一种苗木嫁接机器人的纯气动控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种苗木嫁接机器人的纯气动控制系统，包括气缸、气爪，控制气缸、气爪缸的步进模块、主换向阀和行程阀。本控制系统既不用进行各种传感信息的采集与程序的编写，还可规避因控制执行元件的电磁阀频繁切换易引起的线圈烧毁现象，且具有维护方便、可靠性高和使用寿命长的特点。这种气动控制系统的设计方法，不用进行行程程序的校核，无论标准程序还是非标准程序均适用，无论是单执行元件顺序动作还是多执行元件并行动作均可采用该设计方法。该控制系统不会出现电控系统中电磁阀频繁切换易引起的线圈烧毁现象，且具有维护方便、可靠性高、成本低和使用寿命长的特点。成本低和使用寿命长的特点。成本低和使用寿命长的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种苗木嫁接机器人的纯气动控制系统


[0001]本专利技术涉及控制系统，确切地说是一种苗木嫁接机器人的纯气动控制系统。

技术介绍

[0002]蔬菜嫁接技术可有效防控病虫害，提高生产率和嫁接苗成活率并降低劳动强度。
[0003]国内外现已研发出的控制系统大多以单片机、PLC工控机或PC机为控制器，先通过采集光电开关、电磁开关等各种传感信号，再利用电磁阀等控制元件对气动执行元件进行相关控制，从而达到各执行机构能够高效协调工作。而这种以PLC和PC机为控制器的自动嫁接机大多比较昂贵，限制了一般农户和中小型育苗基地的使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种苗木嫁接机器人的纯气动控制系统，该控制系统不会出现电控系统中电磁阀频繁切换易引起的线圈烧毁现象，且具有维护方便、可靠性高、成本低和使用寿命长的特点。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术手段：
[0006]一种苗木嫁接机器人的纯气动控制系统，包括气缸、气爪，控制气缸、气爪的步进模块、主换向阀和行程阀，所述的气缸设有气缸A、气缸E、气缸F、气缸H、气缸K、气缸L、气缸N、气缸O和气缸P；气爪设有气爪B、气爪C、气爪G、气爪I和气爪M。执行元件的初始状态为：气缸A、气缸E、气缸F、气缸H、气缸K、气缸L和气缸N的初始状态均为缩回，气缸O和气缸P的初始状态为伸出，气爪B、气爪C、气爪G、气爪I和气爪M初始状态均为松开；气缸A控制砧木机械手手臂长短；气缸H控制穗木机械手手臂长短；摆动缸D实现砧木旋转移送；气缸E带动砧木切削刀进给完成切削；砧木处理部分：气缸A伸出，气爪B、气爪C同时抓紧分别夹持砧木苗和营养钵，取苗后气缸A退回，摆动缸D旋转90
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至切削位置，气缸E伸出完成切削动作，气爪G配合气缸抓紧上半部砧木苗，机械手夹紧砧木苗的气爪B松开，同时切削缸E退回气缸F带动气爪G将切削下的砧木苗分离并运至丢弃处，气爪G松开丢弃切削下的砧木苗的同时，气缸F复位摆动缸D再旋转90
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，气缸A再次伸出将处理完的砧木苗送至上夹处；穗木处理部分：控制穗木机械手手臂长短的气缸H伸出，气爪I抓紧穗木苗，取苗后气缸H退回，实现穗木旋转的摆动缸J旋转90
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至切削位置，带动穗木切削刀进给的气缸K伸出完成切削动作，气爪M配合气缸抓紧下半部穗木苗，切削缸K退回的同明气缸L带动去苗气爪M将切削下的穗木苗分离并运至丢弃处，气爪M松开丢弃切削下的穗木苗的同时气缸L复位摆动缸J再旋转90
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，气缸H再次伸出将处理完的穗木苗送至上夹处；嫁接与排苗部分：当砧木机械手和穗木机械手并行完成砧木处理和穗木处理之后，气缸O和P退回扶苗，推送嫁接夹的气缸N伸出完成上夹，然后夹持穗木苗的气爪I松开，气缸O和气缸P伸出复位的同时气缸N退回，气爪C松开将营养钵放至传输带排苗，最后摆动缸D和J反转180
°
复位的同时控制砧木、穗木机械手手臂长短的气缸A、气缸H同时退回，至此完成一个工作循环。
[0007]本专利技术对于执行元件多，动作多，存在并行运动机构和并行动作且控制过程非常
复杂的苗木嫁接机器人采用了基于步进模块的全气动控制方式。
[0008]采用上述技术方案的本专利技术，与现有技术相比，其突出的特点是：
[0009]本专利技术的纯气动控制系统，只需利用双压阀、气控换向阀、行程阀、气缸等气动元件，再通过这些元件进行科学合理地搭接回路，即可实现各执行机构的高效协调工作。这种控制系统既不用进行各种传感信息的采集与程序的编写，还可规避因控制执行元件的电磁阀频繁切换易引起的线圈烧毁现象，且具有维护方便、可靠性高和使用寿命长的特点。这种气动控制系统的设计方法，不用进行行程程序的校核，无论标准程序还是非标准程序均适用，无论是单执行元件顺序动作还是多执行元件并行动作均可采用该设计方法。
[0010]进一步的优选技术方案如下：
