽器内，采用铲松‑顶钵‑夹茎一体的方式夹取苗，通过四壁铲松机构使得钵体与苗盘分离，分离后再钵底顶出机构将其与苗盘彻底分离，并通过夹茎取苗投苗机构将夹取的苗投入至移栽器内，实现夹苗取苗的完全自动化操作，避免在移栽过程中损伤苗。

Description

一种基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机
技术领域
本发明属于农业机械领域，具体涉及一种基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机。
背景技术
随着蔬菜、花卉、烟草等作物需求量的增长，穴盘育苗技术的快速发展以及劳动成本的上升，极大地促进了全自动移栽机械的发展。采用机械化移栽可以解决移栽时节劳动力需求的矛盾，大大降低劳动强度，并且可以消除人工移栽造成的株距、行距、深度及直立度的不稳定，使作物的成熟期一致，便于田间规范化管理，提高产量。国外的全自动移栽机难以适应国内的种植模式和种植环境，且价格高昂，难以推广。国内大部分还是采用人工移栽或使用人工取苗、喂苗的半自动移栽机进行移栽。半自动移栽机存在工人劳动强度大、效率低、成本高、伤苗率高等问题，不适合设施农业的移栽作业。国内现阶段研制和使用的移栽机多为半自动式，仍需要较多的人工劳动力，移栽速度受限于人工喂苗的速度，不能实现从自动装盘到移栽一体化。全自动移栽机多采用顶苗、机械手夹取的方式取苗或采用取苗针等单一方式进行取苗，对秧苗损伤大。
发明内容
本发明的目的是：为解决上述技术问题，同时提供了一种基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
包括自走履带组件用于移栽机驱动，所述自走履带组件前连接有机架，所述机架上连接有在Z向可将钵体与苗盘分离的四壁铲松机构，所述机架下设有钵底顶出机构，所述钵底顶出机构设有顶杆和气缸可将钵体自下至上顶起，使钵体与穴盘分离脱盘，所述机架上还连接有夹茎取苗投苗机构可在XYZ三方向上进行移动，将分离后所得到的钵体夹取并送至移栽器内；
优选地，所述夹茎取苗投苗机构包括X向的直线驱动机构A、Y向的直线驱动机构B、Z向的直线驱动机构C、手指气缸和夹指夹，所述X向的直线驱动机构A、Y向的直线驱动机构B、Z向的直线驱动机构C可控制手指气缸的空间位置，所述夹指夹受手指气缸控制其开闭状态以夹取分离后的钵体，并通过X向的直线驱动机构A、Y向的直线驱动机构B、Z向的直线驱动机构C驱动控制，将夹取的钵体送至移栽器内。
优选地，所述四壁铲松机构包括X向的直线运动机构A、Z向的直线运动机构B和铲苗爪，所述X向的直线运动机构A和Z向的直线运动机构B可令铲苗爪在X方向上对准苗盘中不同位置的钵体，并在Z方向上移动来带动铲苗爪完成分离动作。
优选地，所述钵底顶出机构包括顶杆与电控升降段，所述钵底顶出机构数量与苗盘Y向钵体数量相等，并沿Y向等间距安装在安装板上，所述安装板可在机架上沿着X向移动。
优选地，所述机架上还设有苗盘托架，所述苗盘托架为冂型结构且Z向镂空，在Y向上限制苗盘移动，在X向留有一处缺口以供取苗结束后的苗盘推入到苗盘回收箱内，所述苗盘托架上方还设有苗盘压架和空苗盘拨板，所述苗盘压架可压住苗盘边缘使其在X向平移或者夹取移栽苗时保持稳定，所述空苗盘拨板由X向气缸驱动，可将空苗盘推入到苗盘回收箱内。
优选地，所述机架上还设有苗盘升降机，所述苗盘升降机具有多层可沿Z轴升降运动的叉板，苗盘被放置在各层叉板上并与机架上表面平行，所述叉板下降至机架上表面时，使苗盘被放置在苗盘托架上，且叉板不阻碍苗盘托架运动到钵底顶出机构上方。
优选地，选取靠近移栽器的第一排苗为第一排，所述夹指夹以第一排苗盘最边缘位置为起点，沿X轴方向依次沿第一排夹取苗，夹取苗至移栽器内，每次夹取苗后回到起点，在完成第一排后回到起点，此时皮带滑轨输送装置启动将第二排苗推动送到第一排位置，以此类推直至夹取完成整盘。
