CN214206372U

CN214206372U - 一种棉花钵体移栽的五轴机器人

Info

Publication number: CN214206372U
Application number: CN202022710379.9U
Authority: CN
Inventors: 陈立辛; 乔印虎; 张春燕; 李博; 柏云磊
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2021-09-17
Anticipated expiration: 2030-11-20

Abstract

本实用新型公开一种棉花钵体移栽的五轴机器人，属于农业机械设备技术领域，包括四轴并联机器人和两个横移机构，四轴并联机器人包括机器人安装架和并联机器人本体，并联机器人本体通过静平台以安装在机器人安装架的内侧上部，并联机器人本体具有四个自由度，机器人安装架下部分别固连在两个横移机构的输出端，横移机构用于带动机器人安装架及其上部件运动，育苗托盘沿横移机构的运动方向布置，育苗托盘位于并联机器人本体的正下方，两个输送线分别设置在育苗托盘与横移机构之间，四轴并联机器人带动移栽抓手从育苗托盘搬运棉花钵体分别放置到两侧的输送线上。该设备利用扩充自由度的工业机器人对育种托盘中棉花秧苗进行转运。

Description

一种棉花钵体移栽的五轴机器人

技术领域

本实用新型属于农业机械设备技术领域，具体涉及一种棉花钵体移栽的五轴机器人。

背景技术

在大型的棉花种植农厂中，在育种托盘中均布定植环，在定植环中装入棉花营养基体，然后将棉花种子放置到定植环内部上端，等于装出棉花秧苗后，人工将从育种托盘中取出定植环放置到转运设备中，然后将转运设备运送到棉花种植田中。人工搬运载有棉花钵体的定植环转运效率，另外从育种托盘中取出定植环的时候，容易伤及秧苗。

工业机器人传统布置在育种托盘的一侧或者其上方，单个工业机器人的搬运空间有限，不能充分发挥机器人的搬运效率。

发明内容

本实用新型针对上述技术问题，提供了一种新型的棉花钵体移栽的五轴机器人，该设备利用扩充自由度的工业机器人对育种托盘中棉花秧苗进行转运。

本实用新型采用的技术方案如下：用于棉花钵体移栽的五轴机器人，包括四轴并联机器人和两个结构相同的横移机构，四轴并联机器人包括机器人安装架和并联机器人本体，并联机器人本体通过静平台以安装在机器人安装架的内侧上部，移栽抓手安装在并联机器人本体的动平台上，并联机器人本体具有四个自由度，并联机器人本体用于带动移栽抓手沿X轴、Y轴、Z轴运动以及绕Z轴转动；机器人安装架下部分别固连在两个横移机构的输出端，横移机构用于带动机器人安装架及其上部件运动，育苗托盘沿横移机构的运动方向布置，育苗托盘位于并联机器人本体的正下方，两个输送线分别设置在育苗托盘与横移机构之间，输送线位于并联机器人本体的下方，四轴并联机器人带动移栽抓手从育苗托盘搬运棉花钵体分别放置到两侧的输送线上。

进一步的，输送线为环形输送线，输送线的一侧设置在在育苗托盘与横移机构之间，横移机构设置在环形输送线的中部。

进一步的，横移机构包括丝杆和丝杆螺母，丝杆支座布置在丝杆的两端，丝杆能够转动地安装在丝杆支座上，丝杆螺母嵌套在丝杆上，丝杆螺母与机器人安装架下部固连。

进一步的，还包括导向部，导向部包括至少一个滑轨，滑轨与丝杆平行设置，至少一个滑块与单个滑轨配合使用，滑动支座与滑块固连，丝杆螺母与滑动支座固连，机器人安装架下部固定在滑动支座上。

进一步的，滑轨的数量设置两个，每个滑轨上设置两个滑块，两个滑块均与滑动支座固连。

进一步的，移栽抓手包括手指气缸和两个夹爪，手指气缸的缸体上部安装在并联机器人本体的动平台上，两个夹爪对称安装在手指气缸的输出端，两个夹爪的内侧均设置用于缓冲的橡胶块。

进一步的，还包括两个视觉检测机构，视觉检测机构沿垂直于横移机构的运动方向安装在机器人安装架的两侧，两个视觉检测机构分别位于两侧输送线的上方，移栽托盘放置在输送线上，视觉检测机构用于检测移栽托盘的位置。

