CN120052151B - 一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备。沿栽培板的输送方向，栽培板精准定位输送机构上依次安装有水培生菜输送机构和夹持机构；栽培板精准定位输送机构中还安装有根部固定及去除机构和切根机构；栽培板放置于栽培板精准定位输送机构，当栽培板输送至夹持机构下方时，根部固定及去除机构位于栽培板下方，根部固定及去除机构用于固定水培生菜的根部以及将栽培板中的水培生菜根部去除，夹持机构用于夹持水培生菜的茎叶部并将其输送至水培生菜输送机构。本发明通过多机构协同作业、柔性自适应夹持及多工位协同调度，显著提升采收效率与生菜完整性，适用于高密度水培生菜的规模化采收。

Description

一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备

技术领域

本发明属于农业工程领域的一种蔬菜采收装置，尤其涉及了一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备。

背景技术

近年来，随着植物工厂技术的快速发展，水培生菜因其生长周期短、品质稳定、需求大等特点，已成为植物工厂的主要栽培品类之一。然而，现有水培生菜的采收环节仍存在显著的技术瓶颈，制约了植物工厂生产效率与经济性的进一步提升。

目前，水培生菜的采收主要依赖人工操作，工人需逐株切割、收集成熟植株。这种传统方式存在劳动强度大、人工成本高、效率低下等问题，尤其在大型植物工厂中，频繁的人工采收难以满足高密度、规模化生产需求。尽管已有部分自动化采收设备被提出，但其设计多针对单株采收，例如采用机械臂移动夹持机构进行夹持，并配合切割机构进行切根采收作业，存在采收效率低等不足。同时，现有装备鲜有实现切根后植株倒立定向，为后续水培生菜异常叶片去除做准备。

因此，亟需研发一种适用于植物工厂水培生菜的多株连续采收装备，能够在保证采收质量的同时，提升作业效率、降低生产成本，并适应高密度的工厂化生产需求。

发明内容

针对背景技术中存在的问题和需求，本发明的目的是提供一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备，能够实现多工位同步进行一次切割多株水培生菜根部、转运水培生菜、定向有序卸载水培生菜等动作，解决人工收获作业效率低、劳动强度大、人力成本高等问题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备包括栽培板精准定位输送机构、根部固定及去除机构、切根机构、夹持机构和水培生菜输送机构；沿栽培板的输送方向，栽培板精准定位输送机构上依次安装有水培生菜输送机构和夹持机构；夹持机构下方的栽培板精准定位输送机构中安装有根部固定及去除机构，根部固定及去除机构靠近栽培板出口一侧的栽培板精准定位输送机构中安装有切根机构；栽培板放置于栽培板精准定位输送机构，当栽培板输送至夹持机构下方时，根部固定及去除机构位于栽培板下方，根部固定及去除机构用于固定水培生菜的根部以及将栽培板中的水培生菜根部去除，夹持机构用于夹持水培生菜的茎叶部并将其输送至水培生菜输送机构。

所述栽培板精准定位输送机构包括第一电机、第一主动链轮、主动轴、第一轴承座、垃圾箱、机架、定位检测传感装置、推条、限位条、输送链和第一惰轮；沿栽培板的输送方向，机架的顶部依次安装有水培生菜输送机构和夹持机构，夹持机构下方的机架中安装有根部固定及去除机构，根部固定及去除机构下方的机架中安装有垃圾箱，根部固定及去除机构靠近栽培板出口一侧的机架中安装有切根机构；机架的栽培板入口端安装有定位检测传感装置；第一电机固定安装在机架中，主动轴通过第一轴承座安装在机架中，主动轴的轴向与栽培板的输送方向垂直，第一电机的输出轴与主动轴同轴固接，两个第一主动链轮分别与主动轴的对应端部同轴固接，机架中还安装有若干个间隔布置的第一惰轮，每个第一主动链轮和对应的若干个第一惰轮外套设有对应的输送链，两条输送链对称地且间隔布置，两条输送链之间安装有若干个平行且间隔布置的推条，每个推条上固定安装有对应限位条，相邻的两个推条与两条输送链之间形成栽培板摆放空间，用于放置栽培板；第一电机驱动主动轴转动，进而带动两个第一主动链轮转动，从而带动2条输送链和若干第一惰轮转动，最终输送放置于输送链上的栽培板。

所述根部固定及去除机构包括气缸座、第一关节块、单轴气缸、第二关节块、第三关节块、推力滚针轴承、摇杆、转轴和根部夹指；转轴的两端部分别通过对应的推力滚针轴承与对应的第三关节块相连，转轴的轴向与栽培板的输送方向垂直，转轴外固定安装有若干个沿轴向依次间隔布置的根部夹指，根部夹指朝向栽培板的入口；每个第三关节块与栽培板精准定位输送机构固定连接，两个摇杆一端分别与转轴的对应端部同轴固连，2个单轴气缸通过对应的气缸座与对应的第一关节块固定连接，每个第一关节块与栽培板精准定位输送机构固定连接，两个摇杆的另一端分别通过对应的第二关节块与对应的单轴气缸的活塞杆铰接，单轴气缸的活塞杆的运动方向与栽培板的输送方向平行，单轴气缸通过摇杆带动转轴转动，从而改变根部夹指的方向。

所述定位检测传感装置包括检测气缸、接近开关安装条、接近开关、弹性支架和碰撞块；检测气缸固定安装在机架的栽培板入口端的一侧，检测气缸的活塞杆朝向栽培板精准定位输送机构上的栽培板，接近开关安装条与检测气缸的活塞杆固定连接，接近开关安装条中还安装有2个弹性支架，2个弹性支架沿栽培板的输送方向依次间隔布置，每个弹性支架靠近栽培板精准定位输送机构的一端部与对应的碰撞块相连，每个弹性支架附近的接近开关安装条中安装有对应的接近开关，接近开关用于检测弹性支架的状态。

所述切根机构包括刀具、刀具安装条、角度可调切割机构和第一同步机构；刀具安装条中固定安装有若干个依次间隔布置的刀具，刀具的布置方向与栽培板的输送方向垂直，刀具朝向栽培板的入口；刀具安装条与角度可调切割机构相连，角度可调切割机构与栽培板精准定位输送机构的侧面相连，第一同步机构安装在栽培板精准定位输送机构上，角度可调切割机构和第一同步机构相连。

所述刀具包括第二导轨、切割气缸、第二滑块、第一滑块安装块、第二滑块安装块、刀片安装块、刀具安装块、刀片和第二气缸安装块；刀具安装块与刀具安装条固定连接，切割气缸通过第二气缸安装块固定安装在刀具安装块中，切割气缸的活塞杆与刀片安装块连接，刀片固定安装在刀片安装块中，刀片朝向栽培板入口；刀具安装条与第一齿轮连接轴固定连接，第一滑块安装块通过第二滑块安装块与刀具安装块固连，第二滑块与第一滑块安装块固定连接，第二滑块可滑动地安装在第二导轨中，第二导轨的滑槽方向与切割气缸的活塞杆运行方向平行，第二导轨靠近切割气缸活塞杆的一端部与刀片安装块固定连接。

所述角度可调切割机构包括两个角度可调组件，每个角度可调组件包括旋转条、角度调节杆、旋转支座、切根机构安装板和平移机构；栽培板精准定位输送机构的两侧固定安装有对应的切根机构安装板，每个切根机构安装板上安装有对应的平移机构，刀具安装条的两端部分别通过对应的旋转条与对应的旋转支座的一端铰接，旋转支座的另一端与平移机构固接，旋转条的中部与角度调节杆的一端铰接，角度调节杆的另一端与平移机构铰接。

