CN1250074C - 植物的矩阵式移植方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植物矩阵式移植方法和设备，能实现作业自动化。将底部有敞口的植物供应盘置于一托板上，托板上设有一组呈矩阵排列的通孔；用夹持编址机构夹持供应盘，用已有的手段控制和驱动夹持编址机构，让供应盘能在托板上移动；在供应盘上方设一组对应推杆，或在托板的通孔下方对接有一组真空抽吸管；由推杆推压或由抽吸管抽吸该供应盘中的一组呈矩阵排列的植物，让其穿越托板上的通孔下落、或经过抽吸管下落到移植区内对应的穴植孔内，完成第一组矩阵植物的移植；让该供应盘在托板上移动到下一位置，并让移植区也移动到下一位置，完成第二组移植，该过程一直进行到该供应盘被移空为止，然后将其移开，再夹持另一个供应盘，移植作业继续进行。

Description

植物的矩阵式移植方法及其设备

技术领域

本发明涉及植物、籽苗、插塞块的矩阵式移植方法，以及实施该方法的设备，以提高植物的产量，质量，生产率，降低植物移植过程中的高强度劳力需求，实现在大田和温室二者中的栽培和作业自动化。

背景技术

人们对花费较少劳力而获得更高单位面积产量和更高品质的作物这一需求快速加大，从而导致全球性的一种需要：让新的栽培实践与机械系统实现充分的集成与交互。每年在农业和林业领域的各个部门，对千百万的植物、籽苗、插塞块耗费巨大的劳动力进行移植，这成为生产体系中的一个主要瓶颈。机械化和自动化对植物的栽培者、农民来说，如同对农业的其他任何领域同样重要。其原因在于苗床作业耗费巨大数量的劳动力，如同在任何其他商业领域一样，栽培者、农民不得不同生产效率，劳力不足以及劳力总成本的难题做斗争。

在栽培籽苗的实际工作中，一个特别劳力密集的领域、是将相对幼小的植物从最初成根的容器移植到较大容器或大田中、以求进一步的生长发育。通常大量的的苗床作业和植物生产工具是用手工操作的，因此植物的转移和移植过程费时且效率极低。现实情况正是用人力手工移植极大地限制了农场和苗床进行植物转移和移植作业的能力。需要并将继续需要一个充分自动化的植物移植方法和设备，它能自动地将植物、籽苗、插塞块从初成根的盘、容器转移到田地或第二容器以进一步生长发育，在温室或大田生产出优良植物。要解决的关键问题是：劳动力的开支和利用率，自动化带来的高成本，用机械抓手装置搬运植物、籽苗、插塞块的困难(机械抓手装置是动作失误、造成损坏和工作不可靠的主要原因)。

业已证明，由黄国彦博士发明的植物空气整根革新技术的诸多优点包括：可消除根的缠绕，促进正确引导的根产生分枝以增大根系和有利于充满活力的生长，提高产量和质量，提高温室设施的循环利用率，节省栽培介质、能量和肥料。空气整根概念让开发出独特的盘器成为可能，该盘器适用于一种简单的自动移植系统，正如黄国彦博士的美国专利第5179800号，5254140号，5298041号，5573558号和6357180号所公开的那样。空气整根盘室、钵具有一带可拆卸孔网的敞开底部。空气整根盘室、钵的底部较大而顶部较小，从而可消除传统的盘室、钵所固有的缺点。传统的盘室、钵具有带排水孔的较小封闭底部和较大的敞口顶部，容器侧壁自下而上朝外倾斜，这种不适当的侧壁倾角导致根盘结(根盘旋和缠结)，根生长缓慢和生长不均。

空气整根盘室、钵、容器还利用了植物枝条的特点，当植物从腔室底部被拉出或从顶部被推出时，簇叶能合拢在一起以通过腔室的开孔。该特征有助于不使用任何类型的抓手装置，就能让植物容易地从敞开的钵、容器底部移出，实现全自动移植。实际的大田应用情况表明，经空气整根的插枝和籽苗，无论是在盘、容器内还是经移植之后，都具有很优良的生长性能。并且通过植物、籽苗、插塞块的空气整根，对各种作物均能有效地实行全自动移植。很多种植者、农户目前拥有的移植机械和设备是为传统的盘、托板、钵而设计的，但是他们想使用空气整根盘、钵、容器以提高生产率、植物产量和品质。因此现在存在并且仍将继续存在这样的需要：用空气整根盘、托板、容器实现空气整根，但却能将插塞块、籽苗、植物从空气整根盘、托板、容器的顶部移出。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足和缺陷，提供一种简单和低成本的植物移植方法和设备，以将一个或多个植物、籽苗、插塞块从一容器或一供应盘、钵移植到移植区或第二容器。

