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一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置及方法.pdf

关 键 词:
一种 活动 手指 自动 取放穴盘苗 装置 方法
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摘要
申请专利号:

CN201310668203.3

申请日:

20131211

公开号:

太阳城集团CN103621229A

公开日:

20140312

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:
IPC分类号: A01C11/02 主分类号: A01C11/02
申请人: 江苏大学
发明人: 董立立,胡建平,毛罕平,黄文岳,靳民,梁林泉,何俊艺,任宴宾
地址: 212013 江苏省镇江市学府路301号
优先权: CN201310668203A
专利代理机构: 江苏纵联律师事务所 代理人: 戴勇
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201310668203.3

授权太阳城集团号:

法律状态太阳城集团日:

法律状态类型:

摘要

发明涉及一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置及方法,包括机械悬臂手掌、支撑杆、指距调节板、穴盘苗夹取指体、指尖、功能挡块、手指伸缩驱动单元、指尖运动驱动单元;穴盘苗夹取指体在手指伸缩驱动单元驱动下垂直方向移动,垂直插入穴盘苗;指尖在指尖运动驱动单元驱动下可旋转指向水平方向以插取穴盘苗,也可旋转至垂直位置以放开穴盘苗。本发明在穴盘苗夹取指体垂直插入穴盘苗的基础上,设置指尖运动驱动单元控制指尖旋转指向水平方向,从垂直和水平两个方向牢固夹取穴盘苗,使穴盘苗不易滑脱,避免了穴盘苗夹取指体单纯横向收紧时夹紧力过大造成的穴盘苗及钵体的损伤等缺陷,可用于不同规格的穴盘苗自动移栽。

权利要求书

太阳城集团1.一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置,包括与移栽机构系统联接的机械悬臂手掌(1)、与机械悬臂手掌固接的支撑杆(7)、指距调节板(8)、带槽口功能挡块(9)、手指伸缩驱动单元(6)、可在功能挡块(9)槽内滑动且与具有沿垂直方向移动自由度的手指伸缩驱动单元(6)固接的穴盘苗夹取指体(10),穴盘苗夹取指体(10)穿过功能挡块(9)的槽口;其特征在于:所述的手指伸缩驱动单元(6)由液压缸A驱动;所述装置还包括具有沿垂直方向的移动自由度的指尖运动驱动单元(4)、具有沿垂直方向的移动自由度的指尖(12);所述的指尖运动驱动单元(4)由液压缸B驱动,且与指尖运动驱动杆(11)固结;所述的指尖(12)端部内侧与穴盘苗夹取指体(10)可转动地铰接在一起,指尖(12)端部外侧与指尖运动驱动杆(11)铰接;所述的指体(10)、指尖(12)、指尖运动驱动单元(4)和手指伸缩驱动单元沿圆周均布,且至少有两组;所述指体(10)的运动由液压缸A驱动;所述指尖(12)的运动由液压缸B驱动;所述液压缸B嵌套于驱动指体运动的液压缸A中,液压缸B的缸体是液压缸A的活塞杆,液压缸B可以在液压缸A中沿轴向方向双向移动。2.根据权利要求1所述的一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置,其特征在于:所述的液压缸A可由可由气压缸A代替;液压缸B可由气压缸B代替。3.根据权利要求1所述的一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置,其特征在于:所述的手指伸缩驱动单元(6)的液压缸A的活塞杆是指尖运动驱动单元(4)的液压缸B的缸体。4.根据权利要求1所述的一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置,其特征在于:所述的指体(10)、指尖(12)、指尖运动驱动单元(4)、手指伸缩驱动单元(6)为2组、3组或4组。5.根据权利要求1所述一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置的自动取放苗方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一,移栽机构系统向下驱动平移所述装置到欲取苗穴盘上方,在机械悬臂手掌的带动下到达穴盘苗的抓取位置;步骤二,手指伸缩驱动单元(6)的液压缸A开始工作,液压缸A的活塞杆向下驱动穴盘苗夹取指体(10)并带动指尖(12)沿穴盘苗钵体边缘向下插入穴盘苗的钵体底部位置处;步骤三,当指尖(12)插入到钵体底部时,指尖运动驱动单元(4)的液压缸B开始工作,液压缸B的活塞杆带动指尖运动驱动杆(11)使指尖(12)绕指尖(12)与指体(10)的铰接处做旋转运动,指尖(12)指向水平方向,插取到穴盘苗;步骤四,在移栽机构系统的驱动下,所述装置垂直向上移动,脱离取苗穴盘,并平移到欲放苗穴盘上方;然后在移栽机构系统的驱动下,所述装置垂直向下平移,将穴盘苗沿钵体边缘插入放苗穴盘;步骤五,当穴盘苗插入到穴盘底部时,指尖运动驱动单元(4) 的液压缸B开始工作,液压缸B的活塞杆带动指尖运动驱动杆(11)使指尖(12)绕指尖(12)与指体(10)的铰接处做旋转运动,指尖(12)垂直向下,以便顺利放下穴盘苗; 步骤六,手指伸缩驱动单元(6) 的液压缸A开始工作,液压缸A的活塞杆向上驱动穴盘苗夹取指体(10)并带动指尖(12)沿垂直方向向上运动,将穴盘苗移植到放苗穴盘;步骤七,移栽机构系统驱动所述装置回到系统原点位置;并进入下一个从步骤一到步骤六的自动取放苗循环。6.一种穴盘苗自动移栽系统,其特征在于:包括权利要求1-4之一所述的一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置。