本方案的有益效果：（1）利用横移机构对四轴并联机器人的自由度进行扩充，搭建五轴机器人，在四轴并联机器人的两侧分别设置横移机构，相比串联工业机器人搭配线性滑轨，减少了机器人的悬置，有利于提高运动的精确性，尤其适用于对精确度要求较高的棉花钵体移栽；（2）将棉花钵体从育苗托盘搬运到移栽托盘中，然后人工利用辅助工具将移栽托盘转运到待种植的田地里，相比人工转运，提高了工作效率，搭配统一的转运工艺，能够提高棉花钵体转运的合格率。

附图说明

图1 为本实用新型装置的整体结构示意图。

图2 为本实用新型装置另一视角的结构示意图。

图3 为本实用新型装置中四轴并联机器人的局部结构示意图。

图4 为本实用新型装置中横移机构处的局部结构示意图。

图中：1.四轴并联机器人；101.机器人安装架；102.并联机器人本体；103.移栽抓手；131.手指气缸；132.夹爪；2.视觉检测机构；3.输送线；4.育苗托盘；5.横移机构；501.滑动支座；502.滑轨；503.滑块；504.丝杆螺母；505.丝杆；6.移栽托盘。

具体实施方式

如图1-图4所示，用于棉花钵体移栽的五轴机器人，包括四轴并联机器人1和两个结构相同的横移机构5，四轴并联机器人1包括机器人安装架101和并联机器人本体102，并联机器人本体102通过静平台以安装在机器人安装架101的内侧上部，移栽抓手103安装在并联机器人本体102的动平台上，并联机器人本体102具有四个自由度，并联机器人本体102用于带动移栽抓手103沿X轴、Y轴、Z轴运动以及绕Z轴转动；机器人安装架101下部分别固连在两个横移机构5的输出端，横移机构5用于带动机器人安装架101及其上部件运动，从而构成了具有五个自由度的五轴机器人。育苗托盘4沿横移机构5的运动方向布置，育苗托盘4位于并联机器人本体102的正下方，两个输送线3分别设置在育苗托盘4与横移机构5之间，输送线3位于并联机器人本体102下方，四轴并联机器人1带动移栽抓手103从育苗托盘4搬运棉花钵体分别放置到两侧的输送线3上。综上，用于棉花钵体移栽的五轴机器人能够沿X轴、Y轴、Z轴平动以及绕Z轴转动来搬运动棉花钵体，在横移机构5的带动下，沿育苗托盘4的排列方向运动，依次对多个育苗托盘4中棉花钵体进行转运。

本实施中，设置两列育苗托盘4，育苗托盘4的列数设置根据其垂直于横移机构5运动方向的尺寸而定和并联机器人本体102的操作空间而定。

移栽托盘6放置在输送线3上，输送线3设置为环形输送线3，环形输送线3沿的水平轴线与横移机构5的运动方向平行，输送线3的一侧设置在在育苗托盘4与横移机构5之间，横移机构5设置在环形输送线3的中部。四轴并联机器人1从育苗托盘4中搬运载有棉花幼苗的定植环并放置到环形输送线3靠近育苗托盘4一侧的移栽托盘6上，载有棉花钵体的移栽托盘6沿环形输送线3运动到环形输送线3的另一侧，从而方便将载有棉花钵体的移栽托盘6从输送线3取下。另一方面，方便从该侧上空的移栽托盘6。同时能够充分利用并联机器人本体102的工作空间，同时可以防止对环形输送线3远离育苗托盘4的一侧进行下料时误入并联机器人本体102的操作空间，提高设备的安全性。

如图4所示，横移机构5包括丝杆505和丝杆螺母504，丝杆支座布置在丝杆505的两端，丝杆505能够转动地安装在丝杆支座上，丝杆螺母504嵌套在丝杆505上，旋转电机的转轴与丝杆505的一端通过联轴器相连，丝杆螺母504与机器人安装架101下部固连，从而将旋转电机的转动转化为机器人安装架101及其上部件的移动。机器人安装架101及其上部件的质量较大，并联机器人运动需要较高的精度，因此在丝杆螺母504与机器人安装架101之间设置导向部。导向部用于对机器人安装架101的移动进行导向，保证机器人安装架101沿直线滑动。

导向部包括两个滑轨502，滑轨502与丝杆505平行设置，滑块503与单个滑轨502配合使用，滑动支座501与滑块503固连，丝杆螺母504与滑动支座501固连，机器人安装架101下部固定在滑动支座501上，设置两个滑轨502能够增加对滑动支座501支撑点数量，从而有利于机器人安装架101及其上部件运动的稳定性。相应地，每个滑轨502上设置两个滑块503，一侧的滑动支座501的下端面均与两个滑块503的上端面固连。