所述夹持机构包括夹持底座、多工位链条机构、左夹指组和右夹指组，多工位链条机构通过夹持底座固定安装在栽培板精准定位输送机构上，左夹指组和右夹指组依次交替地安装在多工位链条机构中。

所述左夹指组包括依次交替设置的左手指组件和右手指组件，一个左手指组件和一个右手指组件形成一根手指，所述手指组件包括手指、手指双旋转轴、手指销轴、第二轴承、旋转限位块、扭簧、挡块、手爪座、第一螺栓和第二螺栓；手指的末端通过手指销轴与手指双旋转轴的一端铰接，手指双旋转轴的另一端通过第二轴承安装在手爪座中并且手指双旋转轴的另一端通过第一螺栓与旋转限位块同轴固接；旋转限位块所在的手爪座安装面处还固定安装有挡块，旋转限位块与挡块配合，实现对手指双旋转轴的周向转动限位；扭簧套设在第一螺栓的头部，旋转限位块所在的手爪座安装面处还安装有第二螺栓，扭簧的两个扭臂分别与旋转限位块和第二螺栓压接固定。

所述多工位链条机构包括输送机构安装板、夹持支架、第二导向柱、第二卧式轴支座、第二卧式轴支座安装板、第二惰轮、夹持链条导轨、链条导轨安装块、夹持链、第二主动轮、第二电机和张紧轮；栽培板精准定位输送机构一侧面均固定安装有对应的输送机构安装板；沿栽培板的输送方向，2个第二卧式轴支座安装板依次固定安装在输送机构安装板的底面，每根第二导向柱通过对应的第二卧式轴支座固定安装在对应的第二卧式轴支座安装板的下表面，所有的第二导向柱嵌设于夹持底座中；2块输送机构安装板上固定安装有夹持支架，夹持支架的两侧面分别设置有对应的夹持链，每个夹持链所在的夹持支架中均固定安装有第二电机，每个第二电机的输出轴与对应的第二主动轮同轴固连，夹持支架中安装有若干个张紧轮、第二惰轮，每个夹持链均由对应的第二电机、第二主动轮驱动以及每个夹持链与对应的第二主动轮和若干个第二惰轮、张紧轮共同形成夹持驱动件；两个夹持链之间依次交替地安装有左夹指组和右夹指组；每根夹持链所在的夹持支架中通过链条导轨安装块安装有夹持链条导轨。

所述第一同步机构包括第一齿轮连接轴、第一滚轮轴承安装块、第一同步齿条、第二滚轮轴承安装块、滚轮轴承、轴承座安装块、卧式轴承座、第一同步齿轮；第一齿轮连接轴的轴向与栽培板的输送方向垂直，第一齿轮连接轴的每个端部通过对应的卧式轴承座安装在对应的轴承座安装块中，第一齿轮连接轴的每个端部还与对应的第一同步齿轮同轴固接，每个第一同步齿轮处还设置有对应的第一同步齿条，每个第一同步齿轮与对应的第一同步齿条啮合形成齿轮齿条副，每个轴承座安装块靠近栽培板出口一侧的栽培板精准定位输送机构处固定安装有第一滚轮轴承安装块和第二滚轮轴承安装块，第一滚轮轴承安装块和第二滚轮轴承安装块中安装有滚轮轴承，滚轮轴承用于限位第一同步齿条。

每个所述根部夹指包括单孔固定夹、手指气缸安装块、手指气缸和海绵块夹指；手指气缸安装块通过单孔固定夹与转轴固定连接，手指气缸与手指气缸安装块固定连接，海绵块夹指与手指气缸的活塞杆固定连接，海绵块夹指的开口方向朝向栽培板的入口。

所述平移机构包括滑动底座、第一滑块、第一导轨、第一气缸安装块和平移气缸；每个切根机构安装板上固定安装有平移气缸，每个切根机构安装板还安装有第一导轨，第一导轨上可滑动地安装有第一滑块，滑动底座固定安装在第一滑块上，平移气缸的活塞杆与滑动底座相连，滑动底座上固定安装有旋转支座。

所述夹持底座包括2个可调底座，2个可调底座对称地安装在栽培板精准定位输送机构侧面，2个可调底座上安装有多工位链条机构；2个可调底座结构相同，均包括第一底座安装板、手轮、丝杆、丝杆支撑座、丝杆螺母、第一卧式轴支座、第一卧式轴支座安装块、支撑腿、轴承丝杆集成安装板、第一直线轴承、第一导向柱、直线轴承安装板和第二底座安装板；沿栽培板的输送方向，栽培板精准定位输送机构的一侧面依次设置有第一底座安装板和第二底座安装板，第一底座安装板和第二底座安装板之间通过第一导向柱相连，第一底座安装板和第二底座安装板之间还设置有轴承丝杆集成安装板和直线轴承安装板，轴承丝杆集成安装板和直线轴承安装板之间平行且间隔布置，轴承丝杆集成安装板和直线轴承安装板均中开设导向柱安装孔，第一导向柱通过对应的第一直线轴承安装在轴承丝杆集成安装板和直线轴承安装板对应的导向柱安装孔中；手轮与丝杆同轴固接，丝杆通过丝杆支撑座安装在第一底座安装板中，丝杆的一端部穿过第一底座安装板后设置在栽培板精准定位输送机构内部并且丝杆的端部与丝杆螺母同轴连接，丝杆螺母固定安装在轴承丝杆集成安装板中；轴承丝杆集成安装板和直线轴承安装板的侧面均固定安装有对应的支撑腿，每根支撑腿上固定安装有对应的第一卧式轴支座安装块，每个第一卧式轴支座安装块固定安装有对应的第一卧式轴支座。

所述水培生菜输送机构包括升降机构和皮带输送机构；升降机构安装在栽培板精准定位输送机构上，皮带输送机构上安装有皮带输送机构。

所述水培生菜输送机构还包括第二同步机构，第二同步机构与皮带输送机构相连，用于同步控制皮带输送机构两端的升降运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提出一种新的机械化采收策略，不同于常规的“一采一放”策略，采用多工位作业实行连续采收策略，实现同步切根、转运和卸菜动作，提高了工作效率。

2、本发明设计的栽培板精准定位输送机构采用双链条并行布局的限位推条系统以及通过缺口检测传感装置确保栽培板位姿精准，实现两种规格栽培板的混流精准输送。

3、本发明设计的根部固定及去除机构通过手指气缸夹持固定根系，配合夹持和切割动作，利用转轴下拉式结构清除残留根系。该结构不仅用于水培生菜辅助夹持和切割，还实现了切割后残余根部的去除和收集处理，清理栽培板，便于栽培板的后续循环使用。

4、本发明设计的夹持机构采用柔性手爪，可根据植株大小被动调节手爪开度，实现柔性夹持。

5、本发明设计的夹持机构采用双链条并行布局的多工位柔性手爪与自适应扭簧结构，依靠水培生菜自身重力，实现植株多株同时倾斜柔性夹持与重力卸菜，即实现水培生菜在卸载过程中以倒立姿态放置再水培生菜输送线上，便于异常叶片去除等操作。