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种针对穴盘苗的自动移栽技术,尤其是带有夹取指体及可旋转指尖的穴盘苗自动移栽取放苗技术。

 

背景技术

太阳城集团    蔬菜、花卉等作物工厂化育苗是现代农业、工厂化农业的先驱,已成为现代蔬菜、花卉的产业龙头。种苗产业化具有巨大的发展潜力,自动化育苗和移苗装备是育苗产业的关键技术装备。发达国家的穴盘苗移栽技术起步较早,荷兰在温室花卉生产上广泛应用了穴盘苗自动移栽机(如Visser Group 的Pic-O-Mat PC系列自动移载机等),完成穴盘苗从高密度穴盘向低密度穴盘或者花盆里自动移栽,作业效率高。我国目前正处于农业生产现代化大发展阶段,但穴盘苗栽植作业仍以人工移栽为主,人工移栽效率低、用工量大,严重制约了我国的农业现代化水平。对我国来说,完全靠引进国外自动移栽机,价格昂贵,使用维护成本高,而且国外移栽机对育苗和穴盘的要求不适合我国国情。因此,研发结构简单、价格低廉、性能稳定的穴盘苗自动移栽机及其相关装置极为迫切,对大力发展我国穴盘育苗移栽技术具有重大现实意义。

事实上,制约穴盘苗自动移栽的关键技术在于穴盘苗自动取苗的方法和装置。目前,我国蔬菜、花卉等穴盘苗普遍采用以草本泥炭为主的育苗基质育苗,这种育苗基质培育的穴盘苗钵体纤维结构差,采用的夹取方法不当,很容易夹碎穴盘苗钵体或夹取力不够穴盘苗脱落,大大降低自动取苗的成功率,无法满足实际生产应用。 

作为穴盘苗自动取苗机构的核心工作部件,取苗末端执行器将代替手工取苗,其工作目的是在尽量不伤苗的情况下,将穴盘苗从穴盘孔穴中夹取出来,是解放手工劳动的直接装置和实现自动移栽成功的关键。国外温室穴盘苗自动移载机广泛采用气动四指手爪取苗,例如荷兰Pic-O-Mat PC系列自动移载机、意大利Transplanter RW系列移栽机等,在取苗速度和取苗质量方面表现良好,但结构复杂,系统成本大,且不适合我国的穴盘苗。国外学者Ting, K.C. et al.、Ryu, K.H. et al.等人相继开发了取苗末端执行器,考虑不伤害幼苗、避开植株叶片等因素,充分利用气动技术和传感器技术,从试验研究角度论证了多针夹持取苗的可行性和可靠性。