本发明提供一种自动移植设备，它使用间歇的或脉冲的真空装置将一植物、插塞块或多个植物、籽苗、插塞块自一供应盘、钵移至大田或容器以实现全自动移植。

本发明提供一种矩阵式转移和移植设备，它手动、机械、气动、水力或电动地推动所选择的植物穿越供应盘的敞口底部，自动地将成组的植物、籽苗、插塞块从供应盘、钵的敞口底部向外移植。

本发明提供一种手动或自动的植物移植设备，它使用空气整根盘作为矩阵式转移和移植设备的集成组件。在一个或一组空气整根供应盘内形成矩阵的一组植物被转移后，整个供应盘接着被移位到下一个位置，从而能转移类似的另一植物矩阵，该过程一直进行至整个供应盘被清空为止。

本发明提供一种在结构上相对简单和轻便，工作可靠且易于使用的植物移植设备。

本发明方法是：

1、将底部有敞口的植物供应盘置于一植物供应盘托板上，植物供应盘托板上设有一组呈矩阵排列的通孔；

2、用夹持编址机构，也称编址框来夹持所说托板上的植物供应盘，从而可用电的、液力的、气动的、机械的或手工的手段控制和驱动编址框，让植物供应盘能在所说托板上移动；

3、在植物供应盘上方设有一组对应的呈矩阵排列的朝下推杆，或者是在植物供应盘托板的通孔下方对接有一组真空抽吸管；

4、由推杆一次推压、或由真空抽吸管一次抽吸该植物供应盘中的一组呈矩阵排列的植物，让这些植物穿越该植物供应盘托板上的通孔下落、或经过抽吸管下落到下方移植区内对应的呈矩阵排列的的穴植孔内，完成该植物供应盘中第一组矩阵植物的移植；

5、让该植物供应盘在托板上移动到下一位置，并让移植区也移动到下一位置，完成该植物供应盘中第二组矩阵植物的移植，该过程一直进行到该植物供应盘被移空为止，然后移开被移空的该植物供应盘，再用编址框夹持另一个植物供应盘，让移植作业继续进行。

以上所说的移植区可以是在植物供应盘托板通孔下方或真空抽吸管下方的一组呈矩阵排列的移植容器，也可以是大田等环境。所说的植物供应盘包括空气整根盘在内。

本发明设备包括：

(a)一个植物供应盘托板，托板上设有一组呈矩阵排列的通孔；

(b)一个可移动地放置在托板上、能夹持植物供应盘的X-Y编址框；

(c)设于托板上方的一组呈矩阵排列的、能相对于托板上下运动的朝下推杆，或者是在托板的通孔下方对接有的一组下端带活门的真空抽吸管；

(d)设于托板通孔下方或者是抽吸管下方，能相对于托板上下运动的移植区。

本发明设备中的植物供应盘包括空气整根盘在内。

本发明设备还可以于托板通孔的前方设一组呈矩阵排列的、能相对于移植区上下运动的朝下穴植杆。

本发明设备中的编址框能用电的、液力的、气动的、机械的或手工的手段让夹持的植物供应盘在托板上按作业要求而运动。

本发明设备中的移植区可以是能放置被移植植物容器的一个运送台板。放置上呈矩阵排列的被移植植物容器后，这里实际发生对植物容器内栽培介质的穴植以及随后的移植。所说穴植，即在栽培介质上形成穴植孔以容纳被移植植物的根部。被移植植物容器可以是空气整根容器。

本发明设备中的朝下推杆可以设于托板上方的一块能相对于托板上下运动的推杆板上。

本发明设备中的朝下穴植杆可以设于托板上托板通孔的前方。

本发明设备中的托板、推杆板和运送台板最好能上下运动地设置于一个支撑框架上，支撑框架可以带有小脚轮。托板、推杆板和运送台板相互间在时间关系上按穴植和植物移植作业过程的需要而相对运动。

本发明设备中的真空抽吸管可以是一能产生脉冲真空的装置的部件，该产生脉冲真空的装置包括一位于植物盘托板下方的风箱，风箱下端内紧固有插管，插管下端设有活动门作为真空抽吸管的活动门，以及包括一能推动风箱伸展从而在真空抽吸管内形成脉冲真空的致动器。脉冲真空使植物自植物盘穿越植物盘托板上的通孔而下移并穿越真空抽吸管及其下端的活门到达下方植物移植区。本发明设备中的风箱可以为棱台状风箱，从而在风箱伸展和收缩形成间歇脉冲的过程中能产生较大的起始脉冲真空力。