6、本发明设计的切根机构配备可移动的切割机构与同步齿条齿轮系统，实现角度可调，夹持机构相对于栽培板精准定位输送机构在竖直方向和栽培板输送方向上可调，以适应不同生长阶段或不同品种的生菜的高精度切割采收。

7、本发明设计的切根机构和水培生菜输送机构均采用机械同步机构消除气缸不同步风险，提高了采收装备的可靠性和稳定性。

8、本发明设计的水培生菜输送机构集成升降式皮带与同步升降单元，减少跌落损伤，保证生菜倒立姿态且避免物料干涉。

附图说明

图1是植物工厂水培生菜多株连续采收装备的整体结构示意图一；

图2是栽培板精准定位输送机构的结构示意图；

图3是根部固定及去除机构的主视图；

图4是切根机构的结构示意图；

图5是刀具的剖视图；

图6是夹持底座的结构示意图；

图7是多工位链条机构的结构示意图；

图8是左夹指组的结构示意图；

图9是左柔性手指的结构示意图，其中(a)为左柔性手指的爆炸图，(b)为左柔性手指的轴侧视图；

图10是多工位链条机构的工位分布图；

图11是水培生菜输送机构的结构示意图；

图12是植物工厂水培生菜多株连续采收装备的整体结构示意图二。

图中：1、栽培板精准定位输送机构，101、第一电机，102、电机安装板，103、第一主动链轮，104、第一胀紧套，105、主动轴，106、第一轴承座，107、轴承座安装板，108、垃圾箱，109、机架，110、第一栽培板，111、第二栽培板，112、定位检测传感装置，11201、检测气缸，11202、接近开关安装条，11203、接近开关，11204、开关安装座，11205、弹性支架，11206、碰撞块，113、导向平板，114、推条，115、限位条，116、输送链，117、输送链条导轨，118、第一惰轮，2、根部固定及去除机构，201、第一销轴，202、赛钢垫片，203、气缸座，204、第一关节块，205、单轴气缸，206、第二关节块，207、第三关节块，208、推力滚针轴承，209、摇杆，210、转轴，211、单孔固定夹，212、手指气缸安装块，213、手指气缸，214、海绵块夹指，3、切根机构，301、刀具，30101、第二导轨，30102、切割气缸，30103、第二滑块，30104、第一滑块安装块，30105、第二滑块安装块，30106、第二U型板，30107、第二浮动接头，30108、刀片安装块，30109、刀片加固片，30110、刀片，30111、第二气缸安装块，30112、刀具安装块，302、加强板，303、刀具安装条，304、第一齿轮连接轴，305、旋转条，306、第一滚轮轴承安装块，307、第一同步齿条，308、圆柱销，309、第二滚轮轴承安装块，310、滚轮轴承，311、轴承座安装块，312、卧式轴承座，313、第一同步齿轮，314、角度调节杆，315、旋转支座，316、第一滑块，317、滑动底座，318、第一导轨，319、第一U型板，320、第一浮动接头，321、切根机构安装板，322、第一气缸安装块，323、平移气缸、4、夹持机构，40101、第一底座安装板，40102、手轮，40103、丝杆，40104、丝杆支撑座，40105、丝杆螺母，40106、调位螺栓，40107、第一卧式轴支座，40108、第一卧式轴支座安装块，40109、铝型材支撑腿，40110、轴承丝杆集成安装板，40111、第一直线轴承，40112、第一导向柱，40113、直线轴承安装板，40114、第二底座安装板，40201、输送机构安装板，40202、第二销轴，40203、第二导向柱，40204、第二卧式轴支座，40205、第二卧式轴支座安装板，40206、第二惰轮，40207、夹持链条导轨，40208、链条导轨安装块，40209、夹持链，40210、第二主动轮，40211、第二电机，40212、第二胀紧套，40213、张紧轮，40301、销轴连接盖，40302、销轴连接转轴，40303、转轴固定块，40304、横梁连接块，40305、4040铝型材，40306、2020铝型材，40307、2040铝型材，40308、右手爪座，40309、右手指，40310、左手指，40311、手指双旋转轴，40312、手指销轴，40313、左手爪座，40314、第二轴承，40315、旋转限位块，40316、扭簧，40317、挡块，40318、第一螺栓，40319、第二螺栓，5、水培生菜输送机构，501、升降气缸，502、第三导向柱，503、第二直线轴承，504、固定环，505、第三卧式轴支座，508、圆柱接头，509、支撑条，510、第二同步齿轮，511、第二同步齿条，512、齿条安装块，513、立式轴承座，514、第二齿轮连接轴，6、生菜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

如图1和图12所示，本发明提出的一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备包括栽培板精准定位输送机构1、根部固定及去除机构2、切根机构3、夹持机构4和水培生菜输送机构5；沿栽培板的输送方向，栽培板精准定位输送机构1上依次安装有水培生菜输送机构5和夹持机构4，水培生菜输送机构5和夹持机构4之间间隔布置；夹持机构4下方的栽培板精准定位输送机构1中安装有根部固定及去除机构2，根部固定及去除机构2靠近栽培板出口一侧的栽培板精准定位输送机构1中安装有切根机构3；栽培板放置于栽培板精准定位输送机构1，当每块栽培板输送至夹持机构4下方时，根部固定及去除机构2位于当前栽培板下方，根部固定及去除机构2用于固定每一行的多株水培生菜的根部以及将栽培板中的水培生菜根部和海绵块去除，夹持机构4用于夹持水培生菜的茎叶部并将其输送至水培生菜输送机构5。

如图2所示，栽培板精准定位输送机构1包括第一电机101、电机安装板102、第一主动链轮103、第一胀紧套104、主动轴105、第一轴承座106、轴承座安装板107、垃圾箱108、机架109、定位检测传感装置112、导向平板113、推条114、限位条115、输送链116、输送链条导轨117和第一惰轮118；沿栽培板的输送方向，机架109的顶部依次安装有水培生菜输送机构5和夹持机构4，夹持机构4下方的机架109中安装有根部固定及去除机构2，根部固定及去除机构2下方的机架109中安装有垃圾箱108，用来收集切割后栽培板孔内残余的根系。垃圾箱108上方的机架109上还安装有导向平板113，作用是防止柔性手爪在运动过程中手指与栽培板发生干涉，避免设备损坏。根部固定及去除机构2靠近栽培板出口一侧的机架109中安装有切根机构3；机架109的栽培板入口端安装有定位检测传感装置112，用于检测栽培板的摆放位姿；第一电机101通过电机安装板102固定安装在机架109中，第一轴承座106通过轴承座安装板107固定安装在机架109中。主动轴105通过第一轴承座106安装在机架109中，主动轴105的轴向与栽培板的输送方向垂直，第一电机101的输出轴与主动轴105同轴固接，两个第一主动链轮103通过对应的第一胀紧套104分别与主动轴105的对应端部同轴固接，机架109中还安装有若干个间隔布置的第一惰轮118，每个第一主动链轮103和对应的若干个第一惰轮118外套设有对应的输送链116，第一惰轮118具体是四个。两条输送链116对称地且间隔布置，机架109的顶部开设有沿栽培板的输送方向布置的输送链条导轨117，输送链116设置在输送链条导轨117中。两条输送链116之间安装有若干个平行且间隔布置的推条114，推条114的方向与栽培板的输送方向垂直，每个推条114上固定安装有对应三个限位条115并形成限位推条，限位条115用于对栽培板限位。相邻的两个推条114与两条输送链116之间形成栽培板摆放空间，用于放置栽培板；十一个限位推条等距分布在输送链116上。将栽培板卡在限位推条的卡槽里，可实现栽培板随输送链精准输送。第一电机101驱动主动轴105转动，进而带动两个第一主动链轮103转动，从而带动2条输送链116和若干第一惰轮118转动，最终输送放置于输送链116上的栽培板。输送链116的外链节有三种形式，包括单侧单孔弯板、单侧单孔立板和单侧双孔弯板，按照一定的规律组成。其中单侧单孔弯板用来支撑栽培板，单侧单孔立板用来限位支撑板，防止输送方向的垂直两侧窜动，单侧双孔弯板用来安装限位推条。链条导轨117安装在机架109内部，用来支撑输送链116，使输送链116的工作部分保持在一个水平面上，实现栽培板的稳定、精准输送。