进一步地，选取靠近移栽器的第一排苗为第一排，所述夹指夹以第一排苗中间位为起点，沿X轴方向反复来回夹取苗至移栽器内，每次夹取苗后回到起点，在夹取第一排结束后，回到起点，此时皮带滑轨输送装置启动将第二排苗推送到第一排位置，开始夹取第二排苗，以此类推直至夹取完成整盘。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用铲松-顶钵-夹茎一体的方式夹取苗，通过四壁铲松机构使得钵体与苗盘分离，分离后再钵底顶出机构将其与苗盘彻底分离，并通过夹茎取苗投苗机构将夹取的苗投入至移栽器内，实现了夹苗取苗的完全自动化操作，避免在移栽过程中损伤苗；
2、同时本发明也设计了苗盘升降机，大大降低了人工成本，仅需要人工将苗盘输送至苗盘升降机，即可通过本发明实现剩余移栽动作，降低了劳动成果与人工成本，同时也降低了由于人工操作导致的苗损伤。3、本发明主要的分离、夹取、移栽、回收等动作通过XYZ三轴方向上进行，自由度高，通过后期对于动作编程或流程更改，可实现不同规格的苗盘夹取，适用性高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的四壁铲松机构和夹茎取苗投苗机构的结构示意图；
图3是本发明的钵底顶出机构的结构示意图；
图4是本发明的苗盘托架和苗盘压架的结构示意图；
图5是本发明的苗盘升降机的结构示意图；
图6是本发明的低损伤取苗流程示意图；
图7是本发明实施例1中的夹指夹移动路径图；
图8是本发明实施例2中的夹指夹移动路径图。
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。
实施例1
一种基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机，包括自走履带组件1用于移栽机驱动，自走履带组件1前连接有机架，机架旁连接有电控箱6，机架上连接有皮带滑轨输送装置7用于输送苗盘至取苗起始位置，机架上连接有Z向可将钵体与苗盘分离的四壁铲松机构3，机架下设有钵底顶出机构11，钵底顶出机构11设有顶杆和气缸可将钵体自下至上顶起，使钵体与穴盘分离脱盘，机架上还连接有夹茎取苗投苗机构5可在XYZ三方向上进行移动，将分离后所得到的钵体夹取并送至移栽器8内。
夹茎取苗投苗机构5包括X向的直线驱动机构A1402、Y向的直线驱动机构B1403、Z向的直线驱动机构C1401、手指气缸和夹指夹1404，X向的直线驱动机构A1402、Y向的直线驱动机构B1403、Z向的直线驱动机构C1401可控制手指气缸的空间位置，夹指夹1404受手指气缸控制其开闭状态以夹取分离后的钵体，并通过X向的直线驱动机构A1402、Y向的直线驱动机构B1403、Z向的直线驱动机构C1401驱动控制，将夹取的钵体送至移栽器8内。
四壁铲松机构3包括X向的直线运动机构A301、Z向的直线运动机构B302和铲苗爪303，X向的直线运动机构A301和Z向的直线运动机构B302可令铲苗爪303在X方向上对准苗盘中不同位置的钵体的中轴，并在Z方向上移动来带动铲苗爪303完成分离动作。铲苗爪303具有四个垂直于苗盘上表面的铲型爪，当四个铲型爪的中心轴对准钵体的中轴并下降到底部时，四个铲形爪能分别沿钵体的四角或四边插入钵体内的土壤中
钵底顶出机构11包括顶杆与电控升降段，钵底顶出机构11数量与苗盘Y向钵体数量相等，并沿Y向等间距安装在安装板1101上，安装板1101可在机架上沿着X向移动。
机架上还设有苗盘托架101，苗盘托架101为冂型结构且Z向镂空，在Y向上限制苗盘移动，在X向留有一处缺口以供取苗结束后的苗盘推入到苗盘回收箱（10）内，苗盘托架101上方还设有苗盘压架12和苗盘回收装置4，苗盘压架12可压住苗盘边缘使其在X向平移或者夹取移栽苗时保持稳定，苗盘回收装置4包括空苗盘拨板103，空苗盘拨板103由Y向气缸驱动，可将空苗盘推入到苗盘回收箱10内。