如图1和2所示，植物供应盘托板1上设有一组呈矩阵排列的通孔2，当空气整根植物供应盘处于所选择的一个位置时，植物供应盘上所选择的小室3能与排成矩阵的通孔2对准。通孔2的作用是当所选择的植物/籽苗/插塞块从植物供应盘的小室3移出时，让它们能穿越过通孔2。图1中4表示真空抽吸管。图2中的5为栽培介质，7为在植物供应盘托板通孔下方一组呈矩阵排列的被移植容器——空气整根钵体。

图3和4分别表示带288个小室的空气整根植物供应盘6被顺序编址的起始和终止位置。该编址是为了给2×4个排成矩阵的被移植容器即钵体7进行矩阵式移植，即每次编址有8棵植物，图中8为放置被移植植物容器钵体7的运送台板。图5和6分别表示带288个小室的空气整根植物供应盘6被顺序编址的起始和终止位置，该编址是为了给3×6个排成矩阵的钵体7进行矩阵式移植，即每次编址有18棵植物，图中8为放置被移植植物容器钵体7的运送台板。图7和8分别表示带288个小室的空气整根植物供应盘6被顺序编址的起始和终止位置，该编址是为了给4×8个排成矩阵的钵体7进行矩阵转移和移植，即每次编址有32棵植物，图中8为放置被移植植物容器钵体7的运送台板。一旦植物供应盘到达最终位置，或者说一旦所有的植物/籽苗/插塞块已经被移植，则清空后的植物供应盘被移动离开编址框。接着一个新的满载植物的盘被放入编址框，或者说是放入供应盘的夹持和编址机构。

本发明的有益效果：提供了一种简单和低成本的植物移植方法和设备，可以将一个或多个植物、籽苗、插塞块从一容器或一供应盘、钵移植到移植区或第二容器，可以实现全自动移植。本发明设备结构相对简单和轻便，工作可靠且易于使用。

附图说明

图1为本发明工作原理示意图，说明凭借脉冲真空，当植物供应盘的敞口底与托板通孔和抽吸管配合时，就立刻向下将植物移出。

图2为本发明工作原理示意图，说明凭借凭借推杆力，当植物供应盘的敝口底与托板通孔配合时，就立刻向下将植物移出并向带多个空气整根钵的运送台板移植。

图3～8为本发明矩阵式移植的编址原理示意图。

图9为本发明一个实施例设备的透视图。

图10为本发明实施例中带圆桶状风箱的气动或液力驱动的脉冲真空装置示意图。

图11为本发明实施例中带棱台状风箱的气动或液力驱动的脉冲真空装置示意图。

图12至图17为本发明实施例的一组正立视简图，表示形成矩阵的植物从一个空气整根植物供应盘移植到一个置于下方的带多个接受钵的运送台板上的一系列过程。

具体实施方式

见图9～17的实施例。该矩阵式移植设备中，6为空气整根植物供应盘，1为带通孔的供应盘托板，托板1通孔的前方部分9设有朝下的穴植杆10(但图12、15、16和17中的穴植杆10在图9中未画出)。一个能夹持植物供应盘6的X-Y编址框11可移动地放置在托板1上，从而可用电的、液力的、气动的、机械的或手工的手段控制和驱动编址框11，让植物供应盘6能在托板1上按作业要求而移动。12为设于托板1上方的推杆板，推杆板12设有一组呈矩阵排列的朝下推杆13。在托板1的通孔下方可拆卸地对接有脉冲真空装置14的真空抽吸管，15为脉冲真空装置14中的圆桶状风箱。移植区是能放置被移植植物容器钵体7等的一个运送台板8。放置上被移植植物容器钵体7后，这里实际发生对植物容器钵体7内栽培介质的穴植以及随后的移植。本发明设备中的托板1、运送台板8能上下运动地设置于支撑框架16上，支撑框架16带有小脚轮17。托板1、推杆板12和运送台板8相互间在时间关系上按穴植和植物移植作业过程的需要而相对运动。

图10为图9中脉冲真空装置14的放大图。见图11，所用风箱也可以为棱台状风箱18，从而在风箱伸展和收缩形成间歇脉冲的过程中能产生较大的起始脉冲真空力。图10中4为抽吸管，它紧固在圆筒风箱15上端的中心，19为活动门。风箱15被两个致动器即缸体20所驱动，从而在抽吸管4内产生脉冲真空，当风箱15被缸体20驱动扩张时活动门19自动关闭。图11中的21为驱动棱台状风箱18的致动器缸体。

图12至图17表示植物22从一个空气整根植物供应盘6被移植到下方运送台板8上多个接受钵体7内的一系列过程。

整个过程从图12开始，图12表示托板1和运送台板8的初始位置，以及空气整根盘供应盘6、推杆13以及穴植杆10间的相对位置。图12中，第一组被移植植物容器钵体7已被穴植，而第二组被移植植物容器钵体7被运送台板8往上移送做好被穴植的准备。