在实际生产中，有两种规格的栽培板，即第一栽培板110和第二栽培板111。两块栽培板呈对称结构，故各有一半半圆的缺口。考虑到栽培板上的孔的分布情况，设计的采收装备对栽培板的位姿有要求，即要求无论是第一栽培板110还是第二栽培板111，有半圆缺口一侧均需放置在同一侧。人工将栽培板搬运栽培板精准定位输送机构时可能会出现差错，故需要定位检测传感装置112进行半圆缺口的检测，以判断栽培板的位姿是否正确。

定位检测传感装置112包括检测气缸11201、接近开关安装条11202、接近开关11203、开关安装座11204、弹性支架11205和碰撞块11206；检测气缸11201固定安装在机架109的栽培板入口端的一侧，检测气缸11201的活塞杆朝向栽培板精准定位输送机构1上的栽培板，接近开关安装条11202与检测气缸11201的活塞杆固定连接，接近开关安装条11202中还安装有2个弹性支架11205，2个弹性支架11205沿栽培板的输送方向依次间隔布置，每个弹性支架11205靠近栽培板精准定位输送机构1的一端部与对应的碰撞块11206相连，每个弹性支架11205附近的接近开关安装条11202中通过对应的开关安装座11204安装有对应的接近开关11203，接近开关11203用于检测弹性支架11205的状态。每个弹性支架11205的另一端部为金属头，用来充当感应目标。若检测到缺口，碰撞块11206不会与栽培板接触，弹性支架无反应；若没有检测到缺口，碰撞块11206与栽培板接触，弹性支架后移，接近开关11203检测到金属头，产生信号。需结合定位检测传感装置112此次检测的结果和上一次检测的结果，对栽培板是否放置正确进行判断：当上一次靠近进口的接近开关11203没检测到缺口有信号，且此次远离进口的接近开关11203没检测到缺口时，说明上一块栽培板放置错误；当上一次靠近进口的接近开关11203没检测到缺口，且此次远离进口的接近开关11203检测到缺口没信号时，说明上一块栽培板放置正确；当上一次靠近进口的接近开关11203检测到缺口，且此次远离进口的接近开关11203没检测到缺口时，说明上一块栽培板放置正确；当上一次靠近进口的接近开关11203检测到缺口，且此次远离进口的接近开关11203检测到缺口时，说明上一块栽培板没有放置。

如图3所示，根部固定及去除机构2包括第一销轴201、赛钢垫片202、气缸座203、第一关节块204、单轴气缸205、第二关节块206、第三关节块207、推力滚针轴承208、摇杆209、转轴210和根部夹指；转轴210的两端部分别通过对应的推力滚针轴承208与对应的第三关节块207相连，转轴210水平布置并且转轴210的轴向与栽培板的输送方向垂直，转轴210外固定安装有若干个沿轴向依次间隔布置的根部夹指，根部夹指具体是六个。根部夹指朝向栽培板的入口；每个第三关节块207与栽培板精准定位输送机构1的机架109的一侧面固定连接，两个摇杆209一端分别与转轴210的对应端部同轴固连，2个单轴气缸205通过对应的气缸座203与对应的第一关节块204固定连接，其中气缸座203通过第一销轴201和赛钢垫片202与第一关节块204固定连接。每个第一关节块204与栽培板精准定位输送机构1的机架109的一侧面固定连接，两个摇杆209的另一端分别通过对应的第二关节块206与对应的单轴气缸205的活塞杆铰接，单轴气缸205的活塞杆的运动方向与栽培板的输送方向平行，第三关节块207的安装高度高于气缸座203，单轴气缸205通过第二关节块206和摇杆209带动转轴210转动，从而改变根部夹指的方向。

每个根部夹指包括单孔固定夹211、手指气缸安装块212、手指气缸213和海绵块夹指214；手指气缸安装块212通过单孔固定夹211与转轴210固定连接，手指气缸213与手指气缸安装块212固定连接，海绵块夹指214与手指气缸213的活塞杆固定连接，手指气缸213的活塞杆的驱动方向与栽培板的输送方向平行。海绵块夹指214的开口方向朝向栽培板的入口，海绵块夹指214用于海绵块内根部的夹持固定。考虑到零件的互换性，左右两个海绵块夹指设计为相同结构。当单轴气缸205的活塞杆处于完全伸出状态时，手指气缸213水平放置，其手指打开准备夹持海绵块进行固定。当切割动作完成后，根系及海绵块残留在栽培板的栽培孔内，单轴气缸205的活塞杆回缩，带动转轴210旋转一定角度，栽培孔内的海绵块被拽出，随后手指气缸213打开，海绵块掉落至垃圾箱108。

如图4所示，切根机构3包括刀具301、刀具安装条303、加强板302、角度可调切割机构和第一同步机构；刀具安装条303中固定安装有若干个依次间隔布置的刀具301，每个刀具301的刀具安装块30112与刀具安装条303固连，刀具301的布置方向与栽培板的输送方向垂直，刀具301朝向栽培板的入口；六个刀具301等距布置，由于栽培板上的孔位是奇偶位交替布置的，利用奇偶位刀具交替工作机制，实现高密度下的生菜植株多株同时采收。刀具安装条303上还设置有加强板302，加强板302中开设有若干个安装孔，所有刀具301的底部分别设置在对应的安装孔中。刀具安装条303与角度可调切割机构相连，具体地，刀具安装条303的两端部分别通过对应的旋转条305与对应的旋转支座315顶部铰接，角度可调切割机构的切根机构安装板321与栽培板精准定位输送机构1的机架109的侧面相连，第一同步机构安装在栽培板精准定位输送机构1的机架109上，第一同步机构的第一同步齿条307与角度可调切割机构中对应角度可调组件的平移机构的滑动底座317相连。

角度可调切割机构包括两个角度可调组件，每个角度可调组件包括旋转条305、角度调节杆314、旋转支座315、切根机构安装板321和平移机构；栽培板精准定位输送机构1的机架109的两侧固定安装有对应的切根机构安装板321，每个切根机构安装板321上安装有对应的平移机构，刀具安装条303的两端部分别通过对应的旋转条305与对应的旋转支座315的一端铰接，旋转条305能够围绕销轴进行旋转运动。其旋转中心精确定位于刀具301在完全伸出状态下其刀片刃口的几何延长线上。该设计确保了角度旋转调节过程与刀具作业轨迹的高精度匹配。旋转支座315的另一端与平移机构的滑动底座317固接，旋转条305的中部与角度调节杆314的一端铰接，角度调节杆314的另一端与平移机构的滑动底座317铰接。