机架上还设有苗盘升降机2，苗盘升降机2具有多层可沿Z轴升降运动的叉板201，苗盘被放置在各层叉板201上并与机架上表面平行，叉板201下降至机架上表面时，使苗盘被放置在苗盘托架101上，且叉板201不阻碍苗盘托架101运动到钵底顶出机构11上方。
如图7，夹指夹1404以苗盘中间位为起点，沿X轴方向反复来回夹取苗至移栽器8内，设面向移栽器8的第一排苗为第一排，在夹取第一排结束后，回到起点，此时皮带滑轨输送装置7启动将第二排苗推送上来，开始夹取第二排苗，以此类推直至夹取完成整盘。
设沿X方向苗盘有j列钵体，沿Y方向有i排钵体，图7中j=10，i=5，第i排的第j个苗的路径长度 L ij为：
jao表示从投苗点零点沿X轴运动到与第j列钵体在X方向对齐时的距离，y11分别表示从投苗点零点沿Y轴运动到第i排钵体的距离。
L 总1=27182.1mm。苗盘X和Y向间距均为 a 0=51mm，第1排钵体到投苗点的距离为284mm。
实施例2
一种基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机，包括自走履带组件1用于移栽机驱动，自走履带组件1前连接有机架，机架旁连接有电控箱6，机架上连接有皮带滑轨输送装置7用于输送苗盘至取苗起始位置，机架上连接有Z向可将钵体与苗盘分离的四壁铲松机构3，机架下设有钵底顶出机构11，钵底顶出机构11设有顶杆和气缸可将钵体自下至上顶起，使钵体与穴盘分离脱盘，机架上还连接有夹茎取苗投苗机构5可在XYZ三方向上进行移动，将分离后所得到的钵体夹取并送至移栽器8内。
夹茎取苗投苗机构5包括X向的直线驱动机构A1402、Y向的直线驱动机构B1403、Z向的直线驱动机构C1401、手指气缸和夹指夹1404，X向的直线驱动机构A1402、Y向的直线驱动机构B1403、Z向的直线驱动机构C1401可控制手指气缸的空间位置，夹指夹1404受手指气缸控制其开闭状态以夹取分离后的钵体，并通过X向的直线驱动机构A1402、Y向的直线驱动机构B1403、Z向的直线驱动机构C1401驱动控制，将夹取的钵体送至移栽器8内。
四壁铲松机构3包括X向的直线运动机构A301、Z向的直线运动机构B302和铲苗爪303，X向的直线运动机构A301和Z向的直线运动机构B302可令铲苗爪303在X方向上对准苗盘中不同位置的钵体，并在Z方向上移动来带动铲苗爪303完成分离动作。
钵底顶出机构11包括顶杆与电控升降段，钵底顶出机构11数量与苗盘Y向钵体数量相等，并沿Y向等间距安装在安装板1401上，安装板1401可在机架上沿着X向移动。
机架上还设有苗盘托架101，苗盘托架101为冂型结构且Z向镂空，在Y向上限制苗盘移动，在X向留有一处缺口以供取苗结束后的苗盘推入到苗盘回收箱（10）内，苗盘托架101上方还设有苗盘压架12和苗盘回收装置4，苗盘压架12可压住苗盘边缘使其在X向平移或者夹取移栽苗时保持稳定，苗盘回收装置4包括空苗盘拨板103，空苗盘拨板103由Y向气缸驱动，可将空苗盘推入到苗盘回收箱10内。
机架上还设有苗盘升降机2，苗盘升降机2具有多层可沿Z轴升降运动的叉板201，苗盘被放置在各层叉板201上并与机架上表面平行，叉板201下降至机架上表面时，使苗盘2被放置在苗盘托架101上，且叉板2不阻碍苗盘托架2运动到钵底顶出机构11上方。
如图8，夹指夹1404以苗盘最边缘位置为起点，夹取苗至移栽器8内，选取面向移栽器8的第一排苗为第一排，夹指夹1404从第一排最边缘开始，沿X轴方向依次夹取苗，在完成第一排后回到起点，此时皮带滑轨输送装置7启动将第二排苗推动送上来，以此类推直至夹取完成整盘。取第1个苗的路径长度 L 11为 P 00（起点）到 P 11， P 11到原点（投苗点），原点到 P 00三条线段之和，即为：
每次取完苗回到起点，苗盘X和Y向间距均为 a 0，则取第i排的第j个苗的路径长度 L ij为：