[0011]所述的步进模块设有一个双压阀和一个两位三通阀，步进模块共有四个输入气口和三个输出气口；输入气口用来为该模块提供准备信号、驱动信号、气源和复位信号；处于工作中的步进模块输出气口A使控制上一动作的步进模块在上一动作压下行程阀后复位停止工作；输出气口B用于切换换向阀，控制正在进行的动作；输出气口C为下一模块提供准备信号直到进行中的动作压下行程阀发出下一模块工作的驱动信号。
[0012]所述的纯气动控制系统设有嫁接前的准备回路，保证砧木处理部分和穗木处理部分同时进行并完成之后，再完成后续一系列的顺序动作。
[0013]所述的纯气动控制系统设有紧急事件处理回路，紧急事件处理回路设有急停按钮、复位按钮。
[0014]所述的控制系统设有减压阀，减压阀调节气源压力。
[0015]所述的纯气动控制系统设有运行模式切换回路，运行模式切换回路设有弹簧复位式和钢球定位式开关阀。
[0016]所述的纯气动控制系统，顺序完成的动作，由不同的步进模块控制；同时完成的动作，由同一个模块同时驱动。如砧木苗夹持和营养钵夹持是同时进行的，此时可由同一个模块驱动；再如砧木苗处理与穗木苗处理中，同时进行的步骤也可以由同一个模块驱动。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的步进模块结构原理图。
[0018]图2是本专利技术的嫁接机部分执行元件运动轨迹图。
[0019]图3是本专利技术的紧急事件处理回路的电路图。
[0020]图4是本专利技术的调节气源压力的减压阀。
[0021]图5砧木传送带控制回路。
[0022]图6运行模式切换回路。
[0023]图7工作流程行程程序式。
[0024]图8砧木处理部分回路图。
[0025]图9嫁接前的准备回路。
[0026]图10嫁接及排苗部分回路图。
[0027]图11嫁接机器人控制系统气动回路原理图。
具体实施方式
[0028]下面结合实施例，进一步说明本专利技术。
[0029]参见图1
‑
11可知，本专利技术的一种苗木嫁接机器人的纯气动控制系统，由气缸、气爪，控制气缸、气爪步进模块、主换向阀和行程阀组成；所述的气缸设有气缸A、气缸E、气缸F、气缸H、气缸K、气缸L、气缸N、气缸O和气缸P；气爪设有气爪B、气爪C、气爪G、气爪I和气爪M。执行元件的初始状态为：气缸A、气缸E、气缸F、气缸H、气缸K、气缸L和气缸N的初始状态均为缩回，气缸O和气缸P的初始状态为伸出，气爪B、气爪C、气爪G、气爪I和气爪M初始状态均为松开；气缸A控制砧木机械手手臂长短；气缸H控制穗木机械手手臂长短；摆动缸D实现砧木旋转移送；气缸E带动砧木切削刀进给完成切削；砧木处理部分：气缸A伸出，气爪B、气爪C同时抓紧分别夹持砧木苗和营养钵，取苗后气缸A退回，摆动缸D旋转90
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至切削位置，气缸E伸出完成切削动作，气爪G配合气缸抓紧上半部砧木苗，机械手夹紧砧木苗的气爪B松开，同时切削缸E退回气缸F带动气爪G将切削下的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种苗木嫁接机器人的纯气动控制系统，包括气缸、气爪，控制气缸、气爪的步进模块、主换向阀和行程阀，其特征在于：所述的气缸设有气缸A、气缸E、气缸F、气缸H、气缸K、气缸L、气缸N、气缸O和气缸P；气爪设有气爪B、气爪C、气爪G、气爪I和气爪M；气缸A、气缸E、气缸F、气缸H、气缸K、气缸L和气缸N的初始状态均为缩回，气缸O和气缸P的初始状态为伸出，气爪B、气爪C、气爪G、气爪I和气爪M初始状态均为松开；气缸A控制砧木机械手手臂长短；气缸H控制穗木机械手手臂长短；摆动缸D实现砧木旋转移送；气缸E带动砧木切削刀进给完成切削；砧木处理部分：气缸A伸出，气爪B、气爪C同时抓紧分别夹持砧木苗和营养钵，取苗后气缸A退回，摆动缸D旋转90
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至切削位置，气缸E伸出完成切削动作，气爪G配合气缸抓紧上半部砧木苗，机械手夹紧砧木苗的气爪B松开，同时切削缸E退回气缸F带动气爪G将切削下的砧木苗分离并运至丢弃处，气爪G松开丢弃切削下的砧木苗的同时，气缸F复位摆动缸D再旋转90
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，气缸A再次伸出将处理完的砧木苗送至上夹处；穗木处理部分：控制穗木机械手手臂长短的气缸H伸出，气爪I抓紧穗木苗，取苗后气缸H退回，实现穗木旋转的摆动缸J旋转90
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至切削位置，带动穗木切削刀进给的气缸K伸出完成切削动作，气爪M配合气缸抓紧下半部穗木苗，切削缸K退回的同明气缸L带动去苗气爪M将切削下的穗木苗分离并运至丢弃处，气爪M松开丢弃切削下的穗木苗的同时气缸L复位摆动缸J再旋转90
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，气缸H再次伸出将处理完的穗木苗送至上夹处；嫁接与排苗部分：当砧木机械手和穗木机械手并行完成砧木处理和穗木处理之后，气缸O和P退回扶苗，推送嫁接夹的气...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙群，赵颖，刘文婷，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：