本发明专利技术提供了一种嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器及相应栽植机构和方法，包括：连接盘、气爪、夹苗爪、夹苗海绵和压土机构，气爪包括气缸、气管、气缸直线滑动导轨和爪手，气缸一端与连接盘连接，另一端连接爪手；气缸直线滑动导轨与气缸连接，爪手与气缸连接的一端与气缸直线滑动导轨连接，爪手的另一端与夹苗爪连接，夹苗海绵与夹苗爪连接，压土机构与汽缸体螺纹连接；气管包括进气管和出气管，进气管和出气管的一端均与气缸连接。本发明专利技术还提供了相应的嫁接苗穴盘栽植机构。本发明专利技术的嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器结构紧凑、取苗和栽植运动精确、压土效果好、工作效率高，且绿色环保。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业机械化
，具体地，涉及一种嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器及嫁接苗穴盘栽植机构、栽植方法。
技术介绍
目前，嫁接栽培已是黄瓜、西瓜、西红柿等瓜果类蔬菜保护地实现栽培稳产、高产、优质的重要措施。日本、荷兰、韩国等国家己普遍采用嫁接栽培技术，日本100%的西瓜、90%的黄瓜、96%的茄子都靠嫁接栽培，韩国几乎100%的西瓜靠嫁接栽培。嫁接栽培技术在我国也得到了广泛的应用，我国北方如山东、河北等地区已形成了多处大规模的蔬菜嫁接基地。由于蔬菜嫁接栽培适时性很强，嫁接苗的适宜嫁接苗龄很短，为保证嫁接苗高的成活率，嫁接工作又要求精细准确，嫁接好的秧苗也必须及时回栽，使得蔬菜嫁接基地的嫁接栽植时间紧、劳动强度大，迫使嫁接栽植者通宵达旦工作，因此，蔬菜嫁接基地迫切需要实现蔬菜自动嫁接栽植技术。 嫁接通常采用靠接、插接、劈接、贴接和对接等方法，其嫁接工作可由嫁接机器人自动完成，但因国内无相应的嫁接苗移栽设备，嫁接苗的移栽作业仍以手工为主。由于手工移栽嫁接苗劳动强度大、作业质量难以保证，而利用嫁接苗移栽机器人不仅可以降低劳动强度、提高生产率，保证作业质量，还可以促进工厂化嫁接育苗系统的形成，因此，用机器人嫁接栽植取代人工嫁接栽植变得十分必要。 自动嫁接栽植机器人一般由输送机构，搬运机构，砧木苗、接穗苗处理机构，嫁接机构和穴盘栽植机构构成。嫁接苗穴盘栽植机构是现代蔬菜嫁接育苗工厂化系统的重要组成部分，其一般由机械手、机械手末端执行器、机械手机架、机器视觉、栽植穴盘及皮带机组成，其中机械手末端执行器包括连接盘、气爪、连接杆、拨土机构和夹苗块等。嫁接苗穴盘栽植机构要求机械手将嫁接好的秧苗移栽到填充过基质的穴盘中，并按一定的扦插深度将嫁接苗准确地栽植到穴盘各穴中。 目前，我国设施农业配套装备研制刚刚起步，对穴盘栽植机械手末端执行器方面的专门研究较少。穴盘栽植机械手末端执行器是直接接触作业对象的设备，由于移栽过程中不能损伤嫁接幼苗，加上嫁接栽植作业对象的柔嫩性、不规则性和环境的复杂多变性，要实现嫁接育苗移栽的自动化，必须解决穴盘栽植机械手末端执行器的设计问题。穴盘栽植机械手末端执行器的机构参数将严重影响移栽效率和成活率，其研究发展对提高农业生产效率及农作物的市场价值均起着至关重要的作用。
技术实现思路