因为切根机构夹持机构执行夹持动作时，需远离工作位置，当夹持机构夹持完成后，切根机构才进入工作位置执行切割动作，动作执行完之后立即复位。为了确保了切根机构与夹持机构不发生干涉，本发明提出了平移机构。平移机构包括滑动底座317、第一滑块316、第一导轨318、第一U型板319、第一浮动接头320、第一气缸安装块322和平移气缸323；每个切根机构安装板321上固定安装有第一气缸安装块322，第一气缸安装块322中安装有平移气缸323，平移气缸323的活塞杆的运动方向与栽培板的输送方向平行；每个切根机构安装板321还安装有第一导轨318，第一导轨318上可滑动地安装有第一滑块316，滑动底座317固定安装在第一滑块316上，平移气缸323的活塞杆通过第一U型板319和第一浮动接头320与滑动底座317相连，滑动底座317上固定安装有旋转支座315。

第一同步机构包括第一齿轮连接轴304、第一滚轮轴承安装块306、第一同步齿条307、圆柱销308、第二滚轮轴承安装块309、滚轮轴承310、轴承座安装块311、卧式轴承座312、第一同步齿轮313；第一齿轮连接轴304的轴向与栽培板的输送方向垂直，第一齿轮连接轴304的每个端部通过对应的卧式轴承座312安装在对应的轴承座安装块311中，第一齿轮连接轴304的每个端部还与对应的第一同步齿轮313同轴固接，每个第一同步齿轮313处还设置有对应的第一同步齿条307，第一同步齿条307的一端与滑动底座317铰接。每个第一同步齿轮313与对应的第一同步齿条307啮合形成齿轮齿条副，第一同步齿条307的轴向与栽培板的输送方向平行，第一齿轮连接轴304的轴向与栽培板的输送方向垂直，每个轴承座安装块311靠近栽培板出口一侧的栽培板精准定位输送机构1的机架109的一侧面处固定安装有第一滚轮轴承安装块306和第二滚轮轴承安装块309，第一滚轮轴承安装块306和第二滚轮轴承安装块309通过螺栓连接固定。4根圆柱销308安装在第二滚轮轴承安装块309上，安装在第一同步齿条307的两侧，配合滚轮轴承310限位第一同步齿条307。第一滚轮轴承安装块306和第二滚轮轴承安装块309中安装有滚轮轴承310，滚轮轴承310用于限位第一同步齿条307的另一端。第一同步机构通过机械耦合的方式，可实现两侧平移气缸323的强制同步运动，解决因气压、负载分布、摩擦力和制造误差等因素导致的气缸运动速度不一致问题。

如图5所示，刀具301包括第二导轨30101、切割气缸30102、第二滑块30103、第一滑块安装块30104、第二滑块安装块30105、第二U型板30106、第二浮动接头30107、刀片安装块30108、刀具安装块30112、刀片加固片30109、刀片30110和第二气缸安装块30111；刀具安装块30112与刀具安装条303固定连接，切割气缸30102通过第二气缸安装块30111固定安装在刀具安装块30112中，切割气缸30102的活塞杆通过第二U型板30106和第二浮动接头30107与刀片安装块30108浮动连接，刀片30110固定安装在刀片安装块30108中，刀片30110朝向栽培板入口；其中，为了增强刀片的刚度，刀片30110与刀片安装块30108的连接处设置有刀片加固片30109。第一滑块安装块30104通过第二滑块安装块30105与刀具安装块30112固连，第二滑块30103与第一滑块安装块30104固定连接，第二滑块30103可滑动地安装在第二导轨30101中，第二导轨30101与切割气缸30102上下且间隔布置，第二导轨30101的滑槽方向与切割气缸30102的活塞杆运行方向平行，第二导轨30101靠近切割气缸30102活塞杆的一端部与刀片安装块30108固定连接。切割气缸30102驱动刀片30110的同时还驱动第二导轨30101运动。刀具301工作时，活塞杆伸出，在第二滑块30103和第二导轨30101的作用下刀片只能沿着一个方向运动。

如图7所示，夹持机构4包括夹持底座、多工位链条机构、左夹指组和右夹指组，多工位链条机构通过夹持底座固定安装在栽培板精准定位输送机构1的机架109上，左夹指组和右夹指组通过对应的第二销轴40202依次交替地安装在多工位链条机构中。

如图6所示，夹持底座包括2个可调底座，2个可调底座对称地安装在栽培板精准定位输送机构1的机架109侧面，可调底座用于调节多工位链条机构在栽培板输送方向上的位置。2个可调底座上安装有多工位链条机构，具体是每个可调底座的第一卧式轴支座40107中安装多工位链条机构的2个第二导向柱40203；为实现第一底座安装板40101与轴承丝杆集成安装板40110之间的精密位置调整，采用了由手轮40102驱动的丝杆传动系统。该系统包括丝杆40103、丝杆支撑座40104及丝杆螺母40105，共同构成了基于螺旋副的精密位移调节机制。通过丝杆传动，可以实现多工位链条机构在输送方向上的运动。2个可调底座结构相同，均包括第一底座安装板40101、手轮40102、丝杆40103、丝杆支撑座40104、丝杆螺母40105、调位螺栓40106、第一卧式轴支座40107、第一卧式轴支座安装块40108、铝型材支撑腿40109、轴承丝杆集成安装板40110、第一直线轴承40111、第一导向柱40112、直线轴承安装板40113和第二底座安装板40114；沿栽培板的输送方向，栽培板精准定位输送机构1的机架109的一侧面依次设置有第一底座安装板40101和第二底座安装板40114，第一底座安装板40101和第二底座安装板40114设置在栽培板的侧下方，第一底座安装板40101和第二底座安装板40114之间通过两根平行且上下间隔布置的第一导向柱40112相连，第一导向柱40112的轴向与栽培板的输送方向平行。第一底座安装板40101和第二底座安装板40114之间还设置有轴承丝杆集成安装板40110和直线轴承安装板40113，轴承丝杆集成安装板40110和直线轴承安装板40113之间平行且间隔布置，轴承丝杆集成安装板40110和直线轴承安装板40113均中开设导向柱安装孔，每根第一导向柱40112通过对应的第一直线轴承40111安装在轴承丝杆集成安装板40110和直线轴承安装板40113对应的导向柱安装孔中；手轮40102与丝杆40103同轴固接，丝杆40103通过丝杆支撑座40104安装在第一底座安装板40101中，丝杆40103的一端部穿过第一底座安装板40101后设置在栽培板精准定位输送机构1的机架109内部并且丝杆40103的端部与丝杆螺母40105同轴连接，丝杆螺母40105固定安装在轴承丝杆集成安装板40110中；轴承丝杆集成安装板40110和直线轴承安装板40113的侧面均固定安装有对应的铝型材支撑腿40109，每根铝型材支撑腿40109上固定安装有对应的第一卧式轴支座安装块40108，每个第一卧式轴支座安装块40108固定安装有对应的第一卧式轴支座40107，每个第一卧式轴支座安装块40108处还设置有对应的调位螺栓40106，用于调整轴承丝杆集成安装板40110或直线轴承安装板40113在竖直方向的位置，可以实现多工位链条机构在竖直方向上的运动。