我国虽然台湾、南京农业大学、沈阳农业大学等单位试制出一些类似四指手爪的取苗末端执行器,结构简单,但手指已固定成形,仅仅利用四个夹取针在机械手指内伸缩实现取苗,灵活性差,很难避免伤苗及伤钵体情况的发生。

太阳城集团专利申请CN102948292A公开了一种自动取苗装置,涉及一种两指四针穴盘苗自动移栽取放苗方法,微型气缸活塞杆推动夹取针从张开的机械手指里伸出并插进穴盘苗钵体,机械手指在橡胶手指气囊放气弹簧作用力下合拢捏紧穴盘苗钵体实现取苗,然后机械手指在橡胶手指气囊鼓气推动下张开、微型气缸活塞杆推动夹取针从机械手指里缩回脱离穴盘苗钵体实现放苗。该发明结构复杂,需要橡胶手指气囊放气鼓气,收紧弹簧撑开收紧,夹取力不易控制稳定性差,取苗时夹取力过大易将钵苗夹碎,夹取力过小穴盘苗容易掉落,取苗成功率低,易伤苗。

为此,在消化吸收国内外先进取苗末端执行器的基础上,需要进一步研究满足我国穴盘育苗移栽要求的取苗方法并开发相应的取苗末端执行器,既要结构简单,又保证伤苗率小、取苗成功率与灵活性高。

发明内容

太阳城集团本发明的目的在于提供一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置及方法,以实现结构简单,伤苗率小、取苗成功率与灵活性高。

为了解决上述技术问题,本发明利用带有夹取指体及可旋转指尖的穴盘苗自动移栽取放苗装置,采用的具体技术方案如下:

太阳城集团一种带活动手指的自动取放穴盘苗的装置,包括与移栽机构系统联接的机械悬臂手掌(1)、与机械悬臂手掌固接的支撑杆(7)、指距调节板(8)、带槽口功能挡块(9)、手指伸缩驱动单元(6)、可在功能挡块(9)槽内滑动且与具有沿垂直方向移动自由度的手指伸缩驱动单元(6)固接的穴盘苗夹取指体(10),穴盘苗夹取指体(10)穿过功能挡块(9)的槽口;其特征在于:所述的手指伸缩驱动单元(6)由液压缸A驱动;所述装置还包括具有沿垂直方向的移动自由度的指尖运动驱动单元(4)、具有沿垂直方向的移动自由度的指尖(12);所述的指尖运动驱动单元(4)由液压缸B驱动,且与指尖运动驱动杆(11)固结;所述的指尖(12)端部内侧与穴盘苗夹取指体(10)可转动地铰接在一起,指尖(12)端部外侧与指尖运动驱动杆(11)铰接;所述的指体(10)、指尖(12)、指尖运动驱动单元(4)和手指伸缩驱动单元沿圆周均布,且至少有两组;所述指体(10)的运动由液压缸A驱动;所述指尖(12)的运动由液压缸B驱动;所述液压缸B嵌套于驱动指体运动的液压缸A中,液压缸B的缸体是液压缸A的活塞杆,液压缸B可以在液压缸A中沿轴向方向双向移动。

所述的液压缸A可由气压缸A代替;液压缸B可由气压缸B代替。

所述的手指伸缩驱动单元(6)的液压缸A的活塞杆是指尖运动驱动单元(4)的液压缸B的缸体。

所述的指体(10)、指尖(12)、指尖运动驱动单元(4)、手指伸缩驱动单元(6)为2组、3组或4组。

根据以上所述一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置的自动取放苗方法,其特征在于包括以下步骤:

太阳城集团步骤一,移栽机构系统向下驱动平移所述装置到欲取苗穴盘上方,在机械悬臂手掌的带动下到达穴盘苗的抓取位置;

步骤二,手指伸缩驱动单元(6) 的液压缸A开始工作,液压缸A的活塞杆向下驱动穴盘苗夹取指体(10)并带动指尖(12)沿穴盘苗钵体边缘向下插入穴盘苗的钵体底部位置处;

步骤三, 当指尖(12)插入到钵体底部时,指尖运动驱动单元(4)的液压缸B开始工作,液压缸B的活塞杆带动指尖运动驱动杆(11)使指尖(12)绕指尖(12)与指体(10)的铰接处做旋转运动,指尖(12)指向水平方向,插取到穴盘苗;

步骤四,在移栽机构系统的驱动下,所述装置垂直向上移动,脱离取苗穴盘,并平移到欲放苗穴盘上方;然后在移栽机构系统的驱动下,所述装置垂直向下平移,将穴盘苗沿钵体边缘插入放苗穴盘;

步骤五,当穴盘苗插入到穴盘底部时,指尖运动驱动单元(4) 的液压缸B开始工作,液压缸B的活塞杆带动指尖运动驱动杆(11)使指尖(12)绕指尖(12)与指体(10)的铰接处做旋转运动,指尖(12)垂直向下,以便顺利放下穴盘苗; 

步骤六,手指伸缩驱动单元(6) 的液压缸A开始工作,液压缸A的活塞杆向上驱动穴盘苗夹取指体(10)并带动指尖(12)沿垂直方向向上运动,将穴盘苗移植到放苗穴盘;

步骤七,移栽机构系统驱动所述装置回到系统原点位置;并进入下一个从步骤一到步骤六的自动取放苗循环。

一种穴盘苗自动移栽系统,其特征在于:包括权利要求1-4之一所述的一种带活动手指的自动取放穴盘苗装置。

本发明具有有益效果。采用多个穴盘苗夹取指体垂直方向插入穴盘苗,插入穴盘苗后指尖向水平方向旋转,模仿手指抱紧和托起动作,夹取稳定;结构简单,避免了夹紧气囊和收紧弹簧造成的结构复杂且夹取力不稳定等缺陷,防止穴盘苗夹碎或脱落,保证了取苗成功率,又减少穴盘苗伤损情况的发生;本发明指体和指尖驱动可采取气动或液动,操作简单可靠,灵活性高。

附图说明

图1为穴盘苗自动移栽系统示意图主视图。

太阳城集团图2为穴盘苗自动移栽系统示意图俯视图。

图3为本发明的穴盘苗的自动取放苗装置示意图。

太阳城集团图4为本发明的指尖、指尖运动驱动杆、指体整体结构图。

太阳城集团图5为本发明的指尖的铰接方式示意图。

图6为本发明的指尖运动驱动单元的结构图。

太阳城集团图7为本发明的取放苗过程示意图。

太阳城集团图中:1—机械悬臂手掌;2—指尖组件;3—指尖运动复位弹簧;4—指尖运动驱动单元;5—铰接螺钉;6—手指伸缩驱动单元;7—支撑杆;8—指距调节板;9—带槽口功能挡块;10—穴盘苗夹取指体;11—指尖运动驱动杆;12—指尖;13—穴盘传输系统;14—移栽机构系统;15—CCD摄像机;16—图像识别处理系统;17—控制系统;18—移苗盘传送带;19—移苗盘;20—栽苗盘传送带;21—栽苗盘;22—指尖与指尖运动驱动杆的铰接;23—指尖与穴盘苗夹取指体的铰接;24—指尖运动驱动单元缸盖;25—指尖运动驱动单元缸体;26—指尖运动驱动活塞。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构、原理和工作过程做进一步的说明。需要指出的是,具体实施方式仅是举例说明本发明,不作为对本发明公开范围的限制。