针对上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器及相应栽植机构和栽植方法，克服现有嫁接苗手工栽植效率低、机械化程度低的缺陷，定位精度高、栽植效率高、工作平稳且符合现代农业机械化要求 为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下: 一种嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器，包括:连接盘、气爪、夹苗爪、夹苗海绵和压土机构，气爪包括气缸、气管、气缸直线滑动导轨和爪手，气缸一端与连接盘连接，另一端连接爪手；气缸直线滑动导轨与气缸连接，爪手与气缸连接的一端与气缸直线滑动导轨连接，爪手的另一端与夹苗爪一端连接，夹苗海绵与夹苗爪另一端连接，压土机构与汽缸体螺纹连接；气管包括进气管和出气管，进气管和出气管的一端均与气缸连接。 优选地，所述压土机构的压土工作面由两个相对的斜面和连接两个斜面的一个平面构成。 优选的，所述两个斜面的坡度为37度，所述平面的宽度为16毫米。 优选地，所述压土工作面与夹苗爪具有固定的相对位置，压土工作面与夹苗爪最底面竖直方向上的最大距离为14毫米，压土工作面与夹苗爪最前面水平方向上的最短距离为18毫米。 优选地，所述夹苗爪与所述爪手螺栓连接，所述压土机构与所述气缸螺栓连接，所述夹苗爪与所述夹苗海绵粘接。 一种嫁接苗穴盘栽植机构，包括:机械手、机械手末端执行器、机械手机架、机器视觉模块、栽植穴盘和皮带机，所述机械手一端固定在机械手机架上，另一端与所述机械手末端执行器连接；所述皮带机与所述机械手机架相邻设置；所述栽植穴盘设置在所述皮带机上，所述机器视觉模块连接至所述皮带机侧面且设置在所述栽植穴盘上方，其中，所述机械手末端执行器进一步包括:连接盘、气爪、夹苗爪、压土机构和夹苗海绵，所述气爪包括气缸、气管、气缸直线滑动导轨和爪手，所述连接盘与所述机械手连接，所述气缸一端与所述连接盘连接，另一端连接所述爪手；所述气缸直线滑动导轨与所述气缸连接，所述气缸与所述压土机构连接，所述爪手与所述气缸连接的一端与所述气缸直线滑动导轨连接，所述爪手的另一端与所述连接杆连接，所述夹苗海绵与所述夹苗爪连接；所述气管包括进气管和出气管，所述进气管和出气管的一端均与所述气缸连接。 一种嫁接苗穴盘栽植机构的栽植方法，包括如下步骤:夹苗、插苗、松苗、压土和离苗等，其详细工作过程为:当嫁接好的秧苗需送栽植时，嫁接机将嫁接苗放至合适的位置(使嫁接苗生长点位于机械手抓取的指定位置)，嫁接机传感系统将信息传递给嫁接苗穴盘栽植机构，栽植机构的机械手告知末端执行器做好夹苗准备。当机械手移动至夹苗指定地点时，栽植机械手末端执彳丁器的夹苗爪闭合，冋时嫁接机端的夹苗爪张开，完成夹苗过程。夹紧嫁接苗的机械手退后，并快速移动到已填充基质土且打好洞穴的穴盘上方。同时，机器视觉模块图像处理系统快速将空穴信息传输给机械手，机械手优化路径后，快速移到空穴上方并下移，精确地将嫁接苗插入洞穴中，完成插苗过程。当嫁接苗插入洞穴中时，机械手末端执行器夹苗爪松开嫁接苗，完成松苗过程。当机械手末端执行器夹苗爪松开嫁接苗时，机械手向前再向下移动一小段距离，使得压土机构与基质土相互作用，将土压紧，同时由于变形，洞穴填满，固定住嫁接苗，完成压土过程。当嫁接苗被基质土固定好后，机械手末端执行器整体上移适当距离，然后后退出穴盘，使机械手末端执行器在不伤苗、不带苗的情况下离开嫁接苗，快速回到嫁接机落苗处，为下一次接苗做好准备，以完成嫁接苗的全程自动化栽植过程。 所述夹苗过程中，机械手末端执行器的气缸通过气管向外排气，在气压作用下，气爪沿着气缸直线滑动导轨向内滑动，与气爪相连接的夹苗爪和夹苗海绵相互靠拢夹住苗。 所述松苗过程中，外接气泵通过机械手末端执行器的气管向气缸内压入气体，气压增大，在气压作用下，气爪沿着气缸直线滑动导轨向外张开，与气爪相连接的夹苗爪和夹苗海绵相互远离松开苗。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果: (I)本专利技术的气爪选用气缸作动力，可更方便快捷的调整工作速率，且气缸具有更高的可靠性和更长的使用寿命，其动作速度一般小于1M/S，比起液压缸和气电缸速度更快； (2)本专利技术的机械手末端执行器可以在很大程度上提高效率、提高系统的可靠性，并能按机械手的指令对误差提供补偿，提高秧苗栽植的准确率； (3)本专利技术的末端执行器基本结构紧凑，运动精确，制造方便，且设备可靠性高，工作平稳，可方便更换易损零件，使用寿命长； (4)由于采用节能环保的气动技术，使本专利技术的机械手末端执行器能较好适应现代制造技术，符合向绿色化方向发展的趋势与潮流。 