多工位链条机构包括输送机构安装板40201、夹持支架、第二导向柱40203、第二卧式轴支座40204、第二卧式轴支座安装板40205、第二惰轮40206、夹持链条导轨40207、链条导轨安装块40208、夹持链40209、第二主动轮40210、第二电机40211、第二胀紧套40212和张紧轮40213；栽培板精准定位输送机构1的机架109一侧面均固定安装有对应的输送机构安装板40201；沿栽培板的输送方向，2个第二卧式轴支座安装板40205依次固定安装在输送机构安装板40201的底面，每根第二导向柱40203通过对应的第二卧式轴支座40204固定安装在对应的第二卧式轴支座安装板40205的下表面，所有的第二导向柱40203嵌设于夹持底座对应的第一卧式轴支座40107中；2块输送机构安装板40201上固定安装有夹持支架，夹持支架的两侧面分别设置有对应的夹持链40209，每个夹持链40209所在的夹持支架中均固定安装有第二电机40211，每个第二电机40211的输出轴通过第二胀紧套40212与对应的第二主动轮40210同轴固连，夹持支架中安装有若干个张紧轮40213、第二惰轮40206，每个夹持链40209均由对应的第二电机40211、第二主动轮40210驱动以及每个夹持链40209与对应的第二主动轮40210和若干个第二惰轮40206、张紧轮40213共同形成夹持驱动件；两个夹持链40209之间依次交替地安装有左夹指组和右夹指组，每个夹持链40209的侧方设置有间隔布置的第二销轴40202，左夹指组或右夹指组的两端部中销轴连接盖40301、销轴连接转轴40302、转轴固定块40303形成安装孔，左夹指组或右夹指组的横梁连接块40304通过第二销轴40202和安装孔配合与夹持链40209相连；每个夹持链40209和夹持支架的整体呈“7”字型，开口朝向栽培板入口，水培生菜输送机构5安装在夹持支架开口下方的栽培板精准定位输送机构1的机架109上。每根夹持链40209所在的夹持支架中通过链条导轨安装块40208安装有夹持链条导轨40207，用于稳定的导向夹持链40209。本发明的夹持链40209采用滚子链结构，八对第二销轴40202等距分布在滚子链上。两条夹持链40209均通过一个第二主动轮40210、五个第二惰轮40206和两个张紧轮40213安装在多工位链条机构的机架内部。两条夹持链40209的驱动均采用电动机直驱方式。

如图8和图9所示，左夹指组包括销轴连接盖40301、销轴连接转轴40302、转轴固定块40303、横梁连接块40304、手指安装架、左手指组件和右手指组件；手指安装架中依次交替的设置有左手指组件和右手指组件，手指组件的手爪座与手指安装架固定连接，一个左手指组件和一个右手指组件形成一根手指，手指安装架的两端部分别与对应横梁连接块40304相连，每个横梁连接块40304的端部处设置有可拆卸的转轴固定块40303，转轴固定块40303与横梁连接块40304的端部之间形成销轴孔，销轴孔中安装有销轴连接转轴40302，销轴连接转轴40302与销轴连接盖40301配合形成两个连接孔，两个连接孔用于与夹持链40209处的第二销轴40202配合，可以实现柔性手爪与夹持链夹持链40209之间角度的调节。手指安装架包括4040铝型材40305、2040铝型材40307和2020铝型材40306，4040铝型材40305起横梁的作用，两端各安装一个横梁连接块40304，中间等距安装七个2040铝型材40307。每个2040铝型材40307头部均固定一个2020铝型材40306。2020铝型材40306的T型槽方向与4040铝型材40305的T型槽方向相同。柔性手指安装在2020铝型材40306的T型槽内，可沿着槽方向调整位置，从而实现柔性手爪左右两个柔性手指的间距调整。右夹指组与左夹指组组成相同，差别在于柔性手爪的分布位置不一样，与左夹指组相反，右夹指组的柔性手爪从反方向开始排列。

右手指40309通过右手爪座40308与手指安装架相连，左手指40310通过左手爪座40313与手指安装架相连，右手指40309和左手指40310的形状如图8所示。左柔性组件与右柔性组件对称，除左手指40310和右手指40309对称、左手爪座40313和右手爪座40308对称、左挡块40317与右挡块对称外，其余零件相同。如图9的(a)和图9的(b)所示，手指组件包括手指、手指双旋转轴40311、手指销轴40312、第二轴承40314、旋转限位块40315、扭簧40316、挡块40317、手爪座、第一螺栓40318和第二螺栓40319；手指的末端通过手指销轴40312与手指双旋转轴40311的一端铰接，手指双旋转轴40311的另一端通过第二轴承40314安装在手爪座中并且手指双旋转轴40311的另一端与第一螺栓40318相连，手指双旋转轴40311通过第二轴承40314与手爪座形成转动副，其中，旋转限位块40315通过第一螺栓40318与手指双旋转轴40311同轴固接；旋转限位块40315所在的手爪座安装面处还通过螺栓固定安装有挡块40317，旋转限位块40315与挡块40317配合，实现对手指双旋转轴40311的周向转动限位，使得手指双旋转轴40311只能旋转一定角度；扭簧40316套设在第一螺栓40318的头部，旋转限位块40315所在的手爪座安装面处还安装有第二螺栓40319，扭簧40316的两个扭臂分别与旋转限位块40315和第二螺栓40319压接固定。第一螺栓为大螺栓，第二螺栓为小螺栓。

如图10所示，左夹指组和右夹指组交替安装在夹持链40209的第二销轴40202上，形成八个工位，分别是夹持工位A、转运工位B、卸菜工位C、空载工位D、空载工位E、空载工位F、空载工位G和空载工位H。相邻两个工位的距离为两个步进距离。夹持链40209在夹持工位A前需保持水平状态一段距离，随后通过惰轮实现第一次换向，使呈竖直状态一段距离转运工位B在该区间；经惰轮实现第二次换向，使夹持链再次呈水平状态一段距离，经惰轮实现三次换向，使夹持链呈倾斜向下状态一段距离卸菜工位C在斜线段区间的起点；经惰轮实现第四次换向，使夹持链再次呈竖直状态一段距离；经惰轮实现第五次换向，使夹持链再次呈水平状态一段距离；经主动轮实现第六次换向，使夹持链再次呈竖直状态一段距离；经惰轮实现第七次换向，使夹持链再次呈倾斜向下状态一段距离；经惰轮实现第八次换向，使夹持链再次呈水平状态一段距离夹持工位A在水平线段区间的终点。夹指组的柔性手爪与夹持链40209的前进方向保持一定角度，该角度可通过销轴连接转轴40302、转轴固定块40303和横梁连接块40304调整。在夹持工位A，柔性手爪进行夹持，柔性手爪与水平面呈一定角度，使得生菜6侧倾，暴露出海绵块内的根供切根机构切割；切根后柔性手爪随夹持链40209运动，到卸菜工位时，柔性手爪经惰轮换向与水平面的角度增大至竖直状态，此时被夹持的生菜植株依靠自身重力脱离手爪，掉落至水培生菜输送机构5上。