太阳城集团图1和图2为穴盘苗自动移栽系统示意图,包括穴盘传输系统13;移栽机构系统14; CCD摄像机15;图像识别处理系统16;控制系统17;移苗盘传送带18;包括多个取苗穴盘A的移苗盘19;栽苗盘传送带20;包括多个放苗穴盘B的栽苗盘21。

图3显示了本发明的穴盘苗的自动取放苗装置。包括机械悬臂手掌1、支撑杆7、指距调节板8、带槽口功能挡块9、手指伸缩驱动单元6、可在功能挡块9槽内滑动且与手指伸缩驱动单元6固接的穴盘苗夹取指体10,手指伸缩驱动单元6具有沿垂直方向的移动自由度,穴盘苗夹取指体10穿过功能挡块9的槽口;还包括指尖运动驱动单元4、指尖12;指尖运动驱动单元4具有沿垂直方向的移动自由度;指尖12具有沿垂直方向的移动自由度和以其与指体10的铰接为中心的转动自由度。

图4和图5显示了指尖12、指尖运动驱动杆11、指体10的具体连接方式。指尖运动驱动杆11与指尖运动驱动单元4的液压缸B的活塞杆固结,指尖12与穴盘苗夹取指体10铰接,同时与指尖运动驱动杆11铰接。指尖运动驱动单元4由液压缸B及与其活塞杆铰接的尖运动驱动杆11组成,手指伸缩驱动单元6由液压缸A及与其活塞杆—液压缸B固接的穴盘苗夹取指体10组成。

图6显示了指尖运动驱动单元的结构,包括指尖运动驱动单元缸盖24、指尖运动驱动单元缸体25、指尖运动驱动活塞26,还可包括指尖运动复位弹簧3。手指伸缩驱动单元6的活塞杆可与指尖运动驱动单元4的缸体固接,以实现指尖运动驱动单元4、指尖运动驱动杆11、指尖12跟随穴盘苗夹取指体10垂直移动。

图7显示了取放苗过程,具体步骤如下:步骤一,移栽机构系统向下驱动平移所述装置到欲取苗穴盘上方,在机械悬臂手掌的带动下到达穴盘苗的抓取位置;步骤二,手指伸缩驱动单元6 的液压缸A开始工作,液压缸A的活塞杆向下驱动穴盘苗夹取指体10并带动指尖12沿穴盘苗钵体边缘向下插入穴盘苗的钵体底部位置处;步骤三, 当指尖12插入到钵体底部时,指尖运动驱动单元4的液压缸B开始工作,液压缸B的活塞杆带动指尖运动驱动杆11使指尖12绕指尖12与指体10的铰接处做旋转运动,指尖12指向水平方向,插取到穴盘苗;步骤四,在移栽机构系统的驱动下,所述装置垂直向上移动,脱离取苗穴盘,并平移到欲放苗穴盘上方;然后在移栽机构系统的驱动下,所述装置垂直向下平移,将穴盘苗沿钵体边缘插入放苗穴盘;

步骤五,当穴盘苗插入到穴盘底部时,指尖运动驱动单元4的液压缸B开始工作,液压缸B的活塞杆带动指尖运动驱动杆11使指尖12绕指尖12与指体10的铰接处做旋转运动,指尖12垂直向下,以便顺利放下穴盘苗; 

太阳城集团步骤六,手指伸缩驱动单元6 的液压缸A开始工作,液压缸A的活塞杆向上驱动穴盘苗夹取指体10并带动指尖12沿垂直方向向上运动,将穴盘苗移植到放苗穴盘;

太阳城集团步骤七,移栽机构系统驱动所述装置回到系统原点位置;并进入下一个从步骤一到步骤六的自动取放苗循环。其中整体移动取放苗装置即机械悬臂手掌1的机构为本领域公知技术,可以是传统的丝杠螺母直线导轨机构、也可以是空间机器人驱动等,均在本发明公开的范围。

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