图13表示第二组被移植植物容器钵体7被穴植，而第一组被移植植物容器钵体7做好了移植准备。托板1和运送台板8一道上移，得以随后凭借上方固定的推杆13来完成对第一组被移植植物容器钵体7的移植作业。

图14表示托板1和运送台板8两者上移至当前位置，从而对第一组被移植植物容器钵体7所应接受的所有籽苗在一次作业中被推杆13移植到土床面：当推杆13压持籽苗时，托板1向上移动到预定位置以清除籽苗。

图15表示对第一组被移植植物容器钵体7的移植作业和对第二组被移植植物容器钵体7的穴植作业已经完成，且托板1和运送台板8正在向下移动以返回图12中的初始位置。

图16表示托板1和运送台板8处于初始位置，并且已准备好将第一组被移植植物容器钵体7送出，使得第二组被移植植物容器钵体7能移动到移植位置和第三组被移植植物容器钵体7能被送入穴植位置。

最后图17表示第一组被移植植物容器钵体7已被送出，第二组被移植植物容器钵体7已做好移植准备、第三组被移植植物容器钵体7已做好穴植准备。

当然，本发明还可以其他的特别方式来实现，但不离开所阐述的发明精神实质。因此，本发明的实施例无论如何都应认为是一种举例而不是对发明的限制，对在权利要求中的手段和等同物所做的所有改变都被本发明所覆盖。

Claims (9)

1、一种植物的矩阵式移植方法，其特征是：

(1)、将底部有敞口的植物供应盘(6)置于一植物供应盘托板(1)上，植物供应盘托板(1)上设有一组呈矩阵排列的通孔(2)，

(2)、用编址框(11)夹持所说托板(1)上的植物供应盘(6)，用电的、液力的、气动的、机械的或手工的手段控制和驱动编址框(11)，让植物供应盘(6)能在所说托板(1)上移动，

(3)、在植物供应盘(6)上方设有一组对应的呈矩阵排列的朝下推杆(13)，或者是在植物供应盘托板(1)的通孔(2)下方对接有一组真空抽吸管(4)，

(4)、由推杆(13)一次推压、或由真空抽吸管(4)一次抽吸该植物供应盘(6)中的一组呈矩阵排列的植物，让这些植物穿越该植物供应盘托板(1)上的通孔(2)下落、或经过抽吸管(4)下落到下方移植区内对应的呈矩阵排列的的穴植孔内，完成该植物供应盘(6)中第一组矩阵植物的移植，

(5)、让该植物供应盘(6)在托板(1)上移动到下一位置，并让移植区也移动到下一位置，完成该植物供应盘中第二组矩阵植物的移植，该过程一直进行到该植物供应盘(6)被移空为止，然后移开被移空的该植物供应盘(6)，再用编址框(11)夹持另一个植物供应盘(6)，让移植作业继续进行。

2、一种植物的矩阵式移植设备，其特征是包括：

(a)一个植物供应盘托板(1)，托板(1)上设有一组呈矩阵排列的通孔(2)，

(b)一个可移动地放置在托板(1)上、能夹持植物供应盘(6)的X-Y编址框(11)植物供应盘(6)为空气整根盘，

(c)设于托板(1)上方的一组呈矩阵排列的、能相对于托板(1)上下运动的朝下推杆(13)，或者是在托板(1)的通孔(2)下方对接有的一组下端带活门的真空抽吸管(4)，

(d)设于托板通孔(2)下方或者是抽吸管(4)下方，能相对于托板(1)上下运动的移植区。

3、如权利要求2所说的移植设备，其特征是于托板通孔(2)的前方设一组呈矩阵排列的、能相对于移植区上下运动的朝下穴植杆(10)。

4、如权利要求2所说的移植设备，其特征是移植区为能放置被移植植物容器的一个运送台板(8)。

5、如权利要求3所说的移植设备，其特征是朝下穴植杆(10)设于托板(1)上托板通孔(2)的前方。

6、如权利要求4所说的移植设备，其特征是朝下推杆(13)设于托板(1)上方的一块能相对于托板(1)上下运动的推杆板(12)上。

7、如权利要求6所说的移植设备，其特征是托板(1)、推杆板(12)和运送台板(8)能上下运动地设置于一个支撑框架(16)上，支撑框架(16)带有小脚轮(17)。

8、如权利要求2所说的移植设备，其特征是真空抽吸管(4)为一能产生脉冲真空的装置的部件，该产生脉冲真空的装置包括一位于植物供应盘托板(1)下方的风箱，风箱下端内紧固有插管，插管下端设有活动门(19)作为真空抽吸管的活动门，以及包括一能推动风箱伸展从而在真空抽吸管内形成脉冲真空的致动器。

9、如权利要求9所说的移植设备，其特征是风箱(18)为棱台状。

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