如图11所示，水培生菜输送机构5包括升降机构和皮带输送机构；升降机构安装在栽培板精准定位输送机构1的机架109上，皮带输送机构上安装有皮带输送机构。

水培生菜输送机构5还包括第二同步机构，第二同步机构与皮带输送机构相连，用于同步控制皮带输送机构两端的升降运动。

本实施例中，升降机构包括升降气缸501、第三导向柱502、第二直线轴承503、固定环504、第三卧式轴支座505、圆柱接头508和支撑条509。

升降气缸501固定安装在输送机构安装板40201中，升降气缸501两侧的第三导向柱502通过对应的第二直线轴承503和第三卧式轴支座505也安装在输送机构安装板40201中，升降气缸501的活塞杆通过固定环504和圆柱接头508与上方的支撑条509固定连接，第三导向柱502的顶部也与支撑条509固定连接，支撑条509上安装有皮带输送机构。皮带输送机构包括第三电机、皮带等。升降气缸501活塞杆完全伸出时，皮带输送机构位于最高点，用来承接从夹持机构卸菜工位掉落的生菜掉落距离越短，损伤越小，且生菜掉落后呈倒立姿态更可靠。生菜掉落后升降气缸501活塞杆缩回，皮带输送机构回到最低点，皮带输送机构再启动进行输送，防止皮带输送机构上的生菜与夹持机构发生干涉。

第二同步机构包括第二同步齿轮510、第二同步齿条511、齿条安装块512、立式轴承座513和第二齿轮连接轴514；皮带输送机构两端部均设置有对应的第二同步齿条511，第二同步齿条511沿升降方向放置，其通过齿条安装块512安装在多工位链条机构的铝型材机架(即夹持机架)上。第二齿轮连接轴514两侧由安装在输送机构机架上的立式轴承座513支撑，两端安装第二同步齿轮510。第二同步齿轮510与对应的第二同步齿条511啮合形成第二齿轮齿条副。该设计通过机械耦合的方式，可实现两侧升降气缸501的强制同步运动，解决因气压、负载分布、摩擦力和制造误差等因素导致的气缸运动速度不一致问题。

本发明的工作过程如下：

人工搬运将载有水培生菜的第一栽培板110和第二栽培板111按照要求放入栽培板精准定位输送机构1的进口端，栽培板卡在由推条114和限位条115组成限位推条的卡槽里。每放置一块栽培板，定位检测传感装置112都将进行一次栽培板缺口检测，判断栽培板是否放置正确，若判断栽培板放置错误，机器将报警，停止工作，反之正常工作。当载有水培生菜的栽培板到达工作位置时，根部固定及去除机构2开始工作，安装海绵块夹指214的手指气缸213夹持固定栽培板下方生菜植株的海绵块和根系。此时夹指组静止，且距离夹持工位A有一个步进距离。根部固定后，夹持链开始带着夹指组运动一个步进距离，即运动到夹持工位A，此时完成生菜的夹持。由于柔性手指倾斜布置，手指在与生菜接触的过程中使得生菜倾斜，同时左右两个柔性手指受到生菜的阻力在扭簧的作用下旋转调整手爪的开口，实现柔性抓取。夹持完成后，切根机构3开始工作，角度可调切割机构在平移气缸323的作用下朝着生菜植株方向移动，移动到底后刀具开始工作进行切根，刀片在切割气缸30102的作用下伸出切根后立即缩回，随后角度可调切割机构回到初始位置。夹持链开始带着夹指组运动一个步进距离，即夹持工位A和转运工位B的中间，此时被切根后的生菜植株已经脱离栽培板，不会对水培生菜栽培板的运动造成影响。同时根部固定及去除机构2开始工作，在单轴气缸205的作用下手指气缸213向下旋转一定角度，然后手指气缸213的夹指松开，海绵块和根系掉落至垃圾箱108，随后根部固定及去除机构2复位，等待下一行生菜植株的到来。在夹指组行进一个步进距离到达夹持工位A时，另一个夹指组也到达了卸菜工位C，此时柔性手指呈竖直状态，被柔性手爪夹持住的生菜植株在自身重力下脱离柔性手爪，以倒立姿态掉落至水培生菜输送机构5的皮带输送机构上。生菜掉落后，升降气缸501的活塞杆缩回，皮带输送机构运动至最低点，皮带输送机构再启动并进行生菜的输送，避免了皮带输送机构上的生菜与夹持机构的夹指组在各自的运动过程中发生干涉。载有水培生菜的栽培板移动，下一行的生菜植株进入工作位置，开始重复刚才的动作，并循环下去。

最后所应说明的是，以上实施例和阐述仅用以说明本发明的技术方案而非进行限制。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，不脱离本发明技术方案公开的精神和范围的，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之中。

Claims (8)

1.一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备，其特征在于，包括栽培板精准定位输送机构（1）、根部固定及去除机构（2）、切根机构（3）、夹持机构（4）和水培生菜输送机构（5）；沿栽培板的输送方向，栽培板精准定位输送机构（1）上依次安装有水培生菜输送机构（5）和夹持机构（4）；夹持机构（4）下方的栽培板精准定位输送机构（1）中安装有根部固定及去除机构（2），根部固定及去除机构（2）靠近栽培板出口一侧的栽培板精准定位输送机构（1）中安装有切根机构（3）；栽培板放置于栽培板精准定位输送机构（1），当栽培板输送至夹持机构（4）下方时，根部固定及去除机构（2）位于栽培板下方，根部固定及去除机构（2）用于固定水培生菜的根部以及将栽培板中的水培生菜根部去除，夹持机构（4）用于夹持水培生菜的茎叶部并将其输送至水培生菜输送机构（5）；

所述夹持机构（4）包括夹持底座、多工位链条机构、左夹指组和右夹指组，多工位链条机构通过夹持底座固定安装在栽培板精准定位输送机构（1）上，左夹指组和右夹指组依次交替地安装在多工位链条机构中；

所述左夹指组包括依次交替设置的左手指组件和右手指组件，一个左手指组件和一个右手指组件形成一根手指，所述手指组件包括手指、手指双旋转轴（40311）、手指销轴（40312）、第二轴承（40314）、旋转限位块（40315）、扭簧（40316）、挡块（40317）、手爪座、第一螺栓（40318）和第二螺栓（40319）；手指的末端通过手指销轴（40312）与手指双旋转轴（40311）的一端铰接，手指双旋转轴（40311）的另一端通过第二轴承（40314）安装在手爪座中并且手指双旋转轴（40311）的另一端通过第一螺栓（40318）与旋转限位块（40315）同轴固接；旋转限位块（40315）所在的手爪座安装面处还固定安装有挡块（40317），旋转限位块（40315）与挡块（40317）配合，实现对手指双旋转轴（40311）的周向转动限位；扭簧（40316）套设在第一螺栓（40318）的头部，旋转限位块（40315）所在的手爪座安装面处还安装有第二螺栓（40319），扭簧（40316）的两个扭臂分别与旋转限位块（40315）和第二螺栓（40319）压接固定。