沿Y向苗盘移动，取苗夹爪Y向坐标为固定值，所以5排的路径相等。取完1盘苗的路径总长度 L 总为：
（ x 11， y 11）表示第1列第1排钵体相对投苗点的坐标，（ x 00， y 00）表示起点相对投苗点的坐标，
将 a 0=51mm，（ x 00， y 00）=（295，284）， L 11=65.5，带入式中求得： L 总2=41175.5mm。
可见实施例1的取苗方式取苗路径比实施例2短33.98%，效率更高。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 (4)

1.一种基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机，包括自走履带组件（1）用于移栽机驱动，所述自走履带组件（1）前连接有机架，所述机架旁连接有电控箱（6），其特征在于：所述机架上连接有皮带滑轨输送装置（7）用于输送苗盘至取苗起始位置，所述机架上连接有在Z向可将钵体与苗盘分离的四壁铲松机构（3），所述机架下设有钵底顶出机构（11），所述钵底顶出机构（11）设有顶杆和气缸可将钵体自下至上顶起，使钵体与穴盘分离脱盘，所述机架上还连接有夹茎取苗投苗机构（5）可在XYZ三方向上进行移动，将分离后所得到的钵体夹取并送至移栽器（8）内；
所述夹茎取苗投苗机构（5）包括X向的直线驱动机构A（1402）、Y向的直线驱动机构B（1403）、Z向的直线驱动机构C（1401）、手指气缸和夹指夹（1404），所述X向的直线驱动机构A（1402）、Y向的直线驱动机构B（1403）、Z向的直线驱动机构C（1401）可控制手指气缸的空间位置，所述夹指夹（1404）受手指气缸控制其开闭状态以夹取分离后的钵体，并通过X向的直线驱动机构A（1402）、Y向的直线驱动机构B（1403）、Z向的直线驱动机构C（1401）驱动控制，将夹取的钵体送至移栽器（8）内；
所述四壁铲松机构（3）包括X向的直线运动机构A（301）、Z向的直线运动机构B（302）和铲苗爪（303），所述X向的直线运动机构A（301）和Z向的直线运动机构B（302）可令铲苗爪（303）在X方向上对准苗盘中不同位置的钵体，并在Z方向上移动来带动铲苗爪（303）完成分离动作。
2.根据权利要求1所述基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机，其特征在于：所述钵底顶出机构（11）包括顶杆与电控升降段，所述钵底顶出机构（11）数量与苗盘Y向钵体数量相等，并沿Y向等间距安装在安装板（1101）上，所述安装板（1101）可在机架上沿着X向移动。
3.根据权利要求2所述基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机，其特征在于：所述机架上还设有苗盘托架（101），所述苗盘托架（101）为冂型结构且Z向镂空，在Y向上限制苗盘移动，在X向留有一处缺口以供取苗结束后的苗盘推入到苗盘回收箱（10）内，所述苗盘托架（101）上方还设有苗盘压架（12）和苗盘回收装置（4），所述苗盘压架（12）可压住苗盘边缘使其在X向平移或者夹取移栽苗时保持稳定，所述苗盘回收装置（4）包括空苗盘拨板（103），空苗盘拨板（103）由X向气缸驱动，可将空苗盘推入到苗盘回收箱（10）内。
4.根据权利要求3所述基于铲松-顶钵-夹茎式低损伤取苗的穴盘苗移栽机，其特征在于：所述机架上还设有苗盘升降机（2），所述苗盘升降机（2）具有多层可沿Z轴升降运动的叉板（201），苗盘被放置在各层叉板（201）上并与机架上表面平行，所述叉板（201）下降至机架上表面时，使苗盘被放置在苗盘托架（101）上，且叉板（201）不阻碍苗盘托架（101）运动到钵底顶出机构（11）上方。
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