【附图说明】 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显: 图1为本专利技术提供的嫁接苗穴盘栽植机构的结构示意图； 图2为本专利技术提供的嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器的结构示意图； 图3为本专利技术提供的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器，其特征在于，包括：连接盘、气爪、夹苗爪、夹苗海绵和压土机构，所述气爪包括气缸、气管、气缸直线滑动导轨和爪手，所述气缸一端与所述连接盘连接，另一端连接所述爪手；所述气缸直线滑动导轨与所述气缸连接，所述爪手与所述气缸连接的一端与所述气缸直线滑动导轨连接，所述爪手的另一端与所述夹苗爪一端连接，所述压土机构与所述气缸连接，所述夹苗海绵与所述夹苗爪的另一端连接；所述气管包括进气管和出气管，所述进气管和出气管的一端均与所述气缸连接。
【技术特征摘要】
1.一种嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器，其特征在于，包括:连接盘、气爪、夹苗爪、夹苗海绵和压土机构，所述气爪包括气缸、气管、气缸直线滑动导轨和爪手，所述气缸一端与所述连接盘连接，另一端连接所述爪手；所述气缸直线滑动导轨与所述气缸连接，所述爪手与所述气缸连接的一端与所述气缸直线滑动导轨连接，所述爪手的另一端与所述夹苗爪一端连接，所述压土机构与所述气缸连接，所述夹苗海绵与所述夹苗爪的另一端连接；所述气管包括进气管和出气管，所述进气管和出气管的一端均与所述气缸连接。2.根据权利要求1所述的嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器，其特征在于，所述压土机构的压土工作面由两个相对的斜面和连接两个斜面的一个平面构成。3.根据权利要求2所述的嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器，其特征在于，所述两个斜面的坡度为37度，所述平面的宽度为16毫米。4.根据权利要求2所述的嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器，其特征在于，所述压土工作面与夹苗爪具有固定的相对位置，压土工作面与夹苗爪最底面竖直方向上的最短距离为14毫米，压土工作面与夹苗爪最前面水平方向上的最短距离为18毫米。5.根据权利要求1所述的嫁接苗穴盘栽植机械手末端执行器，其特征在于，所述夹苗爪与所述爪手之间、所述压土机构与所述气缸之间螺栓连接。6.一种嫁接苗穴盘栽植机构，其特征在于，包括:机械手、机械手末端执行器、机械手机架、机器视觉模块、栽植穴盘和皮带机，所述机械手末端执行器采用如权利要求1-5所述的任一机械手末端执行器，所述机械手一端固定在机械手机架上，另一端与所述机械手末端执行器连接；所述皮带机与所述机械手机架相邻设置；所述栽植穴盘设置在所述皮带机上，所述机器视觉模块连接至所述皮带机侧面且设置在所述栽植穴盘上方。7.根据权利6所述的嫁接苗穴盘栽植机构的栽植...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹其新，冷春涛，邱强，谭明豪，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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