如图3所示，移栽抓手103包括手指气缸131和两个夹爪132，手指气缸131的缸体上部安装在并联机器人本体102的动平台上，两个夹爪132对称安装在手指气缸131的输出端，两个夹爪132的内侧均设置用于缓冲的橡胶块。在夹爪132与被夹持物之间设置橡胶块，能够防止夹爪132与定植环之间过渡挤压。

移栽托盘6放置在输送线3上，为了确定在移栽托盘6中的放置位置，还包括视觉检测机构2，视觉检测机构2沿垂直于横移机构5的运动方向安装在机器人安装架101的两侧，两侧的视觉检测机构2用于检测两侧的输送线3上的移栽托盘6。优选的视觉检测机构2设置在机器人安装架101上并随其同步运动，从而扩充视觉检测机构2的检测范围，为了防止并联机器人本体102与视觉检测机构2之间产生干涉，优选的，将视觉检测机构2靠近机器人安装架101的外侧设置。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际结构可以有多种方式和变化。凡在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施实例，均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种棉花钵体移栽的五轴机器人，其特征在于，包括四轴并联机器人（1）和两个结构相同的横移机构（5），所述四轴并联机器人（1）包括机器人安装架（101）和并联机器人本体（102），并联机器人本体（102）通过静平台以安装在机器人安装架（101）的内侧上部，移栽抓手（103）安装在并联机器人本体（102）的动平台上，所述并联机器人本体（102）具有四个自由度，所述并联机器人本体（102）用于带动移栽抓手（103）沿X轴、Y轴、Z轴运动以及绕Z轴转动；机器人安装架（101）下部分别固连在两个横移机构（5）的输出端，所述横移机构（5）用于带动机器人安装架（101）及其上部件运动，育苗托盘（4）沿横移机构（5）的运动方向布置，育苗托盘（4）位于并联机器人本体（102）的正下方，两个输送线（3）分别设置在育苗托盘（4）与横移机构（5）之间，输送线（3）位于并联机器人本体（102）的下方，四轴并联机器人（1）带动移栽抓手（103）从育苗托盘（4）搬运棉花钵体分别放置到两侧的输送线（3）上。

2.根据权利要求1所述的棉花钵体移栽的五轴机器人，其特征在于，所述输送线（3）为环形输送线（3），所述输送线（3）的一侧设置在育苗托盘（4）与横移机构（5）之间，所述横移机构（5）设置在环形输送线（3）的中部。

3.根据权利要求1所述的棉花钵体移栽的五轴机器人，其特征在于，所述横移机构（5）包括丝杆（505）和丝杆螺母（504），丝杆支座布置在丝杆（505）的两端，丝杆（505）能够转动地安装在丝杆支座上，丝杆螺母（504）嵌套在丝杆（505）上，丝杆螺母（504）与机器人安装架（101）下部固连。

4.根据权利要求3所述的棉花钵体移栽的五轴机器人，其特征在于，还包括导向部，所述导向部包括至少一个滑轨（502），滑轨（502）与丝杆（505）平行设置，至少一个滑块（503）与单个滑轨（502）配合使用，滑动支座（501）与滑块（503）固连，丝杆螺母（504）与滑动支座（501）固连，机器人安装架（101）下部固定在滑动支座（501）上。

5.根据权利要求4所述的棉花钵体移栽的五轴机器人，其特征在于，所述滑轨（502）的数量设置两个，每个滑轨（502）上设置两个滑块（503），两个滑块（503）均与滑动支座（501）固连。

6.根据权利要求1所述的棉花钵体移栽的五轴机器人，其特征在于，所述移栽抓手（103）包括手指气缸（131）和两个夹爪（132），手指气缸（131）的缸体上部安装在并联机器人本体（102）的动平台上，两个夹爪（132）对称安装在手指气缸（131）的输出端，两个夹爪（132）的内侧均设置用于缓冲的橡胶块。

7.根据权利要求1所述的棉花钵体移栽的五轴机器人，其特征在于，还包括两个视觉检测机构（2），所述视觉检测机构（2）沿垂直于横移机构（5）的运动方向安装在机器人安装架（101）的两侧，两个视觉检测机构（2）分别位于两侧输送线（3）的上方，移栽托盘（6）放置在输送线（3）上，所述视觉检测机构（2）用于检测所述移栽托盘（6）的位置。