2.根据权利要求1所述的一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备，其特征在于，所述栽培板精准定位输送机构（1）包括第一电机（101）、第一主动链轮（103）、主动轴（105）、第一轴承座（106）、垃圾箱（108）、机架（109）、定位检测传感装置（112）、推条（114）、限位条（115）、输送链（116）和第一惰轮（118）；沿栽培板的输送方向，机架（109）的顶部依次安装有水培生菜输送机构（5）和夹持机构（4），夹持机构（4）下方的机架（109）中安装有根部固定及去除机构（2），根部固定及去除机构（2）下方的机架（109）中安装有垃圾箱（108），根部固定及去除机构（2）靠近栽培板出口一侧的机架（109）中安装有切根机构（3）；机架（109）的栽培板入口端安装有定位检测传感装置（112）；第一电机（101）固定安装在机架（109）中，主动轴（105）通过第一轴承座（106）安装在机架（109）中，主动轴（105）的轴向与栽培板的输送方向垂直，第一电机（101）的输出轴与主动轴（105）同轴固接，两个第一主动链轮（103）分别与主动轴（105）的对应端部同轴固接，机架（109）中还安装有若干个间隔布置的第一惰轮（118），每个第一主动链轮（103）和对应的若干个第一惰轮（118）外套设有对应的输送链（116），两条输送链（116）对称地且间隔布置，两条输送链（116）之间安装有若干个平行且间隔布置的推条（114），每个推条（114）上固定安装有对应限位条（115），相邻的两个推条（114）与两条输送链（116）之间形成栽培板摆放空间，用于放置栽培板；第一电机（101）驱动主动轴（105）转动，进而带动两个第一主动链轮（103）转动，从而带动2条输送链（116）和若干第一惰轮（118）转动，最终输送放置于输送链（116）上的栽培板。

3.根据权利要求1所述的一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备，其特征在于，所述根部固定及去除机构（2）包括气缸座（203）、第一关节块（204）、单轴气缸（205）、第二关节块（206）、第三关节块（207）、推力滚针轴承（208）、摇杆（209）、转轴（210）和根部夹指；转轴（210）的两端部分别通过对应的推力滚针轴承（208）与对应的第三关节块（207）相连，转轴（210）的轴向与栽培板的输送方向垂直，转轴（210）外固定安装有若干个沿轴向依次间隔布置的根部夹指，根部夹指朝向栽培板的入口；每个第三关节块（207）与栽培板精准定位输送机构（1）固定连接，两个摇杆（209）一端分别与转轴（210）的对应端部同轴固连，2个单轴气缸（205）通过对应的气缸座（203）与对应的第一关节块（204）固定连接，每个第一关节块（204）与栽培板精准定位输送机构（1）固定连接，两个摇杆（209）的另一端分别通过对应的第二关节块（206）与对应的单轴气缸（205）的活塞杆铰接，单轴气缸（205）的活塞杆的运动方向与栽培板的输送方向平行，单轴气缸（205）通过摇杆（209）带动转轴（210）转动，从而改变根部夹指的方向。

4.根据权利要求1所述的一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备，其特征在于，所述切根机构（3）包括刀具（301）、刀具安装条（303）、角度可调切割机构和第一同步机构；刀具安装条（303）中固定安装有若干个依次间隔布置的刀具（301），刀具（301）的布置方向与栽培板的输送方向垂直，刀具（301）朝向栽培板的入口；刀具安装条（303）与角度可调切割机构相连，角度可调切割机构与栽培板精准定位输送机构（1）的侧面相连，第一同步机构安装在栽培板精准定位输送机构上，角度可调切割机构和第一同步机构相连。

5.根据权利要求4所述的一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备，其特征在于，所述刀具（301）包括第二导轨（30101）、切割气缸（30102）、第二滑块（30103）、第一滑块安装块（30104）、第二滑块安装块（30105）、刀片安装块（30108）、刀具安装块（30112）、刀片（30110）和第二气缸安装块（30111）；刀具安装块（30112）与刀具安装条（303）固定连接，切割气缸（30102）通过第二气缸安装块（30111）固定安装在刀具安装块（30112）中，切割气缸（30102）的活塞杆与刀片安装块（30108）连接，刀片（30110）固定安装在刀片安装块（30108）中，刀片（30110）朝向栽培板入口；第一滑块安装块（30104）通过第二滑块安装块（30105）与刀具安装块（30112）固连，第二滑块（30103）与第一滑块安装块（30104）固定连接，第二滑块（30103）可滑动地安装在第二导轨（30101）中，第二导轨（30101）的滑槽方向与切割气缸（30102）的活塞杆运行方向平行，第二导轨（30101）靠近切割气缸（30102）活塞杆的一端部与刀片安装块（30108）固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备，其特征在于，所述角度可调切割机构包括两个角度可调组件，每个角度可调组件包括旋转条（305）、角度调节杆（314）、旋转支座（315）、切根机构安装板（321）和平移机构；栽培板精准定位输送机构（1）的两侧固定安装有对应的切根机构安装板（321），每个切根机构安装板（321）上安装有对应的平移机构，刀具安装条（303）的两端部分别通过对应的旋转条（305）与对应的旋转支座（315）的一端铰接，旋转支座（315）的另一端与平移机构固接，旋转条（305）的中部与角度调节杆（314）的一端铰接，角度调节杆（314）的另一端与平移机构铰接。

7.根据权利要求1所述的一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备，其特征在于，所述多工位链条机构包括输送机构安装板（40201）、夹持支架、第二导向柱（40203）、第二卧式轴支座（40204）、第二卧式轴支座安装板（40205）、第二惰轮（40206）、夹持链条导轨（40207）、链条导轨安装块（40208）、夹持链（40209）、第二主动轮（40210）、第二电机（40211）和张紧轮（40213）；栽培板精准定位输送机构（1）一侧面均固定安装有对应的输送机构安装板（40201）；沿栽培板的输送方向，2个第二卧式轴支座安装板（40205）依次固定安装在输送机构安装板（40201）的底面，每根第二导向柱（40203）通过对应的第二卧式轴支座（40204）固定安装在对应的第二卧式轴支座安装板（40205）的下表面，所有的第二导向柱（40203）嵌设于夹持底座中；2块输送机构安装板（40201）上固定安装有夹持支架，夹持支架的两侧面分别设置有对应的夹持链（40209），每个夹持链（40209）所在的夹持支架中均固定安装有第二电机（40211），每个第二电机（40211）的输出轴与对应的第二主动轮（40210）同轴固连，夹持支架中安装有若干个张紧轮（40213）、第二惰轮（40206），每个夹持链（40209）均由对应的第二电机（40211）、第二主动轮（40210）驱动以及每个夹持链（40209）与对应的第二主动轮（40210）和若干个第二惰轮（40206）、张紧轮（40213）共同形成夹持驱动件；两个夹持链（40209）之间依次交替地安装有左夹指组和右夹指组；每根夹持链（40209）所在的夹持支架中通过链条导轨安装块（40208）安装有夹持链条导轨（40207）。

8.根据权利要求4所述的一种植物工厂水培生菜多株连续采收装备，其特征在于，所述第一同步机构包括第一齿轮连接轴（304）、第一滚轮轴承安装块（306）、第一同步齿条（307）、第二滚轮轴承安装块（309）、滚轮轴承（310）、轴承座安装块（311）、卧式轴承座（312）和第一同步齿轮（313）；第一齿轮连接轴（304）的轴向与栽培板的输送方向垂直，第一齿轮连接轴（304）的每个端部通过对应的卧式轴承座（312）安装在对应的轴承座安装块（311）中，第一齿轮连接轴（304）的每个端部还与对应的第一同步齿轮（313）同轴固接，每个第一同步齿轮（313）处还设置有对应的第一同步齿条（307），每个第一同步齿轮（313）与对应的第一同步齿条（307）啮合形成齿轮齿条副，每个轴承座安装块（311）靠近栽培板出口一侧的栽培板精准定位输送机构（1）处固定安装有第一滚轮轴承安装块（306）和第二滚轮轴承安装块（309），第一滚轮轴承安装块（306）和第二滚轮轴承安装块（309）中安装有滚轮轴承（310），滚轮轴承（310）用于限位第一同步齿条（307）。